Metabolismo

Nodos de los diagramas

• Metabolismo Es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos fisicoquímicos que ocurren en una célula y en el organismo.​  

• Finalidad Para obtención e intercambio de materia y energía con el medio y síntesis de macromoléculas a partir de compuestos sencillos con el objetivo de mantener los procesos vitales y la homeostasis.

• Bioenergética La bioenergética es la parte de la biología muy relacionada con la química física, que se encarga del estudio de los procesos de absorción, transformación y entrega de energía en los sistemas biológicos.

• Energía Es la capacidad que tiene la materia de producir trabajo en forma de movimiento, luz, calor, etc.

• Termodinámica Es la parte de la física que estudia la acción mecánica del calor y las restantes formas de energía.  

• 3 leyes La primera ley de la termodinámica establece la equivalencia entre el trabajo mecánico y la cantidad de calor como formas de intercambio de energía entre un sistema y el mundo circundante. Una de sus consecuencias es la existencia de una función estatal llamada energía interna. La segunda ley de la termodinámica es compatible con una forma primaria, la existencia incapaz de máquinas térmicas que recibieron un poco de calor desde una fuente para producir equivalente trabajo mecánico. Una de sus consecuencias es la existencia de una función estatal llamada entropía. La tercera ley de la termodiámica establece que cuando la temperatura tiende a cero absoluto, la entropía de cualquier sistema tiende a cero. No es el resultado de la abstracción directa de los hechos experimentales, sino la extensión de las consecuencias de los principios precedentes.  

• Reacciones rédox Se denomina reacción de oxidación-reducción, de óxido-reducción o, simplemente como reacción rédox, a toda reacción química en la que uno o más electrones se transfieren entre los reactivos, provocando un cambio en sus estados de oxidación.

• Agente oxidante Es aquel elemento químico que tiende a captar esos electrones, quedando con un estado de oxidación inferior al que tenía, es decir, siendo reducido.

• Agente reductor Es aquel elemento químico que suministra electrones de su estructura química al medio, aumentando su estado de oxidación, es decir, siendo oxidado.

• Fosforilación oxidativa Es un proceso metabólico que utiliza energía liberada por la oxidación de nutrientes para producir adenosina trifosfato (ATP). Se le llama así para distinguirla de otras rutas que producen ATP con menor rendimiento, llamadas "a nivel de sustrato". Se calcula que hasta el 90 % de la energía celular en forma de ATP es producida de esta forma.

• 2 tipos de metabolismo

• Catabolismo Es la parte del proceso metabólico que consiste en la degradación de nutrientes orgánicos transformándolos en productos finales simples, con el fin de extraer de ellos energía química y convertirla en una forma útil para la célula.

• Respiración anaerobia  Es un proceso biológico de oxido reducción de monosacaridos y otros compuestos en el que el aceptor terminal de electrones es una molécula inorgánica distinta del oxígeno, y más raramente una molécula orgánica, a través de una cadena transportadora de electrones análoga a la de la mitocondria en la respiración aerobia.​ La Respiración anaerobia nos demuestra que los seres vivos no respiran únicamente oxígeno, estos seres, especialmente procariotas, pueden respirar otras sustancias como sulfatos, nitratos u otros compuestos.

• Glucólisis Es un proceso anaerobio, no es necesaria la presencia de oxígeno. Tras la digestión en la que los polisacáridos han sido degradados a glucosa, se lleva a cabo la glucolisis que degradará, mediante 10 reacciones, cada molécula de glucosa en dos moléculas de piruvato.  

•   Respiración aerobia Es un tipo de metabolismo energético en el que los seres vivos extraen energía de moléculas orgánicas, como la glucosa, aminoácidos por un proceso complejo en el que el carbono es oxidado y en el que el oxígeno procedente del aire es el oxidante empleado empleado.    

• Fermentaciones

• Fermentación alcohólica Es un proceso biológico de fermentación en plena ausencia de oxígeno (- O2), originado por la actividad de algunos microorganismos que procesan los hidratos de carbono, por regla general azúcares: por ejemplo, la glucosa, la fructosa, la sacarosa, es decir, cualquier sustancia que tenga la forma empírica de la glucosa, es decir, una hexosa, para obtener como productos finales: un alcohol en forma de etanol.    

• Fermentación láctica Es una ruta metabólica anaerobia que ocurre en la matriz citoplasmática de la célula, en la cual se fermenta la glucosa (se oxida parcialmente) ​ para obtener energía metabólica y un producto de desecho que principalmente es el ácido láctico  

• Anabolismo Es el conjunto de procesos del metabolismo que tienen por fin la síntesis de componentes celulares a partir de precursores de baja masa molecular, ​ por lo que también recibe el nombre de biosíntesis. Es una de las dos partes en que suele dividirse el metabolismo. Aunque anabolismo y catabolismo son dos procesos contrarios, los dos funcionan de forma conjunta y armónica, y constituyen una unidad difícil de separar.

• Etapas del anabolismo La primera etapa se producen precursores, como los aminoácidos, monosacáridos y otros. Luego, los precursores se activan, utilizando energía del adenosín trifosfato (ATP). En la tercera etapa, se producen moléculas más complejas, como las proteínas, polisacáridos, lípidos y ácidos nucleicos.  

• Metabolismo de carbohidratos Los carbohidratos son aldehídos o cetonas con grupos hidroxilo que pueden existir como cadenas o anillos. Son las moléculas biológicas más abundantes y desempeñan varios papeles en la célula; algunos actúan como moléculas de almacenamiento de energía (almidón y glucógeno) o como componentes estructurales (celulosa en las plantas, quitina en los animales). ​ Los carbohidratos básicos se denominan monosacáridos e incluyen galactosa, fructosa y el más importante, la glucosa. Los monosacáridos pueden sintetizarse y formar Polisacáridos.

• Metabolismo de lípidos Los lípidos son las biomoléculas que presentan más biodiversidad. Su función estructural básica consiste en formar parte de membranas biologías como la membrana celular o bien en servir como recurso energético. ​ Normalmente se los define como moléculas hidrofóbicas o anfipáticas, que se disuelven en solventes orgánicos como la bencina o el cloroformo. Las grasas forman un grupo de compuestos que incluyen ácidos grasos y glicerol; la unión de una molécula de glicerol a tres ácidos grasos éster da lugar a una molécula de triglicérido. Esta estructura básica puede presentar variaciones que incluyen cadenas laterales como la esfingosina de los esfingolípidos y grupos hidrofílicos como los grupos fosfato en los fosfolípidos. Otra clase mayor de lípidos sintetizados en las células es la de esteroides como el colesterol.

• Enzimas Son moléculas orgánicas que actúan como catalizadores de reacciones químicas, es decir, aceleran la velocidad de reacción. Comúnmente son de naturaleza proteica, pero también de ARN.  

• Hormonas Son sustancias segregadas por células especializadas, localizadas en glándulas endocrinas (carentes de conductos), o también por células epiteliales e intersticiales cuyo fin es el de influir en la función de otras células.

• Función Son los mensajeros químicos del cuerpo. Viajan a través del torrente sanguíneo hacia los tejidos y órganos.

• Clasificación

• Por proximidad de su sitio de síntesis a su sitio de acción Dependiendo si hacen su efecto en las mismas células que la sintetizaron o sobre células contiguas, las hormonas pueden ser: -Hormonas Autocrinas: Las hormonas autocrinas actúan sobre las mismas células que las sintetizaron. -Hormonas Paracrinas: Son aquellas hormonas que actúan cerca de donde se sintetizaron, es decir, que el efecto de la hormona se produce una célula vecina a la célula emisora.

• Según su composición química Según su composición química, existen cuatro tipos de hormonas -Hormonas Peptídicas: Estas hormonas están compuestas por cadenas de aminoácidos, polipéptidos u oligopéptidos. La gran mayoría de este tipo de hormonas no logran traspasar la membrana plasmática propia de las células dianas, esto hace que los receptores de esta clase de hormonas se ubiquen en la superficie celular. Entre las hormonas peptídicas, encontramos: la insulina, la hormonas del crecimiento o la vasopresina. -Derivadas de Aminoácidos: Estas hormonas emanan de distintos aminoácidos, como el triptófano o la tirosina. Por ejemplo, la adrenalina. -Hormonas Lipídicas: Este tipo de hormonas son eicosanoides o esteroides. A diferencia de las anteriores si consiguen atravesar las membranas plasmática. Las prostaglandinas, el cortisol y la testosterona son algunos ejemplos.  

• Según su naturaleza Dependiendo esta clase de sustancias producidas por el cuerpo a través de su naturaleza, existen los siguientes tipos de hormonas: -Hormonas Esteroideas: Estas hormonas provienen del colesterol y son producidas principalmente en los ovarios y testículos, además de en la placenta y la corteza adrenal. Algunos ejemplos son: los andrógenos y la testosterona, producidos en los testículos; y la progesterona y el estrógeno, que se producen en los ovarios. -Hormonas Proteicas: Son hormonas formadas por cadenas de aminoácidos y péptidos. -Derivados Fenólicos: A pesar de ser de naturaleza proteica tienen un bajo peso molecular. Un ejemplo es la adrenalina, que interviene en situaciones en las que gran parte de las reservas de energía del cuerpo deben invertirse en mover los músculos rápidamente.

• Clasificacióm

• XIDORREDUCTASAS Catalizan reacciones de oxidorreducción, es decir, transferencia de hidrógeno (H) o electrones (e-) de un sustrato a otro  

• TRANSFERASAS Catalizan la transferencia de un grupo químico (distinto del hidrógeno) de un sustrato a otro

•  HIDROLASAS Catalizan las reacciones de hidrólisis

• Fotosíntesis Es la conversión de materia inorgánica a materia orgánica gracias a la energía que aporta la luz. En este proceso la energía lumínica se transforma en energía química estable, siendo el NADPH (nicotín adenín dinucleótido fosfato) y el ATP (adenosín trifosfato) las primeras moléculas en la que queda almacenada esta energía química. Con posterioridad, el poder reductor del NADPH y el potencial energético del grupo fosfato del ATP se usan para la síntesis de hidratos de carbono a partir de la reducción del dióxido de carbono.  

• Cloroplastos  Son los orgánulos celulares que en los organismos eucariotas fotosintetizadores se ocupan de la fotosíntesis. Están limitados por una envoltura formada por dos membranas concéntricas y contienen vesículas, los tilacoides, donde se encuentran organizados los pigmentos y demás moléculas que convierten la energía lumínica en energía química, como la clorofila.

• Fase luminosa La energía lumínica que absorbe la clorofila excita a los electrones externos de la molécula, los cuales pueden pasar a otra molécula adyacente (separación de cargas), y producen una especie de corriente eléctrica (transporte de electrones) en el interior del cloroplasto a través de la cadena de transporte de electrones. La energía (procedente de la luz) de los electrones que se transportan es empleada indirectamente en la síntesis de ATP mediante la fotofosforilación (precisa transporte de protones desde el lumen tilacoidal al estroma), y directamente en la síntesis de NADPH (el NADP recibe los electrones procedentes del agua, al final de la cadena de transporte y se reduce a NADPH). Ambos compuestos son necesarios para la siguiente fase o Ciclo de Calvin, donde se sintetizarán los primeros azúcares que servirán para la producción de sacarosa y almidón. Los electrones que ceden las clorofilas son repuestos mediante la oxidación del H2O, proceso en el cual se genera el O2 que las plantas liberan a la atmósfera.

• Fase oscura En la fase oscura, que tiene lugar en la matriz o estroma de los cloroplastos, tanto la energía en forma de ATP como el NADPH que se obtuvo en la fase fotoquímica se usa para sintetizar materia orgánica por medio de sustancias inorgánicas. La fuente de carbono empleada es el dióxido de carbono, mientras que como fuente de nitrógeno se utilizan los nitratos y nitritos, y como fuente de azufre, los sulfatos. Esta fase se llama oscura, no porque ocurra de noche, sino porque no requiere de energía solar para poder concretarse.