Metabolismo Celular: Reacciones, Energía y Procesos Clave
español con un tamaño de 5,03 KBMetabolismo Celular: Conceptos Fundamentales
El metabolismo celular es el conjunto de reacciones químicas que ocurren en un organismo. Involucra todas las transformaciones de materia y energía que se producen como resultado de la actividad celular.
Tipos de Reacciones Metabólicas
- Catabolismo: Reacciones de ruptura o degradación de moléculas.
- Anabolismo: Reacciones de construcción o síntesis de moléculas.
- Reacciones Endergónicas: Reacciones químicas que consumen energía.
- Reacciones Exergónicas: Reacciones químicas que liberan energía.
El Rol del ATP
La formación de ATP (adenosín trifosfato) a partir de ADP (adenosín difosfato) es una reacción anabólica. La energía para esta reacción proviene de las reacciones catabólicas, específicamente de la ruptura del tercer enlace fosfato del ATP.
Importancia de las Enzimas
Las enzimas son cruciales en el metabolismo porque aceleran las reacciones químicas, actuando como catalizadores biológicos.
Nutrición Celular: Autótrofos y Heterótrofos
- Autótrofos: Organismos que elaboran su propia materia orgánica a partir de sustancias inorgánicas (ej: plantas, mediante fotosíntesis).
- Heterótrofos: Organismos que necesitan materia orgánica producida por otros organismos para su alimentación (ej: animales, hongos).
Diferencias en la Obtención de Energía
La principal diferencia entre autótrofos y heterótrofos radica en cómo obtienen las biomoléculas (sustancias orgánicas) que utilizan como fuente de energía y material de construcción celular. Los seres vivos obtienen energía a partir de la degradación de nutrientes. Algunos la obtienen mediante la respiración celular y otros, mediante la fermentación.
Fotosíntesis y Alimentación
La fotosíntesis (en plantas) y la alimentación (en heterótrofos) proporcionan al organismo los nutrientes necesarios para su funcionamiento, crecimiento y desarrollo.
Respiración Celular: Etapas y Producción de Energía
Etapas de la Respiración Celular
- Glucólisis: Ocurre en el citoplasma celular.
- Ciclo de Krebs: Ocurre en la matriz mitocondrial.
- Cadena Respiratoria: Ocurre en las crestas mitocondriales.
Glucólisis
- Cada molécula de glucosa se desdobla en dos moléculas de ácido pirúvico, liberando energía.
- Se obtienen dos moléculas de ATP.
- Se liberan hidrógenos que son captados por una molécula aceptora, el NAD+, formando dos NADH.
Ciclo de Krebs
- El ácido pirúvico pasa del citoplasma a la matriz mitocondrial, donde continúa degradándose.
- Productos por cada molécula de glucosa (es decir, dos vueltas del ciclo): 6 NADH, 2 FADH2, 2 ATP, 4 CO2.
Cadena Respiratoria y Fosforilación Oxidativa
- Los electrones de alta energía del NADH y FADH2 son transportados por una serie de proteínas en las crestas mitocondriales.
- El aceptor final de electrones es el oxígeno (O2), formando agua (H2O).
- Este proceso se denomina fosforilación oxidativa y produce una gran cantidad de energía.
- Por cada NADH se obtienen tres moléculas de ATP, y por cada FADH2 se obtienen dos.
Balance Energético de la Respiración Celular
En la respiración celular, se produce una ganancia neta de 38 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa.
Fermentación: Obtención de Energía en Ausencia de Oxígeno
Condiciones Anaeróbicas
La fermentación es un proceso anaeróbico (en ausencia o escasez de oxígeno) por el cual algunas células obtienen energía.
Tipos de Fermentación
- Fermentación Láctica: Realizada por bacterias lácticas y células musculares en condiciones de bajo oxígeno. El producto es el ácido láctico, importante en la elaboración de yogur y quesos.
- Fermentación Alcohólica: Realizada por levaduras (ej: Saccharomyces) usadas en la fabricación de bebidas alcohólicas y pan. Los productos son etanol, dióxido de carbono (CO2) y ATP.
Ecuaciones de la Fermentación
Fermentación Láctica: C6H12O6 → 2C3H6O3 (2 ATP)
Fermentación Alcohólica: C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 (2 ATP)
Comparación Energética: Fermentación vs. Respiración Celular
En la fermentación, la glucosa no se degrada completamente a CO2 y H2O. Por lo tanto, se obtiene menos energía que en la respiración celular (2 ATP en fermentación vs. 38 ATP en respiración celular).