9.3: Metabolismo

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El metabolismo de un organismo es la suma total de todas las reacciones químicas que ocurren dentro del organismo. Estas reacciones químicas se clasifican en dos categorías básicas:

Anabolismo: construir polímeros (moléculas grandes que la célula necesita).
Catabolismo: descomponer polímeros para liberar energía.

Esto significa que el metabolismo está compuesto por síntesis (anabolismo) y degradación (catabolismo) (Figura\(\PageIndex{1}\)).

Se muestran las vías anabólicas y catabólicas. En la vía anabólica, cuatro moléculas pequeñas tienen energía añadida a ellas para formar una molécula grande. En la vía catabólica, una molécula grande se descompone en dos componentes: cuatro moléculas pequeñas más energía. — **Figura\(\PageIndex{1}\):** Las vías catabólicas son aquellas que generan energía al descomponer moléculas más grandes. Las vías anabólicas son aquellas que requieren energía para sintetizar moléculas más grandes. Ambos tipos de vías son necesarias para mantener el equilibrio energético de la célula.

Es importante saber que las reacciones químicas de las vías metabólicas no tienen lugar por sí mismas. Cada etapa de reacción es facilitada, o catalizada, por una proteína llamada enzima. Las enzimas son importantes para catalizar todo tipo de reacciones biológicas, las que requieren energía y las que liberan energía. Refiérase al capítulo sobre enzimas si necesita un recordatorio sobre este tema.

Considera el metabolismo del azúcar (un carbohidrato). Este es un ejemplo clásico de uno de los muchos procesos celulares que utilizan y producen energía. Los seres vivos consumen azúcares como fuente de energía importante, porque las moléculas de azúcar tienen una gran cantidad de energía almacenada dentro de sus enlaces. En su mayor parte, los organismos fotosintetizadores como las plantas producen estos azúcares. Durante la fotosíntesis, las plantas utilizan energía (originaria de la luz solar) para convertir el gas dióxido de carbono (CO ₂) en moléculas de azúcar (como la glucosa: C ₆ H ₁₂ O ₆). Consumen dióxido de carbono y producen oxígeno como producto de desecho. Esta reacción se resume como:

\[\ce{6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2}\nonumber\]

Recordemos de la química que la abreviatura “CO _2" significa “un átomo de carbono unido covalentemente a dos átomos de oxígeno”. Agua, “H ₂ O” es dos átomos de hidrógeno unidos covalentemente a un átomo de oxígeno. Y “C ₆ H ₁₂ O ₆” tiene 6 átomos de carbono, 12 átomos de hidrógeno y 6 átomos de oxígeno que están unidos covalentemente entre sí.

estructura de CO2 — **Figura\(\PageIndex{2}\):** El dióxido de carbono (CO ₂) contiene un átomo de carbono unido covalentemente a dos átomos de oxígeno. Crédito: Wikimedia.

estructura de la glucosa — **Figura\(\PageIndex{3}\): La** glucosa contiene 6 carbonos, 6 oxígenos y 12 átomos de hidrógeno. Crédito: Ben, 2006. Wikimedia. Dominio público.

El proceso de producción de glucosa a partir de dióxido de carbono y agua requiere un aporte de energía para proceder porque la glucosa contiene más energía en sus enlaces moleculares que el dióxido de carbono.

En contraste, las moléculas de almacenamiento de energía como la glucosa se consumen para ser descompuestas para usar su energía. La reacción que recoge la energía de una molécula de azúcar en células que requieren oxígeno para sobrevivir puede resumirse por la reacción inversa a la fotosíntesis. En esta reacción, se consume oxígeno y se libera dióxido de carbono como producto de desecho. La reacción se resume como:

\[\ce{C6H12O6 + 6O2 -> 6H2O + 6CO2}\nonumber\]

Ambas reacciones implican muchos pasos.

Los procesos de elaboración y descomposición de las moléculas de azúcar ilustran dos ejemplos de vías metabólicas. Una vía metabólica es una serie de reacciones químicas que toman una molécula de partida y la modifican, paso a paso, a través de una serie de intermedios metabólicos, dando finalmente un producto final. En el ejemplo del metabolismo del azúcar, la primera vía metabólica sintetizó azúcar a partir de moléculas más pequeñas, y la otra vía dividió el azúcar en moléculas más pequeñas.

Consulta\(\PageIndex{1}\)

Referencias

A menos que se indique lo contrario, las imágenes de esta página están bajo licencia CC-BY 4.0 de OpenStax.

Texto adaptado de: OpenStax, Conceptos de Biología. OpenStax CNX. mayo 18, 2016 http://cnx.org/contents/b3c1e1d2-839...9a8aafbdd@9.10