Metabolismo Celular

 Rutas Metabólicas

Es un conjunto de reacciones químicas consecutivas, catalizadas por enzimas programadas por la célula.

El conjunto de rutas metabólicas se denominan metabolismo.

Dentro de las rutas se dividen en dos tipos: anabólicas y catabólicas. 

Catabolismo 

Los procesos catabólicos. Degradan moléculas orgánicas complejas y las transforman en otras más sencillas y oxidadas. En estos procesos se obtiene energía, que se utiliza en los procesos en los que se requieren. La respiración y las fermentaciones son procesos catabólicos que oxidan la glucosa para obtener energía.

Anabolismo 

Los procesos anabólicos. Construyen moléculas que se incorporan a la materia de la célula. La fotosíntesis o quimiosíntesis son procesos anabólicos que realiza los seres autótrofos.

La Respiración celular 

Durante la respiración celular, una molécula de glucosa se degrada poco a poco en dióxido de carbono y agua. Al mismo tiempo, se produce directamente un poco de ATP en las reacciones que transforman a la glucosa. No obstante, más tarde se produce mucho más ATP en un proceso llamado fosforilación oxidativa. La fosforilación oxidativa es impulsada por el movimiento de electrones a través de la cadena de transporte de electrones, una serie de proteínas incrustadas en la membrana interna de la mitocondria.

Estos electrones provienen originalmente de la glucosa y se trasladan a la cadena de transporte de electrones con ayuda de los acarreadores de electrones ${}^{}$ y $$, que se convierten en $$ y ${}_{\mathrm{}}$ cuando adquieren esos electrones. Para ser claros, esto es lo que sucede en el diagrama anterior donde dice $$ $$ o $$ ${}_{\mathrm{}}$. La molécula no aparece de la nada, solo se convierte a la forma en que transporta electrones:

${}^{}$
$\mathrm{}{}^{}$

Para ver cómo una molécula de glucosa se convierte en dióxido de carbono y cómo se recolecta su energía en forma de ATP y $$$$${}_{\mathrm{}}$ en una de las células de tu cuerpo, vamos a ver paso a paso las cuatro etapas de la respiración celular.

1. Glucólisis. En la glucólisis, la glucosa —un azúcar de seis carbonos— se somete a una serie de transformaciones químicas. Al final, se convierte en dos moléculas de piruvato, una molécula orgánica de tres carbonos. En estas reacciones se genera ATP NAD y ${}^{}$ se convierte en $$NADH.
2. Oxidación del piruvato. Cada piruvato de la glucólisis viaja a la matriz mitocondrial, que es el compartimento más interno de la mitocondria. Ahí, el piruvato se convierte en una molécula de dos carbonos unida a coenzima A, conocida como acetil-CoA. En este proceso se libera dióxido de carbono y se obtiene $$NADH.
3. Ciclo del ácido cítrico. El acetil-CoA obtenido en el paso anterior se combina con una molécula de cuatro carbonos y atraviesa un ciclo de reacciones para finalmente regenerar la molécula inicial de cuatro carbonos. En el proceso se genera ATP, NADH $$ y FADH₂ ${}_{\mathrm{}}$, y se libera dióxido de carbono.
4. Fosforilación oxidativa. El $$ y el ${}_{\mathrm{}}$ producidos en pasos anteriores depositan sus electrones en la cadena de transporte de electrones y regresan a sus formas "vacías" (${}^{}$ and $$). El movimiento de los electrones por la cadena libera energía que se utiliza para bombear protones fuera de la matriz y formar un gradiente. Los protones fluyen de regreso hacia la matriz, a través de una enzima llamada ATP sintasa, para generar ATP. Al final de la cadena de transporte de electrones, el oxígeno recibe los electrones y recoge protones del medio para formar agua.

La glucólisis puede ocurrir en ausencia de oxígeno en un proceso llamado fermentación. Las otras tres etapas de la respiración celular —la oxidación del piruvato, el ciclo del ácido cítrico y la fosforilación oxidativa— necesitan de la presencia de oxígeno para suceder. Solo la fosforilación oxidativa usa oxígeno directamente, pero las otras dos etapas no pueden proceder sin la fosforilación oxidativa.

La Fotosíntesis 

La fotosíntesis en las hojas de las plantas implica muchos pasos, pero puede dividirse en dos etapas: las reacciones dependientes de la luz y el ciclo de Calvin.

• Las reacciones dependientes de la luz se producen en la membrana de los tilacoides y necesitan un suministro continuo de energía luminosa. La clorofila absorbe esta energía luminosa, que se convierte en energía química mediante la formación de dos compuestos: $$una molécula de almacenamiento de energía y $$un portador de electrones reducido. En este proceso, las moléculas de agua también se convierten en gas oxígeno, ¡el oxígeno que respiramos!
• El ciclo de Calvin, también llamado reacciones independientes de la luz, se lleva a cabo en el estroma y no necesita luz directamente. El ciclo de Calvin utiliza el $$ y $$ de las reacciones dependientes de la luz para fijar el dióxido de carbono y producir azúcares de tres carbonos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato, o G3P que se unen para formar la glucosa.