Conjunto de reacciones químicas que ocurren en una célula (organismo).
La nutrición es una parte fundamental, pero es algo más (relación, reproducción...)
El metabolismo es una de las características más definitorias de los seres vivos. Cualquier ser vivo es el resultado de sus reacciones químicas.
SUSTRATO PRODUCTO
Reacciones químicas -----> A + B ---> C
En el metabolismo, todas las reacciones químicas son reversibles. Las reacciones químicas en el metabolismo forman secuencias lineales. Están no son aisladas. El producto de una reacción es el sustrato de la siguiente; están acopladas. Por eso mismo tienen mas eficacia. Estas secuencias se ramifican (encrucijada metabólica). Estas suelen estar en el hialoplasma. Actúan como puntos de control. Un ser vivo es una maquina que funciona con reacciones químicas (metabolismo). Pero estas reacciones químicas se producen muy rápido. Para acelerar estas procesos se le añaden energía, como aumentar la temperatura, pero en los seres vivos es inútil. En los seres vivos la materia inorgánica es termolabil, esto significa que la materia orgánica se altera con la temperatura. Se desnaturalizan las proteínas, que pierden su forma y así su función.
La mayoría de las funciones biológicas la producen las proteínas. Así que para acelerar las reacciones se utilizan catalizadores. Estos catalizadores biológicos son las enzimas. Estas enzimas son proteínas y como todas las proteínas son especificas, 1 enzima / 1 reacción.
Cuando un enzima cede o quita grupos químicos, le hace falta aceptadores temporales de estos grupos químicos llamados coenzimas.
Muchas reacciones metabólicas que son reacciones redox, son reacciones de oxidación / reducción.
Oxidado -> + O2, - H, - e-, - energía.
Reducido -> - O2, + H, + e-, + energía.
AH ---- OXIDACIÓN ---> A
B ----REDUCCIÓN ---> BH
Generalmente en la oxidación se rompen enlaces (desprenden energía) y en la reducción se forman enlaces (necesitan energía).
ANABOLISMO Y CATABOLISMO
Todas las reacciones del metabólismo son anabólicas o catabólicas.
Las reacciones anabólicas enlazan pequeñas moléculas con energía para formar grandes moléculas. Se cojen monómeros para fabricar polímeros, esta es la forma por la que fabricamos nuestra materia. Son reacciones de reducción.
Las reacciones catabólicas consisten en reducir grandes moléculas en pequeñas liberando energía de los enlaces rotos. Son reacciones de oxidación.
La mayoría de las reacciones metabólicas llevan aparejados intercambios de energía.
La única energía utilizable por los seres vivos es la energía química o energía de enlaces. En el metabolismo se intercambian enlaces de alta energía con el ácido ortofosfórico.
El ADP y el ATP aceptan temporalmente el enlace de alta energía, por un coenzima transportador de energía.
Si se necesita energía, se utiliza un ATP y si la energía se desprende va al ADP. La energía siempre se intercambia en forma de enlace (de alta energía con Pi) química.
ADP y ATP son nucleotidos no nucleicos coenzimas transportadores de energía (ATP, UTP, GTP).
También hay muchas reacciones redox (oxido-reducción).
Siempre están acopladas e intercambian electrones de Hidrógeno, que es otra forma de energía química. Son electrones de alta energía. Estos tienen alto potencial redox (alta capacidad de reducir cualquier electrón). Es otra forma de energía química. No hay electrones libres ya que reducirían indeseablemente a la materia orgánica. Los enzimas no los pueden aceptar permanentemente los electrones de Hidrógeno.
En general las reacciones anabólicas son de reducción y las catabolicas de oxidación.
De todas las reacciones anabólicas y catabolicas que existen, las mas características que existen por su importancia biológica son:
* PROCESOS CATABÓLICOS
Son procesos de oxidación y consisten en liberar la energía de los enlaces al romper grandes moléculas en tras mas pequeñas.
De todos los procesos catabólicos, los mas importantes son aquellos que se utilizan para producir energía. Estos procesos consisten en la oxidación de los monomeros (monosacaridos, disacaridos, ácidos grasos..)
Esto es la respiración celular.
* CATABOLISMO ANAEROBIO (Fermentaciones)
Todas las fermentaciones ocurren en el hialoplasma celular que es la oxidación parcial de los monomeros sin O2. Esto es una oxidación parcial porque el ácido pirúvico es aún una molécula orgánica y mas grande.
Es muy despilfarradora, solo aprovecha el 20% de la energía de la glucosa. No utiliza O2 y fue la 1ª forma inventada por el primer ser vivo de obtener energía en la atmósfera primitiva sin O2.
Estos organismos que solo obtienen así la energía son anaerobios estrictos (O2 toxico para ellos). Así eran todas las bacterias al principio de la vida. Aún quedan algunas bacterias que siguen siendo anaerobias estrictas (lodo fondo del mar). El resto de los seres somos anaerobios facultativos. Obtenemos la energía por fermentación cuando no hay O2 (agujetas) y cuando hay O2 lo utilizamos para la oxidación aerobia.
Esta fermentación es la glucolisis -> ácido pirúvico + 2ATP + 2NAHD.
- Ácido láctico (fermentación láctica del yogurt)
- Alcohol etílico (fermentación alcohólica -> vino, cerveza...)
Hay muchas fermentaciones pero todas se distinguen por su producto final. Esto hace muy útiles a las bacterias para fabricar sustancias. La biotecnología utiliza bacterias para fabricar sustancias (solo necesitan glúcidos no comestibles).
La bioenergética se usa para producir alcohol, metano...
Cuando se fermentan las proteínas se producen sustancias malolientes (putrefacción).
* CATABOLISMO AEROBIO: RESPIRACIÓN CELULAR
La respiración celular la presentamos todos los organismos pluricelulares y la mayoría de los unicelulares actuales.
Somos organismos aerobios, necesitamos oxigeno para vivir. La respiración celular es la oxidación completa de los monomeros con oxigeno. El catabolismo aerobio ocurre en las mitocondrias y es continuación del catabolismo anaerobio que ocurre en el hialoplasma.
Glucosa -> ácido pirúvico + 2ATP
La glucolisis es la vía metabólica común a todos los seres vivos.
C6H12O6 + CO2 ------> 6CO2 + 6H2O + 36ATP
Se produce la oxidación total. En este proceso se produce 18 veces más energía que en la glucolisis.
* PROCESOS ANABÓLICOS O ANABOLISMO
Son de reducción, necesitan energía para unir pequeñas moléculas en grandes moléculas. Algunos de los procesos anabólicos son comunes a todos los seres vivos. Como los que unen monomeros para fabricar nuestros polimeros, así obtendremos nuestra materia.
Además los organismos autotrofos obtienen los monomeros por si mismos a partir de la materia inorgánica, gracias a la energía de la luz (fotosintesis).
Para conseguir una a través de otra se necesita enlazarlas con energía.
La fotosintesis es exclusivamente vegetal y la digestión es exclusiva de los animales, que es lo único que nos distingue; el resto es común.
La fotosintesis ocurre en los cloroplastos (eucariotas) y en las bacterias que no tienen organulos ocurre en los pliegues de la membrana plasmática (mesosomas). La fotosintesis consiste en sintetizar los monomeros con luz.
El primer autótrofo mas ancestral eran bacterias quimiosinteticas (sintetizan monomeros mediante reacciones químicas). Para realizar las reacciones químicas, toman materia inorgánica reducida (sulfuro de hidrógeno (SH2)). Cuando se produce, el resultado es Azufre (S). Estas materias inorgánicas reducidas abundan con las erupciones volcánicas submarinas sobre las que se montan ecosistemas sin luz, por ello su importancia en el ciclo de la materia en los ecosistemas.
Las bacterias quimiosinteticas ponen a disposición del resto de los seres vivos unos átomos necesarios para la vida pero inalcanzables para ellos.
Estos cierran el ciclo de la materia.
La aparición del primer autotrofo aseguró la existencia de vida en el planeta.
* FUNCIONES DE RELACIÓN
Es la capacidad que presentamos los seres vivos de captar estímulos (variaciones fisicoquimicas del medio interno-externo) y de responder ante ellos para adecuarnos a un medio cambiante. Estos estímulos son recogidos por los receptores (órganos de los sentidos). Estos receptores continuamente envían la información sobre los estímulos al SNC (sistema nervioso central). Este procesa en cada momento los estímulos que recibe y elabora una respuesta, ejecutada por los órganos efectores.
Músculos -------> responden con movimientos.
Glándulas ------> secreción (fabrican sustancias que expulsan fuera).
* FUNCIONES DE REPRODUCCIÓN
Es la capacidad que tenemos los seres vivos de producir descendencia semejante a nosotros mismos.
Las funciones de nutrición y relación la usamos para la supervivencia del individuo, pero las funciones de reproducción las usamos para la perpetuación de la especie.
El 60% de la energía consumida se utiliza para la reproducción.
Esto lo produce un gen egoísta. El mismo mecanismo que utilizamos para reproducirnos, también sirve para sustituir células viejas o muertas.
Cuando este mecanismo se usa en organismos completos se habla de reproducción y cuando se aplica a sus células se habla de división celular.
La división celular ocurre a partir de una célula madre que da lugar a 2 células hijas o a 4(dependiendo del tipo de división). En ambos procesos cuando se dividen las células madres desaparecen.
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