¡HOLA DE NUEVO Y BIENVENIDOS!

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Exacto, de eso mismo hablaremos hoy.

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Lo primero de todo, debemos de ser conscientes acerca de que en nuestro interior, están ocurriendo reacciones químicas constantemente, y de estas, nuestras células pueden obtener energía o por el contrario, liberarla. 

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Existen proteínas globulares que son las enzimas, las cuales ayudan a estas reacciones. Son biocatalizadores y se encargan de  minimizar la energía de activación de las reacciones. Esto lo hacen de la siguiente manera:  Primero se adhieren al sustrato formando el complejo enzima-sustrato hasta finalizar con el complejo enzima-producto, allí, la enzima se libera intacta para poder seguir actuando en otras reacciones, las cuáles presentan una alta especificidad. Además, dichas enzimas enzimas pueden también presentar una parte proteica llamada apoenzima, y otra no proteica, cofactor. Estos pueden ser inorgánicos (cationes metálicos), u orgánicos (coenzimas).

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Tras haber aclarado esos conceptos, vamos a hablar del metabolismo. Este se define como un conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en el interior de las células de los seres vivos.

 

El metabolismo sigue unas rutas donde se obtiene energía, que a su vez se utiliza para formar materia orgánica en otras partes de la célula.

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En ciertas ocasiones, las reacciones necesitan o desprenden electrones, es por ello que existen existen las llamadas "monedas energéticas" que captan o ceden dichos. La más importante es el ATP (adenosin trifosfato), y es capaz de almacenar la energía en los enlaces que realiza con los fosfatos que después pueda necesitar para cualquier otra reacción.

 

Encontramos 3 formas de obtener ATP.

 

1. Fosforilación a nivel sustrato: Se basa en la obtención gracias a la energía desprendida por la ruptura de los enlaces de un sustrato.

2. Fosforilación oxidativa: Se obtiene en ATP  por el paso de protones del espacio intermembrana a la membrana mitocondrial interna a través de la ATPasa. El paso de los H+ hace que dentro de la enzima ATPasa se produzca un movimiento giratorio que hace que se una un grupo fosfato Pi al ADP, para dar lugar al ATP.

3. Fotofosforilación: Este proceso se parece a la fosforilación oxidativa pero se lleva a cabo en el cloroplasto. Gracias a los electrones desprendidos de la fosfólisis del agua y de la fuerza ejercida por la cadena de electrones que se realiza en los cloroplastos se obtienen protones que pasan hacia el espacio tilacoidal. Se forma grandiente electroquímico y entra de nuevo al estroma a través de la ATPasa.

 

También, la energía desprendida es transportada por los electrones y encontramos 2 tipos de transportadores de estos:

• Los que transportan el hidrógeno, los protones: NAD+ (NADH) y FAD (FADH2)

• Los que transportan electrones: citrocromos

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EL CATABOLISMO

Ahora hablaremos del catabolismo, que se define como un proceso por el cual se transforman las moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas. En él, se libera energía que se almacena en los enlaces fosfato del ATP.

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Sus rutas metabólicas más importantes son:

• Degradación de los glúcidos (principalmente de la glucosa)

• B-oxidación: degradación de los lípidos, ácidos grasos.

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Hay diferentes tipos de catabolismo, por lo que aquí os voy a dejar un esquema resumido de los ciertos tipos.

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Primero vamos a hablar de  la degradación de glúcidos.

Esta ruta  comienza con la glucólisis. La cual tiene lugar en el citosol.. Partiendo de una glucosa obtendremos mediante una serie de reacciones, pasando por la obtención de gliceraldehído-3-fosfato, dos ácidos pirúvicos. Además de 2 ATP y 2 NADH+.

 

A partir de aquí, tomaremos 2 rutas distintas:

-Cuando hay falta de O2, se dan las fermentaciones. En estas no se obtendrá más que los 2 ATP de la glucólisis. El último aceptor de electrones es una molécula orgánica, y ocurre en el citosol.

Podemos encontrar varios tipos de fermentaciones, entre ellos están:

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1. Fermentación láctica: se da en células musculares sobre todo. Obtención de ácido láctico.

2. Fermentación alcohólica: la realizan levaduras. Obtenemos tras una descarboxilación del pirúvico, etanol.

3. Fermentación bútrica: descomposición de restos vegetales. La realizan bacterias como bacillus amilobácter.

4.  Fermentación pútrida: obtenemos productos malolientes como el indol.

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-Sin embargo, si hay presencia de O2, se llevará a cabo la respiración celular, donde esta molécula es el aceptor final de electrones. Se tendrá un balance final de 36 (eucariotas) o 38 (procariotas) ATP.

Lo siguiente que ocurrirá será una descarboxilación del piruvato (en matriz mitocondrial) en la cuál pasaremos a tener 2 acetil Co-A. Después, este acetil se incorporará al Ciclo de Krebs, en la matriz de la mitocondria, donde obtendremos en total de los 2 piruvatos 6 NADH, 2 FADH2, 2 GTP(=ATP), y 4 CO2 (prod. desecho).

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Partiendo de aquí, los electrones que han captado los coenzimas anteriores se liberarán a la cadena de transporte de electrones, en la matriz interna de la mitocondria. Esta cadena está formada por 4 complejos proteicos, ubiquinona y citocromo c. Los electrones pasarán hasta llegar al O2 ( último acepetor), provocando un bombeo de protones desde la matriz al espacio intermembrana, que luego retornarán gracias a la ATPasa, sintetizando ATP a raíz de ADP+Pi- fosforilación oxidativa. Cada NADH produce 3 ATP, y cada FADH2 2 ATP.

 

También, como hemos dicho antes, se pueden degradar ácidos grasos, de los que se obtiene bastante más energía que cuando degradamos un glúcido.

Lo primero, se hidroliza en enlace éster para dejar libre la glicerina y el ácido graso.

Después, se degradará la glicerina, en el citosol. Se fosforilará para obtener glicerol-fosfato y luego pase a dihidroxiacetona-3-fosfato, que es un intermediario en la glucólisis.

El ácido graso, se degradará en la mitocondria (b-oxidación; hélice Lynen), activándose previamente para transformarse en acil-CoA y que pueda así entrar. Una vez dentro, sucederán una serie de deshidrogenaciones, donde obtendremos NADH+ y FADH2; hidrataciones, y finalmente la fragmentación en acetil-CoA (que se incorporará en el ciclo de Krebs). Esto se repetirá hasta degradar por completo el ácido.

 

Y por último, mencionar que puede degradarse las proteínas y los ácidos nucleicos, aunque la función de estos no es principalmente la obtención de energía puesto que no es una gran cantidad.

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EL ANABOLISMO

Ahora hablaremos de todo lo contrario al catabolismo, ósea, del anabolismo.

 

Este se basa en un conjunto de reacciones químicas que tienen por objetivo la síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas simples y energía. Estas reacciones son  endergónicas, es decir requieren energía, y utilizarán por lo tanto, la energía liberada por las reacciones exergónicas (catabolismo) para la construcción.

Hay 2 tipos de anabolismos: el anabolismo autótrofo y el anabolismo heterótrofo. El autótrofo es capaz de crear su propia comida para sobrevivir, mientras que el heterótrofo  necesita materia ya elaborada anteriormente para nutrirse, pues no es capaz de hacerlo él mismo.

Dentro del anabolismo autótrofo encontramos 2 procesos, la fotosíntesis y la quimiosíntesis. La quimiosíntesis sintetiza ATP gracias a la energía desprendida en reacciones de oxidación de sustancias inorgánicas. La realizan las bacterias quimiosintéticas.

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En la fotosínteis distinguimos dos tipos, la anoxigénica , donde el H2S cede los electrones al S. La realizan las bacterias purpúreas en los clorosomas; y la oxigénica, donde es el H2O el que cede los electrones al O2. Esta es ealizada por plantas, algas y cianobacterias en los cloroplastos.

Hay ciertos  factores que intervienen en la fotosíntesis como el tipo de luz o la intensidad de esta, la humedad, temperatura...

 

Ahora nos centraremos en la fotosínteis oxigénica, la cual tiene dos fases, una lumisosa que depende de la luz; y otra oscura, que se puede llevar a cabo en presencia o no de luz.

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*Fotosistema definición.: complejos proteicos en los que diferenciamos el complejo antena con mayor presencia de pigmentos (capta luz), y el centro reacción con más proteínas que pigmentos(pigmento diana)*

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Dentro de la primera fase, que ocurre en las membranas internas de los tilacoides (cloroplastos) distinguimos entre una fase acíclica y otra cíclica. . Existe el fotosistema I y el II.

En la no cíclica intervienen los dos fotosistemas. El fotosistema II recibe dos fotones, y se excita la clorofila de su interior cediendo dos electrones a una cadena de electrones que pasa por diferentes compuestos hasta llegar al citocormo b-f que bombeará protones del estroma al espacio tilacoidal que después volverán por la ATPasa generando ATP, posteriormente estos electrones llegarán a la ferredoxina que los transportará hasta la NADP+ reductasa para producir NADPH+ (fotorreducción NADP+). También el fotosistema I recibe 2 fotones durante esta cadena. Además, al principio tiene lugar una fotólisis del agua, de donde obtendremos O2, H+ y e-.

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En la fase cíclica, en cambio, no hay fotólisis del agua y sólo interviene el fotosistema I. Al final generaremos ATP gracias al transporte de electrones, el citocormo b-f y la ATPasa.

 

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Finalmente, se lleva a cabo la fase oscura, en el estroma del cloroplasto. Tiene lugar el ciclo de Calvin. Aquí utilizaremos el ATP y el NADPH obtenido en la fase lumínica. Consta de 3 procesos:

• Fijación de CO2 a la ribulosa 1,5-bifosfato, gracias a la enzima rubisco, para obtener 3-fosfoglicérico.

• Reducción del CO2 utilizando ATP y NADPH, para obtención de gliceraldehído-3-fosfato.

•  Regeneración del gliceraldehído a ribulosa-1,5-bifosfato para poder volver a empezar el ciclo de Calvin.

 

Debemos aclarar que si una planta se encuentra en un ambiente seco y cálido, realiza la fotorrespiración, debido a que la enzima rubisco fijará O2 en vez de CO2 y esto podría ser perjudicial para la planta. Es por eso, que hará el ciclo de las plantas C4.

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Por otro lado, la quimiosíntesis, como he dicho anteriormente, consiste en la síntesis de ATP a partir de la energía que se desprende en las reacciones de oxidación de determinadas sustancias inorgánicas.

 

Muchos de los compuestos reducidos que utilizan las bacterias son sustancias procedentes de la descomposición de materia orgánica. Al oxidarlas, las transforman en sustancias minerales que pueden ser absorbidas por las plantas. Estas bacterias cierran los ciclos biogeoquímicos, posibilitando la vida en el planeta.

 

En los organismos heterótrofos se produce la formación de moléculas precursoras mediante el anabolismo. Donde se pueden distinguir dos fases: la biosíntesis de monómeros a partir de precursores y la biosíntesis de polímeros a partir de sus monómeros. Se puede diferenciar el anabolismo heterótrofo de glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

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Además de los respectivos esquemas del catabolismo y anabolismo, os voy a dejar un esquema resumiendo el metabolismo y con diferencias entre el catabolismo y anabolismo. Espero que os sirva para organizar las ideas y conceptos.

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