ANABOLISMO
El anabolismo (del griego ana, «hacia arriba», y ballein,
«lanzar») son los procesos del metabolismoque tienen como resultado la síntesis
de componentes celulares a partir de precursores de baja masa molecular, por lo
que recibe también el nombre de biosíntesis. Es una de las dos partes en que
suele dividirse el metabolismo, encargada de la síntesis de moléculas orgánicas
(biomoléculas) más complejas a partir de otras más sencillas, orgánicas o
inorgánicas, con requerimiento de energía(reacciones endergónicas) y de poder
reductor, al contrario que el catabolismo. Aunque anabolismo y catabolismo son
dos procesos contrarios, los dos funcionan coordinada y armónicamente, y
constituyen una unidad difícil de separar.
El anabolismo es el responsable de:
La fabricación de los componentes celulares y tejidos
corporales y por tanto del crecimiento.
El almacenamiento de energía mediante enlaces químicos en
moléculas orgánicas (almidón,glucógeno, triglicéridos).
Las células obtienen la energía del medio ambiente
mediante tres tipos distintos de fuente de energía que son:
La fotosíntesis en las plantas, gracias a la luz solar.
Otros compuestos orgánicos como ocurre en los organismos
heterótrofos.
Compuestos inorgánicos como las bacterias
quimiolitotróficas que pueden ser autótrofas o heterótrofas.
EL CATABOLISMO
El catabolismo (gr. kata, "hacia abajo") es la
parte del metabolismo que consiste en la transformación de biomoléculas
complejas en moléculas sencillas y en el almacenamiento adecuado de la energía
química desprendida en forma de enlaces de fosfato y de moléculas de adenosín
trifosfato, mediante la degradación de las moléculas que contienen gran
cantidad de energía en los enlaces covalentes que la forman, a través
dereacciones de reducción-oxidación.
El catabolismo es el proceso inverso delanabolismo, aunque
no es simplemente la inversa de las reacciones catabólicas.
EL METABOLISMO
El metabolismo es el conjunto de reacciones bioquímicas y
procesos físico-químicos que ocurren en una célula y en el organismo.1 Éstos
complejos procesos interrelacionados son la base de la vida a escala molecular,
y permiten las diversas actividades de las células: crecer,reproducirse,
mantener sus estructuras, responder a estímulos, etc.
La metabolización es el proceso por el cual el organismo
consigue que las drogas dejen de ser sustancias activas para convertirse en no
activas.
Este proceso lo realizan en los seres humanos enzimas
localizadas en el hígado. En el caso de las drogas psicoactivas a menudo lo que
se trata simplemente es de eliminar su capacidad de pasar a través de las
membranas de lípidos, de forma que ya no puedan pasar la barrera
hematoencefálica, con lo que no alcanzan el sistema nervioso central.
Por tanto, la importancia del hígado y el porqué este
órgano se ve afectado a menudo en los casos de consumo masivo o continuado de
drogas.
El metabolismo se divide en dos procesos conjugados:
catabolismo y anabolismo. Las reacciones catabólicas liberan energía; un
ejemplo es la glucólisis, un proceso de degradación de compuestos como la
glucosa, cuya reacción resulta en la liberación de la energía retenida en sus
enlaces químicos. Las reacciones anabólicas, en cambio, utilizan esta energía
liberada para recomponer enlaces químicos y construir componentes de las
células como lo son las proteínas y los ácidos nucleicos. El catabolismo y el
anabolismo son procesos acoplados que hacen al metabolismo en conjunto, puesto
que cada uno depende del otro.
La economía que la actividad celular impone sobre sus
recursos obliga a organizar estrictamente las reacciones químicas del metabolismo
en vías o rutas metabólicas, donde un compuesto químico (sustrato) es
transformado en otro (producto), y este a su vez funciona como sustrato para
generar otro producto, siguiendo una secuencia de reacciones bajo la
intervención de diferentes enzimas(generalmente una para cada
sustrato-reacción). Las enzimas son cruciales en el metabolismo porque agilizan
las reacciones físico-químicas, pues hacen que posibles reacciones
termodinámicasdeseadas pero "desfavorables", mediante un acoplamiento,
resulten en reacciones favorables. Las enzimas también se comportan como
factores reguladores de las vías metabólicas, modificando su funcionalidad –y
por ende, la actividad completa de la vía metabólica– en respuesta al ambiente
y necesidades de la célula, o según señales de otras células.
El metabolismo de un organismo determina qué sustancias
encontrará nutritivas y cuáles encontrarátóxicas. Por ejemplo, algunas
procariotas utilizan sulfuro de hidrógeno como nutriente, pero este gas es
venenoso para los animales. La velocidad del metabolismo, el rango metabólico,
también influye en cuánto alimento va a requerir un organismo.
Una característica del metabolismo es la similitud de las
rutas metabólicas básicas incluso entre especies muy diferentes. Por ejemplo:
la secuencia de pasos químicos en una vía metabólica como elciclo de Krebs es
universal entre células vivientes tan diversas como la bacteria unicelular
Escherichia coli y organismos pluricelulares como el elefante. Esta estructura
metabólica compartida es probablemente el resultado de la alta eficiencia de
estas rutas, y de su temprana aparición en la historia evolutiva.
LA FOTOSINTESIS
La fotosíntesis (del griego antiguoφώτο [foto],
"luz", y σύνθεσις[síntesis], "unión") es la conversión de
materia inorgánica en materia orgánica gracias a la energía que aporta la luz.
En este proceso laenergía luminosa se transforma enenergía química estable,
siendo eladenosín trifosfato (ATP) la primera molécula en la que queda
almacenada esa energía química. Con posterioridad, el ATP se usa para
sintetizar moléculas orgánicas de mayor estabilidad. Además, se debe de tener
en cuenta que la vida en nuestro planeta se mantiene fundamentalmente gracias a
la fotosíntesis que realizan las algas, en el medio acuático, y las plantas, en
el medio terrestre, que tienen la capacidad de sintetizar materia orgánica
(imprescindible para la constitución de los seres vivos) partiendo de la luz y
la materia inorgánica. De hecho, cada año los organismos fotosintetizadores
fijan en forma de materia orgánica en torno a 100.000 millones de toneladas de
carbono.1 2
Los orgánulos citoplasmáticos encargados de la
realización de la fotosíntesis son los cloroplastos, unas estructuras
polimorfas y de color verde (esta coloración es debida a la presencia del
pigmentoclorofila) propias de las células vegetales. En el interior de estos
orgánulos se halla una cámara que contiene un medio interno llamado estroma,
que alberga diversos componentes, entre los que cabe destacar enzimas
encargadas de la transformación del dióxido de carbono en materia orgánica y
unos sáculos aplastados denominados tilacoides o lamelas, cuya membrana
contiene pigmentos fotosintéticos. En términos medios, una célula foliar tiene
entre cincuenta y sesenta cloroplastos en su interior.1
Los organismos que tienen la capacidad de llevar a cabo
la fotosíntesis son llamados fotoautótrofos(otra nomenclatura posible es la de
autótrofos, pero se debe tener en cuenta que bajo esta denominación también se
engloban aquellas bacterias que realizan la quimiosíntesis) y fijan el
CO2atmosférico. En la actualidad se diferencian dos tipos de procesos
fotosintéticos, que son la fotosíntesis oxigénica y la fotosíntesis
anoxigénica. La primera de las modalidades es la propia de las plantas
superiores, las algas y las cianobacterias, donde el dador de electrones es el
agua y, como consecuencia, se desprende oxígeno. Mientras que la segunda,
también conocida con el nombre de fotosíntesis bacteriana, la realizan las
bacterias purpúreas y verdes del azufre, en las que en dador de electrones es
el sulfuro de hidrógeno, y consecuentemente, el elemento químico liberado no
será oxígeno sino azufre, que puede ser acumulado en el interior de la
bacteria, o en su defecto, expulsado al agua.3
A comienzos del año 2009, se publicó un artículo en la
revista Nature Geoscience en el quecientíficos norteamericanos daban a conocer
el hallazgo de pequeños cristales de hematita (en Cratón de Pilbara, en el
noroeste de Australia), un mineral de hierro que data de la época del eón
Arcaico, demostrando la existencia de agua rica en oxígeno y consecuentemente,
de organismos fotosintetizadores capaces de producirlo. Gracias al estudio
realizado, se ha llegado a la conclusión de la existencia de fotosíntesis
oxigénica y de la oxigenación de la atmósfera y de los océanos hace más de
3.460 millones de años, así como también se deduce la existencia de un número
considerable de organismos capaces de llevar a cabo la fotosíntesis para
oxigenar la masa de agua mencionada, aunque sólo fuese de manera ocasional.
LA FOTOSÍNTESIS OSCURA
La fase oscura de la fotosíntesis son un conjunto de
reacciones independientes de la luz, mas se llaman así por la marginación
fotogénica ya que se desarrolla dentro de las células de las hojas y no en la
superficie celular de las mismas) que convierten el dióxido de carbono y otros
compuestos englucosa. Estas reacciones, a diferencia de las reacciones
lumínicas (fase luminosa o fase clara), no requieren la luz para producirse (de
ahí el nombre de reacciones oscuras). Estas reacciones toman los productos de
la fase luminosa (principalmente el ATP y NADPH) y realizan más procesos
químicos sobre ellos. Las reacciones oscuras son dos: la fijación del carbono y
el ciclo de Calvin.
CICLO DE CALVIN
El ciclo de Calvin(también conocido como ciclo de
Calvin-Benson ofase de fijación del CO2 de lafotosíntesis) consiste en una
serie de procesosbioquímicos que se realizan en elestroma de loscloroplastos de
los organismosfotosintéticos. Fueron descubiertos porMelvin Calvin yAndy Benson
de la Universidad de California Berkeley mediante el empleo de isotopos
radiactivos de carbono.
Durante la fase luminosa de la fotosíntesis, la energía
lumínica ha sido almacenada en moléculas orgánicas sencillas e inestables
(ATP), que aportarán energía para realizar el proceso y poder reductor, es
decir, la capacidad de donar electrones (reducir) a otra molécula (dinucleótido
de nicotinamida y adenina fosfato o NADPH+H+). En general, los compuestos
bioquímicos más reducidos (es decir, los que tienen mayor cantidad electrones)
almacenan más energía que los oxidados (con menos electrones) y son, por tanto,
capaces de generar más trabajo (por ejemplo, aportar la energía necesaria para
generar ATP en la fosforilacion oxidativa). En el ciclo de Calvin se integran y
convierten moléculas inorgánicas de dióxido de carbono en moléculas orgánicas
sencillas a partir de las cuales se formará el resto de los compuestos
bioquímicos que constituyen los seres vivos. Este proceso también se puede, por
tanto, denominar como de asimilación del carbono.
La primera enzima que interviene en el ciclo y que fija
el CO2 atmosférico uniéndolo a una molécula orgánica (ribulosa-1,5-bifosfato)
se denomina RuBisCO (por las siglas de Ribulosa-1,5-bisfosfato
carboxilasa-oxigenasa).
Para un total de 6 moléculas de CO2 fijado, la
estequiometría final del ciclo de Calvin se puede resumir en la ecuación:
6RuBP + 6CO2 + 12NADPH + 18 ATP + 12H+ + 6H2O → 6RuBP +
C6H12O6 + 12NADP+ + 18ADP + 18 Pi
que representaría la formación de una molécula de
azúcar-fosfato de 6 átomos de carbono (hexosa) a partir de 6 moléculas de CO
CICLO DE KREBS
El ciclo de Krebs (también llamado ciclo del ácido
cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos) es una ruta metabólica, es
decir, una sucesión dereacciones químicas, que forma parte de la respiración
celular en todas las célulasaeróbicas. En células eucariotas se realiza en
lamitocondria. En lasprocariotas, el ciclo de Krebs se realiza en elcitoplasma,
específicamente en elcitosol.
En organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es parte de la
vía catabólica que realiza la oxidación de glúcidos, ácidos grasos y
aminoácidos hasta producir CO2, liberando energía en forma utilizable (poder
reductor y GTP).
El metabolismo oxidativo de glúcidos, grasas y proteínas frecuentemente
se divide en tres etapas, de las cuales, el ciclo de Krebs supone la segunda.
En la primera etapa, los carbonos de estas macromoléculas dan lugar a moléculas
de acetil-CoA de dos carbonos, e incluye las vías catabólicas de aminoácidos
(p. ej. desaminación oxidativa), la beta oxidación de ácidos grasos y la
glucólisis. La tercera etapa es la fosforilación oxidativa, en la cual el poder
reductor (NADH y FADH2) generado se emplea para la síntesis de ATP según la
teoría del acomplamiento quimiosmótico.
El ciclo de Krebs también proporciona precursores para
muchas biomoléculas, como ciertos aminoácidos. Por ello se considera una vía
anfibólica, es decir, catabólica y anabólica al mismo tiempo.
El Ciclo de Krebs fue descubierto por un alemán llamado
Hans Adolf Krebs.
CREDITOS JAZIEL LEAL TORRES
REFERENCIAS
BIOLOGIA BACHILLERATOS PATRICIA
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