METABOLISMO

Conjunto de todas las reacciones bioquímicas que sufren todas las células con el objetivo de obtener e intercambiar materia y energía con el medio ambiente generando compuestos endógenos o metabolitos

Proviene de la voz griega metabole que significa cambio o

transformación

El metabolismo se divide en dos grandes grupos:Anabolismo: Incluye los procesos de construcción y síntesis de las moléculas de los seres vivos. Catabolismo: Incluye los procesos de degradación de moléculas con la finalidad de producir energía. La sustancias que intervienen en estos procesos, ya anabolismo o catabolismo, en incluso en ambos, se conocen como sustancias bioquímicas, cuya clasificación se muestra en el siguiente diagrama.

RUTAS DEL METABOLISMO

. Tipos de rutas metabólicasNormalmente se distinguen tres tipos de rutas metabólicas:Rutas catabólicas. Son rutas oxidativas en las que se libera energía y poder reductor y a la vez se sintetiza ATP. Por ejemplo, la glucólisis y la beta-oxidación. En conjunto forman el catabolismo. Rutas anabólicas. Son rutas reductoras en las que se consume energía (ATP) y poder reductor. Por ejemplo, gluconeogénesis y el ciclo de Calvin. En conjunto forman el anabolismo. Rutas anfibólicas. Son rutas mixtas, catabólicas y anabólicas, como el ciclo de Krebs, que genera energía y poder reductor, y precursores para la biosíntesis

La célula es la unidad fundamental de la vida. Todos los seres vivos están formados por ellas y es precisamente dentro de ellas donde se llevan a cabo muchos de los procesos metabólicos.

Las células están formadas por organelos que tiene una función bien específica. Ejemplo:

Mitocondrias: En éstos organelos se produce la energía.

Cloroplastos: Sólo forman parte de las células vegetales. En ellos la energía del sol es convertida en energía química que las plantas almacenan como carbohidratos.

Ribosomas: En ellos se efectúa la síntesis de las proteínas

Las células autótrofas pueden transformar la energía luminosa en energía química (ATP). Este proceso del anabolismo tiene lugar en los cloroplastos. La energía así obtenida la utilizan para sintetizar sustancias orgánicas a partir de sustancias inorgánicas (agua, dióxido de carbono y sales minerales). Este es el proceso que se denomina fotosíntesis.Una parte de los compuestos orgánicos sintetizados por las células autótrofas son utilizados por las mismas para obtener energía mediante el catabolismo, y otra parte se emplea para el anabolismo, la síntesis de sustancias más complejas componentes de las estructuras celulares.

Fases del metabolismo

Clásicamente, el metabolismo se estudia por una aproximación reduccionista que se concentra en una ruta metabólica específica. La utilización de los diversos elementos en el organismo son valiosos en todas las categorías histológicas, de tejidos a células, que definen las rutas de precursores hacia su producto final.[6] Las enzimas que catabolizan estas reacciones químicas pueden ser purificadas y así estudiar su cinética enzimática y las respuestas que presentan frente a diversos inhibidores. Otro tipo de estudio que se puede llevar a cabo en paralelo es la identificación de los metabolitos presentes en una célula o tejido; al estudio de todo el conjunto de estas moléculas se le denomina metabolómica. Estos estudios ofrecen una visión de las estructuras y funciones de rutas metabólicas simples, pero son inadecuados cuando se quieren aplicar a sistemas más complejos como el metabolismo global de la célula.[7]

En la imagen de la derecha se puede apreciar la complejidad de una red metabólica celular que muestra interacciones entre tan sólo 43 proteínas y 40 metabolitos: esta secuencia de genomas provee listas que contienen hasta 45.000 genes.[8] Sin embargo, es posible usar esta información para reconstruir redes completas de comportamientos bioquímicos y producir más modelos matemáticos holísticos que puedan explicar y predecir su comportamiento.[9] Estos modelos son mucho más efectivos cuando se usan para integrar la información obtenida de las rutas y de los metabolitos mediante métodos clásicos con los datos de expresión génica obtenidos mediante estudios de proteómica y de chips de ADN.[10]

Una de las aplicaciones tecnológicas de esta información es la ingeniería metabólica. Con esta tecnología, organismos como las levaduras, las plantas o las bacterias son modificados genéticamente para hacerlos más útiles en algún campo de la biotecnología, como puede ser la producción de drogas, antibióticos o químicos industriales.[11] [12] [13] Estas modificaciones genéticas tienen como objetivo reducir la cantidad de energía usada para producir el producto, incrementar los beneficios y reducir la producción de desechos.

Investigación y manipulación

Las coenzimas son pequeñas moléculas orgánicas no proteicas que transportan grupos químicos entre enzimas. A veces se denominan cosustratos. Estas moléculas son sustratos de las enzimas y no forman parte permanente de la estructura enzimática.

Los elementos inorgánicos juegan un rol crítico en el metabolismo; algunos son abundantes (sodio y potasio, por ejemplo), mientras que otros actúan a concentraciones mínimas. Alrededor del 99% de la masa de un mamífero se encuentra compuesta por los elementos carbono, nitrógeno, calcio, sodio, cloro, potasio, hidrógeno, oxígeno y azufre.[28] Los compuestos orgánicos (proteínas, lípidos y carbohidratos) contienen, en su mayoría, carbono y nitrógeno, mientras que la mayoría del oxígeno y del hidrógeno están presentes en el agua.

Es el conjunto de procesos metabólicos constructivos en donde la energía liberada por el catabolismo es utilizada para sintetizar moléculas

obtienen la energía 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.

FIJACION DEL CARBONO

Es un proceso encontrado adentro autotrophs (organismos que producen su propio alimento), conducido generalmente cerca fotosíntesis, por el que bióxido de carbono se cambia en los materiales orgánicos

carbohidratos

se pueden sintetizar ácidos orgánicos simples desde monosacáridos como la glucosa y luego sintetizar polisacáridos como el almidón

se sintetizan al polimerizar y reducir unidades de acetil-CoA

son sintetizados por intermediarios en la glucólisis y el ciclo de Krebs

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:ATPsynthase.png

 

Homeostasis: regulación y control

las reacciones metabólicas son reguladas para mantener un conjunto de condiciones en la célula, una condición ESTABLE.

Los organismos vivos deben respetar las leyes de la termodinámica. La segunda ley de la termodinámica establece que en cualquier sistema cerrado, la cantidad de entropía tendrá una tendencia a incrementar. A pesar de que la complejidad de los organismos vivos contradice esta ley, la vida es posible ya que todos los organismos vivos son sistemas abiertos que intercambian materia y energía con sus alrededores. Por ende, los sistemas vivos no se encuentran en equilibrio, sino que son sistemas de disipación que mantienen su estado de complejidad ya que provocan incrementos mayores en la entropía de sus alrededores.El metabolismo de una célula logra esto mediante la relación entre los procesos espontáneos del catabolismo con los procesos no-espontáneos del anabolismo. En términos termodinámicos, el metabolismo mantiene el orden al crear un desorden