Lectura 2

CATABOLISMO Y ANABOLISMO

El metabolismo se divide en dos: Catabolismo y Anabolismo.
El catabolismo se encarga de degradar moléculas nutritivas y grandes (lípidos, proteínas, carbohidratos, etc) a moléculas más sencillas (CO2, urea), además de liberar energía química y conservarla en forma de ATP.
El anabolismo sintetiza componentes celulares de las células (proteínas, ácidos nucléicos) a partir de moléculas sencillas, esto requiere un consumo de energía química en forma de ATP.
Generalmente en los seres vivos el anabolismo y catabolismo se desarrollan simultáneamente.



SISTEMAS MULTIENZIMÁTICOS

Las enzimas son unidades catalíticas del metabolismo intermediario que cataliza varias reacciones conectadas por intermediarios, de modo que el producto de la primera enzima es el sustrato de la siguiente.

Los sistemas multienzimáticos pueden comprender de 2 a 20 enzimas en secuencia; y se pueden distinguir tres niveles de complejidad:
• Enzimas individuales disueltas en el citoplasma, no asociasadas.
• Enzimas con un grado mayor de organización , físicamente asociadas y funcionan como complejos multienzimáticos (levadura).
• Enzimas con un grado aún mayor de organización, asociadas a grandes estructuras supramoleculares como membranas y ribosomas (cadenas de enzimas transportadoras de electrones).

RUTAS CATABÓLICAS, ANABÓLICAS Y ANFIBÓLICAS

La degradación enzimática de cada uno de los elementos nutritivos mayoritarios ocurren gracias a las reacciones enzimáticas organizadas en tres fases. Estas rutas son divergentes.

Catabolismo
Fase I :los polisacáridos se degradan a hexosas o pentosas, lípidos a ácidos grasos y las proteínas a aminoácidos.

Fase II: los productos de la fase anterior se convierten en intermediarios más sencillos.

Fase III: los productos anteriores se oxidan a CO2 y agua.

Anabolismo (biosíntesis)
Fase III: se generan pequeñas moléculas precursoras.

Fase II: las anteriores se convierten en moléculas sillares.

FaseI: finalmente se ensamblan para constituir macromoléculas.

Las rutas metabólicas determinan la formación de ATP a partir de ADP y fosfato, además de que su regulación de independiente.

CICLO ENERGÉTICO EN LAS CÉLULAS

Las moléculas orgánicas tienen un nivel considerado de entropía. Cuando la glucosa se oxida para convertirse en CO2 y agua su entropía se incrementa. La glucosa experimenta una pérdida de energía libre, que es la forma de realizar trabajo bajo condiciones de temperatura y presión constantes.

El calor no puede ser utilizado como fuente de energía por los organismos vivos, ya que son isotermos, el calor sólo puede realizar trabajo a presión constante cuando fluye.

Los electrones son un vehículo para la transferencia de energía química. Éstos son transportados mediante coenzimas; el más importante es el NADP (nicotin-adenin-dinucleótido-fosfato) que transporta grupos fosfato y de energía desde las reacciones del catabolismo a las del anabolismo. Trabajo biológico

ALMACENADORES DE GRUPO FOSFATO DE ENERGÍA ELEVADA

El ATP es un transportador de energía, sin embargo algunas células poseen fosfatos que actúan como almacenadores de energía como la fosfocreatina. La ruta conocida para la desfosforilación de la fosfocreactina es la inversión de la reacción: El depósito de fosfocreatina se llena de grupos fosfato cuando el ATP está en concentración elevada, cuando desciende su concentración, los grupos fosfato son devueltos al ADP. Este sistema es importante especialemente en el músculo esquelético y en menores cantidades en el músculo liso y en células nerviosas.

DINÁMICA DEL RECAMBIO DEL GRUPO FOSFATO EN LA CÉLULA

En células intactas, las concentraciones de ATP, AMP y ADP son constantes; aunque el ATP en mayores concentraciones que el ADP y AMP. Si la célula se somete a trabajo agobiante repentino se ve forzado a usar ATP a mayor velocidad; al principio bajará su concentración mientras que la de ADP aumentará. Este cambio genera una señal qie provoca la acelaración de la producción de ATP, glucólisis y respiración que se harán también a velocidades superiores para mantener el equilibrio. Al desaparecer el trabajo repentino la concentración de ATP incrementará y la de ADP disminuirá. La regulación de la sñintesis de ATP es posible gracias a las intervención de enzimas reguladoras.

ENERGÉTICA DE LOS SISTEMAS ABIERTOS

Las células vivas son sistemas abiertos porque tiene un intercambiode sustancias con su medio, nunca está en equilibrio. En estado estacionario la velocidad de entrada de materia es igual a la velocidad de salida. Cuando la concentración de los componentes es constante, la velocidad de formación de sus componentes es la misma a la de utilización.

Un sistema abierto en estado estacionario es capaz de efectuar trabajo porque está alejado de su equilibrio, al llegar al equilibrio es incapaz de realizar trabajo. Cuando el nivel de entropía se encuantr en el mínimo se dice que opera en su máxima eficacia.