El metabolismo energético es el conjunto de reacciones químicas que producen la energía necesaria para llevar a cabo las funciones vitales de los seres vivos.
El metabolismo se puede dividir en:
- Anabolismo: Reacciones químicas que permiten la formación de moléculas más complejas. Son reacciones de síntesis.
- catabolismo: Reacciones químicas para la degradación de moléculas. Son reacciones de degradación.
Glucosa (C6H12O6) es el combustible energético de las células. Cuando se rompe, libera energía de sus enlaces químicos y desechos. Es esta energía la que permite que la célula lleve a cabo sus funciones metabólicas.
ATP: trifosfato de adenosina
Antes de comprender los procesos de obtención de energía, debe saber cómo se almacena la energía en las células hasta que se utiliza.
Esto sucede gracias al ATP (trifosfato de adenosina), la molécula encargada de capturar y almacenar energía. Almacena la energía liberada en la descomposición de la glucosa en sus enlaces de fosfato.
El ATP es un nucleótido que tiene adenina como base y ribosa con azúcar, formando adenosina. Cuando la adenosina se une a tres radicales fosfato, se forma trifosfato de adenosina.
El vínculo entre los fosfatos es muy enérgico. Por lo tanto, en el momento en que la célula necesita energía para alguna reacción química, los enlaces entre los fosfatos se rompen y la energía se libera.
El ATP es el compuesto energético más importante de las células.
Sin embargo, también deben destacarse otros compuestos. Esto se debe a que durante las reacciones se libera hidrógeno, que es transportado principalmente por dos sustancias: NAD+ y FAD.
Mecanismos de obtención de energía
El metabolismo de la energía celular se produce a través de la fotosíntesis y la respiración celular.
Fotosíntesis
LA fotosíntesis es un proceso de síntesis de glucosa a partir de dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O) en presencia de luz.
Corresponde a un proceso autótrofo realizado por seres que han clorofila, por ejemplo: plantas, bacterias y cianobacterias. En los organismos eucariotas, la fotosíntesis se produce en el cloroplastos.
Respiración celular
LA respiración celular es el proceso de descomposición de la molécula de glucosa para liberar la energía que se almacena en él. Ocurre en la mayoría de los seres vivos.
Se puede realizar de dos formas:
- respiración aeróbica: en presencia de gas oxígeno ambiental;
- respiración anaeróbica: en ausencia de oxígeno gaseoso.
La respiración aeróbica se produce a través de tres fases:
Glucólisis
El primer paso de la respiración celular es el glucólisis, que ocurre en el citoplasma de las células.
Consiste en un proceso bioquímico en el que la molécula de glucosa (C6H12O6) se descompone en dos moléculas más pequeñas de ácido pirúvico o piruvato (C3H4O3), liberando energía.
Ciclo de Krebs
Esquema del ciclo de Krebs
O Ciclo de Krebs corresponde a una secuencia de ocho reacciones. Tiene la función de promover la degradación de productos finales del metabolismo de carbohidratos, lípidos y varios aminoácidos.
Estas sustancias se convierten en acetil-CoA, con la liberación de CO2 y H2Síntesis de O y ATP.
En resumen, en el proceso la acetil-CoA (2C) se transformará en citrato (6C), cetoglutarato (5C), succinato (4C), fumarato (4C), malato (4C) y ácido oxaacético (4C).
El ciclo de Krebs tiene lugar en la matriz mitocondrial.
Fosforilación oxidativa o cadena respiratoria
Esquema de fosforilación oxidativa
LA fosforilación oxidativa es la etapa final del metabolismo energético en organismos aeróbicos. También es responsable de la mayor parte de la producción de energía.
Durante la glucólisis y el ciclo de Krebs, parte de la energía producida en la degradación de los compuestos se almacenó en moléculas intermedias, como el NAD.+ y el FAD.
Estas moléculas intermedias liberan los electrones energizados y los iones H+ que pasará por un conjunto de proteínas transportadoras, que constituyen la cadena respiratoria.
Por lo tanto, los electrones pierden su energía, que luego se almacena en las moléculas de ATP.
El balance energético de este paso, es decir, lo que se produce a lo largo de toda la cadena de transporte de electrones es de 38 ATP.
Equilibrio energético respiratorio aeróbico
Glucólisis:
4 ATP + 2 NADH - 2 ATP → 2 ATP + 2 NADH
Ciclo de Krebs: Dado que hay dos moléculas de piruvato, la ecuación debe multiplicarse por 2.
2 x (4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) → 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
Fosforilación oxidativa:
2 NADH de la glucólisis → 6 ATP
8 NADH del ciclo de Krebs → 24 ATP
2 FADH2 del ciclo de Krebs → 4 ATP
Total de 38 ATP producido durante la respiración aeróbica.
El ejemplo más importante de respiración anaeróbica es la fermentación:
Fermentación
LA fermentación consta únicamente de la primera etapa de la respiración celular, es decir, la glucólisis.
La fermentación tiene lugar en el hialoplasma, cuando no hay oxígeno disponible.
Puede ser de los siguientes tipos, dependiendo del producto formado por la degradación de la glucosa:
Fermentación alcohólica: Las dos moléculas de piruvato producidas se convierten en alcohol etílico, con la liberación de dos moléculas de CO.2 y la formación de dos moléculas de ATP. Se utiliza para la elaboración de bebidas alcohólicas.
Fermentación láctica: Cada molécula de piruvato se convierte en ácido láctico, con la formación de dos moléculas de ATP. Producción de ácido láctico. Ocurre en las células musculares cuando hay un esfuerzo excesivo.
Obtenga más información, lea también:
- Metabolismo
- Anabolismo y catabolismo
- Metabolismo celular
- Reacciones químicas
- Bioquímica
Ejercicios de examen de ingreso
1. (PUC - RJ) Estos son procesos biológicos directamente relacionados con las transformaciones de energía celular:
a) respiración y fotosíntesis.
b) digestión y excreción.
c) respiración y excreción.
d) fotosíntesis y ósmosis.
e) digestión y ósmosis.
a) respiración y fotosíntesis.
2. (Fatec) Si las células musculares pueden obtener energía a través de la respiración aeróbica o la fermentación, cuando un atleta se desmaya después de una carrera de 1000 m, por falta de La oxigenación adecuada de su cerebro, el gas de oxígeno que llega a los músculos tampoco es suficiente para satisfacer las necesidades respiratorias de las fibras musculares, que comienzan a acumular:
a) glucosa.
b) ácido acético.
c) ácido láctico.
d) dióxido de carbono.
e) alcohol etílico.
c) ácido láctico.
3. (UFPA) El proceso de respiración celular es responsable de (a)
a) consumo de dióxido de carbono y liberación de oxígeno a las células.
b) síntesis de moléculas orgánicas ricas en energía.
c) reducción de moléculas de dióxido de carbono en glucosa.
d) incorporación de moléculas de glucosa y oxidación del dióxido de carbono.
e) liberación de energía para funciones celulares vitales.
e) liberación de energía para funciones celulares vitales.
