Metabolismo Celular

El metabolismo es el conjunto de todas las reacciones químicas, que se producen en el interior de las células de un organismo y que son utilizadas para obtener o producir energía, por medio de los alimentos que ingiere y el oxígeno que ingresa a la célula. La comida está formada por proteínas, carbohidratos y grasas. Las sustancias químicas del sistema digestivo como las enzimas descomponen o transforman en partes más pequeñas los alimentos, que contienen azúcares, lípidos y proteínas. El organismo puede utilizar carbohidratos (azúcares) como combustible transformándolos metabólicamente para obtener ATP, elaborado en las mitocondrias de las células. Este combustible producirá la energía necesaria para los procesos vitales. La energía de los carbohidratos y lípidos (grasas) pueden ser almacenadas en tejidos corporales, tales como el hígado, los músculos y la grasa corporal. Mediante esas reacciones se transforman las moléculas nutritivas que, digeridas y transportadas por la sangre, llegan a ellas.

El metabolismo se refiere a todos los procesos físicos y químicos del cuerpo que convierten o usan energía, tales como:

• Respiración
• Circulación sanguínea
• Regulación de la temperatura corporal
• Contracción muscular
• Digestión de alimentos y nutrientes
• Eliminación de los desechos a través de la orina y de las heces
• Funcionamiento del cerebro y los nervios

El metabolismo tiene principalmente dos finalidades:

·Obtener energía química utilizable por la célula, que se almacena en forma de ATP (adenosín trifostato). Esta energía se obtiene por degradación de los nutrientes que se toman directamente del exterior o bien por degradación de otros compuestos que se han fabricado con esos nutrientes y que se almacenan como reserva.

·Fabricar sus propios compuestos a partir de los nutrientes, que serán utilizados para crear  sus estructuras o para almacenarlos como reserva.

Al producirse en las células de un organismo, se dice que existe un metabolismo celular permanente en todos los seres vivos, y que en ellos se produce una continua reacción química.

Estas reacciones químicas metabólicas (repetimos, ambas reacciones suceden en las células) pueden ser de dos tipos: catabolismo y anabolismo.

A. El catabolismo (fase destructiva o degradación)

     Su función es reducir, es decir de una sustancia o molécula compleja hacer una más simple.

      Catabolismo es, entonces, el conjunto de reacciones metabólicas mediante las cuales las moléculas orgánicas más o menos complejas (glúcidos, lípidos), que proceden del medio externo o de reservas internas, se rompen o degradan total o parcialmente transformándose en otras moléculas más sencillas (CO₂, H₂O, ácido láctico, amoniaco, etc.) y liberándose energía en mayor o menor cantidad que se almacena en forma de ATP (adenosín trifosfato). Esta energía será utilizada por la célula para realizar sus actividades vitales (transporte activo, contracción muscular, síntesis de moléculas). Ejemplo: Utilizar pan, arroz y otros carbohidratos (glucosa "macromoléculas") para transformarlo en energía (ATP) en el movimiento muscular, por medio de la degradación de la glucosa en la célula, para producir ATP en las mitocondrias, liberando CO₂ y H₂O, como moléculas más sencillas. Esto es conocido como un proceso catabólico.     

Las reacciones catabólicas se caracterizan por:

a-1) Son reacciones degradativas, mediante ellas compuestos complejos se transforman en otros más sencillos.

a-2) Son reacciones oxidativas, mediante las cuales se oxidan los compuestos orgánicos más o menos reducidos, liberándose electrones que son captados por coenzimas oxidadas que se reducen.

a-3) Son reacciones exergónicas en las que se libera energía que se almacena en forma de ATP.

a-4) Son procesos convergentes mediante los cuales a partir de compuestos muy diferentes se obtienen siempre los mismos compuestos (CO₂, ácido pirúvico, etanol, etcétera).

B. El anabolismo (fase constructiva)

Reacción química para que se forme una sustancia más compleja a partir otras más simples.

Anabolismo, entonces es el conjunto de reacciones metabólicas mediante las cuales a partir de compuestos sencillos (inorgánicos u orgánicos) se sintetizan moléculas más complejas. Mediante estas reacciones se crean nuevos enlaces por lo que se requiere un aporte de energía que provendrá del ATP.

Las moléculas sintetizadas son usadas por las células para formar sus componentes celulares y así poder crecer y renovarse o serán almacenadas como reserva para su posterior utilización como fuente de energía. Ejemplo: Utilizar aminoácidos para formar proteínas (macromoléculas) del cabello.

Las reacciones anabólicas se caracterizan por:

b-1) Son reacciones de síntesis, mediante ellas a partir de compuestos sencillos se sintetizan otros más complejos.

b-2) Son reacciones de reducción, mediante las cuales compuestos más oxidados se reducen, para ello se necesitan los electrones que ceden las coenzimas reducidas (NADH, FADH₂, etc. las cuales se oxidan.

b-3) Son reacciones endergónicas que requieren un aporte de energía que procede de la hidrólisis del ATP.

b-4) Son procesos divergentes debido a que, a partir de unos pocos compuestos se puede obtener una gran variedad de productos.

Rutas metabólicas
En las células se producen una gran cantidad de reacciones metabólicas (tanto catabólicas como anabólicas), estás no son independientes sino que están asociadas formando las denominadas rutas metabólicas. Por consiguiente una ruta o vía metabólica es una secuencia ordenada de reacciones en las que el producto final de una reacción es el sustrato inicial de la siguiente (como la glucólisis o glicólisis).

Mediante las distintas reacciones que se producen en una ruta un sustrato inicial se transforma en un producto final, y los compuestos intermedios de la ruta se denominan metabolitos. Todas estas reacciones están catalizadas por enzimas específicas.

Tipos de rutas metabólicas.

Las rutas metabólicas pueden ser:

1.) Lineales. Cuando el sustrato de la primera reacción (sustrato inicial de la ruta) es diferente al producto final de la última reacción.

2.) Cíclicas. Cuando el producto de la última reacción es el sustrato de la reacción inicial, en estos casos el sustrato inicial de la ruta es un compuesto que se incorpora en la primera reacción y el producto final de la ruta es algún compuesto que se forma en alguna etapa intermedia y que sale de la ruta.

Frecuentemente los metabolitos o los productos finales de una ruta suelen ser sustratos de reacciones de otras rutas, por lo que las rutas están enlazadas entre sí formando redes metabólicas complejas.

Ocurre un trastorno metabólico cuando hay reacciones químicas anormales en el cuerpo que interrumpen este proceso. Cuando eso ocurre, es posible que tenga demasiada cantidad de algunas sustancias o demasiado poco de otras que necesita para mantenerse saludable. Usted puede desarrollar un trastorno metabólico si algunos órganos, tales como el hígado o el páncreas, se enferman o no funcionan normalmente. La diabetes es un ejemplo.