Desayunas api con pastel o una salteña y, unas horas después, esa comida es energía para caminar al colegio y materia para reparar tus músculos. Cada segundo, en cada una de tus células, ocurren miles de reacciones químicas: unas rompen moléculas y liberan energía, otras la gastan para construir lo que te mantiene con vida. ¿Cómo se coordina todo eso sin que la célula se "queme"? Lo resolveremos al final de la página.
Metabolismo: catabolismo y anabolismo
Un trozo de pan expuesto al aire puede tardar meses en degradarse, pero en tu cuerpo se descompone en glucosa en pocas horas y sus fragmentos sirven para reconstruir tus tejidos. La célula logra degradar y construir moléculas rápido y de forma ordenada.
El metabolismo tiene dos caras opuestas y complementarias.
Autótrofos y heterótrofos
Los organismos se distinguen por de dónde obtienen el carbono y la energía para su anabolismo.
Tipo
Fuente de carbono
Fuente de energía
Ejemplos
Autótrofo fotosintético
$\mathrm{CO_2}$
Luz
Quinua, papa, algas del lago Titicaca
Autótrofo quimiosintético
$\mathrm{CO_2}$
Reacciones químicas de compuestos inorgánicos
Bacterias de fuentes hidrotermales
Heterótrofo
Moléculas orgánicas ya hechas
Degradar esas moléculas
Jaguar, llama, hongos, tú
Practica★☆☆Sin empezar
Define metabolismo y explica la diferencia entre anabolismo y catabolismo, poniendo un ejemplo de proceso de cada tipo.
Define metabolismo y explica la diferencia entre anabolismo y catabolismo, poniendo un ejemplo de proceso de cada tipo.
Clasifica los siguientes procesos en anabólicos o catabólicos y justifica brevemente tu elección: la síntesis de proteínas, la respiración celular, la fotosíntesis y la…
Clasifica los siguientes procesos en anabólicos o catabólicos y justifica brevemente tu elección: la síntesis de proteínas, la respiración celular, la fotosíntesis y la digestión de los alimentos.
Distingue entre organismos autótrofos y heterótrofos desde el punto de vista metabólico (fuente de carbono y de energía) y pon un ejemplo de cada tipo.
Distingue entre organismos autótrofos y heterótrofos desde el punto de vista metabólico (fuente de carbono y de energía) y pon un ejemplo de cada tipo.
En La Paz, a casi 3.600 m s. n. m., al subir corriendo unas gradas respiras más rápido. Tus células necesitan más oxígeno porque el ejercicio aumenta el catabolismo para resintetizar ATP.
¿Por qué libera tanta energía? Los tres fosfatos tienen carga negativa y se repelen entre sí; separar el último alivia esa repulsión. Además, los productos (ADP y $\mathrm{P_i}$) son más estables, porque se estabilizan por resonancia y por su interacción con el agua. Ojo: romper el enlace cuesta energía; lo que libera energía es la reacción completa, con productos más estables.
Dos ejemplos de trabajos que dependen del ATP: la contracción muscular (las proteínas del músculo usan la energía del ATP para deslizarse y acortar la fibra) y el transporte activo (las bombas de la membrana usan ATP para mover iones contra su gradiente). También lo gastan la síntesis de moléculas y el impulso nervioso.
Practica★☆☆Sin empezar
¿Qué es el ATP y por qué se le conoce como la «moneda energética» de la célula? Indica qué ocurre cuando se hidroliza a ADP.
¿Qué es el ATP y por qué se le conoce como la «moneda energética» de la célula? Indica qué ocurre cuando se hidroliza a ADP.
Describe la composición química de la molécula de ATP (base nitrogenada, azúcar y grupos fosfato) e indica qué enlace se rompe cuando se hidroliza a ADP y por qué se…
Describe la composición química de la molécula de ATP (base nitrogenada, azúcar y grupos fosfato) e indica qué enlace se rompe cuando se hidroliza a ADP y por qué se dice que ese enlace es rico en energía.
Pon dos ejemplos de procesos de la vida diaria que dependan de la energía liberada al hidrolizar ATP (contracción muscular, transporte activo, síntesis de moléculas,…
Pon dos ejemplos de procesos de la vida diaria que dependan de la energía liberada al hidrolizar ATP (contracción muscular, transporte activo, síntesis de moléculas, transmisión del impulso nervioso) y explica brevemente uno de ellos.
¿Por qué la fuente inmediata de energía de la célula es el ATP y no la glucosa? Razona la respuesta comparando cómo se libera la energía en cada caso (en pequeñas dosis…
¿Por qué la fuente inmediata de energía de la célula es el ATP y no la glucosa? Razona la respuesta comparando cómo se libera la energía en cada caso (en pequeñas dosis aprovechables frente a la combustión rápida y descontrolada que supondría liberar de golpe toda la energía de la glucosa).
A temperatura ambiente (20 °C), un terrón de azúcar en tu cocina tarda años en reaccionar con el oxígeno para formar $\mathrm{CO_2}$ y agua, pero tus células hacen esa misma combustión rápidamente a 37 °C sin quemar los tejidos. ¿Qué barrera frena la reacción y cómo la salvan los seres vivos?
La célula no necesita todas sus rutas a la misma velocidad todo el tiempo, así que las enzimas se pueden activar o inhibir: así encendemos una ruta y apagamos la contraria según lo que el cuerpo necesite.
Rutas metabólicas
Las transformaciones no ocurren en un solo salto, sino en rutas: cadenas de reacciones donde cada paso lo cataliza una enzima y el producto de uno es el sustrato del siguiente.
¿Por qué en tantos pasos? Repartir la transformación en muchas reacciones pequeñas libera la energía en dosis manejables (sin calor excesivo que dañe la célula), permite capturar parte en ATP, deja regular cada paso con su enzima y genera intermediarios que sirven para otras rutas.
Practica★☆☆Sin empezar
¿Qué es una enzima y por qué se dice que las reacciones del metabolismo son reacciones catalizadas? Indica qué le ocurre a la enzima al finalizar la reacción.
¿Qué es una enzima y por qué se dice que las reacciones del metabolismo son reacciones catalizadas? Indica qué le ocurre a la enzima al finalizar la reacción.
¿Qué es la energía de activación de una reacción? Explica cómo consiguen las enzimas que las reacciones metabólicas ocurran con rapidez a la temperatura del cuerpo…
¿Qué es la energía de activación de una reacción? Explica cómo consiguen las enzimas que las reacciones metabólicas ocurran con rapidez a la temperatura del cuerpo humano.
Las transformaciones metabólicas ocurren en rutas formadas por muchas reacciones encadenadas, cada una catalizada por una enzima. Explica qué es una ruta metabólica y…
Las transformaciones metabólicas ocurren en rutas formadas por muchas reacciones encadenadas, cada una catalizada por una enzima. Explica qué es una ruta metabólica y qué ventajas ofrece dividir una transformación en numerosos pasos.
Las reacciones exergónicas liberan energía libre ($\Delta G < 0$) y ocurren espontáneamente; las endergónicas la requieren ($\Delta G > 0$). Construir macromoléculas es endergónico. ¿Viola eso las leyes de la física?
Además, los seres vivos son sistemas abiertos: toman materia y energía del entorno y liberan calor y residuos. Mantienen su orden interno aumentando el desorden del entorno, así que la entropía total del universo aumenta.
Practica★★☆Sin empezar
Observa el esquema del intercambio de materia y energía en el metabolismo. Indica qué proceso (anabolismo o catabolismo) representan A y B, qué molécula se señala con ?…
Observa el esquema del intercambio de materia y energía en el metabolismo. Indica qué proceso (anabolismo o catabolismo) representan A y B, qué molécula se señala con ? y explica, con un ejemplo, cómo la energía liberada por un proceso alimenta al otro.
Explica por qué se dice que los seres vivos son sistemas abiertos desde el punto de vista del intercambio de materia y energía, y qué diferencia hay en este aspecto con…
Explica por qué se dice que los seres vivos son sistemas abiertos desde el punto de vista del intercambio de materia y energía, y qué diferencia hay en este aspecto con una máquina aislada.
Vuelve al principio: la célula no se "quema" porque degrada la comida por rutas de muchos pasos catalizados por enzimas, guarda la energía en ATP y la gasta en dosis acopladas a la construcción de moléculas.
Resumen
¡A practicar! 6 ejercicios de nivel medio en este apartado