Importancia del Metabolismo
Licenciado en Biología
El metabolismo celular es el conjunto de reacciones químicas que ocurren dentro de las células para mantener la vida. Todos los seres vivos tienen un metabolismo. Estos procesos químicos son esenciales para obtener energía a partir de los alimentos, construir y reparar tejidos o transformar las sustancias tóxicas en otras menos nocivas que serán eliminadas de forma segura por los sistemas excretores. Todas las reacciones químicas que se dan en los seres vivos son parte del metabolismo, por lo que enumerarlas a todas es imposible. Del estudio de la química de la vida y del metabolismo se ocupa la bioquímica, un campo interdisciplinar entre la biología y la química.
Características de las reacciones químicas metabólicas
Una de las reacciones básicas del metabolismo es la transformación de las sustancias químicas: dos sustancias o más se pueden unir para dar lugar a otras moléculas más complejas y una molécula puede ser descompuesta en sus componentes básicos.
A diferencia de las reacciones químicas espontáneas que ocurren en el mundo físico, las reacciones químicas del metabolismo celular son inducidas y altamente controladas en todos sus pasos por una compleja maquinaria celular.
Cuando dos moléculas se unen pueden generar distintos compuestos, dependiendo de la forma en que se asocien.
Para las células, no da lo mismo cualquier forma de la molécula, algunas sirven mientras que otras no cumplen bien con su función o, directamente, no funcionan. Es por esto que los pasos de la reacción química deben estar muy bien controlados para que se produzca la molécula con la forma específica que se requiere, y no cualquier otra.
Algunas reacciones químicas requieren energía, y nunca ocurren de manera espontánea. Por ejemplo, la luz del sol no hace que espontáneamente, el dióxido de carbono se una al agua para formar carbohidratos, esta unión requiere de mucha energía.
Haría falta una especie de reactor, que suministre la energía suficiente para que se produzca esta unión; alimentar ese reactor consumiría mucha energía eléctrica y sería muy caro.
Sin embargo, en las plantas, esta reacción se produce todo el tiempo. Sus hojas son como esos reactores y tienen una maquinaria celular capaz de convertir la energía luminosa del sol en energía eléctrica. La fotosíntesis es un ejemplo de reacción inducida: la célula hace que ocurran reacciones químicas que, en el exterior, no ocurrirían jamás.
Por lo general, las reacciones químicas del metabolismo son reacciones encadenadas: una reacción genera los precursores que necesita la siguiente. Este encadenamiento de las reacciones metabólicas se denomina ruta metabólica. Una ruta metabólica se estancará y dejará de funcionar si falla cualquiera de sus pasos.
Existen dos tipos principales de metabolismo: el anabolismo y el catabolismo.
Anabolismo
El anabolismo se refiere a los procesos metabólicos de construcción de nuevas moléculas a partir de otras, que se conocen como precursores. El proceso de “construcción” se llama síntesis.
El anabolismo utiliza los nutrientes de los alimentos para crear nuevas moléculas. Estás moléculas serán usadas para crear o reparar tejidos nuevos, o reponer “insumos” para las actividades celulares.
Hay rutas metabólicas de síntesis para todos los tipos de moléculas orgánicas conocidas. Los precursores de casi todas ellas son moléculas orgánicas sintetizadas en reacciones que se encuentran anteriores en la ruta metabólica.
En última instancia, los precursores de toda la variedad de moléculas que pueden sintetizarse son los carbohidratos simples sintetizados por la fotosíntesis.
La fotosíntesis, que esencialmente es una ruta de síntesis de glucosa, a diferencia de las otras vías anabólicas, no utiliza precursores orgánicos sino inorgánicos y su fuente de energía no la aporta la célula, sino que es el sol.
Catabolismo
Bajo este nombre se agrupan las rutas de descomposición de las moléculas.
Todas las moléculas almacenan energía química en los enlaces entre los átomos que la componen; cuando la molécula se descompone, esa energía se libera (como cuando algo se quema, la energía química del combustible se libera como calor durante la reacción de combustión).
La célula no puede contener un incendio en su interior: una reacción de este tipo sin control la destruiría. La liberación de energía está muy controlada en todos los procesos catabólicos.
Las vías catabólicas descomponen todas las moléculas en unidades menores, hasta que queda la molécula orgánica más simple de todas: la glucosa.
La glucosa es, literalmente, quemada por la célula, para que libere su energía. Esa energía del sol que durante la fotosíntesis se usó para forzar a los átomos a unirse, es la misma energía que se obtiene cuando la molécula de glucosa se rompe. Este proceso se llama respiración celular, y descompone la glucosa en sus componentes elementales: dióxido de carbono, agua y energía. La respiración celular requiere oxígeno, al igual que el oxígeno es necesario para iniciar el fuego.
La energía es usada para mantener la vida de todos los organismos, el resto de los productos de la respiración es desechado.
Sin oxígeno disponible, la respiración no puede continuar y sin energía, el organismo muere. El cianuro, un potentísimo veneno, bloquea la respiración celular y causa la muerte en cuestión de minutos.
Se puede pensar en la respiración como la ruta metabólica inversa a la fotosíntesis. El equilibrio de ambas es esencial para el mantenimiento de la vida.
Mientras que la fotosíntesis utiliza agua, dióxido de carbono y energía para producir glucosa y oxígeno (este ultimo es desechado), la respiración utiliza oxígeno y glucosa para producir energía, dióxido de carbono y agua.
Otra vía catabólica importante es la lipólisis, que se encarga de descomponer las grasas en glucosa, para abastecer a la respiración celular y obtener energía.
La grasa corporal es un reservorio de glucosa, donde queda almacenada para cuando se necesite. La lipólisis rompe las moléculas de lípidos para liberar las unidades de glucosa cuando sea necesario.
El catabolismo de proteínas se encarga de descomponer las proteínas en aminoácidos, y estos en sus compuestos constitutivos.
Estos “fragmentos de aminoácidos” puedes ser luego usados en las vías anabólicas para sintetizar nuevos aminoácidos y proteínas, o bien pueden ser descompuestos hasta glucosa y quemados para obtener energía.
Dado el importante papel de las proteínas, estás nunca se usan como reservas de glucosa, y salvo situaciones de desnutrición graves, las proteínas nunca se utilizan en la respiración celular.
La descomposición de los aminoácidos da lugar a los desechos nitrogenados, que son eliminados por los sistemas excretores en forma de urea, ácido úrico o amoníaco.
Todas las vías metabólicas trabajan de manera coordinada, para mantener un balance de sustancias químicas de nuestro cuerpo en las cantidades adecuadas y proveer de precursores y de energía a las vías anabólicas. Este balance energético y material que logra el metabolismo es lo que permite la vida.
Las alteraciones en alguna ruta metabólica afectan a este balance y provocan serios problemas de salud.
Trabajo publicado en: Dic., 2014.
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