Contenido
- Nutrientes vs. Combustibles
- Células Procariotas vs. Células Eucariotas
- ¿Qué es la glucosa?
- ¿Qué es el ATP?
- Biología Energética Celular
- Glucólisis
- Fermentación
- Ciclo de Krebs
- Cadena de transporte de electrones
Probablemente haya entendido desde que era joven que la comida que come tiene que convertirse en "algo" mucho más pequeña que esa comida para que cualquier cosa que esté "en" comida pueda ayudar a su cuerpo. Como sucede, más específicamente, una sola molécula de un tipo de carbohidrato clasificado como un azúcar es la última fuente de combustible en cualquier reacción metabólica que ocurre en cualquier célula en cualquier momento.
Esa molécula es glucosa, una molécula de seis carbonos en forma de anillo puntiagudo. En todas las células, entra en glucólisis, y en células más complejas también participa en fermentación, fotosíntesis y respiración celular en diversos grados en diferentes organismos.
Pero una forma diferente de responder a la pregunta "¿Qué molécula utilizan las células como fuente de energía?" lo interpreta como "¿Qué molécula directamente alimenta los procesos propios de las células?
Nutrientes vs. Combustibles
Esa molécula "activadora", que como la glucosa está activa en todas las células, es ATPo trifosfato de adenosina, un nucleótido a menudo llamado "la moneda energética de las células". Entonces, ¿en qué molécula debe pensar cuando se pregunta: "¿Qué molécula es el combustible para todas las células?" ¿Es glucosa o ATP?
Responder esta pregunta es similar a comprender la diferencia entre decir "Los humanos obtienen combustibles fósiles del suelo" y "Los humanos obtienen energía de combustibles fósiles de las plantas que funcionan con carbón". Ambas afirmaciones son ciertas, pero abordan diferentes etapas en la cadena de conversión de energía de las reacciones metabólicas. En los seres vivos, la glucosa es lo fundamental nutritivo, pero ATP es lo básico combustible.
Células Procariotas vs. Células Eucariotas
Todos los seres vivos pertenecen a una de dos grandes categorías: procariotas y eucariotas. Los procariotas son los organismos unicelulares de la taxonomía. dominios Bacterias y Archaea, mientras que los eucariotas caen en el dominio Eukaryota, que incluye animales, plantas, hongos y protistas.
Los procariotas son pequeños y simples en comparación con los eucariotas; sus células son correspondientemente menos complejas. En la mayoría de los casos, una célula procariota es lo mismo que un organismo procariota, y las necesidades energéticas de una bacteria son mucho más bajas que las de cualquier célula eucariota.
Las células procariotas tienen los mismos cuatro componentes que se encuentran en todas las células del mundo natural: ADN, una membrana celular, citoplasma y ribosomas. Su citoplasma contiene todas las enzimas necesarias para la glucólisis, pero la ausencia de mitocondrias y cloroplastos significa que la glucólisis es realmente la única vía metabólica disponible para los procariotas.
Lea más sobre las similitudes y diferencias entre las células procariotas y eucariotas.
¿Qué es la glucosa?
La glucosa es un azúcar de seis carbonos en forma de anillo, representada en diagramas por una forma hexagonal. Su fórmula química es C6H12O6, dándole una relación C / H / O de 1: 2: 1; Esto es cierto, de hecho, o todas las biomoléculas clasificadas como carbohidratos.
La glucosa se considera un monosacárido, lo que significa que no se puede reducir a azúcares diferentes y más pequeños al romper los enlaces de hidrógeno entre los diferentes componentes. La fructosa es otro monosacárido; la sacarosa (azúcar de mesa), que se produce al unir glucosa y fructosa, se considera un disacárido.
La glucosa también se llama "azúcar en la sangre", porque es este compuesto cuya concentración se mide en la sangre cuando una clínica o laboratorio de un hospital determina el estado metabólico del paciente. Se puede infundir directamente en el torrente sanguíneo en soluciones intravenosas porque no requiere descomposición antes de ingresar a las células del cuerpo.
¿Qué es el ATP?
ATP es un nucleótido, lo que significa que consta de una de las cinco bases nitrogenadas diferentes, un azúcar de cinco carbonos llamado ribosa y uno a tres grupos fosfato. Las bases en los nucleótidos pueden ser adenina (A), citosina (C), guanina (G), timina (T) o uracilo (U). Los nucleótidos son los bloques de construcción de los ácidos nucleicos ADN y ARN; A, C y G se encuentran en ambos ácidos nucleicos, mientras que T se encuentra solo en el ADN y U solo en el ARN.
El "TP" en ATP, como ha visto, significa "trifosfato" e indica que ATP tiene el número máximo de grupos fosfato que puede tener un nucleótido: tres. La mayor parte del ATP se produce mediante la unión de un grupo fosfato al ADP, o difosfato de adenosina, un proceso conocido como fosforilación.
El ATP y sus derivados tienen una amplia gama de aplicaciones en bioquímica y medicina, muchas de las cuales se encuentran en etapas exploratorias a medida que el siglo XXI se acerca a su tercera década.
Biología Energética Celular
La liberación de energía de los alimentos implica romper los enlaces químicos en los componentes de los alimentos y aprovechar esta energía para la síntesis de las moléculas de ATP. Por ejemplo, los carbohidratos son todos oxidado al final al dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O) Las grasas también se oxidan, con sus cadenas de ácidos grasos que producen moléculas de acetato que luego ingresan a la respiración aeróbica en las mitocondrias eucariotas.
Los productos de descomposición de las proteínas son ricos en nitrógeno y se utilizan para la construcción de otras proteínas y ácidos nucleicos. Pero algunos de los 20 aminoácidos a partir de los cuales se construyen las proteínas pueden modificarse e ingresar al metabolismo celular a nivel de la respiración celular (por ejemplo, después de la glucólisis)
Glucólisis
Resumen: La glucólisis produce directamente 2 ATP por cada molécula de glucosa; suministra transportadores de piruvato y electrones para procesos metabólicos posteriores.
La glucólisis es una serie de diez reacciones en las que una molécula de glucosa se transforma en dos moléculas del piruvato de tres moléculas de carbono, produciendo 2 ATP en el camino. Consiste en una fase inicial de "inversión" en la que se usan 2 ATP para unir grupos fosfato a la molécula de glucosa cambiante, y una fase posterior de "retorno" en la que el derivado de glucosa, que se ha dividido en un par de compuestos intermedios de tres carbonos , produce 2 ATP por compuestos de tres carbonos y esto 4 en general.
Esto significa que el efecto neto de la glucólisis es producir 2 ATP por molécula de glucosa, ya que se consumen 2 ATP en la fase de inversión, pero se producen un total de 4 ATP en la fase de pago.
Lea más sobre la glucólisis.
Fermentación
Resumen: La fermentación repone NAD+ para la glucólisis; No produce ATP directamente.
Cuando no hay suficiente oxígeno para satisfacer las demandas de energía, como cuando está corriendo muy duro o levantando pesas enérgicamente, la glucólisis puede ser el único proceso metabólico disponible. Aquí es donde entra en juego la "quemadura de ácido láctico" de la que puede haber oído hablar. Si el piruvato no puede entrar en la respiración aeróbica como se describe a continuación, se convierte en lactato, que en sí mismo no hace mucho bien pero asegura que la glucólisis pueda continuar suministrando un molécula intermedia clave llamada NAD+.
Ciclo de Krebs
Resumen: El ciclo de Krebs produce 1 ATP por vuelta del ciclo (y, por lo tanto, 2 ATP por glucosa "aguas arriba", ya que 2 piruvato pueden producir 2 acetil CoA).
En condiciones normales de oxígeno adecuado, casi todo el piruvato generado en la glucólisis en eucariotas se mueve desde el citoplasma a los orgánulos ("pequeños órganos") conocidos como mitocondrias, donde se convierte en la molécula de dos carbonos. acetil coenzima A (acetil CoA) quitando y liberando CO2. Esta molécula se combina con una molécula de cuatro carbonos llamada oxaloacetato para crear citrato, el primer paso en lo que también se llama ciclo TCA o ciclo de ácido cítrico.
Esta "rueda" de reacciones eventualmente redujo el citrato a oxaloacetato, y en el camino se genera un solo ATP junto con cuatro llamados portadores de electrones de alta energía (NADH y FADH2).
Cadena de transporte de electrones
Resumen: La cadena de transporte de electrones produce aproximadamente 32 a 34 ATP por molécula de glucosa "aguas arriba", lo que la convierte en el mayor contribuyente a la energía celular en eucariotas.
Los portadores de electrones del ciclo de Krebs se mueven desde el interior de las mitocondrias hasta la membrana interna de los orgánulos, que tiene todo tipo de enzimas especializadas llamadas citocromos listas para funcionar. En resumen, cuando los electrones, en forma de átomos de hidrógeno, se retiran de sus portadores, esto potencia la fosforilación de las moléculas de ADP en una gran cantidad de ATP.
El oxígeno debe estar presente como el aceptor final de electrones en la cascada que ocurre a través de la membrana para que ocurra esta cadena de reacciones. Si no es así, el proceso de respiración celular "retrocede", y el ciclo de Krebs tampoco puede ocurrir.