Chamamos metabolismo ao conxunto de todas as reaccións químicas que suceden no interior das células coa finalidade de obter enerxía para manter a súa concentración iónica e rexenerar continuamente as moléculas e estruturas que se degradan.

...

A OXIDACION DA GLICOSA[1]

Non se produce directamente, senón a través dunha serie de reaccións nas que a enerxía se desprende de forma paulatina, en pequenas doses –para non desorganizar a estrutura celular–, e vai sendo almacenada en moléculas de ATP. O proceso pódese resumir en 2 fases:

♦ 1ª fase. Na maioría dos seres vivos, a glicosa oxídase nunha ruta metabólica chamada glicólise, que libera enerxía en forma de ATP e 2 moléculas de ácido pirúvico.

♦ 2ª fase. O ácido pirúvico oxídase, e isto pode ocorrer de dúas maneiras:

▪ En condicions anaerobias mediante algún tipo de fermentación: nestes procesos o ácido pirúvico convértese noutras moléculas orgánicas máis sinxelas, e o aceptor final de electróns é unha molécula orgánica.

▪ En condicións aerobias prodúcese a respiración celular: o ácido pirúvico é completamente oxidado a CO2 e H2O, actuando o O2 como aceptor final de electróns.

A GLICÓLISE[2]

Características

É un proceso catabólico que sucede no citoplasma celular de case todas as células. Constitúe unha ruta común na degradación da glicosa, tanto para a vía aerobia como para a anaerobia.

Fórmula xeral da reacción

Glicosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ ↔ 2 ác. pirúvico + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+

---------------------------------------------------------------

A RESPIRACIÓN CELULAR

A respiración celular ou aerobia é un proceso polo que unha molécula de glicosa se oxida totalmente ata CO2 e H2O con intervención de O2. Esta ruta catabólica localízase nas mitocondrias das células eucariotas ou no citoplasma e a membrana plasmática das procariotas. Na respiración celular, o piruvato obtido na glicólise é degradado en tres etapas:

- Descarboxilación oxidativa do ácido pirúvico a acetilCoA.- As dúas moléculas de ácido pirúvico obtidas na glicólise entran na mitocondria e convértense en ácido acético (2C), que se une ao CoA e forma o acetilCoA. Prodúcese NADH e libérase CO2 como refugallo.

- Ciclo de Krebs ou do ácido cítrico.- É unha ruta metabólica cíclica localizada na matriz mitocondrial. No transcurso do ciclo, o ácido acético do acetilCoA oxídase a CO2. Libéranse electróns e H+ (empregados para reducir moléculas de NAD+ e FAD+), e enerxía (para a síntese de ATP).

- Transporte de electróns e fosforilación oxidativa.- Os electróns e H+ procedentes da oxidación da glicosa, e que foron capturados polos transportadores (NADH e FADH2) nas etapas anteriores, transfírense á cadea respiratoria –situada na membrana mitocondrial interna– e transpórtanse ata o O2. Este redúcese para formar moléculas de H2O. Durante o transporte de electróns despréndese enerxía, que se emprega para sintetizar ATP a partir de ADP + Pi (fosforilación oxidativa).

[pic 2]

O transporte de electróns e a fosforilación oxidativa

▬ Os electróns de alta enerxía das moléculas de NADH + H+ e de FADH2, reducidos nas oxidacións respiratorias e noutras rutas metabólicas, son transportados por unha cadea de transporte electrónico ata o O2, que se reduce a H2O.

▬ A cadea de transporte electrónico está constituída por catro complexos, que son agrupacións de proteínas transportadoras e coencimas (en total máis de 15) cun nivel enerxético determinado.

▬ Os electróns flúen pola cadea mediante reaccións de oxidación–reducción, pasando dos compostos nos que atopan un nivel enerxético superior a aqueles nos que se atopan nun nivel de enerxía menor. Neste sentido, o transporte é espontáneo (costa abaixo>>), ata que os electróns chegan ao O2 –último aceptor–.

▬ Segundo a hipótese quimiosmótica (PETER MITCHELL), a enerxía liberada polos electróns na súa viaxe desde o transportador ata o osíxeno é utilizada por algúns dos compoñentes da cadea respiratoria para traslocar H+ desde a matriz ata o espazo intermembrana, o que xera un gradiente electroquímico na membrana mitocondrial interna.

▬ O gradiente electroquímico fai que os protóns tendan a volver de novo á matriz a favor de gradiente; pero, debido á impermeabilidade da membrana mitocondrial interna aos H+, o seu retorno cara a matriz só se pode facer a través da ATP sintetase. A enerxía liberada polo fluxo de H+ na ATP sintetase é aproveitada para fosforilar ADP e xerar moléculas de ATP.

---------------------------------------------------------------

AS FERMENTACIÓNS

A fermentación é un proceso metabólico que ten lugar no citoplasma, mediante o cal as células obteñen enerxía en condicións anaerobias por oxidación parcial da glicosa e doutros combustibles orgánicos.

Características

♣ O aceptor final de electróns non é o osíxeno, senón unha molécula orgánica que se reduce e orixina o produto final, que é o composto característico de cada fermentación.

♣ A degradación da glicosa non é completa, e o produto final é outra molécula orgánica máis oxidada e que conserva a maior parte da enerxía da glicosa.

♣ O rendemento enerxético é de 2 moléculas de ATP por molécula de glicosa.

Este proceso NON é un dispendio enerxético, pois constitúe unha vía de rexeneración do NAD+ do citoplasma, de forma que a que a glicólise non se deteña.

█ Fermentación láctica

En condicións anaerobias o ácido pirúvico é reducido a ácido láctico por medio do NADH + H+ producido na glicólise. Esta reacción é catalizada polo encima lactato deshidroxenase.

Glicosa + 2 ADP + Pi → 2 ác. láctico + 2 ATP

Células que realizan a fermentación láctica:

◘ Microorganismos varios, como as bacterias ácido-lácticas (Lactobacillus e Streptococcus), productoras do queixo e o iogur a partir da leite.

◘ Células do músculo esquelético durante exercicios curtos e intensos nos que a achega de osíxeno é insuficiente para oxidar a glicosa por vía aerobia. O ácido láctico acumulado nos músculos