INTRODUCCIÓN

Metabolismo.

El metabolismo es conjunto de todas las reacciones bioquímicas que se producen en la célula. En un sentido amplio, metabolismo es el conjunto de todas las reacciones químicas que se producen en el interior de las células de un organismo. Mediante esas reacciones se transforman las moléculas nutritivas que, digeridas y transportadas por la sangre, llegan a ellas.

El metabolismo tiene principalmente dos finalidades:

1.- Obtener energía química utilizable por la célula, que se almacena en forma de ATP (adenosín trifosfato). 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.

2.- 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.

 

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

Catabolismo.

Degradación enzimática (fase destructiva) de moléculas orgánicas complejas a moléculas sencillas.

Se produce, generalmente, mediante reacciones de oxidación en las que se libera energía (exotérmicas), parte de la cual se conserva en el ATP. 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 lácticoamonioo, etcétera) 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).

Sucede en tres fases:

a) Fase I: Las macromoléculas se degradan a sus monómeros (sucede fuera de la célula: digestión).

b) Fase II: Los distintos monómeros son transformados en acetil-CoA, con desprendimiento de cierta cantidad de ATP y NADH2.

c) Fase III: Tiene lugar la oxidación del acetil-CoA a H2O y CO2, produciéndose NADH2, que proporciona mucho ATP a través de la cadena de transporte electrónico.

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Imagen en donde se representa las fases del catabolismo

El anabolismo

Fase constructiva. Reacción química para que se forme una sustancia más compleja a partir otras más simples. El Anabolismo, es entonces 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.

Las reacciones anabólicas se caracterizan por:

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

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  etcétera) las cuales se oxidan.

Son reacciones endergónicas que requieren un aporte de energía que procede de la hidrólisis del ATP.

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

También sucede en tres fases, en orden inverso al catabolismo. Ambos procesos suceden simultáneamente y son interdependientes, aunque las rutas catabólicas y anabólicas pueden estar localizadas en distintos orgánulos o compartimentos celulares.



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Cuadro comparativo en donde se muestran las características de los tipos de procesos metabólicos.

Procesos anabólicos.

Se conocen dos procesos de nutrición celular con metabolismo anabólico:

1.- fotosíntesis

2.- quimiosíntesis.

la catalasa y el hígado

la catalasa en una enzima que la podemos encontrar en muchos organismos vivos, y  cataliza la reacción de descomposición del peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno.

El peróxido de hidrógeno es uno de los productos del metabolismo celular en diversos organismos, pero dada su potencial toxicidad, es transformado enseguida por la enzima catalasa.

En la industria, se también se utiliza la enzima catalasa, para diferentes fines. Por ejemplo, se usa en la industria textil, para eliminar residuos de peróxido de hidrógeno.

Además, la catalasa cumple una función protectora contra determinados microorganismos patógenos, sobre todo anaerobios. Las bacterias anaerobias, mueren al estar en contacto con oxígeno, es por esta razón que el oxígeno producido por esta enzima tiene efecto bactericida sobre estos microorganismos. Tanto es así, que la ausencia de dicha enzima por defectos genéticos, llamada acatalasemia o enfermedad de Takahara, causa importantes infecciones en la mucosa bucal, pudiendo llegar a causar la pérdida de dientes y graves lesiones en los maxilares y tejidos blandos de la cavidad bucal.

La reacción catalizada por esta enzima, ocurre en dos etapas, en las cuales interviene el hierro del grupo hemo de la hemoglobina como cofactor.

La presencia de la enzima catalasa en los tejidos de los organismos, se puede demostrar en un sencillo experimento de laboratorio. Tomamos un trocito de hígado, y lo colocamos en el fondo de un tubo de ensayo. Luego añadimos 5 ml de agua oxigenada (que es lo mismo que peróxido de hidrógeno). Inmediatamente observaremos un intenso burbujeo, que se debe al desprendimiento de oxígeno de la reacción catalizada por la enzima catalasa.

Este sencillo experimento puede repetirse con distintos tejidos animales y vegetales, en los cuales encontraremos diferentes intensidades de burbujeo, dependiendo de la cantidad de catalasa presente en el tejido.

Manifestar la presencia de la enzima catalasa en tejidos animales,observando la liberación de oxígeno al agregar peróxido de hidrógeno.

comprender actividad enzimática en el hígado y así analizar más detalladamente su actividad en el organismo

·Medirá y comparar la velocidad inicial de reacción para esta enzima cuando se utilizan distintas concentraciones de etanol.