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 El metabolismo es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos físico-químicos que
ocurren en una célula y en el organismo. Estos complejos procesos interrelacionados son la
base de la vida a escala molecular, y permiten las diversas actividades de las
células: crecer, reproducirse, mantener sus estructuras, responder a estímulos, etc. Este proceso
lo realizan en los seres humanos con enzimas localizadas en el hígado. En el caso de las drogas
psicoactivas a menudo lo que se trata simplemente es de eliminar su capacidad de pasar a
través de las membranas de lípidos, de forma que ya no puedan pasar la barrera
hematoencefálica, con lo que no alcanzan el sistema nervioso central. El metabolismo se
divide en dos procesos conjugados: catabolismo y anabolismo. Las reacciones
catabólicas liberan energía; un ejemplo es la glucólisis, un proceso de degradación de
compuestos como la glucosa, cuya reacción resulta en la liberación de la energía retenida en
sus enlaces químicos. Las reacciones anabólicas, en cambio, utilizan esta energía liberada
para recomponer enlaces químicos y construir componentes de las células como lo son
las proteínas y los ácidos nucleicos. El catabolismo y el anabolismo son procesos acoplados
que hacen al metabolismo en conjunto, puesto que cada uno depende del otro.
 Aminoácidos y proteínas.- Las proteínas están compuestas por los aminoácidos, dispuestos en una cadena
lineal y unidos por enlaces peptídicos. Las enzimas son proteínas que catalizan las reacciones químicas en el
metabolismo. Otras proteínas tienen funciones estructurales o mecánicas, como las proteínas
del citoesqueleto que forman un sistema de andamiaje para mantener la forma de la célula. Las proteínas
también son partícipes de la comunicación celular, la respuesta inmune, la adhesión celular y el ciclo celular.
 Lípidos.- Los lípidos son las biomoléculas que presentan más biodiversidad. Su función estructural básica es
formar parte de las membranas biológicas como la membrana celular, o bien como recurso energético. Los
lípidos son definidos normalmente como moléculas hidrofóbicas o anfipáticas, que se disuelven en solventes
orgánicos como la bencina o el cloroformo. Las grasas son un grupo de compuestos que incluyen ácidos
grasos y glicerol; una molécula de glicerol junto a tres ácidos grasos éster dan lugar a una molécula
de triglicérido.Se pueden dar variaciones de esta estructura básica, que incluyen cadenas laterales como la
esfingosina de los esfingolípidos y los grupos hidrofílicos tales como los grupos fosfato en
los fosfolípidos. Esteroides como el colesterol son otra clase mayor de lípidos sintetizados en las células.
 Carbohidratos.- Los carbohidratos son aldehídos o cetonas con grupos hidroxilo que pueden existir como
cadenas o anillos. Los carbohidratos son las moléculas biológicas más abundantes, y presentan varios papeles
en la célula; algunos actúan como moléculas de almacenamiento de energía (almidón y glucógeno) o
como componentes estructurales (celulosa en las plantas, quitina en los animales). Los carbohidratos básicos
son llamados monosacáridos e incluyen galactosa, fructosa, y el más importante la glucosa. Los
monosacáridos pueden sintetizarse y formar polisacáridos.
 Nucleótidos.- Los polímeros de ADN (ácido desoxirribonucléico) y ARN (ácido ribonucléico) son cadenas
de nucleótidos. Estas moléculas son críticas para el almacenamiento y uso de la información genética por el
proceso de transcripción y biosíntesis de proteínas.
 Coenzimas.- El metabolismo conlleva un gran número de reacciones químicas, pero la gran mayoría presenta
alguno de los mecanismos de catálisis básicos de reacción de transferencia en grupo. Esta química común permite
a las células utilizar una pequeña colección de intermediarios metabólicos para trasladar grupos químicos
funcionales entre diferentes reacciones. Estos intermediarios de transferencia de grupos son
denominados coenzimas. Cada clase de reacción de grupo es llevada a cabo por una coenzima en
particular, que es el sustrato para un grupo de enzimas que lo producen, y un grupo de enzimas que lo consumen.
Estas coenzimas son, por ende, continuamente creadas, consumidas y luego recicladas. La coenzima más
importante es el adenosín trifosfato (ATP). Este nucleótido es usado para transferir energía química entre distintas
reacciones químicas. Sólo hay una pequeña parte de ATP en las células, pero como es continuamente
regenerado, el cuerpo humano puede llegar a utilizar su propio peso en ATP por día. El ATP actúa como una
conexión entre el catabolismo y el anabolismo, con reacciones catabólicas que generan ATP y reacciones
anabólicas que lo consumen. También es útil para transportar grupos fosfato en reacciones de fosforilación.
Una vitamina es un compuesto orgánico necesitado en pequeñas cantidades que no puede ser sintetizado en las
células. En la nutrición humana, la mayoría de las vitaminas trabajan como coenzimas modificadas; por
ejemplo, todas las vitaminas hidrosolubles son fosforiladas o acopladas a nucleótidos cuando son utilizadas por las
células.
 Minerales y cofactores.- Los elementos inorgánicos juegan un rol crítico en el metabolismo; algunos son abundantes
(sodio y potasio, por ejemplo), mientras que otros actúan a concentraciones mínimas. Alrededor del 99% de la
masa de un mamífero se encuentra compuesta por los
elementos carbono, nitrógeno, calcio, sodio, cloro, potasio,hidrógeno, oxígeno y azufre. Los compuestos
orgánicos (proteínas, lípidos y carbohidratos) contienen, en su mayoría, carbono y nitrógeno, mientras que la
mayoría del oxígeno y del hidrógeno están presentes en el agua. Los elementos inorgánicos actúan
como electrolitos iónicos. Los iones de mayor importancia son sodio, potasio, calcio, magnesio, cloruro y fosfato, y el
ion orgánico bicarbonato. El gradiente iónico a lo largo de las membranas de la célula mantienen la presión
osmótica y el pH. Los iones son también críticos para nervios y músculos ya que el potencial de acción en estos
tejidos es producido por el intercambio de electrolitos entre el fluido extracelular y el citosol. Los electrolitos entran y
salen de la célula a través de proteínas en la membrana plasmática, denominadas canales iónicos. Por ejemplo, la
contracción muscular depende del movimiento del calcio, sodio y potasio a través de los canales iónicos en la
membrana y los túbulos . Los metales de transición se encuentran presentes en el organismo principalmente
como zinc y hierro, que son los más abundantes. Estos metales son usados en algunas proteínas como cofactores y
son esenciales para la actividad de enzimas como la catalasa y proteínas transportadoras del oxígeno como
la hemoglobina. Estos cofactores están estrechamente ligados a una proteína; a pesar de que los cofactores de
enzimas pueden ser modificados durante la catálisis, siempre tienden a volver al estado original antes de que la
catálisis tuviera lugar. Los micronutrientes son captados por los organismos por medio de trasportadores específicos
y proteínas de almacenamiento específicas tales como la ferritina o la metalotioneína, mientras no son utilizadas.
 El catabolismo es el conjunto de procesos metabólicos que liberan energía. Estos incluyen
degradación y oxidación de moléculas de alimento, así como reacciones que retienen la energía
del Sol. El propósito de estas reacciones catabólicas es proveer energía, poder reductor y
componentes necesitados por reacciones anabólicas. La naturaleza de estas reacciones catabólicas
difiere de organismo en organismo. Sin embargo, estas diferentes formas de catabolismo dependen
de reacciones de reducción-oxidación que involucran transferencia de electrones de moléculas
donantes (como las moléculas orgánicas, agua, amoníaco, sulfuro de hidrógeno e iones ferrosos), a
aceptores de dichos electrones como el oxígeno, el nitrato o el sulfato. En los animales, estas
reacciones conllevan la degradación de moléculas orgánicas complejas a otras más
simples, como dióxido de carbono y agua. En
organismos fotosintéticos como plantas y cianobacterias, estas transferencias de electrones no liberan
energía, pero son usadas como un medio para almacenar energía solar. El conjunto de reacciones
catabólicas más común en animales puede ser separado en tres etapas distintas. En la
primera, moléculas orgánicas grandes como las proteínas, polisacáridos o lípidos son digeridos en
componentes más pequeños fuera de las células. Luego, estas moléculas pequeñas son llevadas a las
células y convertidas en moléculas aún más pequeñas, generalmente acetilos que se unen
covalentemente a la coenzima A, para formar la acetil-coenzima A, que libera energía. Finalmente, el
grupo acetil en la molécula de acetil CoA es oxidado a agua y dióxido de carbono, liberando
energía que se retiene al reducir la coenzima nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+) en NADH.
 FOSFORILACIÓN OXIDATIVA.-En la fosforilación oxidativa, los electrones liberados de moléculas de alimento
en rutas como el ciclo de Krebs son transferidas con oxígeno, y la energía es liberada para sintetizar adenosín
trifosfato. Esto se da en las células eucariotas por una serie de proteínas en las membranas de
la mitocondria llamadas cadena de transporte de electrones. En las células procariotas, estas proteínas se
encuentran en la membrana interna. Estas proteínas utilizan la energía liberada de la oxidación del electrón
que lleva la coenzima NADH para bombear protones a lo largo de la membrana. Los protones bombeados
fuera de la mitocondria crean una diferencia de concentración a lo largo de la membrana, lo que genera un
gradiente electroquímico. Esta fuerza hace que vuelvan a la mitocondria a través de una subunidad de
la ATP-sintasa. El flujo de protones hace que la subunidad menor gire, lo que produce que el sitio
activo fosforile al adenosín difosfato (ADP) y lo convierta en ATP.
 ENERGÍA DE COMPUESTOS INORGÁNICOS .- Las procariotas poseen un tipo de metabolismo donde la energía
se obtiene a partir de un compuesto inorgánico. Estos organismos utilizan hidrógeno,compuestos
del azufre reducidos (como el sulfuro, sulfuro de hidrógeno y tiosulfato), óxidos ferrosos o amoníaco como
fuentes de poder reductor y obtienen energía de la oxidación de estos compuestos utilizando como
aceptores de electrones oxígeno o nitrito. Estos procesos microbióticos son importantes en ciclos
biogeoquímicos como la nitrificación y la desnitrificación, esenciales para la fertilidad del suelo.
 ENERGÍA DE LA LUZ.- La energía solar es captada por plantas, cianobacterias, bacterias púrpuras, bacterias
verdes del azufre y algunos protistas. Este proceso está ligado a la conversión del dióxido de carbono en
compuestos orgánicos, como parte de la fotosíntesis. La capta de energía solar es un proceso similar en
principio a la fosforilación oxidativa, ya que almacena energía en gradientes de concentración de
protones, que da lugar a la síntesis de ATP. Los electrones necesarios para llevar a cabo este transporte de
protones provienen de una serie de proteínas denominadascentro de reacción fotosintética. Estas estructuras
son clasificadas en dos dependiendo de su pigmento, siendo las bacterias quienes tienen un solo
grupo, mientras que en las plantas y cianobacterias pueden ser dos.
 En las plantas, el fotosistema II usa energía solar para obtener los electrones del agua, liberando oxígeno
como producto de desecho. Los electrones luego fluyen hacia el complejo del citocromo b6f, que usa su
energía para bombear protones a lo largo de la membrana tilacoidea del cloroplasto. Estos protones se
mueven a través de la ATP-sintasa, mediante el mismo mecanismo explicado anteriormente. Los electrones
luego fluyen por el fotosistema I y pueden ser utilizados para reducir la coenzima NADP+, que será utilizado en
el ciclo de Calvin, o recicladas para la futura generación de ATP.
ANABOLISMO
 El anabolismo es el conjunto de procesos metabólicos constructivos en donde la energía
liberada por el catabolismo es utilizada para sintetizar moléculas complejas. En general,
las moléculas complejas que dan lugar a estructuras celulares son construidas a partir de
precursores simples. El anabolismo involucra tres facetas. Primero, la producción de
precursores como aminoácidos, monosacáridos, isoprenoides y nucleótidos; segundo, su
activación en reactivos usando energía del ATP; y tercero, el conjunto de estos
precursores en moléculas más complejas como proteínas, polisacáridos, lípidos y ácidos
nucleicos. Los organismos difieren en cuántas moléculas pueden sintetizar por sí mismos en
sus células. Los organismos autótrofos, como las plantas, pueden construir moléculas
orgánicas complejas y proteínas por sí mismos a partir moléculas simples como dióxido de
carbono y agua. Los organismos heterótrofos, en cambio, requieren de una fuente de
sustancias más complejas, como monosacáridos y aminoácidos, para producir estas
moléculas complejas. Los organismos pueden ser clasificados por su fuente de energía:
 Fotoautótrofos y fotoheterótrofos, que obtienen la energía del Sol.
 Quimioheterótrofos y quimioautótrofos, que obtienen la energía mediante reacciones
oxidativas.
• FIJACIÓN DEL CARBONO: La fotosíntesis es la síntesis de glucosa a partir de energía solar, dióxido de carbono (CO2) y agua
(H2O), con oxígeno como producto de desecho. Este proceso utiliza el ATP y el NADPH producido por los centros de reacción
fotosintéticos para convertir el CO2 en 3-fosfoglicerato, que puede ser convertido en glucosa. Esta reacción de fijación del
CO2 es llevada a cabo por la enzima RuBisCO como parte del ciclo de Calvin. Se dan tres tipos de fotosíntesis en las plantas;
fijación del carbono C3, fijación del carbono C4 y fotosíntesis CAM. Estos difieren en la vía que el CO2 sigue en el ciclo de
Calvin, con plantas C3 que fijan el CO2 directamente, mientras que las fotosíntesis C4 y CAM incorporan el CO2 en otros
compuestos primero como adaptaciones para soportar la luz solar intensa y las condiciones secas. En procariotas
fotosintéticas, los mecanismos de la fijación son más diversos. El CO2 puede ser fijado por el ciclo de Calvin, y asimismo por
el Ciclo de Krebs inverso, o la carboxilación del acetil-CoA. Los quimioautótrofos también pueden fijar el CO2 mediante el ciclo
de Calvin, pero utilizan la energía de compuestos inorgánicos para llevar a cabo la reacción.
• CARBOHIDRATOS: En el anabolismo de carbohidratos, se pueden sintetizar ácidos orgánicos simples desde monosacáridos como
la glucosa y luego sintetizar polisacáridos como el almidón. La generación de glucosa desde compuestos como
el piruvato, el ácido láctico, el glicerol y los aminoácidos es denominada gluconeogénesis. La gluconeogénesis transforma
piruvato en glucosa-6-fosfato a través de una serie de intermediarios, muchos de los cuales son compartidos con la glucólisis. Sin
embargo, esta ruta no es simplemente la inversa a la glucólisis, ya que varias etapas son catalizadas por enzimas no glucolíticas.
Esto es importante a la hora de evitar que ambas rutas estén activas a la vez dando lugar a un ciclo fútil. A pesar de que
la grasa es una forma común de almacenamiento de energía, en los vertebrados como los humanos, los ácidos grasos no
pueden ser transformados en glucosa por gluconeogénesis, ya que estos organismos no pueden convertir acetil-CoA en
piruvato. Como resultado, tras un tiempo de inanición, los vertebrados necesitan producir cuerpos cetónicos desde los ácidos
grasos para reemplazar la glucosa en tejidos como el cerebro, que no puede metabolizar ácidos grasos. En otros organismos
como las plantas y las bacterias, este problema metabólico es solucionado utilizando el ciclo del glioxilato, que sobrepasa
la descarboxilación en el ciclo de Krebs y permite la transformación de acetil-CoA en ácido oxalacético, el cual puede ser
utilizado en la síntesis de glucosa. Los polisacáridos y los glicanos son sintetizados por medio de una adición secuencial de
monosacáridos llevada a cabo por glicosil-transferasas de un donador reactivo azúcar-fosfato a un aceptor como el grupo
hidroxilo en el polisacárido que se sintetiza. Como cualquiera de los grupos hidroxilos del anillo de la sustancia puede ser
aceptor, los polisacáridos producidos pueden tener estructuras ramificadas o lineales. Estos polisacáridos producidos pueden
tener funciones metabólicas o estructurales por sí mismos o también pueden ser transferidos a lípidos y proteínas por medio de
enzimas.
 SÍNTESIS DE NUCLEÓTIDOS.- Los nucleótidos son sintetizados a partir de aminoácidos, dióxido de carbono y ácido
fórmico en rutas que requieren una cantidad mayor de energía metabólica. En consecuencia, la mayoría de los
organismos tienen un sistema eficiente para resguardar los nucleótidos preformados. Las purinas son sintetizadas
como nucleósidos (bases unidas a ribosa). Tanto la adenina como la guanina son sintetizadas a partir de un
precursor nucleósido, la inosina monofosfato, que es sintetizada usando átomos de los
aminoácidos glicina, glutamina y ácido aspártico; también ocurre lo mismo con el HCOO− que es transferido desde
la coenzima tetrahidrofolato. Las pirimidinas, en cambio, son sintetizadas desde el ácido orótico, que a su vez es
sintetizado a partir de la glutamina y el aspartato.
 SÍNTESIS DE DNA .- Cuando una célula se divide en dos células iguales, el ADN tiene que replicarse.
La replicación es el proceso de copia de una molécula de ADN, que resulta en dos moléculas de ADN exactamente
iguales. En la replicación, cada una de las cadenas de la doble hélice sirve de molde para sintetizar la cadena
complementaria. Es común denominar el proceso replicación semiconservativa, porque cada molécula de ADN
resultante posee una cadena antigua y una nueva.
La primera etapa de la expresión genética es la transcripción, la transcripción es el proceso de síntesis de una cadena
de ARN, cuya secuencia es idéntica a la de una cadena de ADN, se realiza solamente sobre una cadena de ADN, la
cadena molde, que puede ser cualquiera de las dos; la otra se denomina cadena codificadora.
La segunda etapa de la expresión genética es la traducción. No toda la cadena del ARNm se traduce, pero todo
ARNm contiene al menos una región codificadora que va del codón iniciador al codón terminador.
Traducción es la síntesis de proteínas, en la que una secuencia de codones en el ARNm se expresa como una
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El Metabolismo

  • 1.
  • 2.  El metabolismo es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos físico-químicos que ocurren en una célula y en el organismo. Estos complejos procesos interrelacionados son la base de la vida a escala molecular, y permiten las diversas actividades de las células: crecer, reproducirse, mantener sus estructuras, responder a estímulos, etc. Este proceso lo realizan en los seres humanos con enzimas localizadas en el hígado. En el caso de las drogas psicoactivas a menudo lo que se trata simplemente es de eliminar su capacidad de pasar a través de las membranas de lípidos, de forma que ya no puedan pasar la barrera hematoencefálica, con lo que no alcanzan el sistema nervioso central. El metabolismo se divide en dos procesos conjugados: catabolismo y anabolismo. Las reacciones catabólicas liberan energía; un ejemplo es la glucólisis, un proceso de degradación de compuestos como la glucosa, cuya reacción resulta en la liberación de la energía retenida en sus enlaces químicos. Las reacciones anabólicas, en cambio, utilizan esta energía liberada para recomponer enlaces químicos y construir componentes de las células como lo son las proteínas y los ácidos nucleicos. El catabolismo y el anabolismo son procesos acoplados que hacen al metabolismo en conjunto, puesto que cada uno depende del otro.
  • 3.  Aminoácidos y proteínas.- Las proteínas están compuestas por los aminoácidos, dispuestos en una cadena lineal y unidos por enlaces peptídicos. Las enzimas son proteínas que catalizan las reacciones químicas en el metabolismo. Otras proteínas tienen funciones estructurales o mecánicas, como las proteínas del citoesqueleto que forman un sistema de andamiaje para mantener la forma de la célula. Las proteínas también son partícipes de la comunicación celular, la respuesta inmune, la adhesión celular y el ciclo celular.  Lípidos.- Los lípidos son las biomoléculas que presentan más biodiversidad. Su función estructural básica es formar parte de las membranas biológicas como la membrana celular, o bien como recurso energético. Los lípidos son definidos normalmente como moléculas hidrofóbicas o anfipáticas, que se disuelven en solventes orgánicos como la bencina o el cloroformo. Las grasas son un grupo de compuestos que incluyen ácidos grasos y glicerol; una molécula de glicerol junto a tres ácidos grasos éster dan lugar a una molécula de triglicérido.Se pueden dar variaciones de esta estructura básica, que incluyen cadenas laterales como la esfingosina de los esfingolípidos y los grupos hidrofílicos tales como los grupos fosfato en los fosfolípidos. Esteroides como el colesterol son otra clase mayor de lípidos sintetizados en las células.  Carbohidratos.- Los carbohidratos son aldehídos o cetonas con grupos hidroxilo que pueden existir como cadenas o anillos. Los carbohidratos son las moléculas biológicas más abundantes, y presentan varios papeles en la célula; algunos actúan como moléculas de almacenamiento de energía (almidón y glucógeno) o como componentes estructurales (celulosa en las plantas, quitina en los animales). Los carbohidratos básicos son llamados monosacáridos e incluyen galactosa, fructosa, y el más importante la glucosa. Los monosacáridos pueden sintetizarse y formar polisacáridos.  Nucleótidos.- Los polímeros de ADN (ácido desoxirribonucléico) y ARN (ácido ribonucléico) son cadenas de nucleótidos. Estas moléculas son críticas para el almacenamiento y uso de la información genética por el proceso de transcripción y biosíntesis de proteínas.
  • 4.  Coenzimas.- El metabolismo conlleva un gran número de reacciones químicas, pero la gran mayoría presenta alguno de los mecanismos de catálisis básicos de reacción de transferencia en grupo. Esta química común permite a las células utilizar una pequeña colección de intermediarios metabólicos para trasladar grupos químicos funcionales entre diferentes reacciones. Estos intermediarios de transferencia de grupos son denominados coenzimas. Cada clase de reacción de grupo es llevada a cabo por una coenzima en particular, que es el sustrato para un grupo de enzimas que lo producen, y un grupo de enzimas que lo consumen. Estas coenzimas son, por ende, continuamente creadas, consumidas y luego recicladas. La coenzima más importante es el adenosín trifosfato (ATP). Este nucleótido es usado para transferir energía química entre distintas reacciones químicas. Sólo hay una pequeña parte de ATP en las células, pero como es continuamente regenerado, el cuerpo humano puede llegar a utilizar su propio peso en ATP por día. El ATP actúa como una conexión entre el catabolismo y el anabolismo, con reacciones catabólicas que generan ATP y reacciones anabólicas que lo consumen. También es útil para transportar grupos fosfato en reacciones de fosforilación. Una vitamina es un compuesto orgánico necesitado en pequeñas cantidades que no puede ser sintetizado en las células. En la nutrición humana, la mayoría de las vitaminas trabajan como coenzimas modificadas; por ejemplo, todas las vitaminas hidrosolubles son fosforiladas o acopladas a nucleótidos cuando son utilizadas por las células.  Minerales y cofactores.- Los elementos inorgánicos juegan un rol crítico en el metabolismo; algunos son abundantes (sodio y potasio, por ejemplo), mientras que otros actúan a concentraciones mínimas. Alrededor del 99% de la masa de un mamífero se encuentra compuesta por los elementos carbono, nitrógeno, calcio, sodio, cloro, potasio,hidrógeno, oxígeno y azufre. Los compuestos orgánicos (proteínas, lípidos y carbohidratos) contienen, en su mayoría, carbono y nitrógeno, mientras que la mayoría del oxígeno y del hidrógeno están presentes en el agua. Los elementos inorgánicos actúan como electrolitos iónicos. Los iones de mayor importancia son sodio, potasio, calcio, magnesio, cloruro y fosfato, y el ion orgánico bicarbonato. El gradiente iónico a lo largo de las membranas de la célula mantienen la presión osmótica y el pH. Los iones son también críticos para nervios y músculos ya que el potencial de acción en estos tejidos es producido por el intercambio de electrolitos entre el fluido extracelular y el citosol. Los electrolitos entran y salen de la célula a través de proteínas en la membrana plasmática, denominadas canales iónicos. Por ejemplo, la contracción muscular depende del movimiento del calcio, sodio y potasio a través de los canales iónicos en la membrana y los túbulos . Los metales de transición se encuentran presentes en el organismo principalmente como zinc y hierro, que son los más abundantes. Estos metales son usados en algunas proteínas como cofactores y son esenciales para la actividad de enzimas como la catalasa y proteínas transportadoras del oxígeno como la hemoglobina. Estos cofactores están estrechamente ligados a una proteína; a pesar de que los cofactores de enzimas pueden ser modificados durante la catálisis, siempre tienden a volver al estado original antes de que la catálisis tuviera lugar. Los micronutrientes son captados por los organismos por medio de trasportadores específicos y proteínas de almacenamiento específicas tales como la ferritina o la metalotioneína, mientras no son utilizadas.
  • 5.
  • 6.  El catabolismo es el conjunto de procesos metabólicos que liberan energía. Estos incluyen degradación y oxidación de moléculas de alimento, así como reacciones que retienen la energía del Sol. El propósito de estas reacciones catabólicas es proveer energía, poder reductor y componentes necesitados por reacciones anabólicas. La naturaleza de estas reacciones catabólicas difiere de organismo en organismo. Sin embargo, estas diferentes formas de catabolismo dependen de reacciones de reducción-oxidación que involucran transferencia de electrones de moléculas donantes (como las moléculas orgánicas, agua, amoníaco, sulfuro de hidrógeno e iones ferrosos), a aceptores de dichos electrones como el oxígeno, el nitrato o el sulfato. En los animales, estas reacciones conllevan la degradación de moléculas orgánicas complejas a otras más simples, como dióxido de carbono y agua. En organismos fotosintéticos como plantas y cianobacterias, estas transferencias de electrones no liberan energía, pero son usadas como un medio para almacenar energía solar. El conjunto de reacciones catabólicas más común en animales puede ser separado en tres etapas distintas. En la primera, moléculas orgánicas grandes como las proteínas, polisacáridos o lípidos son digeridos en componentes más pequeños fuera de las células. Luego, estas moléculas pequeñas son llevadas a las células y convertidas en moléculas aún más pequeñas, generalmente acetilos que se unen covalentemente a la coenzima A, para formar la acetil-coenzima A, que libera energía. Finalmente, el grupo acetil en la molécula de acetil CoA es oxidado a agua y dióxido de carbono, liberando energía que se retiene al reducir la coenzima nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+) en NADH.
  • 7.  FOSFORILACIÓN OXIDATIVA.-En la fosforilación oxidativa, los electrones liberados de moléculas de alimento en rutas como el ciclo de Krebs son transferidas con oxígeno, y la energía es liberada para sintetizar adenosín trifosfato. Esto se da en las células eucariotas por una serie de proteínas en las membranas de la mitocondria llamadas cadena de transporte de electrones. En las células procariotas, estas proteínas se encuentran en la membrana interna. Estas proteínas utilizan la energía liberada de la oxidación del electrón que lleva la coenzima NADH para bombear protones a lo largo de la membrana. Los protones bombeados fuera de la mitocondria crean una diferencia de concentración a lo largo de la membrana, lo que genera un gradiente electroquímico. Esta fuerza hace que vuelvan a la mitocondria a través de una subunidad de la ATP-sintasa. El flujo de protones hace que la subunidad menor gire, lo que produce que el sitio activo fosforile al adenosín difosfato (ADP) y lo convierta en ATP.  ENERGÍA DE COMPUESTOS INORGÁNICOS .- Las procariotas poseen un tipo de metabolismo donde la energía se obtiene a partir de un compuesto inorgánico. Estos organismos utilizan hidrógeno,compuestos del azufre reducidos (como el sulfuro, sulfuro de hidrógeno y tiosulfato), óxidos ferrosos o amoníaco como fuentes de poder reductor y obtienen energía de la oxidación de estos compuestos utilizando como aceptores de electrones oxígeno o nitrito. Estos procesos microbióticos son importantes en ciclos biogeoquímicos como la nitrificación y la desnitrificación, esenciales para la fertilidad del suelo.  ENERGÍA DE LA LUZ.- La energía solar es captada por plantas, cianobacterias, bacterias púrpuras, bacterias verdes del azufre y algunos protistas. Este proceso está ligado a la conversión del dióxido de carbono en compuestos orgánicos, como parte de la fotosíntesis. La capta de energía solar es un proceso similar en principio a la fosforilación oxidativa, ya que almacena energía en gradientes de concentración de protones, que da lugar a la síntesis de ATP. Los electrones necesarios para llevar a cabo este transporte de protones provienen de una serie de proteínas denominadascentro de reacción fotosintética. Estas estructuras son clasificadas en dos dependiendo de su pigmento, siendo las bacterias quienes tienen un solo grupo, mientras que en las plantas y cianobacterias pueden ser dos.  En las plantas, el fotosistema II usa energía solar para obtener los electrones del agua, liberando oxígeno como producto de desecho. Los electrones luego fluyen hacia el complejo del citocromo b6f, que usa su energía para bombear protones a lo largo de la membrana tilacoidea del cloroplasto. Estos protones se mueven a través de la ATP-sintasa, mediante el mismo mecanismo explicado anteriormente. Los electrones luego fluyen por el fotosistema I y pueden ser utilizados para reducir la coenzima NADP+, que será utilizado en el ciclo de Calvin, o recicladas para la futura generación de ATP.
  • 8. ANABOLISMO  El anabolismo es el conjunto de procesos metabólicos constructivos en donde la energía liberada por el catabolismo es utilizada para sintetizar moléculas complejas. En general, las moléculas complejas que dan lugar a estructuras celulares son construidas a partir de precursores simples. El anabolismo involucra tres facetas. Primero, la producción de precursores como aminoácidos, monosacáridos, isoprenoides y nucleótidos; segundo, su activación en reactivos usando energía del ATP; y tercero, el conjunto de estos precursores en moléculas más complejas como proteínas, polisacáridos, lípidos y ácidos nucleicos. Los organismos difieren en cuántas moléculas pueden sintetizar por sí mismos en sus células. Los organismos autótrofos, como las plantas, pueden construir moléculas orgánicas complejas y proteínas por sí mismos a partir moléculas simples como dióxido de carbono y agua. Los organismos heterótrofos, en cambio, requieren de una fuente de sustancias más complejas, como monosacáridos y aminoácidos, para producir estas moléculas complejas. Los organismos pueden ser clasificados por su fuente de energía:  Fotoautótrofos y fotoheterótrofos, que obtienen la energía del Sol.  Quimioheterótrofos y quimioautótrofos, que obtienen la energía mediante reacciones oxidativas.
  • 9. • FIJACIÓN DEL CARBONO: La fotosíntesis es la síntesis de glucosa a partir de energía solar, dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O), con oxígeno como producto de desecho. Este proceso utiliza el ATP y el NADPH producido por los centros de reacción fotosintéticos para convertir el CO2 en 3-fosfoglicerato, que puede ser convertido en glucosa. Esta reacción de fijación del CO2 es llevada a cabo por la enzima RuBisCO como parte del ciclo de Calvin. Se dan tres tipos de fotosíntesis en las plantas; fijación del carbono C3, fijación del carbono C4 y fotosíntesis CAM. Estos difieren en la vía que el CO2 sigue en el ciclo de Calvin, con plantas C3 que fijan el CO2 directamente, mientras que las fotosíntesis C4 y CAM incorporan el CO2 en otros compuestos primero como adaptaciones para soportar la luz solar intensa y las condiciones secas. En procariotas fotosintéticas, los mecanismos de la fijación son más diversos. El CO2 puede ser fijado por el ciclo de Calvin, y asimismo por el Ciclo de Krebs inverso, o la carboxilación del acetil-CoA. Los quimioautótrofos también pueden fijar el CO2 mediante el ciclo de Calvin, pero utilizan la energía de compuestos inorgánicos para llevar a cabo la reacción. • CARBOHIDRATOS: En el anabolismo de carbohidratos, se pueden sintetizar ácidos orgánicos simples desde monosacáridos como la glucosa y luego sintetizar polisacáridos como el almidón. La generación de glucosa desde compuestos como el piruvato, el ácido láctico, el glicerol y los aminoácidos es denominada gluconeogénesis. La gluconeogénesis transforma piruvato en glucosa-6-fosfato a través de una serie de intermediarios, muchos de los cuales son compartidos con la glucólisis. Sin embargo, esta ruta no es simplemente la inversa a la glucólisis, ya que varias etapas son catalizadas por enzimas no glucolíticas. Esto es importante a la hora de evitar que ambas rutas estén activas a la vez dando lugar a un ciclo fútil. A pesar de que la grasa es una forma común de almacenamiento de energía, en los vertebrados como los humanos, los ácidos grasos no pueden ser transformados en glucosa por gluconeogénesis, ya que estos organismos no pueden convertir acetil-CoA en piruvato. Como resultado, tras un tiempo de inanición, los vertebrados necesitan producir cuerpos cetónicos desde los ácidos grasos para reemplazar la glucosa en tejidos como el cerebro, que no puede metabolizar ácidos grasos. En otros organismos como las plantas y las bacterias, este problema metabólico es solucionado utilizando el ciclo del glioxilato, que sobrepasa la descarboxilación en el ciclo de Krebs y permite la transformación de acetil-CoA en ácido oxalacético, el cual puede ser utilizado en la síntesis de glucosa. Los polisacáridos y los glicanos son sintetizados por medio de una adición secuencial de monosacáridos llevada a cabo por glicosil-transferasas de un donador reactivo azúcar-fosfato a un aceptor como el grupo hidroxilo en el polisacárido que se sintetiza. Como cualquiera de los grupos hidroxilos del anillo de la sustancia puede ser aceptor, los polisacáridos producidos pueden tener estructuras ramificadas o lineales. Estos polisacáridos producidos pueden tener funciones metabólicas o estructurales por sí mismos o también pueden ser transferidos a lípidos y proteínas por medio de enzimas.
  • 10.  SÍNTESIS DE NUCLEÓTIDOS.- Los nucleótidos son sintetizados a partir de aminoácidos, dióxido de carbono y ácido fórmico en rutas que requieren una cantidad mayor de energía metabólica. En consecuencia, la mayoría de los organismos tienen un sistema eficiente para resguardar los nucleótidos preformados. Las purinas son sintetizadas como nucleósidos (bases unidas a ribosa). Tanto la adenina como la guanina son sintetizadas a partir de un precursor nucleósido, la inosina monofosfato, que es sintetizada usando átomos de los aminoácidos glicina, glutamina y ácido aspártico; también ocurre lo mismo con el HCOO− que es transferido desde la coenzima tetrahidrofolato. Las pirimidinas, en cambio, son sintetizadas desde el ácido orótico, que a su vez es sintetizado a partir de la glutamina y el aspartato.  SÍNTESIS DE DNA .- Cuando una célula se divide en dos células iguales, el ADN tiene que replicarse. La replicación es el proceso de copia de una molécula de ADN, que resulta en dos moléculas de ADN exactamente iguales. En la replicación, cada una de las cadenas de la doble hélice sirve de molde para sintetizar la cadena complementaria. Es común denominar el proceso replicación semiconservativa, porque cada molécula de ADN resultante posee una cadena antigua y una nueva. La primera etapa de la expresión genética es la transcripción, la transcripción es el proceso de síntesis de una cadena de ARN, cuya secuencia es idéntica a la de una cadena de ADN, se realiza solamente sobre una cadena de ADN, la cadena molde, que puede ser cualquiera de las dos; la otra se denomina cadena codificadora. La segunda etapa de la expresión genética es la traducción. No toda la cadena del ARNm se traduce, pero todo ARNm contiene al menos una región codificadora que va del codón iniciador al codón terminador. Traducción es la síntesis de proteínas, en la que una secuencia de codones en el ARNm se expresa como una secuencia de aminoácidos. El proceso de traducción se realiza en los ribosomas.