El documento describe los principales aportes de Louis Pasteur al estudio del metabolismo celular. Pasteur descubrió que los procesos de fermentación requieren la presencia de microorganismos vivos como las levaduras y distinguió entre organismos aerobios que requieren oxígeno y anaerobios que no lo requieren. También observó que el consumo de glucosa por las levaduras es mayor con oxígeno, conocido como el efecto Pasteur. Estos descubrimientos fueron fundamentales para el estudio del metabolismo celular.

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24.2
Metabolismo celular
Destrezas con
criterio de desempeño:
• Reconocer la acción enzimáti-
ca en los procesos metabóli-
cos a partir de la descripción
del modelo de acción, la expe-
rimentación para determinar
las condiciones optimas reque-
ridas para la acción enzimática
e interpretación de los datos
que permitan reconocer la
acción de control que cumplen
las enzimas en los organismos.
• Explicar los procesos metabó-
licos en los seres vivos sobre
la base de la comparación de
procesos anabólicos y cata-
bólicos, la experimentación
e interpretación de estos
procesos como evidencia del
flujo de materia y energía que
permiten el equilibrio en el
mantenimiento de la vida.
• Explicar el flujo de materia y
energía en el nivel productor,
a partir de la descripción del
proceso de la fotosíntesis, su
importancia para los seres vi-
vos, desde el análisis de datos,
interpretación de diagramas
que permitan determinar los
factores y reacciones químicas
que intervienen en la transfor-
mación de energía lumínica a
química, la producción de ali-
mento y el reciclaje de carbono
y oxígeno.
• Analizar el flujo de materia y
energía en el nivel consumi-
dor, a partir de la descripción
del proceso de la respiración
celular, con experimentación
e interpretación de datos que
permitan comprender la ob-
tención de energía a nivel celu-
lar y flujo de materia y energía
entre los niveles productores
y consumidores.
Una célula cuenta, por sí misma, con toda la
maquinaria necesaria para poder sobrevivir.
Mientras el núcleo contiene el material genético
con las «instrucciones» para el funcionamiento
de la célula, el citoplasma encierra sustancias
y estructuras capaces de desempeñar todas las
funciones vitales: nutrirse, respirar, sintetizar
proteínas, depurarse eliminando desechos, etc.
El conjunto de los procesos que tienen lugar
dentro de la célula constituye el metabolismo.
Conocimientos previos
¿Por qué no sería posible
la vida si no hubiera
reacciones químicas
en las células que
constituyen los seres
vivos?
¿Qué diferencia hay entre
el anabolismo
y el catabolismo?
¿Qué son las enzimas
y cuál es su función
en el metabolismo?
72
Levaduras vistas con el MO (1 000 x).
Investigador efectuando estudios del
metabolismo por medio de una micropipeta
automática y de una centrífuga refrigerada.

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A
B
N.°demicroorganismos
¿Qué tienen en común el pan, la leche, la manteca y el vino?
Louis Pasteur (1822-1895) desa-
rrolló una técnica para evitar el avi-
nagramiento del vino por medio del
calor (proceso hoy conocido como
pasteurización). Por aquel entonces
estaba también estudiando la fer-
mentación alcohólica —proceso lle-
vado a cabo por las levaduras en las
sustancias vegetales, que transfor-
man la glucosa en etanol, fundamen-
tal para las industrias panadera y de
bebidas alcohólicas—. Cuando trata-
ba de resolver un problema acerca
de la contaminación del alcohol de
remolacha, Pasteur descubrió que las
forma de bastoncitos que se movían
entre la leche fermentada, hizo un
descubrimiento sorprendente: en el
portaobjeto y el cubreobjeto, obvia-
mente sin aire, los bastoncitos des-
plegaban una gran actividad, mien-
tras que en los bordes, ya en el exte-
rior y en contacto con el aire, perdían
movilidad.
¿Era posible la vida en ausen-
cia de aire? No solo era posible sino
que, además, cuando hizo pasar una
corriente de aire por un recipiente
donde se desarrollaba otro tipo de
fermentación —la butírica, o de la
El holandés Anton van Leeuwenhoek obser-
vó con el microscopio —que él mismo había
inventado en 1675— que las levaduras de
cerveza, Saccharomyces cerevisiæ, eran unos
organismos globulares.
Consumo de glucosa Agregado
«malas fermentaciones» que perjudi-
caban el negocio eran producidas por
levaduras contaminadas con otros
microorganismos. Al intentar demos-
trar que la fermentación requería la
presencia de microorganismos vivos,
también investigó la fermentación
manteca, que transforma la glucosa
en ácido butírico—, dicha actividad
se detenía. Por lo tanto, el aire era
innecesario para algunos microor-
ganismos. Pasteur llamó anaerobios
a estos organismos, y aerobios a los
que requieren oxígeno.
100
50
40
Sin O2
de O2
Tiempo
láctica, que produce yogur a partir de
la leche por la conversión de glucosa
en ácido láctico.
Pasteur observó microscópica-
mente los organismos responsables
de cada fermentación, los aisló y los
trasplantó a otro ambiente adecuado
para su multiplicación; fue el naci-
miento de la bacteriología. Mientras
observaba los microorganismos con
Más adelante, este científico
observó que el consumo de glucosa
en un cultivo de levaduras se reducía
casi en un 60% si agregaba oxígeno.
Esto se conoce hoy como «efecto
Pasteur».
El concepto de aerobiosis y de
anaerobiosis, así como el efecto Pas-
teur, fueron los pilares fundamenta-
les para el estudio del metabolismo.
Efecto Pasteur. Las levaduras no consumen
indefinidamente glucosa sino que se estabili-
zan tras alcanzar un nivel de alcohol del 12%,
producto de la fermentación.
Análisis del trabajo científico
1. ¿Cuáles fueron los principales aportes de Pasteur al
estudio del metabolismo? Expliquen.
2. ¿Qué es la fermentación? ¿Qué tipos de fermentación
se mencionan en el texto? Descríbanlo.
3. Indiquen donde habitan los organismos anaerobios.
4. Para poder realizar sus funciones vitales, la célula
necesita consumir energía, la cual proviene del meta-
bolismo de los nutrientes que incorpora. ¿Cuáles son
los nutrientes esenciales para el organismo humano?
¿Para qué se utiliza el oxígeno? Argumenten.
Louis Pasteur.
5. Teniendo en cuenta
que las levaduras
son microorganis-
mos que pueden
crecer tanto en
aerobiosis como en
anaerobiosis, anali-
cen el gráfico de la
derecha.
¿Cuál es la línea que representa
a una condición o a la otra?
Tiempo
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Trabajo individual
1. Define y clasifica
el metabolismo.
2. Indica qué aportan
a las células los procesos
catabólicos.
3. Explica la diferencia
entre anabolismo y
catabolismo.
Tarea
Busca información sobre
las moléculas aceptoras
de electrones. Dibuja
estas moléculas y explica
su función.
Transporte
de
electrones
Fases del metabolismo: un balance vital
Aunque no lo parezca, la actividad celular no se detiene nunca. Son continuos
cambios intracelulares que se relacionan con las transformaciones química y ener-
gética de las sustancias y con el desplazamiento de las moléculas. Recordemos que
el conjunto de las reacciones químicas que intervienen en la obtención de energía
y en su utilización por parte de los organismos vivos se denomina metabolismo, y
que se diferencian dos tipos: el catabolismo, en el cual los compuestos químicos se
descomponen o degradan y liberan así la energía almacenada, y el anabolismo, en
el que, por el contrario, la energía es incorporada y utilizada en la síntesis de sustan-
cias más complejas. En las reacciones anabólicas los compuestos químicos se oxidan
(pierden electrones) y en las catabólicas se reducen (ganan electrones).
Las reacciones químicas del catabolismo son exergónicas (liberan energía) y las
del anabolismo, endergónicas (requieren energía). Las fermentaciones y la respi-
ración celular son ejemplos de procesos catabólicos, en tanto que la fotosíntesis y la
síntesis de proteínas o de triglicéridos son procesos anabólicos.
En los organismos vivos, simultánea y constantemente tienen lugar procesos
de síntesis y de degradación moleculares que se acoplan entre sí.
Los electrones ricos en energía que se remueven en las reacciones catabólicas son
+
transferidos a moléculas aceptoras de electrones, la NAD
+
(nicotinamina adenina
dinucleótido) y la FAD (flavina adenina dinucléotido), las que se convierten, como
consecuencia, en NADH y FADH2. En pocas palabras, si una molécula ganó electro-
nes (NAD+ o FAD+) es porque otra los perdió (por ejemplo, la glucosa que se oxidó).
Una sustancia que entra en la célula experimenta gran cantidad de reacciones
químicas entrelazadas, que constituyen una ruta metabólica. Estas secuen-
cias ordenadas pueden ser lineales (vías metabólicas) o cíclicas (ciclos
metabólicos).
En el siguiente mapa metabólico se presentan, en forma simplificada, las reaccio-
nes de los principales nutrientes.
Alimentos
Fases del catabolismo y del ana-
bolismo. El ATP producido en las
reacciones catabólicas aporta la
energía que necesitan las reaccio-
nes anabólicas.
El catabolismo se realiza en tres
fases: ❶ Las biomoléculas incorpora-
Proteínas Carbohidratos Lípidos das en la alimentación se degradan
➏ ❶ ❶ ➏ ❶ ➏ en moléculas más simples, como los
ácidos grasos, los aminoácidos y los
Aminoácidos Monosacáridos Ácidos grasos
yglicerol
monosacáridos (por ejemplo, la glu-
cosa). ➋ Esas moléculas experimen-
❺ ATP ❺
➋
Piruvato
Acetil-CoA
ATP
❹
tan en el citoplasma la degradación
❺ oxidativa, es decir, a través de las
reacciones de oxidación forman dos
metabolitos: el piruvato y la acetil-
coenzima A (acetil-CoA). ➌ Se com-
pleta la oxidación de la acetil-CoA
hasta obtener dióxido de carbono
y agua. En esta fase, se aprovecha
la mitad de la energía contenida en
Ciclo de Krebs
➌
los nutrientes y se forma la mayor
parte del ATP. El resto de la energía
se pierde como calor.
El anabolismo, por su parte, tam-
Poder reductor NADH y FADH2
O2
Síntesis
de ATP
bién tiene lugar en tres fases. ❹
Hay una biosíntesis de acetil-CoA y
otros metabolitos. ❺ Este compues-
to se utiliza como precursor para la
NH3 H2O CO2
Productos de desecho
síntesis de monosacáridos, aminoá-
cidos o ácidos grasos. ➏ Estos com-
puestos se emplean para la síntesis
de biomoléculas. En todas las fases
se gasta ATP.
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