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3.3. Procesos metabólicos y transformaciones energéticas
Los nutrientes obtenidos de un modo u otro por las células pueden ser almacenados temporalmente o incorporarse directamente al metabolismo celular. En las células tienen lugar miles de reacciones químicas en cada momento, todas ellas catalizadas y coordinadas mediante enzimas específicas, y repartidas por diferentes compartimentos (orgánulos celulares).En el conjunto de los procesos metabólicos se pueden diferenciar dos modalidades:
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Catabolismo. Son reacciones de descomposición de moléculas complejas en otras más simples. Tienen dos finalidades: suministrar energía (al romperse los enlaces químicos) necesaria para cualquier trabajo celular, y aportar pequeñas moléculas para los procesos de síntesis.
Anabolismo. Son reacciones de síntesis de moléculas grandes a partir de moléculas sencillas. Permiten el crecimiento, la regeneración de estructuras o el empaquetamiento y almacén de sustancias de reserva. En estas reacciones se crean nuevos enlaces químicos y, por tanto, requieren un aporte de energía.
Figura 17: Los procesos catabólicos
y los anabólicos implican transformaciones
energéticas, acopladas a través de la formación o
el consumo de ATP
Por tanto, un aspecto esencial de las reacciones químicas de las células son los intercambios energéticos. Los procesos catabólicos son, en su mayoría, oxidaciones en las que se libera energía, mientras que los anabólicos son, casi todos, reducciones para las que se requiere energía.
De algún modo será necesario canalizar la energía mediante reacciones acopladas en las que una reacción libera energía y la otra necesita energía. En ese acoplamiento actúan, en la mayoría de los casos, las moléculas de ATP.
Para suministrar energía, en el ATP se rompe un enlace "energético", pierde un grupo fosfato, y pasa a ADP. Para "recargarse de energía", el ADP se debe unir de nuevo a un grupo fosfasto mediante los llamados procesos de fosforilación.
Existen tres modalidades de fosforilación: fosforilación a nivel de sustrato (ocurre por ejemplo en la glucólisis*), fosforilación oxidativa (tiene lugar en la cadena respiratoria mitocondrial*) y fotofosforilación (se produce en los cloroplastos, durante la fotosíntesis*). Las dos últimas modalidades, son las que más ATP aportan, y en ambas la fosforilación tiene lugar a través de un complejo proteico llamado ATP sintasa. En primer lugar interviene una cadena transportadora de electrones (en la membrana interna de las mitocondrias o en la membrana tilacoidal de los cloroplastos) que genera un gradiente electroquímico de protones, que luego son impulsados a través de la ATP sintasa, permitiendo la unión del ADP y el Pi, con la consiguiente formación de ATP.
Figura 18: Esquema de los procesos de fosforilación a través de ATP sintasa
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