(Ciencias de Joseleg)(Biología)(Introducción y biología celular)(El metabolismo)(Introducción)(Generalidades del metabolismo)(Los metabolismos y las reacciones químicas)(Portadores de energía)(Algunos catabolismos)(Algunos anabolismos)(El metabolismo secundario)(La diabetes)(Referencias bibliográficas)(Versión documento word)
El
anabolismo es un conjunto de reacciones químicas que condicen la energía
obtenida de otros seres vivos o del ambiente inerte para la construcción de
sustancias orgánicas de alto peso molecular y gran complejidad química. Tal vez
el único metabolismo anabólico que se ve en el tema de los metabolismos es la
fotosíntesis, y de la fotosíntesis la única parte verdaderamente anabólica es
la fijación de carbonos o ciclo de Calvin-Benson. Sin embargo, literalmente cualquier
proceso biológico que involucra la síntesis de polímeros a partir de monómeros
más simples es una ruta anabólica, entre las que podemos contar: la síntesis de
proteínas en los ribosomas, el copiado del ADN en el núcleo celular, o la
síntesis de polisacáridos en los diferentes organelos celulares.
Cadena de transporte de electrones respiratoria
La cadena
de transporte de electrones corresponde a un conjunto enzimático que se basa en
el transporte activo de protones (iones H+(aq))
desde un lado de la membrana hacia otro lado de la membrana, ya sea la membrana
de la bacteria, de la mitocondria o del cloroplasto. La fuente de los protones
a mover y de los electrones que suministran la energía del movimiento es el
mismo, las coenzimas que actúan como ácidos de Bronsted como NADH:H+, FADH2 y NADPH en el caso
de la respiración o por el agua en la fotosíntesis. Los electrones fluyen en
medio de la membrana activando una serie sucesiva de enzimas que transfieren a
la fuerza los protones. Básicamente es una corriente eléctrica que se emplea
para poner muchos protones a un solo lado de la membrana celular, provocando un
aumento en la diferencia de cargas positiva y negativa, igual que en una
batería de automóvil. Cuando se llega al punto crítico los protones deben comenzar
a regresar al lado de la membrana de donde provenían, pero esta fuerza es
aprovechada por la célula en forma de una enzima denominada F1F0
ATP sintasa. Esta enzima funciona como el boquete de una represa, empleando la
fuerza proveniente de los protones que funcionan como una cascada de agua para
sintetizar ATP.
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Finalmente,
los electrones despojados de su energía deben entregarse a una molécula que los
acepte, junto a los protones sobrantes para evitar que estos se acumulen de
forma indefinida paralizando todo el sistema. Dependiendo de quién es ese
último aceptor de electrones, la respiración se denominará aeróbica o
anaeróbica. Será aeróbica si el último aceptor es oxígeno gaseoso
La cadena
de transporte de electrones de la fotosíntesis funciona bajo los mismos
principios de la respiratoria, la diferencia radica en que los electrones
empleados no provienen de materia orgánica, sino del agua, y la energía
requerida para que estos muevan la síntesis del ATP provienen de la luz.
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La
fotosíntesis se basa en la destrucción del agua para obtener electrones y
protones, mientras que el oxígeno gaseoso es expulsado como un residuo.
En la fijación
del carbono del ciclo de Calvin-Benson las coenzimas de alta energía obtenidas
en la cadena de transporte de electrones fotosintética se emplean para
construir moléculas orgánicas pesadas a partir del dióxido de carbono de la
atmósfera. El ciclo opera de a una sola molécula de dióxido de carbono por vez
y dado que dicha molécula tiene un solo carbono
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Una vez
liberadas las coenzimas pueden ser empleadas nuevamente en la cadena de
transporte de electrones fotosintética, mientras que la célula puede almacenar
la glucosa en forma de otras sustancias como polisacáridos o grasas. Cabe
destacar que el ciclo de Calvin-Benson no sintetiza la clucosa de 6 carbonos
directamente, en su lugar crea un intermediario de 3 carbonos simbolizado
simplemente como G3P.
Síntesis de azúcares
La síntesis
de monosacáridos puede darse ya sea directamente desde la fotosíntesis a partir
de la G3P o de otras moléculas de bajo peso molecular, por ejemplo, en la
gluconeogénesis se emplea piruvato proveniente de la glucólisis para restaurar
la glucosa. La gluconeogénesis es una alternativa a la fermentación, y
evidentemente requiere sacrificar energía, pero a cambio evita la perdida final
del piruvato en los productos de la fermentación, o la acumulación de
sustancias toxicas como el mismo piruvato o sus desechos. Los desechos de la
fermentación también pueden emplearse para sintetizar glucosa, siempre y cuando
se sacrifique energía. A partir de los monosacáridos, los polisacáridos son
sintetizados por medio de pasos enzimáticos que dependen del tipo de organismo
del cual estamos hablando, además de que el polímero en sí, puede tener
funciones diferentes dependiendo del modo en que las unidades de carbohidratos
se ensamblan una a la otra como ya vimos en el capítulo de biocompuestos.
La
síntesis de los ácidos grasos se basa en el alargamiento de las cadenas
alifáticas de un ácido carboxílico, recordemos que el grupo funcional carboxilo
se encuentra unido al glicerol en la punta que no se alarga. Como es una cadena
alifática los ácidos grasos son bien inertes a las reacciones químicas no
controladas, lo que los hace un excelente material de reserva de energía, ya
que una vez almacenada en forma alifática es difícil obtenerla de regreso. El
proceso como en todo metabolismo involucra enzimas que se encargan de adicionar
unidades de acetil coenzima A, a la punta de la cadena alifática para alargarla
en unidades de dos carbonos. En lípidos no alifáticos como el colesterol el
proceso es mucho más complejo, ya que involucra donadores isopropenoides, los
cuales se unen entre sí para formar un escaleno que posteriormente es plegado
para formar los típicos anillos de un lanosterol. El lanosterol es la molécula
precursora de otros esteroides como el colesterol y el ergosterol.
A pesar de
que su estudio no emplea precisamente la palabra metabolismo, el asunto es que
tanto en la síntesis de ADN como en la de proteínas se involucra la síntesis de
moléculas grandes y complejas a partir de unos pocos monómeros simples. Sin
embargo, su estudio queda englobado en los temas de genética. Por norma el
capítulo de los metabolismos estará más enfocado a los catabolismos, siendo el
único anabolismo importante a ser analizado el ciclo de Calvin-Benson dentro de
la fotosíntesis.
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