Rutas Metabólicas

TEMA 15: METABOLISMO: ASPECTOS GENERALES.

1.-CONCEPTO DE METABOLISMO.

Se denomina metabolismo (o también metabolismo intermediario) al conjunto de

reacciones químicas enzimáticamente catalizadas que tienen lugar en la célula. Esta definición, si

bien es correcta, resulta un tanto incompleta, ya que no da idea de que el metabolismo no es un

mero conjunto de reacciones, sino una actividad química altamente ordenada y llena de sentido

cuyo objetivo es la correcta manipulación de la materia y la energía por parte de la célula para así

mantener el estado vital. En sucesivos apartados de este tema iremos profundizando más en la

verdadera naturaleza y significado del metabolismo.

2.-FUENTES DE MATERIA Y ENERGÍA PARA EL METABOLISMO.

La maquinaria de transformación energética de las células está formada por biomoléculas

orgánicas. Estas biomoléculas poseen características similares en todas las formas de vida. Sin

embargo, existen grandes diferencias entre distintos tipos de células en lo que se refiere a la

forma en que obtienen de su entorno el carbono que necesitan para construir los esqueletos de

sus biomoléculas constituyentes, así como otros elementos, como el nitrógeno y el azufre, que

necesitan incorporar a algunas de ellas. Atendiendo a este criterio podemos distinguir dos tipos

de células:

a) Células autótrofas (también llamadas litótrofas).- Obtienen el carbono en forma de CO2 y

otros elementos como el nitrógeno y el azufre en forma de sales minerales

(nitratos y sulfatos), es decir, toman la materia de su entorno en forma de materia

inorgánica y son capaces de transformarla después en materia orgánica. La

palabra "autótrofa" significa etimológicamente "que se alimenta por sí misma"

aunque quizás sea más adecuada la denominación "litótrofa" ("que se alimenta de

piedra") si nos tomamos la licencia poética de llamar "piedra" a la materia

inorgánica que estas células toman de su entorno. Las células autótrofas son

relativamente autosuficientes ya que no dependen de otras células para

alimentarse.

b) Células heterótrofas (también llamadas organótrofas).- No pueden utilizar el CO2 ni las

sales minerales, es decir, la materia inorgánica, y por lo tanto deben obtener tanto

el carbono como otros elementos en forma de sustancias orgánicas, tales como

monosacáridos, aminoácidos, etc., que han sido elaboradas previamente por las

células autótrofas, de las cuales dependen para su alimentación. La palabra

"heterótrofa" significa etimológicamente "que se alimenta de otros".

Por otro lado, aunque todas las células transforman la energía que extraen de su entorno

en energía química de los enlaces de sus biomoléculas constituyentes, existen grandes

diferencias entre distintos tipos de células en lo que se refiere a la forma en la que obtienen dicha

energía. Atendiendo a este segundo criterio también podemos dividir las células en dos grandes

grupos:

a) Células fotótrofas ("que se alimentan de la luz").- Obtienen la energía que precisan en forma

de energía radiante asociada a las radiaciones electromagnéticas,

fundamentalmente la luz visible.

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b) Células quimiótrofas.- Obtienen la energía que precisan a partir de reacciones químicas

exergónicas, concretamente reacciones redox, en las que determinadas

sustancias ceden sus electrones (se oxidan) a otras que tienen tendencia a

aceptarlos (reduciéndose así), lo cual conlleva un desprendimiento de energía.

Estas células pueden a su vez subdividirse en aerobias, si utilizan el O2 como

aceptor último de electrones en sus reacciones redox, y anaerobias, si utilizan

alguna otra sustancia, generalmente de naturaleza orgánica. Muchas células

pueden funcionar de modo aeróbico si hay oxígeno disponible y en modo

anaeróbico en caso contrario; se dice que son facultativas. También hay células

quimiótrofas que en ningún caso pueden utilizar el oxígeno e incluso resultan

intoxicadas por él; se dice que son anaerobias estrictas.

Teniendo en cuenta simultáneamente los dos criterios enunciados podemos clasificar las

células vivas en cuatro grandes grupos según sean las fuentes de materia y energía que utilizan

para su metabolismo:

TIPO DE CÉLULA FUENTE DE MATERIA FUENTE DE ENERGÍA

Fotolitótrofas Materia inorgánica Luz

Fotoorganótrofas Materia orgánica Luz

Quimiolitótrofas Materia inorgánica Reacciones redox

Quimioorganótrofas Materia orgánica Reacciones redox

Es conveniente reflexionar sobre el hecho de que las células quimiolitótrofas y

quimioorganótrofas utilizan respectivamente la materia inorgánica y la materia orgánica no sólo

como materias primas para las construcción de sus biomoléculas sino también como sustancias

dadoras de electrones en las reacciones redox mediante las cuales obtienen su energía. El mismo

doble papel desempeñan respectivamente la materia inorgánica y la materia orgánica en las

células fotolitótrofas y fotoorganótrofas, ya que, como veremos más adelante, éstas células, en

realidad, también obtienen su energía a partir de reacciones redox, las cuales, a diferencia de las

que tienen lugar en las células quimiótrofas, son endergónicas, por lo que requieren un aporte

energético en forma de luz.

La mayor parte de las células vivas son o bien fotolitótrofas (células verdes de las plantas

superiores, algas, cianofíceas y bacterias fotosintéticas) o bien quimioorganótrofas (células

animales, células de los hongos y la mayor parte de los microorganismos). Sin embargo existe un

reducido grupo de microorganismos quimiolitótrofos y fotoorganótrofos que no deben ser

considerados meras anécdotas de la naturaleza, ya que algunos de ellos desempeñan importantes

papeles en la biosfera (por ejemplo la fijación del nitrógeno atmosférico por algunos

microorganismos del suelo).

Es importante observar que no todas las células de un organismo pluricelular

determinado son necesariamente de la misma clase: por ejemplo en las plantas superiores las

células de las partes verdes (hojas y a veces tallos) son fotolitótrofas, mientras que las células de

la raíz son quimioorganótrofas y dependen nutritivamente de los

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