Resumen de Bioenergética, Metabolismo y Regulación Celular

## Introducción El metabolismo celular y energético agrupa las vías y procesos mediante los cuales las células extraen, transforman y almacenan energía a partir de nutrientes para mantener la vida. Este material resume las bases de la obtención de ATP, las vías principales (glucólisis, descarboxilación del piruvato, ciclo de Krebs y cadena respiratoria) y los tipos de reacciones metabólicas que permiten la interconexión entre catabolismo y anabolismo. > **Definición:** El metabolismo celular es el conjunto de reacciones químicas ordenadas que ocurren en la célula para obtener energía y sintetizar componentes celulares. ## Conceptos básicos: tipos de vías y su papel ### Anabólicas - Reacciones que forman enlaces químicos y generan productos más complejos a partir de precursores sencillos. - Son **endergónicas**: requieren aporte de energía. - Se acoplan a reacciones exergónicas (p. ej. gasto de ATP) para poder ocurrir. > **Definición:** Reacción anabólica: síntesis de moléculas complejas que consume energía. ### Catabólicas (mencionadas implícitamente) - Reacciones que degradan moléculas complejas liberando energía usable (ATP, poder reductor). ### Anfibólicas - Vías que funcionan tanto en catabolismo como en anabolismo según la demanda celular. - Degradan sustratos oxidativamente y, al mismo tiempo, suministran intermediarios para biosíntesis. > **Definición:** Vía anfibólica: ruta metabólica que tiene funciones tanto catabólicas como anabólicas. ## ATP: moneda energética y su relación con las vías - El ATP dona su fosfato terminal para impulsar reacciones anabólicas. Al romperse el enlace terminal se forma ADP + P y se libera energía; parte se usa y parte se disipa como calor. - El catabolismo recupera energía oxidando moléculas complejas; esa energía permite combinar ADP + P para regenerar ATP. > **Definición:** ATP (adenosín trifosfato): principal molécula portadora de energía inmediata en la célula. Did you know que en una célula activa la producción de ATP puede aumentar cientos de veces comparado con el estado de reposo para cubrir la demanda energética? ## Reacciones redox y transportadores electrónicos - En reacciones de óxido-reducción hay transferencia de electrones: la especie que pierde electrones se **oxida**; la que gana se **reduce**. - El agente reductor es el elemento que se oxida y el agente oxidante es el que se reduce. - En organismos heterótrofos, los electrones proceden de compuestos reducidos (p. ej. glucosa). Esos electrones se transfieren a coenzimas transportadoras como **NAD+** y **FAD** formando **NADH** y **FADH2**. > **Definición:** Reacción redox: transferencia de electrones entre especies químicas. ## Formas de síntesis de ATP ### Fosforilación a nivel de sustrato - Ocurre cuando un compuesto de alta energía transfiere directamente un grupo fosfato al ADP para formar ATP (p. ej. en pasos de glucólisis y ciclo de Krebs). - No requiere la cadena respiratoria. ### Fosforilación oxidativa - Produce ATP aprovechando la energía liberada por el transporte de electrones en la cadena respiratoria (membrana interna mitocondrial). - Los electrones de NADH y FADH2 pasan por una serie de transportadores con potenciales de reducción crecientes hacia el O2, generando gradiente de protones que impulsa la ATP sintasa. > **Definición:** Fosforilación oxidativa: síntesis de ATP usando la energía del gradiente protónico generado por la cadena respiratoria. Fun fact: la ATP sintasa funciona como una turbina molecular que rota al permitir el paso de protones y sintetiza ATP a velocidades comparables a miles de vueltas por segundo en condiciones fisiológicas. ## Respiración celular: fases y flujo general 1. Oxidación de moléculas de combustible (glucosa, ácidos grasos, algunos aminoácidos) hasta fragmentos de 2 carbonos: **acetil-CoA**. 2. Oxidación completa de los grupos acetilo en el **ciclo de Krebs** liberando CO2; la energía se conserva en NADH y FADH2. 3. Oxidación de NADH y FADH2 en la **cadena