# Metabolismo Celular ## Introducción El **metabolismo celular** es el conjunto de reacciones bioquímicas que ocurren en las células para mantener la vida: obtener y transformar energía, sintetizar componentes celulares y eliminar desechos. Estas reacciones están organizadas en vías metabólicas interconectadas que permiten a la célula responder a cambios ambientales y mantener la homeostasis interna. > **Definición:** El metabolismo celular es el conjunto de procesos químicos dentro de la célula que permiten transformar nutrientes en energía y materia prima para sintetizar y degradar biomoléculas. ## Visión general: catabolismo y anabolismo - **Catabolismo:** rutas que degradan moléculas complejas en unidades más simples liberando energía. Ejemplos: degradación de glucosa, ácidos grasos. - **Anabolismo:** rutas que construyen moléculas complejas a partir de unidades simples consumiendo energía. Ejemplos: síntesis de proteínas, ácidos nucleicos, lípidos. > **Definición:** Catabolismo es la fase del metabolismo que genera energía al romper moléculas; anabolismo es la fase que consume energía para construir moléculas. ### Tabla comparativa: catabolismo vs anabolismo | Característica | Catabolismo | Anabolismo | |---|---:|---:| | Función principal | Liberar energía | Consumir energía | | Ejemplo típico | Glucólisis | Síntesis de proteínas | | Moléculas implicadas | Glucosa, lípidos | Aminoácidos, nucleótidos | | Relación con ATP | Genera ATP | Consume ATP | ## ATP: la moneda energética - El **ATP** (adenosín trifosfato) es la molécula que almacena y transporta energía dentro de la célula. - La hidrólisis de ATP a ADP y Pi libera energía que las enzimas usan para trabajo celular. > **Definición:** ATP es la molécula energética que proporciona la energía inmediata para reacciones celulares. ### Reacción central $$\ce{ATP + H2O -> ADP + Pi + energía}$$ ## Principales vías catabólicas 1. **Glucólisis** (citoplasma) - Convierte glucosa en piruvato, produce neto 2 ATP y 2 NADH por glucosa. - Ruta anaerobia: en ausencia de oxígeno, el piruvato puede convertirse en lactato. > **Definición:** Glucólisis es la vía que degrada glucosa a piruvato generando ATP y NADH. Ejemplo práctico: células musculares realizan glucólisis rápidamente durante ejercicio intenso anaerobio. $$\text{Glucosa} \rightarrow 2\;\text{Piruvato} \;+\; 2\;\text{ATP (neto)} \;+\; 2\;\text{NADH}$$ 2. **Ciclo de Krebs (ciclo del ácido cítrico)** (mitocondria) - Oxida acetil-CoA a CO2 y genera NADH, FADH2 y GTP (o ATP). $$\text{Acetil-CoA} + 3\;\text{NAD}^+ + \text{FAD} + \text{ADP} + \text{Pi} \rightarrow 2\;\text{CO}_2 + 3\;\text{NADH} + \text{FADH}_2 + \text{ATP}$$ 3. **Cadena de transporte de electrones y fosforilación oxidativa** (membrana mitocondrial interna) - NADH y FADH2 donan electrones; la energía de los electrones bombea protones y crea un gradiente que impulsa la síntesis de ATP por la ATP sintasa. $$\text{NADH} + H^+ + \tfrac{1}{2}\;\text{O}_2 \rightarrow \text{NAD}^+ + \text{H}_2\text{O}$$ - La fosforilación oxidativa puede generar alrededor de 26–28 ATP por glucosa dependiendo de la eficiencia. ## Vías anabólicas clave - **Síntesis de proteínas:** unión de aminoácidos mediante enlaces peptídicos en el ribosoma; requiere gasto de ATP y GTP. - **Biosíntesis de ácidos grasos:** forma ácidos grasos a partir de acetil-CoA usando NADPH. - **Síntesis de nucleótidos y ADN/ARN:** construcción de bases y polimerización que requiere energía (ATP, GTP). > **Definición:** Anabolismo incluye rutas biosintéticas que requieren energía y precursores para formar biomoléculas. ## Regulación del metabolismo - El metabolismo está regulado por: - Disponibilidad de sustratos (glucosa, O2, aminoácidos) - Señales hormonales (insulina, glucagón) — nota: no se cubrirán mecanismos fisiológicos extensos aquí - Regulación alostérica de enzimas clave - Modificación covalente de enzimas (fosforilación) - Ejemplo: la fosfofructoqu