Metabolismo (algo) abstracto

¿Que qué es el metabolismo? Todas las reacciones químicas que tienen lugar en el interior de una célula, sí; pero solo las catalizadas (es decir, buscadas, elegidas). Hay más reacciones químicas, claro que sí. Algunas espontáneas, otras inducidas por la existencia de algún factor en el medio. Pero no forman parte del metabolismo si no están catalizadas. Y conectadas entre sí, organizadas en un entramado de moléculas que son productos de una reacción y reactivos de la siguiente.

Rutas metabólicas
Tomado de KEGG Pathway

El metabolismo busca dos objetivos: exprimir la energía almacenada en moléculas, en sus enlaces y en sus electrones disponibles, para reducir a otras moléculas; y construir moléculas nuevas, propias, a partir de las que se tomen del medio. Parecen objetivos contrapuestos. Arruinar una estructura química y edificar otra. No son contrapuestos, no. Son complementarios. Y me dan lo que necesito cuando lo necesito. Energía y materia. Convirtiendo la una en la otra.

En una bacteria típica pueden estar sucediendo unas 1.000 reacciones químicas habituales. Ese es su metabolismo. Y todas ellas suceden en el mismo compartimento. Pequeño, concentrado. Las 1.000 reacciones tienen que ser compatibles entre sí, porque las condiciones químicas y físicas son las mismas para todas ellas. Esa es la dificultad de las procariotas.

Célula eucariota Célula procariota
Tomado de Cell Biology Tomado de Cell Biology

En una célula eucariota suceden muchas más reacciones químicas. Tiene una variedad más amplia en su metabolismo. Lógico. Tiene compartimentos y puede aislar unas reacciones de otras, cambiando las condiciones de un lugar dentro de ella a otro lugar dentro de ella si están separados por membranas. Y, además, tiene mucho mayor volumen.

Pero toda esa diversidad de reacciones tiene denominadores comunes. Aunque haya muchas, no hay muchos tipos. Aunque haya muchas, no hay muchos objetivos. Aunque haya muchas, no hay muchas estrategias.

Podríamos considerar estos puntos como los comunes:

  1. Todos los procesos, de degradación o de síntesis, se dan paso a paso, evitando liberar o introducir la energía de golpe.
  2. Las reacciones se acoplan a la síntesis o hidrólisis del ATP (habitualmente), que actúa como intermediario de energía. Aportándola para las reacciones que la precise, tomándola de las reacciones que la liberen. Por tanto, muchas de las reacciones del metabolismo se acoplan a ATP <-> ADP + Pi
  3. En las rutas metabólicas todo producto (salvo los residuos) es reactivo de otra reacción.
  4. Toda ruta metabólica comparte alguno de sus componentes con otra, por lo que todas están interrelacionadas.
  5. Hay una alta regulación de las rutas metabólicas, lo cual justifica el decir que la biología se basa en una química elegida.
  6. Cualquier reacción metabólica, cualquiera, es termodinámicamente favorable. Puede que alguna  no lo sea pero, entonces, se tiene que acoplar con otra que sí lo sea, y que lo sea de sobra. Y así el conjunto de ambas sí que cumple la condición. Que es ineludible.

La obtención de energía es un objetivo ineludible para todo ser vivo, dado que es un sistema que se mantiene lejos del equilibrio. A él dedica toda una serie de reacciones químicas encadenadas (rutas metabólicas). Que, agrupadas, reciben el nombre de catabolismo. Para lograr ese objetivo de conseguir energía, cualquier ser vivo sigue alguna de estas dos grandes estrategias (ocasionalmente, en algunos casos, ambas): la litótrofa (foto o quimio) y la organótrofa (foto o quimio). En la primera, se introduce energía en moléculas inorgánicas que se capten del medio; dicha introducción puede ser mediante energía luminosa o energía química contenida en moléculas del medio. En la segunda la energía procede de moléculas ya orgánicas, ya creadas por otro ser vivo, que se captan.

Y estos como los objetivos de la obtención de energía:

  1. Ejecución de movimientos gracias a la existencia de proteínas contráctiles.
  2. Intercambio de iones a través de las membranas y mantenimiento de gradientes
  3. Síntesis de biomoléculas a partir de sus precursores y de polímeros a partir de sus monómeros.

Al tercero de esos objetivo se le llama anabolismo. Que es otro conjunto de reacciones químicas, pero destinadas a construir biomoléculas a partir de la energía antes extraída. Aunque la separación entre catabolismo y anabolismo no es exhaustiva. Muchas rutas son reversibles en todo o en parte. Y funcionan tanto oxidando, y ordeñando la energía, como reduciendo, e incorporándola. A esas rutas que funcionan en ambas direcciones se las llama anfibólicas.

¿Te parece complejo, abstracto, complicado? Eso es porque no puede ser más sencillo. Mejor dicho. Porque tú no puedes ser más sencillo. Sin dejar de ser tú, sin dejar de vivir. Y es que todas esas reacciones están pasando ahora mismo en tu cuerpo. Y vienen pasando desde que naciste. No, no… Desde antes. Desde que fuiste una célula, un cigoto. Y seguirán pasando. Hasta que mueras. Incluso algunas reacciones químicas de algunas células se mantendrán un tiempo después de que tú mueras. Y, si dejas descendencia, si tienes hijos e hijas, tus óvulos o tus espermatozoides les habrán legado todo ese entramado de reacciones químicas.

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