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7.1: ¿Qué es el metabolismo?
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What is Metabolism?
 
TRANSCRIPCIÓN

7.1: What is Metabolism?

7.1: ¿Qué es el metabolismo?

Overview

Metabolism represents all of the chemical activity in a cell, including reactions that build molecules (anabolism) and those that break molecules down (catabolism). Anabolic reactions require energy, whereas catabolic reactions provide it. Thus, metabolism describes how cells transform energy through a variety of chemical reactions, which are often made more efficient with the help of enzymes.

Metabolism Is the Sum of All of the Chemical Reactions That Take Place in an Organism

Metabolism is the management of energy in cells and provides three key functions:

  1. converting food into energy to run various cellular processes,
  2. producing energy to build cell components, and
  3. removing waste products.

To produce energy, macromolecules from food must be broken down into smaller molecules—through a catabolic pathway. This, in turn, provides energy to construct larger molecules from smaller building blocks—through an anabolic pathway. In other words, the potential energy in food—comprised of the chemical energy stored in the bonds between atoms—can be converted into kinetic energy that can be used for cellular reactions. Enzymes are essential molecular tools in metabolic pathways, as they greatly speed up many chemical reactions by reducing the amount of required energy.

Catabolic Pathways Break Down Molecules and Release Energy

Catabolism is the breakdown of macromolecules for any purpose. This includes the degradation of food molecules into smaller molecules that can be used as building blocks, a process that releases energy that is transferred to ATP. Protein digestion is an example of catabolism. For the body to utilize the protein we eat, it must be broken down from large protein molecules into smaller polypeptides, and then into individual amino acids.

Excess amino acids that are broken down for removal release, nitrogen-containing ammonia. This ammonia is toxic at high levels, and thus must be converted into a safer form that organisms can handle and dispose of. In humans, ammonia is combined with carbon dioxide and converted into urea before being eliminated from the body in the form of urine. Other organisms use different types of nitrogenous waste, such as uric acid in birds and reptiles. Compared to urea, uric acid requires much less water to be released from the body and therefore has adaptive value certain conditions.

Anabolic Pathways Synthesize Complex Molecules

Anabolic pathways construct larger molecules from smaller building block molecules, using energy (in the form of ATP). For example, protein anabolism involves stringing together amino acids to form polypeptides. The synthesized polypeptides then fold into three-dimensional protein structures. Excess amino acids can be used to make triglycerides and stored as fat, or converted into glucose and used to make ATP. Thus, both the anabolic and catabolic pathways are necessary for maintaining energy balance.

Another, less well-known example of anabolism is the production of condensed tannins in seeds. Seeds that are eaten by animals can be protected from digestion if their seed coats contain dark-colored, condensed tannins. Plants produce tannins by linking anthocyanin molecules, using the same dehydration reactions used to build polypeptides.

Visión general

El metabolismo representa toda la actividad química en una célula, incluyendo las reacciones que construyen moléculas (anabolismo) y las que descomponen las moléculas (catabolismo). Las reacciones anabólicas requieren energía, mientras que las reacciones catabólicas la proporcionan. Por lo tanto, el metabolismo describe cómo las células transforman la energía a través de una variedad de reacciones químicas, que a menudo se hacen más eficientes con la ayuda de enzimas.

El metabolismo es la suma de todas las reacciones químicas que tienen lugar en un organismo

El metabolismo es el manejo de la energía en las células y proporciona tres funciones clave:

  1. convertir los alimentos en energía para ejecutar varios procesos celulares,
  2. la producción de energía para construir componentes celulares, y
  3. eliminación de productos de desecho.

Para producir energía, las macromoléculas de los alimentos deben descomponerse en moléculas más pequeñas, a través de una vía catabólica. Esto, a su vez, proporciona energía para construir moléculas más grandes a partir de bloques de construcción más pequeños, a través de una vía anabólica. En otras palabras, la energía potencial en los alimentos, compuesta por la energía química almacenada en los enlaces entre átomos, se puede convertir en energía cinética que se puede utilizar para reacciones celulares. Las enzimas son herramientas moleculares esenciales en las vías metabólicas, ya que aceleran en gran medida muchas reacciones químicas al reducir la cantidad de energía necesaria.

Los caminos catabólicos descomponen las moléculas y liberan energía

El catabolismo es la descomposición de las macromoléculas para cualquier propósito. Esto incluye la degradación de las moléculas de alimentos en moléculas más pequeñas que se pueden utilizar como bloques de construcción, un proceso que libera energía que se transfiere a ATP. La digestión proteica es un ejemplo de catabolismo. Para que el cuerpo utilice la proteína que comemos, debe descomponerse de moléculas de proteína grandes en polipéptidos más pequeños, y luego en aminoácidos individuales.

Exceso de aminoácidos que se descomponen para la liberación de eliminación, amoníaco que contiene nitrógeno. Este amoníaco es tóxico a altos niveles, y por lo tanto debe convertirse en una forma más segura que los organismos pueden manejar y eliminar. En los seres humanos, el amoníaco se combina con dióxido de carbono y se convierte en urea antes de ser eliminado del cuerpo en forma de orina. Otros organismos utilizan diferentes tipos de residuos nitrogenados, como el ácido úrico en aves y reptiles. En comparación con la urea, el ácido úrico requiere mucha menos agua para ser liberado del cuerpo y por lo tanto tiene valor adaptativo ciertas condiciones.

Las rutas anabólicas sintetizan moléculas complejas

Las vías anabólicas construyen moléculas más grandes a partir de moléculas de bloques de construcción más pequeñas, utilizando energía (en forma de ATP). Por ejemplo, el anabolismo proteico implica encadenar aminoácidos para formar polipéptidos. Los polipéptidos sintetizados se pliegan en estructuras de proteínas tridimensionales. El exceso de aminoácidos se puede utilizar para hacer triglicéridos y almacenado como grasa, o convertido en glucosa y utilizado para hacer ATP. Por lo tanto, tanto las vías anabólicas y catabólicas son necesarias para mantener el equilibrio energético.

Otro ejemplo menos conocido de anabolismo es la producción de taninos condensados en las semillas. Las semillas que son consumidas por los animales pueden protegerse de la digestión si sus capas de semillas contienen taninos condensados de color oscuro. Las plantas producen taninos mediante la unión de moléculas de antocianina, utilizando las mismas reacciones de deshidratación utilizadas para construir polipéptidos.


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