Las formación de moléculas
Todas las células llevan a cabo un flujo continuo de reacciones químicas en el que se construyen grandes moléculas orgánicas a partir de componentes más pequeños.
Este proceso se denomina anabolismo, mientras que el proceso inverso –la reducción de las moléculas grandes a moléculas más pequeñas– se llama catabolismo.
Las nuevas moléculas construidas mediante reacciones anabólicas se utilizan para reemplazar el material celular desgastado, y para proporcionar nuevos materiales para el crecimiento y la división celular.
Además de estas reacciones vitales rutinarias, muchas células sintetizan, también, grandes cantidades de sustancias especializadas, como los antibióticos, las hormonas y las enzimas extracelulares.
Las reacciones biosintéticas requieren tanto un abastecimiento de materias primas como una fuente de energía.
La energía necesaria para la síntesis biológica proviene de las reacciones catabólicas de la célula, principalmente de la respiración celular, en la que la energía liberada se almacena en forma de pequeñas moléculas ricas en energía, como el ATP.
Las materias primas para la síntesis biológica– principalmente el carbono, el hidrógeno y el nitrógeno, el oxígeno, el fósforo y el azufre – provienen de fuentes muy diferentes, dependiendo del tipo de célula.
Los compuestos que las células fabrican son casi siempre moléculas orgánicas (contienen carbono).
Algunas, como los hidratos de carbono y las grasas, contienen sólo carbono, hidrógeno y oxígeno, mientras que las proteínas contienen, además, nitrógeno y azufre, y los ácidos nucleicos presentan nitrógeno y fósforo.
Todas las células realizan biosíntesis esenciales como la síntesis de las proteínas, mediante la que se forman nuevas proteínas a partir de subunidades de aminoácidos, y la síntesis de los ácidos nucleicos, a través de la que se forman el ADN y el ARN a partir de los nucleótidos.
Otras reacciones biosintéticas universales son la fabricación de hidratos de carbono complejos a partir de azúcares sencillos (como el almidón y la celulosa de las plantas, y el glucógeno de los animales), y la fabricación de grasas a partir de los ácidos grasos.
Aparte de estas reacciones comunes, las capacidades biosintéticas de las células animales, vegetales, de los hongos y de las bacterias difieren mucho unas de otras.
Ni los animales ni los hongos son capaces de sintetizar moléculas orgánicas simples como los azúcares, los aminoácidos o los ácidos grasos directamente a partir de sustancias inorgánicas. Las obtienen ya hechas a partir de la comida digerida por el animal, o bien, como en el caso de los hongos, mediante enzimas extracelulares que descomponen la fuente de alimento sobre la que éste crece.
Una vez dentro de la célula, algunas de estas pequeñas moléculas orgánicas son oxidadas durante la respiración celular para proporcionar energía, mientras que otras se colocan aparte para ser modificadas y se vuelven a ensamblar mediante reacciones biosintéticas para formar nuevo material celular.
Muchas bacterias, especialmente aquellas que viven dentro de otros organismos y causan enfermedades, también dependen de fuentes de alimento ya hecho, del que extraen la energía y las materias primas necesarias para la biosíntesis.
Las células de las plantas verdes y de algunas bacterias pueden, además, realizar la fotosíntesis, en la que la energía del Sol es utilizada para llevar a cabo una sucesión de reacciones biosintéticas que requieren energía para sintetizar azúcares a partir del dióxido de carbono de la atmósfera, que constituye la fuente de carbono.
Estos azúcares son posteriormente descompuestos mediante la respiración celular para proporcionar ATP, que se utilizará para poder realizar el resto de reacciones biosintéticas de las células de la planta.
Como todas las reacciones de las células vivas, las reacciones biosintéticas son catalizadas por enzimas.
El papel de las enzimas en las reacciones biosintéticas es acoplar una reacción que libera energía, como la transformación del ATP en ADP, a una reacción que requiere energía, como la incorporación de dióxido de carbono a los azúcares.
El ATP, que es el producto final de la respiración celular, es la moneda
energética más común en las células.
