Metabolismo Celular Todos los organismos vivos, llevan a cabo reacciones esenciales para transformar la materia que captan del medio externo en la energía necesaria para renovar sus estructuras y construir nuevos componentes. El conjunto de transformaciones químicas que tienen lugar en una célula viva recibe el nombre de metabolismo, el cual comprende dos tipos de procesos diferentes: catabólicos, formados por aquellas reacciones que transforman moléculas grandes en otras más pequeñas, con liberación de energía; y anabólicos, en los que se sintetizan moléculas propias a partir de otras más pequeñas y sencillas, con gasto de energía. Ambos procesos son interdependientes, ya que los elementos, resultantes de uno se utilizan en el otro. En el metabolismo hay procesos que liberan energía y otros que la consumen, pero esta liberación y consumo no tienen por qué ocurrir al mismo tiempo ni en el mismo lugar de la célula. Debe existir, por tanto, un mecanismo que almacene y transporte esta energía desde los lugares donde se produce hasta donde se consume. Este mecanismo está basado en la formación y posterior ruptura de enlaces químicos que acumulan y liberan gran cantidad de energía: son los llamados enlaces ricos en energía. El enlace de este tipo que más se utiliza para almacenar y transportar energía es el que une los fosfatos 2º y 3º del ATP; se libera la energía que contiene cuando se hidroliza y se almacena cuando se forma de nuevo. Actúa por tanto de dos maneras: Hidrólisis del ATP: Es un proceso espontáneo que libera la energía contenida en el enlace. Esto permite acoplar la hidrólisis del ATP a procesos que no son posibles sin un aporte energético y el acoplamiento se hace mediante enzimas que hacen posible la reacción global. Fosforilación del ADP (síntesis de ATP): Es la reacción contraria a la hidrólisis y no es espontánea ya que requiere un aporte de energía. Está catalizado por el enzima ATPsintetasa o ATP-asa Esta reacción tiene lugar en el interior de las células acoplada a otros procesos que liberen energía. En las células se utilizan dos mecanismos básicamente distintos para sintetizar ATP: Fosforilación a nivel de sustrato: Se utiliza la energía liberada por una reacción exotérmica para fosforilar ADP y sintetizar ATP. Es un proceso primitivo que se localiza en el citoplasma.

Fosforilación en el transporte de electrones: Se trata de un mecanismo muy especial. El transporte de electrones por medio de cadenas transportadoras formadas por proteínas ubicadas en las membranas de las mitocondrias y los cloroplastos libera energía que es utilizada por el enzima ATP-sintetasa para acoplar la fosforilación del ADP a ATP. Cuando ocurre en las mitocondrias se denomina fosforilación oxidativa y si ocurre en los cloroplastos fosforilación fotosintética o fotofosforilación. Muchas de las reacciones del catabolismo suponen la oxidación de un sustrato, lo cual libera electrones. Por el contrario, el anabolismo frecuentemente consiste en reacciones de reducción que requieren electrones. Los electrones son transportados enzimáticamente desde las reacciones catabólicas de oxidación en las que se liberan hasta las reacciones anabólicas de reducción que precisan de ellos. Para ello se utilizan coenzimas transportadores de electrones, como el NAD o el FAD, que llevan electrones de un punto a otro de la célula de un modo similar a como el ATP transporta la energía. Cuando uno de estos coenzimas se encuentra cargado de electrones se dice que tiene poder reductor (NADH, NADPH, FADH2 ) puesto que al liberarse de los electrones podrá reducir a otro compuesto.