La enorme cantidad de reacciones químicas distintas que pueden producirse en una célula guardan un cierto orden, que se manifiesta en una serie de rutas concretas por las cuales circula la energía y que siguen unos fines determinados. Para conseguir una visión más completa del proceso, podemos ordenar todas estas rutas en distintos niveles de actividad.
Un primer nivel es aquel que parte de los materiales ingeridos por la célula, que en el interior de ésta sufren un proceso de digestión con ayuda de determinadas enzimas y que dan lugar a sustancias, o materiales, de menor complejidad que los de partida. A partir de este momento, se inicia una de las secciones del metabolismo, el catabolismo en su primera fase, que da lugar a unos metabolitos intermediarios. Un determinado porcentaje de ellos continúa dentro del catabolismo, pero ahora en la segunda fase, y acaban dando productos inorgánicos. El resto se incorpora a las reacciones del anabolismo y dan, en una primera fase, unos productos que son precursores de las sustancias de reserva del organismo y que presentan una mayor complejidad que los metabolitos intermediarios. En la segunda fase del anabolismo, estos precursores se transforman en los materiales de reserva que el organismo retendrá hasta cuando vuelva a necesitarlos. La energía también participa en todo este proceso, y lo hace en forma de ATP que durante las reacciones de la primera y segunda fases del anabolismo se desintegra para dar ADP y energía, que acabará almacenada en los materiales de reserva.
Otras series de reacciones por las que circula la energía son la glucólisis y el ciclo del ácido cítrico, que ya hemos descrito anteriormente. Todas estas reacciones configuran lo que se entiende por respiración celular, en la que cabe diferenciar dos grandes tipos, que caracterizan también a la mayoría de los organismos, los aerobios y los anaerobios, aunque ambos tipos pueden darse en un mismo organismo. Así, en muchos seres unicelulares que carecen de mitocondrias, el proceso respiratorio tiene lugar sólo por vía anaerobia, mientras que entre aquellos otros cuyas células disponen de mitocondrias, como pueden ser los animales, tras una fase anaerobia, el proceso respiratorio puede continuar con aporte de oxígeno, es decir, de manera aerobia.
La respiración aerobia se produce con ausencia de oxígeno. La serie de reacciones que permiten obtener energía por esta vía se denomina glucólisis, que produce como resultado final el ácido pirúvico o piruvato. Si continúan imperando estas condiciones de ausencia de oxígeno, el piruvato acaba por transformarse en otras sustancias, como pueden ser el ácido láctico en el caso de los mamíferos, el ácido acético entre muchas bacterias o el alcohol etílico cuando se trata de levaduras. En aquellos organismos que disponen de oxígeno, una parte importante del ácido pirúvico se desvía hacia la vía aeróbica, incorporándose al ciclo de Krebs que vimos anteriormente y que tiene lugar dentro de las mitocondrias. Por último, en cuanto al modo global de obtención de los materiales energéticos necesarios para estas reacciones, hay dos tipos principales de organismos:
Autótrofos. Los organismos autótrofos tienen la capacidad de sintetizar por sí mismos la materia orgánica a partir de la inorgánica. Es el caso de la mayoría de las plantas y de muchos grupos inferiores, principalmente las bacterias. Gracias a la fotosíntesis, fijan el agua y las sustancias minerales que absorben del medio, produciendo materia orgánica de la que se nutre su metabolismo. Hay algunas bacterias que en lugar de luz como fuente energética aprovechan la energía procedente de otras reacciones químicas, denominándose entonces quimiosintéticas.
Los organismos autótrofos son, por consiguiente, el escalón básico en las redes tróficas de cualquier ecosistema y sin ellos no existirían otras formas de vida en el planeta.
Heterótrofos. Los heterótrofos, en cambio, necesitan ya la materia orgánica sintetizada para, a partir de ella, producir nuevos compuestos. Esa materia prima orgánica la obtienen por ejemplo plantas, o de otros heterótrofos, como hacen los carnívoros. A este gran grupo pertenecen todos los animales y los hongos, así como numerosos protozoos y algunas plantas.
| HANS ADOLF KREBS |
| Médico y bioquímico alemán (1900-1981) que en 1953 recibió el premio Nobel de Medicina por el descubrimiento del ciclo del ácido citrico, que lleva su nombre, y que constituye una de las claves para el conocimiento del metabolismo animal. |
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