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Son un proceso que convierte algunas sustancias químicas en otras. Durante una reacción química, los reactantes se usan para crear los productos.

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Catabolismo:

Es la fase degradativa del metabolismo en la que moléculas orgánicas más o menos complejas son transformadas en otras moléculas orgánicas o inorgánicas más simples.
Este proceso es semejante en los organismos autótrofos y heterótrofos y consisten transformaciones químicas enzimáticas, que en su mayoría son reacciones de oxidación y reducción, en las que unos compuestos se oxidan a expensas de otros que se reducen.
En estas reacciones intervienen principalmente enzimas del grupo de las deshidrogenasas que utilizan como coenzimas el NAD (nicotinamida-adenín-dinucleótido), y el FAD (flavín-adenindinucleótido). La oxidación de los principios inmediatos que se lleva a cabo en las reacciones de catabolismo, consiste una pérdida de electrones que en muchos casos está asociada a la pérdida de protones.

Ejemplo de reacción catabólica:
La fermentación: es una modalidad de catabolismo que se caracteriza por que la degradación de moléculas también se lleva a cabo por un proceso de oxidación
Es un proceso de degradación anaerobia de la glucosa u otros nutrientes orgánicos a diversos productos (característicos de los distintos organismo, lactato, alcohol etílico, etc.) para obtener energía en forma de ATP.

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Las reacciones bioquímicas son reacciones las cuales toman lugar dentro de las células de los seres vivos,dentro de la bioquímica esta su objetivo principal es el conocimiento de la estructura y comportamiento de las moléculas biológicas, que son compuestos de carbono que forman las diversas partes de la célula y llevan a cabo las reacciones químicas que le permiten crecer, alimentarse, reproducirse y usar y almacenar energía. La suma de todas las reacciones bioquímicas en un organismo se llama metabolismo .Incluye ambas reacciones, exotérmicas y endotérmicas

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Mandal, A., MD. (2019). Catabolismo del metabolismo. News-Medical.Net. https://www.news-medical.net/life-sciences/Metabolism-Catabolism-(Spanish).aspx

Curtís,H,Barnes,S.N. invitación a la biología. Ed. Médica Panamericana. Buenos Aires, Argentina.1987.Biología/Helena Curtís/ Ed. Médica Panamericana. Buenos Aires, Argentina. 2009.

Gonzales, C. (2017). El ATP y las reacciones acopladas. Khan Academy. Tomado de: https://es.khanacademy.org

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Anabolismo
Es la fase del metabolismo en la que se generan estructuras bioquímicas complejas a partir de sustancias más simples.
se invierte energía química del organismo para componer biomoléculas complejas a partir de otras sencillas, empleando poder reductor.
Es un proceso opuesto y complementario del catabolismo, se da en el interior de las células y es conducido por la acción de enzimas

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Fotosintesis: proceso metabólico de las plantas y organismos dotados de clorofila, en el que se consume dióxido de carbono y agua, para componer moléculas de almidón. Este proceso obtiene su energía necesaria de la luz solar.
Quimiosíntesis:   proceso se da principalmente en organismos microscópicos como bacterias y arqueas, en cuyo hábitad no hay luz solar aprovechable, pero sí otro tipo de sustancias químicas en constante reacción, que son utilizadas para sintetizar moléculas orgánicas a partir de, por ejemplo, amoníaco (NH3).

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Se diferencia del autótrofo en que sus compuestos simples son de naturaleza orgánica, o sea, son el fruto de la digestión y descomposición de los alimentos. La energía necesaria para ello se obtiene del ATP (Adenosín Trifosfato) producido durante el catabolismo.

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Pi = Fosfato inorgánico

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Pi= Fosfato inorgánico

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La ∆G para la hidrólisis de un mol de ATP en ADP y fosfato inorgánico es -7,3 kcal/mol en 1 M a 25 °C y con un pH neutro pero ∆G en una célula viva es casi el doble del valor observado bajo las mismas condiciones pues esta es de -14 kcal/mol

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La hidrólisis de ATP en ADP es reversible. por ello podremos obtener ADP generando energía y ATP al momento de emplear energía.
La regeneración de ATP es importante porque las células tienden a usar las moléculas de ATP muy rápidamente y dependen de que el ATP sea reemplazado constantemente, ya que gracia a esta reacción ellas se pueden alimentar.

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La energía liberada en la hidrólisis de ATP sirve para impulsar otras reacciones en una célula, pues, en la mayoría de los casos, las células utilizan un acoplamiento de reacciones, en la que una reacción energéticamente favorable se vincula directamente con una reacción energéticamente desfavorable. La vinculación suele ocurrir mediante un compuesto intermedio compartido, lo que significa que el producto de una reacción es tomado y utilizado como reactivo en la segunda reacción.
Cuando participa ATP en el acoplamiento de reacciones, el intermedio compartido suele ser una molécula fosforilada.
La hidrólisis de ATP puede acoplarse a una reacción de biosíntesis, como la formación de sacarosa, o a diferentes tipos de reacciones celulares, como la bomba de sodio - potasio.

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En este proceso, el ATP transfiere uno sus grupos fosfato a la proteína bomba, y se forma ADP y una forma fosforilada intermediaria de la bomba la cual es inestable en su conformación original y se estabiliza al cambiar de forma, abriéndose hacia el exterior de la célula, donde libera iones sodio. Cuando se unen iones potasio extracelulares a la bomba fosforilada, estos activan la eliminación del grupo fosfato, con lo que la proteína se vuelve inestable en su forma que abre hacia el exterior. La proteína se vuelve más estable al regresar a su forma original, con lo que libera los iones potasio dentro de la célula.
Esto demuestra como la hidrólisis del ATP se acopla a un proceso que requiere trabajo por medio de la formación de un intermediario fosforilado inestable, lo que permite que el proceso se lleve a cabo en una serie de pasos energéticamente favorables.

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La oxidación es el proceso de pérdida de electrones que sufren los átomos y moléculas. Cuando hablamos de oxidación de glucosa, nos referimos a que los enlaces de C-C, C-H y O-O, cambian a enlaces C-O e H-O.

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El cambio de entalpia de esta reacción es de -2799 kJ por mol de glucosa oxidada.

Por cada 180.15 g (= 1 mol) de glucosa que reacciona con el oxígeno, se desprenden 2799 kJ de energía.

Esta energía es  suficiente para
elevar la temperatura de 80.0 kg de agua, más de 8 °C.

El volumen molar de la glucosa es de alrededor de 115 mL, lo
cual ilustra que nuestras células emplean una forma muy compacta de energía.

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Es la reacción inversa a la oxidación de la glucosa. Se da en los tilacoides de las plantas, es decir, en las hojas en su mayoría. Este proceso parte de compuestos más sencillos (CO₂ y H₂O) a formar uno más complejo tratándose de un azúcar (C₆H₁₂O₆) por lo que se trata de un proceso anabólico. Además, es un proceso endotérmico ya que consume energía en forma de luz solar por lo que de acuerdo con la Ley de Hess, el cambio de entalpía de esta reacción es el opuesto al de la reacción original, o sea que como la oxidación de la glucosa consumida tenía un cambio de entalpía de -2799KJ por mol de glucosa, la fotosíntesis tendrá un ΔH = +2799KJ por mol de glucosa producida.
Ambos procesos (Oxidación de la glucosa y Fotosíntesis) son reacciones con un complejo mecanismo de reacción bioquímico, sin embargo solo se requiere la reacción total para conocer el cambio de entalpía.
La reacción total de la fotosíntesis es la siguiente:

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Proceso que se desarrolla en todos los tipos de células vivas. Los pasos de este proceso son:
Paso 1: El grupo fosfato terminal se traspasa del ATP al carbono localizado en la posición 6 de la glucosa, convirtiéndose en glucosa 6-fosfato.

Paso 2: La molécula obtenida se cambia por la intervención de la enzima fosfohexosaisomerasa, y la glucosa se convierte en fructuosa 6-fosfato.

Paso 3: La fructuosa 6-fosfato gana un nuevo electrón proveniente de otro ATP, produciendo 1,6 bifosfato.

Paso 4: Fosfato 1,6 bifosfato es separado por las enzimas, transformándose en dos moléculas de tres carbonos: la dihidroxiacetona fosfato y el gliceraldehído fosfato.

Paso 5: Las moléculas de gliceraldehído fosfato pierden los electrones de hidrógeno y el NAD+ se reducen NADH y H+. La energía de esta reacción de oxidación se almacena formando un enlace fosfato de malta energía, uniéndose a un ion fosfato que se coloca en la posición 1 del gliceraldehído fosfato.

Paso 6: El fosfato se libera de la molécula de bifosfoglicerato, reacciona con una molécula de ADP transformándola en ATP.

Paso 7: El grupo fosfato remanente se transfiere a la posición 3 hacia la 2.

Paso 8: Se elimina una molécula de H2O el compuesto de tres carbonos.

Paso 9: El fosfato se transfiere a una molécula de ADP y se forma otra molécula de ATP.

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Esta tiene dos significados

1.- La inspiración de O2 y la espiración de CO2 o ventilación

2.- La oxidación de moléculas de alimento por parte de la célula con utilización de O2, proceso conocido como respiración celular.

Oxidación del ácido pirúvico.

El ácido pirúvico citoplasmático producido por la glucolisis, es transportado hacia la matriz mitocondrial, la molécula de tres carbonos del ácido pirúvico se oxida.

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Los átomos de carbono y de oxigeno del grupo carboxilo se eliminan en forma de CO2 y7 queda un grupo acetilo de carbonos.

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Los átomos de carbono y de oxigeno del grupo carboxilo se eliminan en forma de CO2 y7 queda un grupo acetilo de carbonos.

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Los carbonos donados por el grupo acetilo se oxidan a CO2 y los electrones pasan a transportadores de electrones. En cada enzima especifica. La coenzima A es el nexo entre la oxidación del ácido pirúvico y el ciclo de Krebs. Una parte de la energía liberada por la oxidación de los enlaces C-H y C-C se usan para convertir en ADP en ATP (una molécula por ciclo), y parte se usa para producir NADH y H+ a partir de NAD+ (tres moléculas por ciclo). Una parte de la energía se utiliza para reducir un segundo transportador de electrones, el FAD. No se requiere O2 para el ciclo de Krebs: los electrones y los protones eliminados en la oxidación del carbono son aceptados por el NAD+ y el FAD. Se necesitan dos vueltas del ciclo para completar la oxidación de una molécula de glucosa. Así, el rendimiento energético total del ciclo de Krebs para una molécula de glucosa es dos moléculas de ATP, seis moléculas de NADH y dos moléculas de FADH2. (Curtis, 2007)

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Los electrones transportados por el NADH entran a la cadena cuando son transferidos al mononuceotido de flavina (FMN), que se reduce, el FMNN cede los electrones a la coenzima Q (CoQ). El FMN vuelve a su forma oxidada, listo para recibir otro par de electrones, y la CoQ se reduce. La CoQ pasa entonces los electrones al siguiente aceptor, y vuelve a su forma oxidada. El proceso se repite en sentido descendente. Los electrones, al pasar por la cadena respiratoria, van saltando a niveles energéticos sucesivamente inferiores. Los electrones que son transportados por el FADH2 se encuentran en un nivel energético ligeramente inferior que los del NADH. En consecuencia, entran en la cadena de transporte más abajo, a la altura de la CoQ. Los electrones finalmente son aceptados por el oxigeno, que se combinan con protones (iones de hidrógeno) en solución, y se forma agua.(Curtis, 2007)