Los procesos catabólicos y anabólicos y sus intercambios energéticos

El metabolismo es conjunto de procesos y transformaciones químicas a través de las cuales se renuevan las distintas sustancias del organismo, en las que se produce en la célula. Dentro de este aspecto podemos distinguir entre anabolismo (sintetización)  y catabolismo  (degradación) y por último, sus intercambios energéticos. En las siguientes líneas veremos los procesos metabólicos […]
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El metabolismo es conjunto de procesos y transformaciones químicas a través de las cuales se renuevan las distintas sustancias del organismo, en las que se produce en la célula. Dentro de este aspecto podemos distinguir entre anabolismo (sintetización)  y catabolismo  (degradación) y por último, sus intercambios energéticos. En las siguientes líneas veremos los procesos metabólicos y catabólicos, así cómo los intercambios energéticos que se producen por medio del metabolismo.

Qué es el metabolismo y sus procesos

El metabolismo  definido cortamente hablando,es el conjunto de procesos y transformaciones químicas a través de la cuales se renuevan las distintas sustancias del organismo ,en la que se producen en la célula. Estas cuatro funciones especificas son las del metabolismo:

  • Obtener energía química del entorno a través de los productos orgánicos o como pasa con los seres vivos autótrofos que lo hacen por medio de la luz solar.
  • Convertir los elementos nutritivos exógenos en los precursores de los componente moleculares de las células.
  • Reunir moléculas para formar proteínas, ácidos nucleicos ,lipídos y otros componentes celulares .
  • Encontrar y degradar aquellas biomoléculas que sean necesarias para las distintas funciones de las célula que son especializadas .

Las secuencias químicas que reaccionan en el metabolismo son semejantes en cualquier forma de vida especialmente en la que se conocen como rutas metabólicas centrales. Dentro del metabolismo, podemos encontrar dos procesos bastante característicos ,el conocido como anabolismo y el conocido como catabolismo ,vamos a proceder a explicarlos:

  • Catabolismo: Es el proceso por el cual mediante reacciones de oxidación, hay una degradación de enzimas, es decir la moléculas grandes ( hidratos de carbono lipídos y proteínas) procedentes del entorno de la célula o de sus propias reservas internas nutritivas, consigue  transformarlas en moléculas simples, como por ejemplo  ácido láctico, ácido acético, dióxido de carbono entre otras moléculas. El catabolismo va acompañado de energía libre , la cual se guarda en el ATP.
  • Anabolismo: El anabolismo es la síntesis de enzimas de componentes celulares que son relativamente grandes, ejemplo: polisacáridos ,ácidos nucleicos , proteínas , lipídos a partir de esas moléculas  Puesto que estos procesos sintéticos crea un aumento y una complejidad de las estructuras, se precisa la energía proporcionada por el enlace de fosfato del ATP.

Cuál es la relación entre los procesos

La relación entre anabolismo y catabolismo son dos procesos simultáneos y necesarios el uno del otro, aunque también pueden analizarse por separado. Cada uno de los procesos abarca la secuencia de reacciones enzimáticas por las que se degrada o se crea el esqueleto covalente  de una biomolécula especifica. Los intermediarios químicos  entre estos dos procesos se les conoce como metabolitos, y a este proceso metabólico se le llama metabolismo intermedio. Acompañando a cada una de las reacciones químicas del metabolismo intermedio; se produce un efecto de un cambio de energía característico.

En algunas etapas  de las secuencias catabólicas  puede retenerse le energía química, normalmente en forma de energía de enlace de fosfato y en ciertas etapas de las secuencias anabólicas se  pude aprovechar la energía retenida en forma de enlace de fosfato, a esta fase se le denomina acoplamiento energético. El metabolismo  intermedio y acoplamiento energético están interconectados, ademas de ser interdependientes. Por ello cuando analizamos los esqueletos metabólicos deberemos examinar:

  1. Las etapas de reacción por las que la estructura covalente del precursor se modifica para formar el producto.
  2. Los cambios de energía acompañan a esta conversión.

Qué tipos de catabolismo existen

Dentro del catabolismo, podemos encontrar distintos tipos de este mismo, como pueden ser los siguientes :

  • Catabolismo de glúcidos : Los glúcidos se hidrolizan has formar glucosa. La oxidación total de la glucosa se produce en varias fases :

  • Glucolisis: Es una ruta anaeróbica que degrada la glucosa en dos moléculas de ácido pirúvico. Tiene lugar en el citosol. Tras la glucolisis tiene lugar:
  • Respiración celular: Supone la oxidación completa de los átomos de carbono de la glucosa. Se realiza tras la glucolisis y se produce en la mitocondria. Normalmente es aerobia, actuando el oxigeno como receptor final de electrones, pero también existe una respiración anaeróbica con un receptor inorgánico.
  • Fermentación: Permite la reoxidación de los transportadores electrónicos mediante una molécula orgánica, con una oxidación incompleta de la glucosa. Generalmente es en anaeróbica, pero se puede dar el caso de fermentación aeróbica. Se producen solo dos ATP  en este proceso.
  • Catabolismo de lipídos: Los triglicéridos se hidrolizan dando como resultado la glicerina que ingresa en la glucolisis y también a ácidos grasos que estos pasan por el proceso de beta-oxidación .

  • Beta-oxidación: Es una ruta catabólica en la que los ácidos grasos, tras su activación con el coenzima A y mediante ciclos de cuatro reacciones que se repiten , se van degradando las moléculas y en cada ciclo, excepto el último, en que se obtiene dos. Las etapas de los ciclos son:
  1. La deshidrogenación
  2. La hidratación
  3. La oxidación
  4. La tiolisis
  • Catabolismo de proteínas: Es la hidrólisis de proteínas mediante peptidasas produce aminoácidos. Aunque los aminoacidos no son nutrientes si que se utilizan como energéticos,su catabolismo se produce si :
    • hay excedente por una dieta rica en proteínas.
    • Si se ayuna o se tiene una enfermedad en que no haya glúcidos disponibles.
    • En renovación de proteína celulares.

  El catabolismo de aminoácidos implica dos partes:

  1. Eliminación del grupo amino por transaminación hasta formar glutámico y posterior desaminación de este.
  2. Oxidación de la cadena carbonada.

  • Transaminación : Transferencia de grupo amino desde cualquier aminoácido para formar el aminoácido glutamato.
  • Desaminación oxidativa: En este proceso el grupo amino del glutamato se elimina en forma de amoniaco y se cataliza en riñón y hígado.
  • Oxidación de la cadenas carbonatadas: Tras la eliminación del grupo amino la cadena carbonatada se incorpora a otra ruta metabólica.

Qué son los intercambios energéticos

Con el concepto de intercambios energéticos no referimos básicamente a la liberación de energía  por medio del catabolismo o el consumo de energía por medio del anabolismo la forma de energía mas utilizada en estos dos procesos es el ATP, el ATP se puede consumir por medio de hidrólisis.

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