Introducción al metabolismo: anabolismo y catabolismo
Es la fase de degradación de las biomoléculas, cuya finalidad última es la obtención de energía. Las moléculas orgánicas serán transformadas en otras más sencillas que intervendrán en reacciones químicas hasta formar los llamados productos finales de las vías catabólicas: los metabolitos de excreción (CO2, NH3 y H2O). La energía liberada en las reacciones catabólicas es almacenada en los enlaces ricos en energía del ATP, y posteriormente podrá ser utililzada en las reacciones endergónicas del anabolismo. El anabolismo y el catabolismo son, por tanto, vías conectadas. Las vías catabólicas son semejantes en los organismos autótrofos y en los heterótrofos.
Según la naturaleza de la sustancia que se reduce, se distinguen dos tipos de catabolismo:
El glucógeno en los animales y el almidón en las plantas constituyen las reservas de glucosa. La degradación total de la glucosa, hasta el aprovechamiento completo de toda su energía, comprende dos fases: la glucólisis y la respiración.
Es un proceso que tiene lugar en el citoplasma en ausencia de oxígeno, y comprende varias reacciones químicas. El rendimiento energético final de la glucólisis será: dos moléculas de ATP consumidas por cuatro sintetizadas; es decir, se obtiene un total de dos moléculas de ATP. Se forman además, dos NADH (poder reductor).
Para que el pirúvico que proviene de la glucólisis prosiga su degradación, ha de entrar en la mitocondria, donde se produce la respiración. Se distinguen dos etapas:
El principal mecanismo de obtención de energía de los lípidos (sustancias con muy alto valor calórico) lo constituye la oxidación de los ácidos grasos, que se obtienen de los triglicéridos mediante hidrólisis por lipasas específicas. Los ácidos grasos se unirán a una molécula de coenzima A (CoA) en el citoplasma, quedando activados como acil-CoA. De esta forma pasan a la mitocondria, donde sufren el proceso denominado b-oxidacion. Éstos siempre podrán entrar en el ciclo de Krebs, por lo que cuanto más largo sea el ácido graso mayor cantidad de energía se obtendra en su oxidación. La glicerina también podrá degradarse si se transforma en dihidroxiacetona, entrando en la glucólisis.
El metabolismo es el conjunto de reacciones redox (oxidación-reducción) que, mediante la regulación y el aprovechamiento de proteínas, hidratos de carbono, grasas, vitaminas y minerales, permiten, entre otras funciones, el crecimiento de los organismos, la regulación de la temperatura corporal, la producción de energía y el mantenimiento de las funciones vitales. Tales reacciones químicas, que tienen lugar a nivel celular y están canalizadas enzimáticamente, quedan organizadas en rutas, que pueden ser anabólicas o catabólicas. De manera que, anabolismo y catabolismo son dos de las etapas que integran el proceso metabólico y cuyo equilibrio es esencial para lograr la supervivencia de los seres vivos, expuestos frecuentemente a perturbaciones y alteraciones naturales o antrópicas. Pero, ¿en qué consisten exactamente? ¿Operan de la misma manera?
s saber más sobre el metabolismo, sigue leyendo este artículo de EcologíaVerde, donde además podrás descubrir las diferencias entre anabolismo y catabolismo.
El anabolismo o biosíntesis, como su nombre indica, es la fase constructiva del metabolismo, que consiste en la generación de moléculas orgánicas complejas (como pueden ser hidratos de carbono, lípidos, grasas, proteínas o ácidos nucleicos) a partir de otras simples. Por ello, las funciones del anabolismo están asociadas al mantenimiento, la reparación y el crecimiento tisular y al almacenamiento de energía.
Entre sus características cabe mencionar que:
Igual que en todo proceso biológico es posible identificar distintas fases, en este caso, concretamente son 3 las etapas del anabolismo:
Una vez introducido el concepto de anabolismo, con las pistas del apartado anterior, ¿sabrías decir qué tipo de reacción es la fotosíntesis, catabólica o anabólica? Sigue con la lectura de este artículo pues, a continuación, encontrarás algunos ejemplos de anabolismo, explicados brevemente, que aclararán del todo tus dudas y darán respuesta a la pregunta formulada.
Es el proceso por el cual, el exceso de energía que incorporamos a través de la dieta, nuestro organismo emplea, mediante el acetil CoA, para la formación de ácidos grasos.
Consiste en la producción de glucógeno a partir de glucosa-6-fosfato y tiene lugar en hígado y músculos. Este proceso es similar a la amilogénesis en vegetales (formación de almidón), a diferencia de que, en este caso, la fuente de energía o molécula activadora es el UTP (uridina trifosfato) y no el ATP.
La gluconeogénesis o neoglucogénesis es el proceso de síntesis de glucosa, partiendo de precursores que no son hidratos de carbono y que pueden convertirse a piruvato u oxalacetato (por ejemplo: lactado, glicerol, diversos aminoácidos). Tiene lugar principalmente en hígado (90%) y riñón (10%), lo que ayuda a que el cerebro y los músculos puedan obtener la glucosa necesaria para cubrir sus necesidades energéticas.
Como dejábamos entrever anteriormente, y respondiendo a la cuestión previamente planteada, ambos tipos de procesos son anabolismos autótrofos, que consisten en la generación moléculas orgánicas sencillas a partir de otras inorgánicas como son el CO2, el H2O o el NH3. La diferencia que guarda la fotosíntesis respecto la quimiosíntesis es que, la energía necesaria es obtenida de la luz solar, en lugar de proceder de reacciones redox. Te recomendamos leer este otro artículo acerca de Qué es el proceso de fotosíntesis y su importancia.
El catabolismo o metabolismo destructivo, por el contrario, consiste en la transformación o degradación de grandes moléculas de materia orgánica (carbohidratos, grasas, proteínas) en otras más pequeñas (ácido láctico, CO2, NH3). Entre las funciones del catabolismo, cabe mencionar, la degradación de nutrientes orgánicos y la obtención de energía química a partir de estos mismos nutrientes.
Algunas de las principales características a destacar son:
Al igual que sucede en el anabolismo, podemos identificar 3 etapas del catabolismo, en las que:
Seguimos conociendo este concepto indicando algunos ejemplos de catabolismo:
La respiración y la fermentación son dos procesos catabólicos importantes y ampliamente conocidos que, a pesar de consistir en la obtención de energía procedente de moléculas orgánicas complejas y de compartir una primera fase de glucólisis, son significativamente distintos.
Entre otros factores, se diferencian en la presencia/ausencia del oxígeno, siendo la fermentación anaerobia frente a la respiración que es aerobia; en el aceptor final de electrones, siendo en la fermentación un compuesto orgánico y en la respiración una sustancia inorgánica; y, sobre todo, en que con la fermentación no se alcanza una degradación completa de la glucosa, mientras que con la respiración sí.
El Ciclo de Krebs es otro proceso catabólico, que configura una de las 4 etapas de la respiración celular. También llamado ciclo del ácido cítrico o del ácido tricarboxílico consiste en la oxidación de glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos hasta obtener como producto final CO2.
Este proceso, como bien conocemos, implica la descomposición de nutrientes orgánicos que ingerimos a través de la dieta, en otros componentes más sencillos y fáciles de emplear por el organismo para satisfacer las necesidades alimentarias y, por tanto, energéticas.
La glucogenólisis, como indica el sufijo -lisis (disolución, rotura), es la ruta metabólica de degradación del glucógeno y, a partir de la cual, se obtiene glucosa. En este proceso, la enzima más importante que interviene es la glucógeno fosforilasa.
Es el conjunto de reacciones químicas que, formando parte del proceso de digestión, permite la degradación la glucosa, obteniendo unos productos finales u otros, en función de la presencia o ausencia de oxígeno, siendo piruvato o lactato, respectivamente.
La principal diferencia que guardan anabolismo y catabolismo es que, al ser dos tipos de reacciones que se complementan y se dan al mismo tiempo para alcanzar un equilibrio, necesariamente se oponen. Esto es, como se ha ido explicando a lo largo del artículo, el catabolismo consiste en la degradación de grandes moléculas orgánicas para obtener otras más sencillas; mientras que, al contrario, el anabolismo aprovecha la energía liberada en los procesos catabólicos para producir a partir de moléculas sencillas otras más complejas.
De acuerdo con todo esto y recordando la influencia que tienen todas estas reacciones metabólicas en el crecimiento de los seres vivos, es interesante mencionar que según Von Bertalanffy (su Modelo de crecimiento se emplea mucho en estudios marinos para estimar la relación existente entre la edad y la talla de los peces), los organismos se desarrollan cuando el anabolismo supera al catabolismo, mientras que su crecimiento se detiene en el momento en que la magnitud de ambos procesos es la misma.
En la imagen principal del artículo se puede observar una tabla de diferencias entre anabolismo y catabolismo resumidas, pero también te recomendamos ver este vídeo que es un resumen sobre la diferencia y la relación entre anabolismo y catabolismo explicado por una bióloga.