Catabolismo: Respiración Celular Aerobia y Anaerobia, Fermentación y Glucólisis

Catabolismo: Obtención de Energía en los Seres Vivos

El catabolismo es el conjunto de procesos metabólicos en los que, partiendo de moléculas orgánicas complejas, se obtienen moléculas más sencillas (orgánicas o inorgánicas) y energía. La degradación de moléculas orgánicas por oxidación constituye el proceso de respiración celular. Este proceso es un conjunto de reacciones redox, donde las moléculas que se oxidan ceden electrones a otras que se reducen.

Tipos de Respiración Celular

1. Respiración aerobia: El aceptor final de electrones es el oxígeno, formándose agua. Es el proceso que más energía libera.
2. Respiración anaerobia: El aceptor final es otra molécula inorgánica distinta del oxígeno.
3. Fermentación: El aceptor final de electrones es una molécula orgánica. No hay oxidación completa, por lo que se obtiene menos energía. Es un proceso anaerobio (no requiere oxígeno).

Catabolismo de Glúcidos

En los seres vivos, el catabolismo de glúcidos comienza con la obtención de monosacáridos, ya sea a partir de los alimentos (función digestiva) o de sustancias de reserva como el glucógeno o el almidón. Las enzimas fosforilasas rompen los enlaces glucosídicos para liberar los monosacáridos, que quedan listos para su oxidación.

Respiración Celular Aerobia

Consiste en una transferencia de electrones desde las moléculas orgánicas al oxígeno. El sustrato más común es la glucosa.

La reacción global es:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + 38 ATP

Se distinguen dos etapas principales:

1. Glucólisis

Es la ruta catabólica en la que una molécula de glucosa se convierte en dos moléculas de ácido pirúvico. Es un proceso común a todo tipo de organismos; la diferencia radica en el destino del ácido pirúvico obtenido. En organismos aerobios, el piruvato continúa su oxidación hasta CO₂ y H₂O, mientras que en anaerobios sigue la ruta de la fermentación.

La glucólisis se puede dividir en tres fases:

1. Fosforilación de glucosa y fructosa.
2. Oxidación de aldehído a ácido.
3. Obtención de ATP (por fosforilación a nivel de sustrato).

Proceso detallado:

• Fase 1: Se consumen dos moléculas de ATP: una para fosforilar la glucosa y otra para fosforilar la fructosa-6-fosfato a fructosa-1,6-difosfato.
• Fase 2: Se oxida el gliceraldehído-3-fosfato a ácido 1,3-difosfoglicérico. Este proceso genera una molécula de NADH reducido (NADH + H⁺ o NADH2, según nomenclatura).
• Fase 3: Se obtienen dos moléculas de ATP en el paso de ácido 1,3-difosfoglicérico a ácido 3-fosfoglicérico, y otras dos en el paso de ácido 2-fosfoenolpirúvico a pirúvico.

Dado que de una molécula de glucosa se obtienen dos moléculas de ácido pirúvico, las fases 2 y 3 ocurren dos veces.

Balance global de la glucólisis:

Glucosa → 2 Ácido pirúvico + 2 NADH + 2 ATP (se gastan 2 y se obtienen 4, el balance neto es 2 ATP)