Catabolismo: rutas metabólicas, degradación de glúcidos, lípidos y aminoácidos
Catabolismo
El catabolismo es el conjunto de procesos metabólicos de degradación oxidativa de las moléculas orgánicas, cuya finalidad es la obtención de energía necesaria para que la célula pueda desarrollar sus funciones vitales. Debe existir una última molécula que capte los electrones o los hidrógenos desprendidos en las reacciones de oxidación. Si el aceptor de electrones es el oxígeno molecular, la ruta del catabolismo es aeróbica; si es otra molécula, se trata de catabolismo anaeróbico.
El catabolismo puede iniciarse con la descomposición de muy diferentes sustancias orgánicas; pero, al final, la mayoría de las rutas catabólicas confluyen en la respiración celular, a través de la cual los compuestos orgánicos se terminan de degradar en sustancias inorgánicas.
Catabolismo de glúcidos
La degradación de los glúcidos proporciona a las células la mayor parte de la energía que necesitan. La glucosa resultante de la degradación del glucógeno se oxida parcialmente en la glucólisis hasta obtener 2 moléculas de ácido pirúvico. A partir de aquí hay dos rutas:
- Fermentación: los electrones son recogidos por un sustrato orgánico. Se produce síntesis de ATP.
- Respiración celular: los electrones son recogidos por sustratos inorgánicos. En la respiración aerobia el aceptor final es el oxígeno molecular; en la anaerobia, el aceptor final es una molécula distinta al O2.
Catabolismo de los lípidos
Los lípidos aportan aún más energía que los glúcidos (1 g de grasas aporta 9 kcal). El glicerol puede seguir varios destinos metabólicos; en el catabolismo se transforma en dihidroxiacetona-fosfato y se incorpora a la glucólisis, siguiendo las rutas posteriores ya conocidas. Los ácidos grasos pasan al interior de las mitocondrias y, en la matriz mitocondrial, tiene lugar la β-oxidación. En este proceso cada ácido graso se va oxidando; en cada paso se forman una molécula de FADH2, una de NADH y una de acetil-CoA.
Oxidación de los ácidos grasos: β-oxidación
Antes de oxidarse, los ácidos grasos reaccionan con la coenzima A en la membrana de la mitocondria. Una vez han penetrado en la matriz mitocondrial, los ácidos grasos se degradan sucesivamente eliminando 2 carbonos en cada vuelta del ciclo denominado hélice de Lynen.
Catabolismo de los aminoácidos
Los aminoácidos se desprenden de sus grupos amino por reacción de transaminación y desaminación. Pueden eliminarse en forma de amoniaco o de urea, y los cetoácidos resultantes entran en el ciclo de Krebs hasta ser degradados a CO2 y H2O.
Oxidación de los aminoácidos
Los aminoácidos se oxidan y los derivados de estas oxidaciones pueden entrar en el ciclo de Krebs y en la cadena respiratoria. Existen 3 mecanismos de oxidación de aminoácidos: transaminación, desaminación oxidativa y descarboxilación.
Naturalmente, muchas de las reacciones químicas, tanto anabólicas como catabólicas, implican transformaciones energéticas, y los procesos que liberan energía (en general los catabólicos) se acoplan a los que la consumen (en general los anabólicos).