Descripción general del metabolismo: catabolismo, anabolismo, hidrólisis y deshidratación

Catabolismo y anabolismo

El catabolismo implica una serie de vías metabólicas que reducen las moléculas más grandes a compuestos más pequeños que luego pueden oxidarse para obtener energía o usarse para construir otras moléculas más grandes a través de reacciones anabólicas. Tales reacciones catabólicas pueden involucrar:

• Lípidos
• Ácidos nucleicos
• Proteinas
• Polisacáridos

Dichos compuestos se descomponen en:

• Ácidos grasos
• Nucleótidos individuales
• Aminoácidos constituyentes
• Monosacáridos, como glucosa

Los compuestos más simples, los monómeros, que se derivan de los polímeros se pueden descomponer aún más en productos de desecho y, en el proceso, se utilizan para generar trifosfato de adenosina (ATP) . Un ejemplo de dicho metabolismo adicional es la glucosa, que se puede convertir en acetil coenzima A (acetil CoA) para entrar en el ciclo del ácido tricarboxílico (TCA) y la cadena de transporte de electrones para generar ATP.

Otros productos de desecho celular que liberan energía química en su formación incluyen:

• Ácido láctico
• Ácido acético
• Dióxido de carbono
• Amoníaco
• Urea

Parte de esta energía química se perderá en forma de calor, pero otra energía generará ATP que se puede utilizar para potenciar las funciones celulares.

Los procesos catabólicos para generar energía química (ATP) incluyen:

• Glucólisis
• Ciclo de TCA
• Desglose de proteínas musculares para generar aminoácidos que se utilizarán en la gluconeogénesis.
• Metabolismo del tejido adiposo graso a ácidos grasos
• Desaminación oxidativa de neurotransmisores por la enzima monoamino oxidasa (MAO)

El anabolismo es lo opuesto al catabolismo, ya que implica una serie de vías que construyen moléculas más grandes a partir de unidades más pequeñas, que es impulsada por la hidrólisis de ATP. El anabolismo también se puede considerar biosíntesis. Se requiere hidrólisis de ATP para combinar compuestos precursores juntos, ya que esto implica reducción y disminución de la entropía. La hidrólisis de ATP se produce mediante la reducción de cofactores, NAD +, NADP + y FAD. La formación de la bicapa de fosfolípidos que forma la membrana celular por agregación de interacción hidrofóbica es impulsada por entropía pero sin energía requerida. El anabolismo que produce moléculas más grandes y complejas ayuda a construir órganos y tejidos, ayuda en el crecimiento y diferenciación de las células y aumenta el tamaño general del cuerpo. Los procesos anabólicos también promueven el crecimiento y la mineralización ósea y construyen los músculos esqueléticos.

Los ejemplos de reacciones anabólicas incluyen:

• Hormonas anabólicas, como los esteroides anabólicos que estimulan el crecimiento muscular, la síntesis de proteínas y la insulina.
• Biosíntesis de aminoácidos que se derivan de procesos catabólicos de glucólisis.
• Almacenamiento de glucógeno en el hígado
• Gluconeogénesis donde el piruvato se convierte en glucosa.

Hidrólisis y deshidratación

La hidrólisis es una reacción química que implica que el agua rompa uno o más enlaces. La hidrólisis se puede utilizar para describir reacciones de sustitución, eliminación y solvatación en las que el agua actúa como nucleófilo. En la escisión de biomoléculas, se usa agua para separar moléculas más grandes, polímeros, en sus monómeros componentes. Por ejemplo, la hidrólisis de moléculas de azúcar, por ejemplo, sacarosa, da como resultado el metabolismo en glucosa o fructosa.

Las reacciones de condensación (síntesis de deshidratación) implican la unión de dos moléculas más pequeñas y la liberación de agua y, por lo tanto, invierte las reacciones hidrolíticas. Un ejemplo de una reacción de deshidratación es la combinación de ácido carboxílico y un alcohol con un agente deshidratante.

RCO2H + R’OH -> RCO2R ‘+ H2O

Por ejemplo, la glucosa y la fructosa, ambos monosacáridos, se pueden combinar para formar sacarosa, un disacárido, mediante una reacción de síntesis por deshidratación. Si el agua se combina con los dos grupos hidroxilo, esto da como resultado que el disacárido se convierta de nuevo en los monosacáridos originales.

Resumen de la lección

El catabolismo es un conjunto de vías metabólicas que reduce las moléculas más grandes a compuestos más pequeños que luego pueden oxidarse para obtener energía o usarse para construir otras moléculas más grandes a través de reacciones anabólicas. Los compuestos más simples, los monómeros, que se derivan de los polímeros se pueden descomponer aún más en productos de desecho y, en el proceso, se utilizarán para generar trifosfato de adenosina (ATP) . Los productos de desecho celular que liberan energía química a medida que se forman incluyen ácido láctico, ácido acético, dióxido de carbono, amoníaco y urea. Los procesos catabólicos utilizados para generar ATP incluyen la glucólisis, el ciclo del TCA, la degradación de proteínas musculares en aminoácidos que se utilizarán en la gluconeogénesis, la degradación del tejido adiposo graso en ácidos grasos, la desaminación oxidativa de neurotransmisores por MAO.

El anabolismo es lo opuesto al catabolismo, ya que implica una serie de vías que construyen moléculas más grandes a partir de unidades más pequeñas, que es impulsada por la hidrólisis de ATP a través de la reducción de cofactores, NAD +, NADP + y FAD. Ejemplos de reacciones anabólicas incluyen: hormonas anabólicas, biosíntesis de aminoácidos que se derivan de procesos catabólicos de glucólisis, almacenamiento de glucógeno en el hígado y gluconeogénesis donde el piruvato se convierte en glucosa. La hidrólisis implica que el agua escinde uno o más enlaces. La hidrólisis se puede utilizar para describir reacciones de sustitución, eliminación y solvatación en las que el agua actúa como nucleófilo. La condensación (síntesis por deshidratación) implica la unión de dos moléculas más pequeñas y la liberación de agua y, por lo tanto, invierte las reacciones hidrolíticas.