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Catabolismo

La glucólisis es un conjunto de reacciones que tienen lugar en el citoplasma de procariotas y eucariotas. La función de la glucólisis consiste en producir energía (ya sea de manera directa y mediante el aporte de sustratos al ciclo del ácido cítrico y a la fosforilación oxidativa) y producir intermediarios de las vías bio-sintéticas.

Hames, D., Hooper, N. (2014). BIOS. Notas instantáneas de Bioquímica. McGraw-Hill. (pp. 288 – 298) https://www-ebooks7-24-com.bibliotecavirtual.unad.edu.co/?il=718&pg=299

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Te explicamos qué es el catabolismo y sus diferencias con el anabolismo. Además, los tipos que existen, importancia y ejemplos.

¿Qué es el catabolismo?

El catabolismo es el proceso de degradación de nutrientes complejos en sustancias simples para la obtención de energía para el organismo. Es una de las dos fases del metabolismo de los seres vivos, siendo la otra el anabolismo (proceso opuesto y complementario del catabolismo).

Este término proviene del griego katos ("hacia abajo") y ballein ("lanzar"), ya que va desde lo más complejo y de mayor tamaño, hacia lo más simple y más pequeño. Requiere un pequeño aporte energético de parte del organismo pero se libera energía química que el organismo almacena en forma de ATP (Adenosín Trifosfato) para emplear en otros procesos inmediatos.

Las reacciones catabólicas, o sea, las que componen el catabolismo, pueden ser muy diferentes entre sí, aunque al mismo tiempo varían poco entre las diversas formas de vida conocida. Generalmente consisten en reacciones de reducción-oxidación de moléculas orgánicas, aunque existen microorganismos capaces de metabolizar hierro y azufre.

Las reacciones catabólicas, además, se dividen entre las que requieren oxígeno (aeróbicas) y las que no (anaeróbicas). Ambas se dan en el organismo del ser humano, por ejemplo, a medida que transcurre la digestión (que rompe las macromoléculas orgánicas en sus monómeros constitutivos) y luego el ciclo metabólico intracelular (Ciclo de Krebs y Fosforilación oxidativa).

Ver además: Respiración aerobia

Diferencias entre catabolismo y anabolismo

Catabolismo y anabolismo son procesos complementarios pero opuestos. El catabolismo descompone las macromoléculas orgánicas en formas más simples. Así, libera la energía química de sus enlaces químicos. El anabolismo, en cambio, consume energía del organismo para formar así nuevos enlaces y nuevas moléculas complejas en dirección contraria.

Por lo tanto, mientras uno consume energía, el otro la libera; mientras uno va de lo básico a lo complejo, el otro va en dirección contraria. Esto significa que cuando el catabolismo y el anabolismo se hallan en equilibrio, las células se mantienen estables; pero cuando es necesario descomponer tejidos (como "quemar" grasa), el catabolismo predomina por sobre el anabolismo.

Más en: Anabolismo

Catabolismo celular

El catabolismo se lleva a cabo dentro de las células del organismo a través de una serie de procesos que constituyen la respiración celular. Esto ocurre a través de procesos diferentes, dependiendo de si se encuentra o no presente el oxígeno, pero a grandes rasgos consiste en la oxidación de las biomoléculas de glucosa para obtener energía.

Este proceso, llamado glucólisis, tiene lugar en el citosol de las células, obteniendo por cada molécula de glucosa (con 6 átomos de carbono) dos de piruvato (con 3 átomos de carbono cada una), en un proceso que invierte dos moléculas de ATP para conseguir cuatro a cambio. Luego, este piruvato será procesado según haya o no oxígeno presente en:

Respiración celular. En presencia de oxígeno (ambiente aerobio) el piruvato es oxidado hasta obtener CO2, liberando la energía de sus enlaces para fabricar con ella ATP. Esto ocurre en la matriz de las mitocondrias de la célula en su primera fase (el ciclo de los ácidos tricarboxílicos o el Ciclo de Krebs) y luego en la cadena respiratoria que ocurre en las membranas mitocondriales. Este proceso es altamente productivo desde un punto de vista energético y rinde unas 36 moléculas de ATP por molécula de glucosa.

Fermentación celular. Cuando no hay presencia de oxígeno (ambiente anaerobio), los organismos no pueden oxidar el piruvato sino fermentarlo, produciendo moléculas de etanol o ácido láctico en lugar de CO2. Estas moléculas son mucho más difíciles de eliminar y rinden mucho menos energéticamente: apenas unas 2 moléculas de ATP por molécula de glucosa.

Sigue en: Glucólisis

Catabolismo muscular

Se llama catabolismo muscular a la reducción de la masa muscular por parte del propio metabolismo, es decir, la destrucción del tejido muscular para obtener los recursos necesarios para alimentarse.

Esto ocurre cuando los alimentos que ingresan al organismo no son suficientes para mantener el metabolismo andando o cuando la demanda energética es muy superior a la cantidad de energía obtenida de los alimentos.

En dichos casos, el organismo recurre a las grasas del cuerpo para obtener energía adicional que liberar y, una vez agotada, recurre a medidas desesperadas como "quemar" la musculatura para garantizar que el metabolismo siga andando.

Para evitar el catabolismo muscular, se debe mantener una dieta apropiada a la cantidad de ejercicio o actividad física desempeñada. Además, es importante brindar al organismo suficientes oportunidades de descanso ya que durante el sueño se crea la mayor cantidad de masa muscular.

Importancia del catabolismo

El catabolismo es una parte clave del proceso metabólico de los seres vivos, o sea, de sus métodos de obtención de energía, especialmente en el caso de los heterótrofos, que deben alimentarse de la materia orgánica de otros seres vivientes digiriéndola y descomponiéndola en piezas mínimas útiles para su organismo.

Entender el catabolismo es fundamental para entender cómo y por qué sobrevivimos en base al consumo de alimentos ya que nuestro organismo debe convertir eso que comemos en piezas útiles con las que luego deberá componer células nuevas y tejidos nuevos.

Ejemplo de catabolismo

El catabolismo es el principio básico detrás de la digestión de los alimentos que consumimos. Por ejemplo, la comida que ingerimos es procesada y descompuesta en sus biomoléculas de mayor tamaño, que ingresan al organismo para ser catabolizadas.

Así, las proteínas son descompuestas en aminoácidos, lípidos en ácidos grasos y azúcares en monosacáridos. Estos compuestos más simples luego convergen en una misma ruta metabólica: la del Acetil CoA, el compuesto que ingresa a las células para iniciar la respiración celular (Ciclo de Krebs).

Referencias

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Catabolismo - Concepto, tipos, importancia y ejemplos

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Catabolismo ✓ Te explicamos qué es el catabolismo y sus diferencias con el anabolismo. Además, los tipos de catabolismo, importancia y algunos ejemplos...

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La glucosa es fosforilada a glucosa 6-fosfato (por la hexocinasa), la cual es con-vertida en fructosa 6-fosfato (por la isomerasa de fosfoglucosa) y luego en fruc-tosa 1,6-bisfosfato (por la fosfofructocinasa, PFK). La fructosa 1,6-bisfosfato es dividida en gliceraldehído 3-fosfato y dihidroxiacetona fosfato (por la aldola-sa) y estas dos triosas son interconvertidas por la isomerasa de triosafosfato. El gliceraldehído 3-fosfato es convertido en 1,3-bisfosfoglicerato (por la deshidro-genasa de gliceraldehído 3-fosfato), la cual reacciona con el ADP para dar 3-fos-foglicerato y ATP (catalizada por la cinasa de fosfoglicerato). El 3-fosfoglicerato es convertido en 2-fosfoglicerato (por una mutasa de fosfoglicerato) y luego en fosfoenolpiruvato (PEP) por la enolasa. Por último, el PEP y el AMP reaccionan para formar piruvato y ATP (catalizada por la cinasa de piruvato).

Referencia

Hames, D., Hooper, N. (2014). BIOS. Notas instantáneas de Bioquímica. (pp. 260 – 278). McGraw-Hill. https://www-ebooks7-24-com.bibliotecavirtual.unad.edu.co/?il=718&pg=271

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La glucólisis es una ruta catabólica lineal y anaerobia que ocurre en todas las células que consiste básicamente en la oxidación de la glucosa pa

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Vía del mevalonato

La ruta de síntesis del colesterol se superpone con la síntesis de cuerpos cetónicos. Los pasos de este proceso incluyen:

Tiolasa cataliza la unión de 2 moléculas de acetil-coenzima A (CoA; precursor) → acetoacetil-CoA

3-hidroxi-3-metil-glutaril-CoA (HMG-CoA) sintasa agrega otro acetil-CoA → β-hidroxi-β-metilglutaril-CoA (HMG-CoA)

HMG-CoA reductasa → mevalonato:

Papel crítico en la síntesis de colesterol.

Único paso enzimático regulado en el proceso (inhibición por retroalimentación del colesterol)

Objetivo para medicamentos para reducir el colesterol (estatinas)

Mevalonato → precursores isoprenoides (mediante la descarboxilación del mevalonato):

Pirofosfato de isopentenilo

Pirofosfato de dimetilalilo

IPP y DMAPP se combinan → pirofosfato de geranilo (geranil-PP)

Se agrega otro IPP → farnesil pirofosfato (farnesil-PP)

2 moléculas de farnesil-PP se unen → escualeno

El escualeno se modifica → lanosterol (Nota: Acetil-CoA es el bloque de construcción exclusivo hasta este punto).

Lanosterol → colesterol

Tomado de https://www.lecturio.com/es/concepts/metabolismo-del-colesterol/.

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Síntesis endógena del colesterol [Resumen paso a paso] | Metabolismo

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Los puntos de regulación de la ruta metabólica de la glucólisis son crucial para el control del metabolismo de la glucosa en el cuerpo. Algunos de estos puntos incluyen la enzima hexoquinasa, que cataliza el primer paso de la glucólisis, y la enzima fosfofructoquinasa, que regula la velocidad de la ruta metabólica. Estas enzimas son controladas por diversas señales, como los niveles de ATP y citrato.

Regulación de la respiración celular (artículo). (s/f). Khan Academy. Recuperado el 29 de abril de 2024, de https://es.khanacademy.org/science/biology/cellular-respiration-and-fermentation/variations-on-cellular-respiration/a/regulation-of-cellular-respiration

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El proceso metabólico de la glucólisis tiene lugar en el citosol, que es el compartimento celular donde se encuentran el citoplasma y diversas estructuras subcelulares. En el citosol es donde se lleva a cabo la secuencia de reacciones de la glucólisis, convirtiendo la glucosa en piruvato y generando ATP y NADH como productos finales. Este proceso es fundamental para la obtención de energía en forma de ATP en la célula.

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Ruta de Biosíntesis de aminoácidos ramificados.

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Ruta de Biosíntesis de aminoácidos ramificados.

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Las rutas biosintéticas para valina, lcncina e isoleucina están intimamente rela-

cionadas.

La ruta biosintética de la leucina, coincide con la de la valina hasta el ácido Q' -

-oxoisovalérico. Este se condensa con acctil coenzima A, produciendo ácido { -hidroxi--/1-carboxiisocaproico, que se convierte en ácido a -hidroxi-/ carboxiisocaproico, por una

secuencia de deshidratación- re hidratación, relacionada con la conversión citrato-isocitra-to catalizada por la aconitasa, si bien la {-hidroxi-{ -carboxiisocaproato-isomerasa es -

distinta químicamente de la aconitasa. A continuación una decarboxilación oxidativa y -una transaminación, producen sucesivamente ácido a -oxoisocaproico y leucina.

La ruta biosintética de la isoleucina deriva de la treonina ( Figura 7 ). La treo-

nina, en una reacción catalizada por la treonina deshidratasa [ L-treonina hidro-liasa ( de-saminando ) 1 , se convierte en a -oxobutirato. Este cetoácido se condensa con " acetal-dehido activo " ( hidroxietil-TPP ) produciendo ácido a -aceto-a hidroxibutírico. La síntesis de isoleucina a partir de este intermediario, es similar a la de valina a partir del ace-tolactato. Oc hecho, los mismos enzimas están implicados en las mismas secuencias de reacción, excepto en la última etapa de transaminación, catalizada por transaminasas distintas.

Tomado de https://oa.upm.es/54762/1/METABOLISMO.pdf

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En la glucólisis y en el ciclo de Krebs, las coenzimas NAD ⁺ y FAD aceptan átomos de hidrógeno provenientes de la glucosa y se reducen a NADH y FADH₂, respectivamente. En la etapa final de la respiración, estas coenzimas ceden sus electrones a la cadena respiratoria .

Referencias

¿Cuáles son las coenzimas de la glucólisis? - Google Search. (n.d.). Google.com. Retrieved April 30, 2024, from https://www.google.com/search?sca_esv=568821e4bd74bee9&sca_upv=1&q=%C2%BFCu%C3%A1les+son+las+coenzimas+de+la+gluc%C3%B3lisis%3F&source=lnms&uds=AMwkrPtsr2hQzQ3Z-9oAxdSMCnLGK_zZbSwmI_K8nkt1as3Jr0c3ORIcsdcQrNQWp7JluQsj4rlBTTz1WpTsFyqCUxINNqXvi0hEEgdLnT3zi3hAGdA5-lW1pMqhP62AUqBluUwPBr8EudmLaijPjzOFWX_Kcv1DPY9laMDFMV6t5HPDJhzIe61CPmvrLvegQY0MXcWDUULXtr_j25TdTzeCC_BKewAA9ih_v1cRVr2lpvWFRaEATgDLilPrmcuPypsv26CAIyzMso9XQJfGP39630gqc8WJUyjPGzTurb9uTd9eh95WUiFZQxo90jGDRQsWhWQOixup_XmphiHWNzoJzf0IFbfMEQ&sa=X&ved=2ahUKEwjmyYSu1uqFAxWCtYQIHeSoAhEQ0pQJegQIERAB&biw=1536&bih=730&dpr=1.25

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Consta de 10 reacciones enzimáticas que ocurren en secuencia:

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La glucólisis es una secuencia de reacciones enzimáticas que ocurren el el citosol de la celula.Este proceso es fundamental para la produccion de energia en forma de ATP.

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La glucólisis es una secuencia de reacciones enzimáticas que ocurren el el citosol de la celula.Este proceso es fundamental para la produccion de energia en forma de ATP.

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1. Fosforilación de la glucosa a glucosa-6-fosfato.

2. Isomerización de glucosa-6-fosfato a fructosa-6-fosfato.

3. Fosforilación de la fructosa-6-fosfato a fructosa-1,6-bifosfato.

4. Escisión de fructosa-1,6-bifosfato en dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehído-3-fosfato.

5. Isomerización del dihidroxiacetona fosfato a gliceraldehído-3-fosfato.

6. Oxidación y fosforilación del gliceraldehído-3-fosfato a 1,3-bifosfoglicerato.

7. Transferencia de grupo fosfato desde el 1,3-bifosfoglicerato al ADP, formando ATP y 3-fosfoglicerato.

8. Isomerización del 3-fosfoglicerato a 2-fosfoglicerato.

9. Deshidratación del 2-fosfoglicerato a fosfoenolpiruvato.

10. Transferencia de grupo fosfato desde el fosfoenolpiruvato al ADP, formando ATP y piruvato.

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Our portfolio of high-quality coenzymes reliably facilitate the function of enzymes and catalyze reactions for your research applications.

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Enzimas que participan en la glucolisis.

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Enzimas que participan en la glucolisis.

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Clasificacion segun su funcion:

Hexoquinasa: Clasificación: Transferasa. Función: Cataliza la fosforilación de la glucosa para formar glucosa-6-fosfato.

Fosfofructoquinasa: Clasificación: Transferasa. Función: Cataliza la fosforilación de la fructosa-6-fosfato para formar fructosa-1,6-bifosfato.

Aldolasa: Clasificación: Liasa. Función: Escinde la fructosa-1,6-bifosfato en dos triosas fosfato: dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehído-3-fosfato.

Gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa: Clasificación: Oxidorreductasa. Función: Oxida y fosforila el gliceraldehído-3-fosfato para formar 1,3-bifosfoglicerato, produciendo NADH.

Fosfoglicerato quinasa: Clasificación: Transferasa. Función: Transfiere un grupo fosfato del 1,3-bifosfoglicerato al ADP, formando ATP y 3-fosfoglicerato.

Fosfoglicerato mutasa: Clasificación: Isomerasa. Función: Cataliza la conversión del 3-fosfoglicerato en 2-fosfoglicerato.

Enolasa: Clasificación: Liasa. Función: Cataliza la deshidratación del 2-fosfoglicerato para formar fosfoenolpiruvato.

Piruvato quinasa: Clasificación: Transferasa. Función: Transfiere un grupo fosfato del fosfoenolpiruvato al ADP, formando ATP y piruvato.

Glucólisis. (n.d.). https://biomodel.uah.es/metab/GlcLis.htm

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El colesterol es una molécula lipídica importante que se utiliza para muchas funciones biológicas. El colesterol puede ser sintetizado a partir de acetil-CoA endógeno o absorberse de los alimentos en el tracto gastrointestinal. Debido a que el colesterol es lipofílico, debe transportarse en el torrente sanguíneo a través de lipoproteínas, donde puede ser tomado por los hepatocitos o los tejidos periféricos. Allí, el colesterol puede almacenarse, usarse en las membranas celulares o usarse como precursor de hormonas esteroides. El cuerpo humano no puede degradar la estructura del anillo del colesterol, por lo que el único mecanismo para la excreción potencial es a través de la producción de ácidos biliares.

Tomado de https://www.lecturio.com/es/concepts/metabolismo-del-colesterol/

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La biosíntesis de aminoácidos ramificados, como la valina, leucina e isoleucina, se clasifica como parte del anabolismo, que es la parte del metabolismo en la que se incorporan sustancias simples a moléculas más complejas, necesarias para la vida y el crecimiento celular. Este proceso de biosíntesis de aminoácidos ramificados está imbricado con otras rutas metabólicas, como la ruta del diacetilo y acetona / 2,3-butanodiol. La ruta de biosíntesis de estos aminoácidos está relacionada con la producción de compuestos como el acetohidroxicido, acetolactato o acetohidroxibutirato, que son importantes en la formación de estos aminoácidos ramificados.

Tomado de https://www.probioticosysalud.com/tesis-doctoral/introduccion/ii-metabolismo-de-hexosas-y-pentosas-en-bacterias-lacticas/ii-5-destinos-alternativos-del-piruvato-e-ingenieria-metabolica-para-la-sobreproduccion-de-diacetilo/ii-5-2-biosintesis-de-aminoacidos-ramificados/

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Síntesis del colesterol

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Biosíntesis de aminoácidos ramificados. 

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Biosíntesis de aminoácidos ramificados. 

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Metabolismo de aminoácidos de cadena ramificada BCAA | Bioquímica

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Los puntos de regulación de la ruta metabólica de síntesis del colesterol son crucialmente importantes para mantener un equilibrio adecuado en el cuerpo. Algunos de los puntos clave de regulación incluyen la actividad de la enzima HMG-CoA reductasa, que es el paso limitante en la biosíntesis del colesterol, y la retroalimentación negativa ejercida por el propio colesterol sobre la expresión y actividad de esta enzima. Además, factores como la ingesta dietética, la actividad física y otros factores metabólicos pueden influir en la regulación de esta vía.

La síntesis del colesterol está estrechamente regulada por las proteínas Sterol Regulatory Element-Binding Proteins (SREBP), principalmente la tipo2. Cuando el colesterol celular es alto, SREBP2 se encuentra en el retículo endoplasmático formando complejo con SREBP2 Cleavage-Activating Protein (SCAP).

Cofan Pujol, M. (2014). Mecanismos básicos. Absorción y excreción de colesterol y otros esteroles. Clinica e investigacion en arteriosclerosis: publicacion oficial de la Sociedad Espanola de Arteriosclerosis, 26(1), 41–47. https://doi.org/10.1016/j.arteri.2013.10.008

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Síntesis endógena del colesterol [Resumen paso a paso] | Metabolismo

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Metabolismo de aminoácidos (Biosíntesis de aminoácidos NO esenciales)

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La síntesis de colesterol ocurre principalmente en el retículo endoplasmático, específicamente en el retículo endoplasmático liso. Aquí es donde las enzimas y los sustratos necesarios para la biosíntesis del colesterol se encuentran y llevan a cabo las reacciones metabólicas necesarias para la producción de colesterol. El retículo endoplasmático liso es crucial para la síntesis de lípidos, incluido el colesterol, y desempeña un papel fundamental en la homeostasis lipídica de la célula.

Hevia, E. M. (s/f). 4 Síntesis de colesterol. Metabolismo.biz. Recuperado el 3 de mayo de 2024, de https://www.metabolismo.biz/web/4-sintesis-de-colesterol-2/

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La biosíntesis de aminoácidos ramificados, como la leucina, isoleucina y valina, tiene lugar en el citosol de la célula. Estos aminoácidos son esenciales para la síntesis de proteínas y también desempeñan importantes funciones metabólicas en el organismo. En el citosol, las enzimas y los sustratos necesarios para la biosíntesis de estos aminoácidos se encuentran y llevan a cabo las reacciones metabólicas necesarias para su producción. El citosol es una parte crucial de la célula donde ocurren numerosas vías metabólicas esenciales para mantener la función celular.

Agricolas, I. (s/f). < OMPLEMENTO" OE BIOQUIMICA. Upm.es. Recuperado el 3 de mayo de 2024, de https://oa.upm.es/54762/1/METABOLISMO.pdf

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Sesión 35. Biosíntesis AA No Escenciales

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Reacciones que componen la ruta de síntesis del colesterol.

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Reacciones que componen la ruta de síntesis del colesterol.

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Reacciones que componen la ruta de biosintesis de aminoacidos ramificados.

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Reacciones que componen la ruta de biosintesis de aminoacidos ramificados.

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Metabolismo de aminoácidos de cadena ramificada BCAA | Bioquímica

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Enzimas claves involucradas  en la síntesis del colesterol. 

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Enzimas claves involucradas  en la síntesis del colesterol. 

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Biosíntesis de aminoácidos ramificados. 

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Biosíntesis de aminoácidos ramificados. 

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las enzimas participantes se pueden clasificar según su función específica.

1. Acetolactato sintasa (ALS): Cataliza la primera etapa de la biosíntesis de los aminoácidos ramificados (isoleucina, valina y leucina) al convertir piruvato en acetolactato.

2. Dihidroxiácido deshidratasa (DHAD): Convierte el acetolactato en dihidroxiácido, que es un precursor en la síntesis de isoleucina y valina.

3. Transaminasas: Estas enzimas son cruciales en la biosíntesis de aminoácidos. En el caso de los aminoácidos ramificados, las transaminasas ayudan a transferir grupos amino entre diferentes moléculas, permitiendo la interconversión de aminoácidos y la producción de isoleucina, valina y leucina.

4. Alfa-cetoácido deshidrogenasa: Participa en la conversión de alfa-cetoácidos en sus respectivos aminoácidos. En la biosíntesis de aminoácidos ramificados, esta enzima está involucrada en la formación de isoleucina, valina y leucina a partir de sus precursores.

Estas enzimas son esenciales para la biosíntesis de los aminoácidos ramificados y juegan un papel crucial en el metabolismo de las proteínas.

Libretexts. (2022, November 2). 6.6: Biosíntesis de Aminoácidos No Aromáticos. LibreTexts Español. https://espanol.libretexts.org/Quimica/Qu%C3%ADmica_Org%C3%A1nica/Libro%3A_S%C3%ADntesis_Molecular_Compleja_(Salomon)/06%3A_Amino%C3%A1cidos_y_Alcaloides/6.06%3A_Bios%C3%ADntesis_de_Amino%C3%A1cidos_No_Arom%C3%A1ticos