Catabolismo – Que es, biologia, hormonas, ejemplos

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Catabolismo – Que es, biologia, hormonas, ejemplos

El catabolismo es el conjunto de procesos metabólicos que descomponen grandes moléculas que incluyen la ruptura y la oxidación de las moléculas de los alimentos. Las reacciones catabólicas proporcionan la energía y los componentes necesarios por las reacciones anabólicas.

Todas las formas de metabolismo dependen de reacciones redox que impliquen la transferencia de electrones de moléculas de donante reducidas tales como moléculas orgánicas, agua, amoníaco, sulfuro de hidrógeno o iones ferrosos a las moléculas del aceptador tales como oxígeno, nitrato o sulfato. En animales estas reacciones implican moléculas orgánicas complejas que se descomponen a moléculas más simples, tales como dióxido de carbono y agua.

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El catabolismo es el conjunto de vías metabólicas que descomponen las moléculas en unidades más pequeñas que están oxidadas para liberar energía, o se utilizan en otras reacciones anabólicas. El catabolismo procesa las moléculas grandes como polisacáridos, lípidos, ácidos nucleicos o proteínas en unidades más pequeñas como monosacáridos, ácidos grasos o aminoácidos.

Las células utilizan los monómeros liberados de la ruptura de los polímeros para construir nuevas moléculas de polímero, o degradar los monómeros más allá de los productos de desecho simple, liberando energía. Los desechos celulares incluyen ácido láctico, ácido acético, dióxido de carbono, amoníaco y urea. La creación de estos desechos es por lo general un proceso de oxidación que implica una liberación de energía química libre, algunos de los cuales se pierde como el calor, pero el resto de los cuales se utiliza para impulsar la síntesis de ATP. Esta molécula actúa como una manera para que la célula transfiera la energía lanzada por el catabolismo a las reacciones que lo requieren.

El catabolismo por lo tanto proporciona la energía química necesaria para el mantenimiento y el crecimiento de células.

Biologia del catabolismo

En organismos fotosintéticos como plantas y cianobacterias, estas reacciones de transferencia de electrones no liberan energía, sino que se utilizan como una forma de almacenar energía absorbida por la luz solar. El conjunto más común de reacciones catabólicas en animales se puede separar en tres etapas principales. En el primero, moléculas orgánicas grandes tales como proteínas, polisacáridos, o lípidos se digieren en sus componentes más pequeños fuera de las células.

Después, estas moléculas más pequeñas son tomadas por las células y convertidas a moléculas todavía más pequeñas, generalmente la coenzima a del acetilo (Acetilo-CoA), que lanza una cierta energía.

Finalmente, el grupo acetil en el CoA se oxida al agua y al dióxido de carbono en el ciclo de ácido cítrico y la cadena de transporte de electrones, liberando la energía que se almacena mediante la reducción de la coenzima nicotinamida adenina dinucleótido (NAD +) en NADH.

Las macromoléculas como el almidón, la celulosa o las proteínas no pueden ser tomadas rápidamente por las células y deben ser reducidas en sus unidades más pequeñas antes de que puedan ser utilizadas en metabolismo de la célula.

Varias clases comunes de enzimas digieren estos polímeros. Estas enzimas digestivas incluyen las proteasas que digieren proteínas en aminoácidos, así como las hidrolasas del glucósido que digieren los polisacáridos en monosacáridos. Los microbios secretan enzimas digestivas en su entorno, mientras que los animales sólo secretan estas enzimas de células especializadas en sus entrañas. Los aminoácidos o azúcares liberados por estas enzimas extracelulares son bombeados a las células por proteínas de transporte activas específicas.

Importancia del catabolismo

Los procesos catabólicos descomponen compuestos complejos y moléculas para liberar energía. Esto crea el ciclo metabólico, donde el Anabol crea otras moléculas que el catabolismo descompone y que permanecen en el organismo para ser utilizados de nuevo.

El principal proceso de catabólico es la digestión, donde las sustancias nutrientes se ingieren y se dividen en componentes más simples para que el cuerpo las utilice. En las células los procesos catabólicos descomponen polisacáridos como el almidón, el glucógeno y la celulosa en monosacáridos para producir energía. Las proteínas se dividen en aminoácidos, para su uso en la síntesis anabólica de nuevos compuestos o para el reciclaje. Y los ácidos nucleicos, encontrados en RNA y DNA, se catabolizan en los nucleótidos como parte de las necesidades de energía del cuerpo.

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Hormonas que controlan el catabolimo

Hay muchas señales que controlan el catabolismo. La mayoría de las señales conocidas son las hormonas y las moléculas involucradas en el propio metabolismo. Los endocrinos tradicionalmente han clasificado muchas de las hormonas como anabólicas o catabólicas, dependiendo de la parte del metabolismo que estimulen. Las llamadas hormonas catabólicas clásicas conocidas son el cortisol, el glucagón, la adrenalina y otras catecolaminas. U otras mas recientes como las citoquinas, hypocretino y la melatonina.

Muchas de estas hormonas catabólicas expresan un efecto catabólico en el tejido muscular. Un estudio encontró que la administración de adrenalina tenía un efecto antiproteolítico y de hecho suprimió el catabolismo en lugar de promoverlo. Otro estudio encontró que las catecolaminas en general disminuyeron el índice de catabolismo del músculo.

Adrenalina

La adrenalina es producida por las glándulas suprarrenales. Es el componente clave de la respuesta de huida que acelera la frecuencia cardíaca, abre bronquiolos en los pulmones para una mejor absorción de oxígeno e inunda el cuerpo con glucosa para la energía rápida.

Cortisol

También se produce en las glándulas suprarrenales, el cortisol se conoce como la hormona del estrés y se libera durante la ansiedad, nerviosismo o cuando el organismo siente incomodidad prolongada. Aumenta la presión sanguínea, los niveles de azúcar en la sangre y suprime los procesos inmunitarios del cuerpo.

Glucagón

Se produce por las células alfa en el páncreas, el glucagón estimula la degradación del glucógeno en glucosa. El glucógeno se almacena en el hígado y cuando el cuerpo necesita más energía el glucagón estimula el hígado.

Citoquinas

Esta hormona es una pequeña proteína que regula la comunicación y las interacciones entre las células. Las citoquinas son constantemente producidas y descompuestas en el cuerpo, donde sus aminoácidos son reutilizados o reciclados para otros procesos.

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Tipos de catabolismo

El catabolismo de los carbohidratos

El catabolismo de los carbohidratos lor reduce en unidades más pequeñas. Los carbohidratos se toman generalmente en las células una vez que se han digerido en monosacáridos. Una vez dentro, la ruta principal es la glucólisis, donde los azúcares tales como glucosa y fructosa se convierten en piruvato y se genera ATP.

El piruvato es un intermediario en varias vías metabólicas, pero la mayoría se convierte en Acetil-CoA y se introduce en el ciclo del ácido cítrico. Aunque un poco más de ATP se genera en el ciclo de ácido cítrico, el producto más importante es el NADH, que se hace de NAD + como el acetilo-CoA se oxida. Esta oxidación libera dióxido de carbono como residuo. En condiciones anaerobias la glucólisis produce lactato, a través de la enzima lactato deshidrogenasa reoxidando NADH a NAD + para su reutilización en la glucólisis.

Fosfato de pentosa

Una ruta alternativa para la reduccion de la glucosa es la vía del fosfato de pentosa, que reduce el NADPH de la coenzima y produce los azúcares pentosa tales como ribosa, el componente del azúcar de ácidos nucleicos. Las grasas son catabolizadas por la hidrólisis a los ácidos grasos libres y al glicerol. El glicerol inicia glucólisis y los ácidos grasos son desglosados por la oxidación beta para liberar el acetilo-CoA, que entonces se alimenta en el ciclo del ácido cítrico.

Los ácidos grasos liberan más energía sobre la oxidación que los carbohidratos porque los carbohidratos contienen más oxígeno en sus estructuras. Los aminoácidos se utilizan para sintetizar proteínas y otras biomoléculas, o oxidadas a urea y dióxido de carbono como fuente de energía.

La vía de oxidación comienza con la eliminación del grupo amino por una transaminasa. El grupo amino se introduce en el ciclo de la urea, dejando un esqueleto de carbono deaminated en forma de un ácido Keto. Varios de estos ácidos de Keto son intermedios en el ciclo del ácido cítrico, por ejemplo la desaminación de las formas del glutamato α-ketoglutarato. Los aminoácidos glucogenicos también pueden convertirse en glucosa, a través de gluconeogénesis.

Ejemplos de catabolismo

Incluyen glucólisis, el ciclo del ácido cítrico, la transformación de la grasa de tejido adiposo a los ácidos grasos, y la desaminación oxidativa de neurotransmisores por la oxidasa de monoamino.

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