15.1B: Metabolismo

Todos los seres vivos deben tener un suministro incesante de energía y materia. La transformación de esta energía y materia dentro del cuerpo se llama metabolismo. El catabolismo es metabolismo destructivo. Por lo general, en el catabolismo, las moléculas orgánicas más grandes se descomponen en constituyentes más pequeños. Esto suele ocurrir con la liberación de energía (generalmente como ATP). El anabolismo es metabolismo constructivo. Típicamente, en el anabolismo, las moléculas precursoras pequeñas se ensamblan en moléculas orgánicas más grandes. Esto siempre requiere el aporte de energía (a menudo como ATP).

Nutrición Autótrofa y Heterotrófica

Las plantas verdes, las algas y algunas bacterias son autótrofas (“autoalimentadores”). La mayoría de ellos utilizan la energía de la luz solar para ensamblar precursores inorgánicos, principalmente dióxido de carbono y agua, en la matriz de macromoléculas orgánicas de las que están hechos. El proceso es la fotosíntesis. La fotosíntesis produce el ATP necesario para las reacciones anabólicas en la célula.

Todos los demás organismos, incluyéndonos a nosotros mismos, son heterótrofos. Aseguramos toda nuestra energía a partir de moléculas orgánicas extraídas de nuestro entorno (“comida”). Aunque los heterótrofos pueden alimentarse parcialmente (como la mayoría de nosotros) o exclusivamente de otros heterótrofos, todas las moléculas de alimento provienen en última instancia de autótrofos. Podemos comer carne de res pero el novillo comía pasto. Los heterótrofos degradan algunas de las moléculas orgánicas que absorben (catabolismo) para producir el ATP que necesitan para sintetizar las otras en las macromoléculas de las que están hechas (anabolismo).

Cómo lo hacen los humanos (y otros animales)

Los humanos son heterótrofos. Dependemos totalmente de las moléculas orgánicas preformadas ingeridas para satisfacer todas nuestras necesidades energéticas. También dependemos de moléculas orgánicas preformadas como los bloques de construcción para satisfacer nuestras necesidades anabólicas.

Figura 15.1.2.1 Vías metabólicas

• Ingestión: tomar alimentos dentro del cuerpo (aunque como muestra la figura, sigue siendo topológicamente en el mundo externo, no en el interno).
• Digestión.
  La hidrólisis catalizada por enzimas de
  • polisacáridos (por ejemplo, almidón) a azúcares
  • proteínas a aminoácidos
  • grasas a ácidos grasos y glicerol
  • ácidos nucleicos a nucleótidos
• Absorción en el cuerpo y transporte a las células.
• Absorción en células

Dentro de las células, estas moléculas se degradan aún más en moléculas aún más simples que contienen de dos a cuatro átomos de carbono. Estos fragmentos (acetil-CoA por ejemplo) se enfrentan a una de dos alternativas:

• Pueden avanzar por diversas vías metabólicas y servir como componentes básicos de, por ejemplo, azúcares y ácidos grasos. A partir de estos se ensamblarán las macromoléculas de la célula:
  • polisacáridos
  • grasas
  • proteínas
  • ácidos nucleicos
• O las moléculas en este conjunto de fragmentos de dos a cuatro carbonos pueden degradarse aún más, en última instancia, a moléculas inorgánicas simples como dióxido de carbono (CO ₂), H ₂ O y amoníaco (NH ₃). Esta fase del catabolismo libera grandes cantidades de energía (en forma de ATP). Un uso al que se pone esta energía es ejecutar las actividades anabólicas de la célula.