21.3: Una visión general del metabolismo y la producción de energía

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Objetivos de aprendizaje

Describir las etapas del catabolismo desde los alimentos hasta el ATP.

Metabolismo describe todas las reacciones químicas que tienen lugar en un organismo. Una vía metabólica es una serie de reacciones bioquímicas interconectadas que convierten una molécula o moléculas sustrato, paso a paso, a través de una serie de intermedios metabólicos, produciendo eventualmente un producto o productos finales. En el caso del metabolismo del azúcar, la primera vía metabólica sintetizó azúcar a partir de moléculas más pequeñas, y la otra vía dividió el azúcar en moléculas más pequeñas. Estos dos procesos opuestos, el primero que requiere energía y el segundo que produce energía, se conocen como vías anabólicas (constructivas) y catabólicas (descomposición), respectivamente. En consecuencia, el metabolismo está compuesto por la construcción (anabolismo) y la degradación (catabolismo).

Es importante saber que las reacciones químicas de las vías metabólicas no ocurren espontáneamente. Cada etapa de reacción es facilitada, o catalizada, por enzimas. Las enzimas son importantes para catalizar todo tipo de reacciones biológicas, las que requieren energía y las que liberan energía. Vea un gráfico sencillo a continuación, (Figura\(\PageIndex{1}\)).

Se muestran las vías anabólicas y catabólicas. En la vía anabólica (arriba), cuatro moléculas pequeñas tienen energía añadida a ellas para formar una molécula grande. En la vía catabólica (abajo), una molécula grande se descompone en dos componentes: cuatro moléculas pequeñas más energía. — Figura\(\PageIndex{1}\): Las vías anabólicas son aquellas que requieren energía para sintetizar moléculas más grandes. Las vías catabólicas son aquellas que generan energía al descomponer moléculas más grandes. Ambos tipos de vías son necesarias para mantener el equilibrio energético de la célula.

Podemos pensar que el catabolismo ocurre en tres etapas (Figura\(\PageIndex{1}\)). En la etapa I, los carbohidratos, las grasas y las proteínas se descomponen en sus unidades monoméricas individuales: los carbohidratos en azúcares simples, las grasas en ácidos grasos y glicerol, y las proteínas en aminoácidos. Una parte de la etapa I del catabolismo es la descomposición de las moléculas de los alimentos por reacciones de hidrólisis en las unidades monoméricas individuales, que ocurre en la boca, el estómago y el intestino delgado, y se conoce como digestión.

En la etapa II, estas unidades monoméricas (o bloques de construcción) se descomponen adicionalmente a través de diferentes vías de reacción, una de las cuales produce ATP, para formar un producto final común, acetil-Coenzima A, que luego se puede usar en la etapa III para producir aún más ATP. En este capítulo, veremos cada etapa del catabolismo, como una visión general y en detalle.

Figura\(\PageIndex{1}\): Conversiones de energía. La conversión de los alimentos en energía celular (como ATP) ocurre en tres etapas.