El catabolismo es un proceso metabólico que implica la descomposición de moléculas complejas en moléculas más simples, lo cual suele tener lugar en la presencia de energía para producir adenosín trifosfato (ATP). Esta energía es obtenida a partir de la descomposición de macronutrientes, como carbohidratos, proteínas y lípidos, que son los principales combustibles de nuestro cuerpo. Los principales productos finales del catabolismo son dióxido de carbono, agua, energía y ácidos orgánicos, como ácido láctico y ácido acético. El catabolismo también se conoce como metabolismo degradativo y se considera el proceso opuesto al anabolismo, que es el proceso metabólico de construcción de macromoléculas complejas a partir de sus componentes más simples.
Principales vías catabólicas
- Glucólisis. Esta es una vía metabólica que consiste en la descomposición de la glucosa para producir energía. Esta vía comienza con la descomposición de la glucosa en compuestos con un alto contenido de energía, como el piruvato. Esta vía también produce ATP y genera los intermediarios para la síntesis de compuestos biológicos importantes como los lípidos y los ácidos nucleicos.
- Vía de los ácidos tricarboxílicos o ciclo de Krebs. Esta es una vía metabólica que implica la oxidación de los nutrientes para producir energía. Esta vía comienza con la descomposición de los nutrientes en compuestos con un alto contenido de energía, como el ácido tricarboxílico (TCA). Esta vía produce una gran cantidad de ATP y genera los intermediarios para la síntesis de compuestos biológicos importantes como los ácidos grasos y los aminoácidos.
- Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa. constituyen una serie de reacciones químicas que ocurren en las células de los seres vivos y que tienen como finalidad producir energía a partir de la oxidación de moléculas orgánicas como los hidratos de carbono y las grasas. Esta cadena incluye una serie de enzimas y moléculas que trabajan juntas para transferir electrones de una molécula a otra y producir energía en forma de ATP.
- Beta-oxidación de los ácidos grasos. Esta es una vía metabólica que involucra la descomposición de los ácidos grasos para producir energía. Esta vía comienza con la descomposición de los ácidos grasos en compuestos con un alto contenido de energía, como el ácido acético y el acetil coenzima A. Esta vía también produce ATP y genera los intermediarios para la síntesis de compuestos biológicos importantes como los ácidos nucleicos y los lípidos.
- Fermentaciones. Las fermentaciones son un tipo de proceso metabólico que implica la producción de energía a partir de la descomposición de nutrientes como los hidratos de carbono y las grasas sin la presencia de oxígeno. Estos procesos se llevan a cabo por ciertas bacterias y levaduras que utilizan enzimas específicas para descomponer los nutrientes y producir energía.
El catabolismo en el ser humano
El catabolismo es el proceso metabólico que involucra la degradación de moléculas complejas para obtener energía. Algunos ejercicios físicos que pueden promover el catabolismo son los de alta intensidad y duración corta, como los sprints o los ejercicios de levantamiento de pesas con cargas muy pesadas. Estos ejercicios requieren una gran cantidad de energía rápidamente y el cuerpo puede obtenerla degradando las moléculas de glucógeno y grasa almacenadas en los músculos y otros tejidos.
También es importante mencionar que el catabolismo no solo se produce durante el ejercicio físico, sino que también puede ocurrir durante períodos de ayuno o cuando el cuerpo está bajo estrés físico o emocional. Durante estas situaciones, el cuerpo puede degradar las proteínas de los músculos y otros tejidos para obtener energía.
Preguntas frecuentes sobre el catabolismo en los exámenes
- ¿Cuáles son las principales etapas del catabolismo y qué sucede en cada una de ellas?
- ¿Cuáles son los productos finales del catabolismo de los carbohidratos, las proteínas y las grasas, y cómo se utilizan en el cuerpo?
- a) ¿Qué es el ciclo de Krebs y cómo funciona? b) ¿Qué sucede durante la respiración celular y dónde se produce?
- a) ¿Cuáles son los diferentes tipos de metabolismo anaeróbico y cuáles son sus características? b) ¿Qué sucede durante la fermentación y cuáles son sus productos finales?
- a) ¿Qué es el metabolismo oxidativo y cuáles son sus principales enzimas y reacciones? b) ¿Cómo se produce la cadena de transporte de electrones y cuáles son sus productos finales?
Respuestas
1. Principales etapas del catabolismo y lo que sucede en cada una:
- Digestión. Los alimentos se descomponen en sus unidades más pequeñas (carbohidratos en monosacáridos, proteínas en aminoácidos y grasas en ácidos grasos y glicerol).
- Glicólisis. Los monosacáridos, principalmente la glucosa, se convierten en piruvato, produciendo energía (ATP) y poder reductor (NADH).
- Ciclo de Krebs. El piruvato se convierte en Acetil-CoA que entra en el ciclo de Krebs, generando más NADH, FADH2 y ATP.
- Cadena de transporte de electrones y fosforilación oxidativa. Los electrones de NADH y FADH2 se transfieren a través de una serie de complejos proteicos, generando un gradiente de protones que produce ATP.
2. Los productos finales del catabolismo de carbohidratos, proteínas y grasas son:
- Carbohidratos. Se convierten en CO2, H2O y ATP.
- Proteínas. Se degradan en aminoácidos, que pueden convertirse en glucosa, cuerpos cetónicos o CO2 y H2O, dependiendo de su ruta metabólica.
- Grasas. Se convierten en ácidos grasos y glicerol, los cuales pueden transformarse en Acetil-CoA y, finalmente, en CO2, H2O y ATP.
3. a) El ciclo de Krebs ocurre en la mitocondria. Aquí, el Acetil-CoA se combina con oxalacetato para formar citrato y, a través de una serie de reacciones, regenera oxalacetato, liberando CO2 y produciendo NADH, FADH2 y GTP (o ATP).
b) La respiración celular incluye la glicólisis (en el citoplasma), el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones (en la mitocondria). Su propósito es generar ATP a partir de nutrientes.
4. a) Diferentes tipos de metabolismo anaeróbico y sus características:
- Fermentación láctica. Ocurre en músculos y algunas bacterias, convirtiendo glucosa en lactato.
- Fermentación alcohólica. Realizada por levaduras y algunos tipos de bacterias, convierte glucosa en etanol y CO2.
b) Fermentación y sus productos finales:
- En la fermentación láctica, el producto final es lactato.
- En la fermentación alcohólica, los productos finales son etanol y CO2.
5. a) Implica reacciones que utilizan oxígeno para producir energía. Las enzimas clave incluyen aquellas del ciclo de Krebs y las de la cadena de transporte de electrones.
b) Ubicada en la membrana interna mitocondrial, esta cadena transfiere electrones a través de complejos proteicos, finalmente a oxígeno, formando agua. El gradiente de protones generado produce ATP.
