METABOLISMO: VÍAS ANABÓLICAS Y CATABÓLICAS
El metabolismo
es el conjunto de reacciones que ocurren en la célula y cubren: la obtención de
energía (a partir de nutrientes en animlaes y de la luz solar en las plantas),
transformaciónde los nutrientes en precursores biosintéticos (moléculas que se
usan para construir el propio individuo) y biosintesis o degradación de
moléculas.
Un nutriente es
toda estructura química de la que se puede obtener energía.
Hay dos
aspectos en el metabolismo:
-Vías
metabólicas generales: ocurre prácticamente en cualquier ser vivo. Ejemplo:
glucólisis.
-
Vías metabólicas específicas: son típicas de algunas especies. Ejemplo:
vitamina C.
El metabolismo
se divide en:
· Vías
catabólicas: son el conjunto de tipo degradativo. Químicamente es un proceso
oxidativo ( la oxidación sigue: alcohol > doble enlace > enlace simple). Suelen producir
energía.
· Vías
anabólicas: son rutas de biosíntesis. Químicamente es un proceso reductor.
Requiere un aporte de energía externo.
En cualquier
caso, la energía es mediante ATP contenido en los enlaces g-b y en algunos casos en el NADPH. Los procesos metabólicos siguen la
simplicidad y economía.
A partir de los
constituyentes básicos comienza las vías metabólicas. Muchas vías metabólicas
producen en algún momento Acetil Co-A. El Acetil Co-A se introduce en el ciclo
de Krebs, donde se produce CO2 y electrones, que pasan a la cadena
de transporte y se obtiene energía. El proceso que se da es una combustión.
Las vías
catabólicas y anabólicas no son idénticas, aunque pueden tener fases comunes.
Se debe a: razón termodinámica (si por una se produce energía, en la otra no se
puede necesitar), razón reguladora, compartimentación de las vías metabólicas.
La mayoría de
las vías son así:
Las células
están compartimentadas, de forma que se puede restringir a un ladoo un proceso
metabólico sin que nada le moleste. La célula puede estar realizando vías
catabólicas y vías anabólicas opuestas.
Hay vías que no
se pueden distinguir si son catabólicas o anabólicas.
La célula se
tiene que adaptar a las condiciones ambientales y tiene que usar vías
anabólicas o catabólicas de las que tiene que decidir.
Los organismos
animales y vegetales sólo almacenan grasas y polisacáridos como fuente de
energía. La célula tiene que decidir cuando los almacena o cuando los usa. La
célula sólo gasta cuando lo necesita y, si no lo necesita, lo ahorra.
Una vía
metabólica es una secuencia de reacciones metabólicas en las que se pasa de una
sustancia a otra.
El flujo se
regula mediante:
· La disponibilidad
del material de partida o de un proceso intermedio (disponibilidad de
sustrato).
· Regulando la
actividad de uno de los enzimas de la vía metabólica. Se regula:
Þ La cantidad del
enzima:
* regulando la
transcripción (decide si hay o no mRNA).
* Regulando la
traducción (es menos importante).
* Degradación de
la proteína.
Þ La actividad
del enzima:
* Alosterismo
(mecanismo de interacción no covalente por el cual una molécula de pequeño
tamaño interacciona con un enzima y modula su actividad).
* Modificaciones
covalentes. Son reversibles. Ejemplo: fosforilación, metilación, glicosilación,
miristilación, ADPribosilación).
Hay enzimas que
pueden tener varios mecanismos de regulación. Los diferentes tipos de
regulación responden a estímulos diferentes (mecanismos y situaciones
diferentes).
Para regular,
la célula también evita que un poructo y el enzima que transforma ese producto,
estén en el mismo lugar. Esto implica que haya transportadores específicos.
Esos transportadores específicos también se regulan y, sin ellos, todo el
mecanismo de regulación es inútil.
No todas las
reacciones de una vía metabólica tienen que poder ser reguladas.
Las reacciones
que son reguladas se pueden ver según las características termodinámicas. Las
reacciones, termodinámicamente pueden ser:
DG > 0.........Cerca del equilibrio. Tienen dos sentidos.
DG << 0.........Alejada del equilibrio.Sólo tiene un sentido.
Las reacciones
cercanas al equilibrio se caracterizan porque:
-Los enzimas
que catalizan tienen su actividad muy
grande y la actividad del enzima no es un factor limitante del enzima.
-Son reacciones
fácilmente reversibles y dependen de la relación de sustratos y productos. La
direccionalidad va a venir dada en cambios de sustrato y producto. El flujo de
la vía va a venir determinado por las concentraciones de sustrato y producto.
Las reacciones
cercanas al equilibrio:
-Los enzimas
tienen muy poca actividad pero son sensiblesa procesos de variación de su
actividad.
-Son poco
sensibles a la variación de concentración de sustrato y producto y sólo tienen
una dirección en la vía metabólica.
Las reaccionen
lejanas del equilibrio son las que mayormente regulan la vía metabólica. Las
reacciones cercanas al equilibrio, pocas veces regulan el flujo de la vía
metabólica.
Normalmente,la
[sustrato[ >>Km del enzima para ese sustrato, para que el sustrato sea
saturante y variaciones del sustrato no afecten la actividad del enzima y sea
el enzima quien regule la actividad de la vía metabólica.
La carga
energética (CE) de una célula es una evaluación de la energía de la célula (es
ATP, ADP y AMP).
Este cociente
fluctúa entre 0 y 1. Los valores normales de una célula viva son entre 0’8 y
0’9. Las fluctuaciones en el cociente es uno de los parámetros que la célula
toma en cuenta para regular la actividad metabólica mediante unos enzimas
sensibles a la concentración de ATP, ADP y AMP.
Una alta carga
energética, hace disminuir las reacciones catabólicas y aumenta las anabólicas.
Una baja carga energética, hace aumentar las reacciones catabólicas y disminuye
las anabólicas.
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