Anabólico vs catabólico (metabolismo celular): definición y ejemplos

Las células son las unidades más pequeñas de los seres vivos que cuentan con todas las propiedades asociadas con la vida. Una de estas características definitorias es metabolismo, o el uso de moléculas o energía recolectada del medio ambiente para llevar a cabo las reacciones bioquímicas necesarias para permanecer vivo y, en última instancia, reproducirse.

Los procesos metabólicos, a menudo denominados vías metabólicas, se pueden dividir en aquellos que son anabólico, o que impliquen la síntesis de nuevas moléculas, y las que sean catabólico, que implican la descomposición de moléculas existentes.

Coloquialmente, los procesos anabólicos consisten en construir una casa y reemplazar cosas como ventanas y canalones según sea necesario, y los procesos catabólicos consisten en llevar piezas gastadas o rotas de la casa a bordillo. Si estos se hacen en concierto al ritmo correcto, la casa existirá en un estado lo más estable posible, pero nunca pasivamente.

Las células y los tejidos que forman están continuamente sometidos a procesos "bidireccionales".

Esto es quizás más evidente a nivel de organismos completos: si estás quemando glucosa mientras corre para alcanzar a su perro (proceso catabólico), el papel cortado en su mano del día anterior continúa sanando (proceso anabólico). Pero la misma dicotomía opera en células individuales.

Las reacciones celulares son catalizadas por moléculas de proteínas globulares especiales llamadas enzimas, que por definición participan en reacciones químicas sin que al final se cambien. Aceleran enormemente las reacciones, a veces en un factor de más de mil, y por lo tanto funcionan como catalizadores.

Reacciones anabólicas generalmente requieren una entrada de energía y, por lo tanto, son endotérmico (traducido libremente, "calor en el interior"). Esto tiene sentido; no puede crecer o desarrollar músculo a menos que coma, y ​​su ingesta de alimentos generalmente se escala en función de la intensidad y la duración de una actividad determinada.

Reacciones catabólicas son normalmente exotérmico ("calor hacia el exterior") y liberar energía, gran parte de la cual es aprovechada por la célula en forma de trifosfato de adenosina (ATP) y se utiliza para otros procesos metabólicos.

Los principales elementos estructurales del cuerpo y las moléculas que requiere como combustible, además del crecimiento y reemplazo de tejidos, están compuestos por monómeros, o pequeñas unidades repetidas dentro de un todo mayor, llamado un polímero.

Estas unidades pueden ser idénticas, como ocurre con las moléculas de glucosa dispuestas en largas cadenas del combustible de almacenamiento. glucógeno, o pueden ser similares y venir en "sabores", como con ácidos nucleicos y los nucleótidos que los componen.

Los tres principales macronutriente clases de macromoléculas en nutrición humana, llamado carbohidratos, proteinas y grasas, cada uno consta de su propio tipo de monómero.

La glucosa es el sustrato fundamental de toda la vida en la Tierra, y cada célula viva es capaz de metabolizarla para obtener energía. Como se señaló, las moléculas de glucosa se pueden unir en "cadenas" para formar glucógeno, que en los seres humanos se encuentra principalmente en los músculos y el hígado. Las proteínas consisten en monómeros extraídos de una bolsa de 20 diferentes aminoácidos.

Las grasas no son polímeros porque constan de tres ácidos grasos vinculado a una "columna vertebral" de la molécula de tres carbonos glicerol. Cuando crecen o se encogen, esto ocurre mediante la adición o eliminación de átomos en los extremos de las cadenas de ácidos grasos, más bien como una "E" mayúscula con la parte vertical que permanece del mismo tamaño pero las barras horizontales que varían en largo.

Considere la posibilidad de recibir una caja de bloques de construcción de juguetes de tamaño ilimitado. Muchos son idénticos excepto en su color; otros son de diferentes tamaños, pero se pueden unir; otros no están diseñados para conectarse sin importar la configuración que seleccione. Puede crear construcciones idénticas que incluyan, por ejemplo, de tres a cinco piezas, y vincularlas de tal manera que las uniones de estas construcciones también sean idénticas.

Este es esencialmente el metabolismo anabólico en acción. Los grupos individuales de tres a cinco piezas de juguete representan "monómeros" y el producto terminado es análogo a "polímero." Y en las células, en lugar de que sus manos hagan el trabajo de juntar las piezas, las enzimas guían la proceso. En ambos casos, el aspecto clave es un aporte de energía para generar moléculas de mayor complejidad (y normalmente también de mayor tamaño).

Los ejemplos de procesos anabólicos incluyen, además de la síntesis de proteínas, gluconeogénesis (la síntesis de glucosa a partir de varios sustratos aguas arriba), la síntesis de ácidos grasos, lipogénesis (la síntesis de grasas a partir de ácidos grasos y glicerol) y la formación de urea y cuerpos cetónicos.

La mayoría de las veces, los procesos catabólicos, a nivel de reacciones individuales, no son simplemente las reacciones anabólicas correspondientes que se ejecutan a la inversa, aunque muchas de ellas son iguales. Por lo general, están involucradas diferentes enzimas.

Por ejemplo, el primer paso en glucólisis (el catabolismo de la glucosa) es la adición de un grupo fosfato a la glucosa, cortesía de la enzima hexoquinasa, para formar glucosa-6-fosfato. Pero el paso final de la gluconeogénesis, la eliminación del fosfato de la glucosa-6-fosfato para formar glucosa, es catalizada por la glucosa-6-fosfatasa.

Otros procesos catabólicos vitales que ocurren en su cuerpo son glucogenólisis (la degradación del glucógeno en el músculo o el hígado), lipólisis (la eliminación de ácidos grasos del glicerol), beta-oxidación (la "quema" de ácidos grasos) y la degradación de cetonas, proteínas o aminoácidos individuales.

Mantener el cuerpo en sintonía con sus necesidades en tiempo real requiere un alto grado de capacidad de respuesta y coordinación. Las tasas de reacciones anabólicas y catabólicas pueden controlarse variando la cantidad de enzima o sustrato movilizada a una parte determinada de la célula, o por inhibición por retroalimentación, en el que la acumulación de un producto indica a la reacción aguas arriba que proceda más lentamente.

Además, y lo que es más importante desde el punto de vista de la visualización del metabolismo de manera integral, los sustratos de una vía de macronutrientes se pueden derivar a la de otra según sea necesario.

Un ejemplo de esta integración de vías es que los aminoácidos alanina y glutamina, además de servir como componentes básicos de las proteínas, también pueden entrar en la gluconeogénesis. Para que esto suceda, necesitan deshacerse de su nitrógeno, que es manejado por enzimas llamadas transaminasas.

• El glicerol, un producto de la lipólisis, también puede ingresar a la vía de la gluconeogénesis, que es una forma de, en un sentido general, obtener azúcar de la grasa. Sin embargo, hasta la fecha no hay evidencia de que los productos de la oxidación de los ácidos grasos puedan entrar en la gluconeogénesis.

La aptitud física es una preocupación pública importante en países donde las personas a menudo pueden darse el lujo de hacer ejercicio opcional.

Muchas de las modalidades comunes están dirigidas fuertemente en la dirección de un proceso u otro, como levantar pesas para desarrollar masa muscular (anabólicos ejercicios) o usar una máquina elíptica o cinta de correr para hacer "cardio" y perder masa corporal magra o grasa (o peso corporal) para perder peso (catabólico ejercicios).
Un ejemplo de ambos sistemas en acción es un corredor de maratón que se prepara y corre para una carrera de 42,2 km (26,2 millas). La semana anterior, muchas personas ingieren intencionalmente alimentos ricos en carbohidratos mientras descansan por el esfuerzo.

Debido a su entrenamiento diario de carrera y a la necesidad constante de reemplazar el combustible catabolizado, estos atletas tienen niveles altos de actividad de la enzima glucógeno sintasa, que permite a sus músculos e hígado sintetizar glucógeno con inusuales avidez.

Durante el maratón, este glucógeno se convierte en glucosa para impulsar al corredor durante horas y horas, aunque estos Los atletas suelen consumir fuentes de glucosa (por ejemplo, bebidas deportivas) durante todo el evento, así como para evitar "golpear el pared."

• La incapacidad del cuerpo para generar glucosa a partir de ácidos grasos es la razón por la que los carbohidratos se consideran críticos para ejercicio sostenido de alta intensidad, ya que la beta-oxidación de los ácidos grasos no produce suficiente ATP para mantener el ritmo necesidades metabólicas.