El catabolismo comprende todos los procesos metabólicos de degradación de sustancias que se llevan a cabo dentro de todas las células vivas. Incluye un conjunto amplio de reacciones químicas en la que intervienen enzimas, que conducen a la ruptura de moléculas complejas dando lugar a moléculas más simples, liberando energía que puede ser utilizada por la célula para realizar otras funciones vitales, o bien se libera en forma de calor. A su vez, los productos del catabolismo son utilizados como materia prima para las reacciones anabólicas de biosíntesis de nuevas moléculas.
Vías catabólicas
Las vías metabólicas agrupan un conjunto de reacciones enzimáticas secuenciales que ocurren dentro de las células. Se caracterizan por tener un reactivo, uno o varios intermediaros de reacción, y un producto final. Entre cada uno de estos elementos (que pueden ser decenas) existe una enzima diferente y específica que facilita cada una de las reacciones. Podríamos esquematizar una vía metabólica de la siguiente manera:
R (Reactivo) → I1 (Intermediario 1) → I2 (Intermediario 2) → I3 (Intermediario 3) → Ix (Intermediario x) → P (Producto)
E1 (Enzima 1) E2 (Enzima 2) E3 (Enzima 3) Ex (Enzima x)
Las vías catabólicas tienen la particularidad de que parten de moléculas complejas que se van degradando a medida que avanzan las reacciones enzimáticas. Es decir, se van rompiendo los enlaces de la molécula inicial y se obtienen moléculas más simples. Durante este proceso, la ruptura de enlaces suele liberar energía que las células puede utilizar para cumplir con las funciones que la requieren.
Un ejemplo de vía catabólica que ocurre en el citosol de casi todas las células vivas (tanto procariotas como eucariotas) es la glucólisis. A partir de este proceso, la célula degrada parcialmente una molécula de glucosa (de seis carbonos) obteniendo como producto final dos moléculas de ácido pirúvico (con tres carbonos cada una). Durante el proceso, se obtienen también dos moléculas de NADH, y dos moléculas de ATP (que tiene la capacidad de contener y transferir energía, siendo la llamada ‘’moneda energética de la célula’’).
En presencia de oxígeno, a su vez, las moléculas de ácido pirúvico obtenidas tras la glucólisis pueden seguir degradándose para obtener mucha más energía en forma de moléculas de ATP, en un proceso que se denomina respiración celular. Este proceso se lleva a cabo dentro de las mitocondrias en las células eucariotas, y en el citosol en las procariotas, e incluye dos etapas: el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones. Cada una de estas etapas constituye, a su vez, una vía catabólica con un conjunto de reacciones y enzimas específicas que las catalizan.
La cantidad y variedad de reacciones catabólicas que se llevan a cabo continuamente en el organismo es enorme e inabarcable, y en su conjunto, permiten obtener energía y descomponer las moléculas que ingerimos con los alimentos para que sean utilizadas por las células.
Relación entre el catabolismo y el anabolismo
Las vías anabólicas y las vías catabólicas se retroalimentan entre así, ya que ocurren simultáneamente dentro de todas las células del cuerpo, y unas no pueden ocurrir sin las otras.
Así, muchas vías catabólicas degradan moléculas que antes fueron sintetizadas a partir de vías anabólicas, y a su vez el catabolismo aporta la energía y moléculas simples que se requieren para que el anabolismo pueda ocurrir.
Por ejemplo, la glucólisis que mencionamos, es una vía catabólica que requiere de la glucosa como sustrato y aporta energía que puede ser utilizada, por ejemplo, para la síntesis de nuevas proteínas (anabolismo). La glucosa necesaria para que la glucólisis se pueda llevar a cabo se obtiene a partir de otras vías anabólicas, como ser la fotosíntesis (en los autótrofos como las plantas) o la gluconeogénesis (en los vertebrados).
Autora
Escrito por Tatiana Bengochea para la Edición #123 de Enciclopedia Asigna, en 04/2023. Tatiana es Lic. en Ciencias Biológicas y Prof. en Biología. Graduada en la UBA, Arg.