domingo, 2 de octubre de 2011

Metabolismo , catabolismo y anabolismo

Metabolismo
Es el conjunto de procesos fisicoquimicos que tienen lugar en los seres vivos;comprende escencialmente la degradacion de los compuestos organicos q integran la dieta, sintetizados por el propio organismo a fin de obtener la energia necesaria que en parte es usada para la sintesis de las propias moleculas especificas y tambien para otras actividades organicas. Tambien se puede definir como las demandas energeticas de un organismo en reposo y que equivale a las necesidades minimas para el mantenimiento de las constantes vitales.
Anabolismo
Anabolismo es el conjunto de reacciones metabólicas que conducen a la síntesis de los compuestos necesarios para el crecimiento, desarrollo y mantenimiento de las estructuras de un organismo.
Es el proceso completo por el que el organismo asimila los alimentos ingeridos y los convierte en materia viva. En este proceso, que se realiza a nivel celular, se incluyen: biosíntesis de proteínas, tanto estructurales como enzimas; biosíntesis de lípidos y biosíntesis de carbohidratos. Se produce en oposición al catabolismo o conjuntos de fenómenos desasimilativos.
Hay dos palabras claves para entender cómo funciona la alimentación en la musculatura: anabolismo y catabolismo. La anabolización es el paraíso del deportista musculado. En bioquímica, el anabolismo es el proceso de fabricación de tejidos a partir de los alimentos, en nuestro caso es el proceso de creación de nueva masa muscular. El catabolismo corresponde al infierno del “cachas”, es el proceso inverso al anabolismo y ocurre cuando falta energía y se descomponen los tejidos como el músculo para suministrar nutrientes a la sangre.
El término "Anabolismo" se utiliza para referirse a los procesos metabólicos que implican la construcción de unas moleculas a partir de otras. Los procesos de biosíntesis son de carácter anabólico, La sintesis de proteinas, la gluconeogénesis, la síntesis de acidos grasos, la síntesis de hormonas y vitaminas y en general, los procesos de reproducción celular y de regeneración de tejidos involucran una gran cantidad de reacciónes de tipo anabólico.

Catabolismo
El término "Catabolismo" se utiliza para referirse a los procesos metabólicos que implican la destrucción o degradación de biomoléculas para obtener otras más sencillas que serán utilizadas en otros procesos y/o para la producción de energía. Los procesos catabólicos más comunes son los procesos de digestión de alimentos y todos los que están involucrados en la respiración celular.
La producción de la energía necesaria para la realización de todas las actividades físicas externas e internas. El catabolismo engloba también el mantenimiento de la temperatura corporal e implica la degradación de las moléculas químicas complejas en sustancias más sencillas, que constituyen los productos de desecho expulsados del cuerpo a través de los riñones, el intestino, los pulmones y la piel.
Las reacciones anabólicas y catabólicas siguen lo que se llaman rutas metabólicas; ambos tipos de rutas se combinan unas con otras para producir compuestos finales específicos y esenciales para la vida. La bioquímica ha determinado la forma en que se entretejen algunas de estas rutas, pero muchos de los aspectos más complejos y ocultos se conocen sólo en parte. En esencia, las rutas anabólicas parten de compuestos químicos relativamente simples y difusos llamados intermediarios. Estas vías utilizan la energía que se obtiene en las reacciones catalizadas por enzimas y se orientan hacia la producción de compuestos finales específicos, en especial macromoléculas en forma de hidratos de carbono, proteínas y grasas. Valiéndose de otras secuencias enzimáticas y moviéndose en sentido contrario, las rutas catabólicas disgregan las macromoléculas complejas en compuestos químicos menores que se utilizan como bloques estructurales relativamente simples.
Cuando el anabolismo supera en actividad al catabolismo, el organismo crece o gana peso; si es el catabolismo el que supera al anabolismo, como ocurre en periodos de ayuno o enfermedad, el organismo pierde peso. Cuando ambos procesos están equilibrados, se dice que el organismo se encuentra en equilibrio dinámico.
El metabolismo es el estudio de la química, la regulación y la energética de miles de reacciones que proceden en una célula biológica. Todos los organismos siguen las mismas rutas generales para extraer y utilizar energía. La diferencia metabólica más importante entre los organismos es la forma específica en que obtienen energía para llevar a cabo los procesos de la vida. Los autótrofos requieren del CO2 atmosférico como única fuente de carbono y energía solar para fabricar otras biomoléculas. En cambio los heterótrofos obtienen energía de los compuestos complejos de carbono que ingieren y que habitualmente se encuentran en los autótrofos. Los organismos aerobios son aquellos que requieren oxígeno molecular para que tengan lugar las reacciones metabólicas. Mientras que los anaerobios no requieren de oxígeno; de hecho, para algunos es muy tóxico. El proceso del metabolismo en todos los organismos toma lugar mediante una secuencia de reacciones sucesivas catalizadas por enzimas. Cada paso consiste, por lo general, de un solo cambio químico muy específico que lleva a formar un producto, que a sus vez se transforma en el reactivo del siguiente paso.
El metabolismo es la suma de todas las transformaciones químicas que tomen lugar en una célula u organismo y se lleva a cabo a través de una serie de reacciones catalizadas enzimáticamente que constituyen las rutas metabólicas. Cada uno de los pasos consecutivos en una ruta metabólica genera un cambio específico y sutil, generalmente la eliminación, transferencia o adición de un átomo particular o un grupo funcional. El precursor es convertido a un producto a través de una serie de intermediarios metabólicos llamados metabolitos. El término “metabolismo intermediario” es aplicado con frecuencia a las actividades combinadas de todas las rutas metabólicas que interconvierten precursores, metabolitos y productos de peso molecular relativamente bajo, generalmente por debajo de 1000 daltones.
Los procesos metabólicos se pueden agrupar en dos rutas, dependiendo de su propósito bioquímico. El catabolismo es la fase de degradación por el cual se degradan moléculas, como carbohidratos, proteínas y grasas, en moléculas más simples como piruvato, etanol y bióxido de carbono. Los procesos en las reacciones catabólicas se caracterizan por oxidación, liberación de energía libre y reacciones de convergencia. El anabolismo es la síntesis de grandes moléculas complejas a partir de otras precursoras más pequeñas. Esta ruta se caracteriza por reacciones de reducción, requerimiento de entrada de energía y divergencia de las vías de reacción. El catabolismo libera la energía potencial de las moléculas combustibles y la captura de ésta en el ATP. El anabolismo utiliza la energía libre en el ATP para realizar un trabajo; en consecuencia el catabolismo y el anabolismo están acoplados.
Algunas rutas metabólicas son lineales, y algunas son ramificadas, generando múltiples productos terminales útiles a partir de un precursor único o convirtiendo varios materiales iniciales en un producto único. En general las rutas catabólicas son convergentes y las rutas anabólicas son divergentes. Algunas rutas son cíclicas: un componente inicial de la ruta es regenerado en una serie de reacciones que convierten otros componentes iniciales en ese producto.
Para su estudio, el metabolismo se organiza en tres etapas. La etapa I del catabolismo es la ruptura de biomoléculas complejas en sus respectivos bloques de construcción. En la etapa II, estos bloques se oxidan en un intermediario común acetil CoA. La etapa III comprende el ciclo del ácido cítrico (oxidación de acetil CoA a bióxido de carbono, la formación de NADH y FADH2) seguida del transporte de electrones y fosforilación oxidativa. Generalmente la energía liberada durante el transporte de los electrones hacia el oxígeno molecular está acoplada a la síntesis del ATP.
Las miles de reacciones que se realizan en una sola célula se pueden clasificar en seis tipos de procesos químicos; (1) reacciones de oxidación-reducción, (2) reacciones de transferencia de grupo funcional, (3) reacciones de hidrólisis, (4) reacciones de ruptura no hidrolítica, (5) reacciones de isomerización y rearreglo y (6) reacciones de formación de enlace utilizando energía de la ruptura de ATP. Estos seis tipos de reacciones se corresponden con las seis clases de enzimas.
Desde el punto de vista termodinámico, el metabolismo es un proceso de transformación de energía, donde el catabolismo proporciona la energía para el catabolismo. El ATP es el acarreador molecular universal de energía libre útil, la cual es la energía transferida del catabolismo al anabolismo. La cantidad de energía disponible en el ATP se define en términos del cambio de energía libre estándar, DG°'. El cambio de energía libre estándar para la reacción reversible ATP más agua genera ADP es de 30kJ/mol. Esta es la cantidad de energía disponible que resulta de la transferencia de un grupo fosforilo del ATP a otra molécula, como el agua. Esta química involucra la ruptura hidrolítica de un enlace fosfoanhídrido. El ATP es capaz de transportar y transferir energía útil por: la estabilización por resonancia de los productos de la transferencia del grupo fosforilo y, los efectos de repulsión de carga en el ATP.
El ATP pertenece a un grupo de moléculas que se utilizan en la célula para transferir energía. Este grupo de moléculas se clasifican según su capacidad de transferir un grupo fosforilo. El ATP se ubica en el punto medio de las moléculas ricas en energía, por ello puede actuar como un intermediario común para conectar dos reacciones, en un proceso que libere energía y otro que la requiera.
Gran parte de lo que sabemos acerca de los detalles de las reacciones metabólicas, proviene del seguimiento de moléculas marcadas con isótopos radiactivos a lo largo de las rutas metabólicas o del estudio directo de cada reacción individual utilizando la enzima implicada aislada del organismo y células particulares.
Las rutas metabólicas son reguladas a varios niveles, desde dentro de la célula y desde afuera. La regulación más inmediata es mediada por la disponibilidad del sustrato. Un segundo tipo de control rápido desde el interior de la célula es la regulación alostérica por un intermediario metabólico o coenzima que indica el estado metabólico o interno de la célula. En los organismo multicelulares las actividades metabólicas de diversos tejidos son regulas e integradas por factores de crecimiento y hormonas que actúan desde fuera de la célula. En algunos casos esta regulación sucede casi instantáneamente (algunas veces en menos de un milisegundo) a través de cambios en los niveles de mensajeros intracelulares que modifican la actividad de moléculas enzimáticas existentes mediante mecanismos alostéricos o por modificaciones covalentes como la fosforilación. En otros casos una señal extracelular modifica la concentración celular de una enzima alterando la velocidad de sus síntesis o degradación, de modo que el efecto se observa después de varios minutos u horas.
El número de transformaciones metabólicas que toman lugar en una célula típica puede parecer abrumador. Sin embargo, existen patrones recurrentes en las rutas metabólicas que hace más fácil familiarizarse con ellas. Ciertos tipos de reacciones suceden en muchas rutas metabólicas diferentes pero siempre usan la misma coenzima y el mismo mecanismo general. Una vez entendido el mecanismo general de una reacción así como el papel del a coenzima necesaria será más fácil reconocer este patrón en otras rutas metabólicas.
Entendiendo las ventajas de un cambio metabólico en un organismo, cómo una ruta se interconecta con otras que operan simultáneamente en la misma célula para producir la energía y los productos requeridos para el mantenimiento y el crecimiento celular, cómo los mecanismos reguladores en múltiples niveles cooperan para lograr una entrada y salida de energía así como un balance metabólico en el estado dinámico estable de la vida nos genera una idea fascinante y reveladora sobre la vida con incontables aplicaciones en medicina, agricultura y biotecnología.

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