Procesos catabólicos
Cómo se estudió anteriormente, las reacciones químicas en las que se degradan moléculas de estructura compleja en otras de composición más sencilla, con liberación de energía química, se denominan en conjunto, catabolismo.
La degradación de la glucosa
La glucosa es la principal fuente de energía para la célula. Al ingresar, es degradada en una serie de etapas hasta formar dióxido de carbono, agua y liberar energía química, qué servirá para la formación de ATP.
Para una mejor
comprensión de este proceso, se puede comparar con una combustión.
Cuándo se enciende un fósforo, un papel, el gas de la cocina o el
carbón para hacer asado, estamos en presencia de una reacción
química en la que se "queman" estos combustibles, los que
producen energía lumínica y gran cantidad de calor. ¿De dónde
proviene está energía? Dado que la energía no se crea ni se
destruye, sino que está en constante transformación, la energía
que se libera cuando alguno de aquellos combustibles arde proviene de
la que estaba "acumulada" en sus enlaces químicos.
Cómo
la materia tampoco se pierde ni se crea, cabe preguntarse por el
destino de los átomos de las moléculas iniciales. Como consecuencia
de la combustión, los átomos de carbono que forman parte de los
combustibles mencionados más arriba se desprenden como dióxido de
carbono. Los átomos de hidrógeno que forman parte de estos son
aceptados por moléculas del oxígeno atmosférico para formar agua.
Este proceso se puede resumir con la siguiente ecuación:
Si se compara la
combustión con la degradación completa de la glucosa, pueden
encontrarse algunas similitudes, pero existen diferencias
importantes. El combustible de los seres vivos son los nutrientes
contenidos en los alimentos que, al oxidarse, producen dióxido de
carbono y agua. Pero la liberación de la energía no se produce de
manera explosiva, sino que sigue una secuencia de pasos que son
catalizados por distintas enzimas, lo que permite una liberación
gradual de la energía. Esta es en parte "empaquetada" en
moléculas de ATP, mientras que el resto se disipa como calor.
Para
resumir este proceso se puede utilizar la siguiente ecuación:
Si se compara este proceso con la combustión de un motor de explosión, se llegara a la conclusión de que la célula es bastante deficiente. Cuándo se quema nafta en un automóvil, alrededor del 75% de la energía química contenida en El combustible se disipa como calor y el resto se transforma en energía útil. En cambio, el proceso completo de degradación de la glucosa, el 40% de la energía liberada se transforma en energía utilizable por la célula.
Obtención de energía a partir de la glucosa
En presencia de oxígeno, la degradación de la glucosa se produce en dos etapas principales: la glucólisis y la respiración celular. A su vez, la denominada respiración celular incluye tres vías metabólicas: la oxidación del ácido pirúvico el ciclo de krebs y la cadena respiratoria.
La glucólisis. Tiene lugar en el citoplasma, dónde se encuentran las enzimas que catalizan los distintos pasos que se llevan a cabo en esta fase. En cambio, la oxidación del ácido pirúvico, en el ciclo de krebs y la cadena respiratoria se desarrollan en el interior de las mitocondrias, en presencia de oxígeno. En la diferentes vías metabólicas que permiten la degradación de la glucosa, muchas gracias iones químicas que se producen son de óxido reducción.
La glucólisis es un
proceso que puede progresar hasta sus productos sin la presencia de
oxígeno. Una molécula de glucosa captada por una célula ingresa a
la vía glucolítica, qué consiste en una serie de reacciones que
convierten las moléculas de glucosa de 6 carbonos en dos moléculas
del compuesto ácido pirúvico de 3 carbonos. Cada uno de los pasos
mencionados es catalizada por enzimas específicas. Estás reacciones
están acompañadas por la formación neta de dos moléculas de
ATP.
Durante la glucólisis se desprenden átomos de hidrógeno
Qué son tomados por una sustancia aceptora de hidrógenos, el NAD.
El NAD (nicotinamida adenina dinucleótido) actúa como coenzima aceptora de hidrógenos y se transforma en NADH (NAD reducido). En la degradación de la glucosa a piruvato se forman dos NADH más hidrógeno, cuyo destino será estudiado en las próximas etapas.
