Ejercicio resuelto de Metabolismo celular · Biología · 2021

Explique brevemente los conceptos de anabolismo y catabolismo, y ponga un ejemplo. Cite dos moléculas que participen en estos procesos y explique el papel que desempeñan en cada uno de ellos. [1 punto]

$\textbf{Explique brevemente los conceptos de anabolismo y catabolismo, y ponga un ejemplo. Cite dos moléculas que participen en estos procesos y explique el papel que desempeñan en cada uno de ellos. [1 punto]}$

El catabolismo es la parte del metabolismo que degrada las moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas. Sus reacciones son de oxidación, en las que el sustrato pierde electrones que recogen los coenzimas; son exergónicas, es decir, liberan energía, que la célula almacena como ATP; y son convergentes, porque sustratos muy distintos —glúcidos, lípidos, aminoácidos— acaban en unos pocos productos comunes. Ejemplo: la respiración celular aerobia de la glucosa, que la oxida por completo hasta $CO_2$ y agua con un rendimiento de unos $30$ ATP por molécula.

El anabolismo es la parte que sintetiza moléculas complejas a partir de otras sencillas. Sus reacciones son de reducción; son endergónicas, es decir, consumen la energía y el poder reductor que el catabolismo aporta; y son divergentes, porque de unos pocos precursores se obtiene una gran variedad de productos. Ejemplo: la fotosíntesis, que a partir de $CO_2$ y agua fabrica materia orgánica, o la síntesis de proteínas en los ribosomas.

Los dos procesos son simultáneos y están acoplados: no son fases sucesivas, sino las dos mitades de un mismo funcionamiento. Lo que uno produce, el otro lo consume, y ese acoplamiento se realiza materialmente a través de dos tipos de moléculas.

El ATP es el intermediario energético. En el catabolismo se sintetiza: la energía que se libera al oxidar los sustratos se emplea en fosforilar el ADP, ya sea a nivel de sustrato o por quimiosmosis en la membrana mitocondrial interna. En el anabolismo se hidroliza: la rotura de su enlace anhídrido terminal libera unos $30$ kJ por mol, una cantidad adecuada para acoplarse a las reacciones que no ocurrirían de forma espontánea, como la formación de un enlace peptídico o el transporte activo. Es, por tanto, la moneda con que el catabolismo paga al anabolismo.

Los coenzimas de oxidorreducción son los transportadores de poder reductor. El $NAD^{+}$ actúa en el catabolismo: recoge los electrones y los protones que los sustratos pierden al oxidarse —en la glucólisis, en el ciclo de Krebs, en la $\beta$-oxidación— y se reduce a NADH, que después los cede a la cadena respiratoria para que se aproveche su energía. El NADPH, su forma fosforilada, actúa en el anabolismo: aporta los electrones necesarios para reducir los precursores, como ocurre en el ciclo de Calvin o en la síntesis de ácidos grasos. Que la célula utilice dos coenzimas casi idénticos para uno y otro proceso le permite regularlos por separado.

Cabe añadir el $FAD$, que cumple en el catabolismo un papel equivalente al del $NAD^{+}$, y el coenzima A, que transporta grupos acilo entre ambas vías.