CONVERGENCIA METABÓLICA Rutas catabólicas En el catabolismo aerobio existen tres fases principales: - Fase I.- Transformación de Macromoléculas en sus Monómeros correspondientes. 1) Polisacáridos Monosacáridos 2) Triglicéridos Ácidos grasos + Glicerina + otros 3) Proteínas Aminoácidos Esta etapa, en los organismos superiores, ocurre fuera del medio interno, siendo por tanto extracelular. Mientras que en los unicelulares ocurre en el interior de los lisosomas. - Fase II.- Los monómeros obtenidos en la 1ª fase van a ser transformados en moléculas simples de dos o tres átomos de Carbono. Esas moléculas son fundamentalmente el ácido pirúvico y el acetil coenzima A (ACoA). El ACoA puede ser considerado una encrucijada metabólica, donde confluyen el catabolismo de los glúcidos, lípidos y proteínas. Además en la degradación de los aminoácidos se origina NH3 que es un producto final del catabolismo. - Fase III.- La tercera etapa implica la transformación total de las moléculas obtenidas en la segunda hasta formar H2O y CO2. Por tanto podemos afirmar que las rutas catabólicas son convergentes pues todas ellas confluyen hacia unos mismos productos finales:
DIVERGENCIA METABÓLICA El anabolismo es la parte constructora o de síntesis del metabolismo, es decir los procesos que lo forman tienen por finalidad formar moléculas complejas a partir de moléculas simples para lo cual requieren de un aporte energético en forma de ATP. También ocurre en tres fases, pero a la inversa que en el caso del catabolismo, aquí se parte de moléculas precursoras pequeñas.
Las rutas anabólicas son divergentes, ya que a partir de unas pocas moléculas precursoras simples se puede sintetizar una gran variedad de moléculas. Si establecemos una comparación entre las rutas catabólicas y sus rutas anabólicas inversas observamos que no son idénticas. Por ejemplo la degradación de la glucosa se lleva a cabo por la vía glucolítica pero para la síntesis de glucosa no basta con invertir la vía y recorrerla en sentido contrario, sino que, aunque la mayoría de las reacciones son reversibles, existen algunas determinadas reacciones que son irreversibles y no queda más remedio que buscar reacciones alternativas que, por medio de otras enzimas específicas, puedan sustituirlas. Esto podría parecer un despilfarro pero es absolutamente necesario porque algunas reacciones catabólicas resultan energéticamente imposibles para el anabolismo.
INTEGRACIÓN DEL ANABOLISMO Y CATABOLISMO La división que se suele hacer entre anabolismo y catabolismo no debe inducir a pensar que se trata de procesos independientes uno de otro. Ambos son simultáneos e interdependientes. Aunque, de forma global, son procesos metabólicos antagónicos, anabolismo y catabolismo están perfectamente integrados, pues los productos del anabolismo autótrofo son los sustratos del catabolismo y sus productos finales son parte de los sustratos del anabolismo autótrofo. Además, existen una serie de intermediarios comunes a ambos procesos. Unos actúan como transportadores de electrones (NAD, NADP), otros como transportadores de grupos químicos activados (Coenzima-A) o portadores de energía (con enlaces cuya hidrólisis rinde energía). Dichos intermediarios hacen del metabolismo una actividad integrada y, además, coinciden en diversos aspectos, por ejemplo: - Ocupan un papel central dentro del metabolismo. - Son muy versátiles funcionalmente, ya que intervienen en numerosas reacciones. - Están presentes en todos los organismos vivos. - Son todos ribonucleótidos de adenina. El anabolismo y el catabolismo suceden simultáneamente en la célula y son interdependientes, pero las vías o series de reacciones encadenadas que originan la síntesis de un producto o su degradación, si bien pueden coincidir en parte, no suelen ser idénticas por los siguientes motivos: 1. Algunas reacciones catabólicas son irreversibles porque en sentido inverso (anabólico) son energéticamente imposibles. 2. Las rutas anabólicas y catabólicas pueden estar situadas en orgánulos diferentes. Esto permite que puedan suceder independientemente y de modo simultáneo. 3. La regulación anabólica y catabólica suele ser diferente y para que esto suceda (para que se alcance la velocidad más adecuada de síntesis o de degradación) es lógico que la cadena de reacciones intermedias y las enzimas específicas que las posibilitan sean específicas de ese proceso en la dirección adecuada (no es lo mismo descomponer una cierta sustancia para obtener energía que sintetizar esa misma sustancia).