Las reacciones catabólicas están organizadas en tres fases o estados. Estos se describen a continuación:
FASE (ESTADO) 1 DEL CATABOLISMO
Las macromoléculas que existen en las células son polímeros, están formadas por la unión de unidades más pequeñas. Como ya se ha dicho, las proteínas están formadas por la unión de aminoácidos, por lo que las proteínas son polímeros de aminoácidos.
Hay otras macromoléculas en las células que están formadas por diferentes bloques constitutivos. Aquí se mencionan algunas, si el lector no las conoce no debe preocuparse, más adelante se estudiará su estructura.
Los polisacáridos están constituidos por la unión de monosacáridos. La unión de nucleótidos produce los ácidos nucleicos, y los lípidos se pueden descomponer en ácidos grasos, glicerol, alcoholes nitrogenados etc.
En la fase uno del catabolismo, las macromoléculas son degradadas a los bloques que las constituyen. En esta fase ingresan proteínas para producir aminoácidos. Los polisacáridos se convierten en monosacáridos. En la Figura 7.8 se representa el estado 1 del cataclismo.
Figura 7.8 Estado 1 del catabolismo.
Generalmente las enzimas que catalizan estas reacciones son hidrolasas, que al introducir una molécula de agua rompen la unión entre dos bloques constitutivos; por ejemplo, las proteasas rompen el enlace peptídico.
FASE (ESTADO) 2 DEL CATABOLISMO
En la fase dos del catabolismo y mediante vías metabólicas específicas, los bloques que constituyen las macromoléculas producidos en la fase 1, son convertidos a ácido acético (CH3-COOH).
En realidad el ácido acético en la célula no está libre; se encuentra unido, mediante un átomo de azufre, a un compuesto que se llama coenzima A (CoA-SH), formando acetil coenzima A (CH3CO-S-CoA). Por lo pronto no interesa la estructura de la coenzima A.
Lo que sí es importante hacer notar es que compuestos muy diferentes entre sí, como los aminoácidos, monosacáridos o ácidos grasos, son convertidos, por el estado 2 del catabolismo, en un compuesto muy sencillo de tan solo dos átomos de carbono. Mediante las vías de degradación que comprenden los estados 1 y 2 del catabolismo, las macromoléculas, que tienen un grado muy alto de complejidad, han quedado reducidas al ácido acético.
Las vías catabólicas convergen: parten de macromoléculas muy diferentes entre sí y llegan a un solo compuesto. En la figura 7.9 se aprecia un esquema del estado 2 del catabolismo.
Figura 7.9 Estado 2 del catabolismo.
FASE (ESTADO) 3 DEL CATABOLISMO
La fase 3 del catabolismo comprende los procesos que se conocen como respiración. Se inicia con el ácido acético que se produjo durante la segunda etapa, el cual es degradado hasta CO2 y H2O. Esto es un proceso exergónico y permite la síntesis de grandes cantidades de ATP. Para los heterótrofos aeróbicos ésta es la principal fuente de energía.
Esta fase del catabolismo se lleva a cabo gracias a la unión de dos sistemas multienzimáticos: el ciclo de Krebs o ciclo de los ácidos tricarboxílicos y la cadena respiratoria. Más adelante se verán en detalle estas vías aquí solo se mencionan de manera somera.
Como su nombre lo dice, el ciclo de Krebs es una vía metabólica cíclica, en ella ocurren dos cosas importantes:
· Las moléculas de ácido acético (CH3COOH), producidas en el estado 2, son convertidas a CO2.
· Los electrones unidos en un principio a protones (hidrógenos), que formaban parte del ácido acético, son transferidos a un compuesto que se llama NAD+ y éste se convierte en NADH.
La cadena respiratoria recibe los electrones del NADH, y los transporta hasta el oxígeno con lo que se obtiene agua; otro de los productos de la fase 3 del catabolismo. Con esto se regenera NAD+, el cual puede aceptar más electrones. En este transporte de electrones desde el NADH hasta el oxígeno se libera energía, que es atrapada en forma de ATP. En la Figura 7.10 se muestra un esquema de estos procesos.
Figura 7.10 Estado 3 del catabolismo.