viernes, 21 de noviembre de 2008

Metabolismo primario

Revisemos de manera muy ligera algunos conceptos útiles referentes al metabolismo primario.
En primera instancia hay que tener claro, que el metabolismo primario es el pilar central de la existencia del ser vivo y que no presenta gran variabilidad en la naturaleza, es prácticamente el mismo en todos los seres vivos.

En primer lugar, la molécula que sirve como transportador universal de energía para cualquier proceso es la ATP (adenosín trifosfato). Sin embargo, su producción no esta acoplada directamente con las reacciones metabólicas, ya que en realidad es producido por la oxidación de NADH (nicotiamida adenina dinucleótido), NADPH (nicotiamida-Adenina dinucleótido) y FADH2 (flavin adenina dinucleótido), coenzimas importantes en las reacciones ox-red que veremos en las futuras entradas; debido a que su principal función es el transporte de electrones.

El anabolismo y el catabolismo se hallan relacionadas por una compleja red de reacciones coordinadas. Como se muestra en el siguiente esquema:














Tanto el catabolismo como el anabolismo pueden ser divididos en tres etapas.

En el caso del catabolismo:
En la primera del catabolismo se da la degradación de macromoleculas proteínas, grasas y polisacáridos en sus respectivas unidades básicas, en el caso de proteínas a aminoácidos, las grasas en glicerol y ácidos grasos y finalmente los polisacaridos en monosacáridos. En la segunda etapa los aminoácidos, ácidos grasos y monosacáridos son oxidados a un metabolito común, acetil-CoA (Acetil Coenzima A). En esta etapa se genera algo de energía capturada en forma de ATP y NADH.
En la ultima etapa , la acetil-CoA es oxidada completamente a dióxido de carbono dentro del ciclo del ácido cítrico, dando como producto los cofactores reducidos reactivos NADH y FADH2, que eventualmente cederán electrones. Los electrones son transportados a la cadena de respiración (fosforilación oxidativa), proporcionando la energía necesaria para a síntesis de ATP a partir de ADP y Pi (fósforo inorgánico).

En el caso del anabolismo:
Las etapas son semejantes; pero a diferencia del catabolismo que es convergente (todas las rutas desembocan a un mismo fin), el anabolismo es divergente. La síntesis de monosacáridos y polisacáridos puede iniciar con dióxido de carbono, oxoloacetato, piruvato o lactato. Los aminoácidos que formaran las proteínas se formaran a partir de Acetil-CoA y por aminación de piruvato y alfa-ceto ácidos del ciclo del ácido cítrico. Así también, las grasas (trigliceroles) se forman a partir de los ácidos grasos, productos de policondensación de Acetil-CoA. Un proceso de especial interés, en caso de las plantas es la fotosíntesis (Ciclo de Calvin), en la cual se biosintetizan los monosacáridos básicos (pentosas y hexosas).
En general, la energía necesaria para estos procesos de síntesis, es empleada en forma de ATP y NAPDH.

Ambos procesos se muestran en el esquema; pero es importante recordar que el anabolismo no es idéntico pero inverso al catabolismo, sino semejante. En esquema, las direcciones de las flechas hacen notar estas diferencias.

Y como se relaciona esto con la biosíntesis de metabolitos secundarios? En primer lugar se genera la energía necesaria para toda reacción química anabólica (ATP), se generan coenzimas fundamentales en la reacciones de oxidación y reducción (NADH y NADPH, y sus pares oxidados). Y finalmente se generan los precursores de todos los metabolitos secundarios, como la acetil-CoA, Eritrosa-4-fosfato, Gliceraldehido-3-fosfato, fosfoenolpiruvato y piruvato (entre los mas importantes). Estos se muestran en el esquema en cuadros de color verde en el esquema y son los pilares del metabolismo secundario.