Anabolismo heterótrofo

El anabolismo heterótrofo es la síntesis de moléculas orgánicas complejas a partir de moléculas orgánicas más sencillas (llamadas precursores) utilizando energía (ATP) y poder reductor (NADH).

Los precursores pueden proceder del catabolismo de las sustancias de reserva (en células heterótrofas y autótrofas), de la digestión de los alimentos orgánicos (células heterótrofas), y de la fotosíntesis o de la quimiosíntesis (células autótrofas).

En el anabolismo heterótrofo se distinguen dos fases:

  • Biosíntesis de monómeros: se sintetizan monómeros a partir de sus precursores. Un ejemplo sería la síntesis de glucosa a partir de ácido pirúvico.
  • Biosíntesis de polímeros: se sintetizan polímeros a partir de sus monómeros. Un ejemplo sería la síntesis de glucógeno a partir de glucosa.

El anabolismo heterótrofo es un proceso reductor en el que se consume energía química. La mayor parte de sus reacciones tienen lugar en el citoplasma y muchas de sus rutas recorren el sentido inverso de las correspondientes rutas catabólicas cuando las reacciones son reversibles. Para las reacciones irreversibles se utilizan otros enzimas e intermediarios en lo que se conoce como «rodeos metabólicos».

Anabolismo de glúcidos

Gluconeogénesis: obtención de glucosa.

La ruta metabólica de la gluconeogénesis recorre en gran parte el camino de la glucólisis en sentido ascendente, 6 de las reacciones coinciden pero en sentido inverso y otros 3 pasos son diferentes porque son procesos irreversibles.

Las células tienen diferentes maneras de obtener glucosa:

En los animales la gluconeogénesis ocurre en las células del hígado y del riñón. Tiene lugar en el citoplasma y la mitocondria y gasta 6 ATP por cada molécula de glucosa que se sintetiza.

Glucogenogénesis: obtención de glucógeno en células animales

En las células animales se sintetiza el glucógeno a partir de la glucosa, mediante el proceso denominado glucogenogénesis. Tiene lugar principalmente en el hígado.

Para poder iniciarse el proceso la glucosa se fosforila (solamente las moléculas de glucosa fosforilada son capaces de unirse para formar disacáridos) en glucosa 6-fosfato. Una vez en el interior de la célula se transforma en glucosa-1-fosfato. La glucosa-1-fosfato se une a la cadena de glucógeno en formación, mediante el enlace O-glucosídico α(1→4). La enzima ramificante es capaz de cortar pequeños fragmentos de glucosas de la cadena e insertarlos en otros lugares mediante enlaces α(1→6).

Glucógeno, glucogenolisis, almidón

Cuando el organismo necesita glucosa, el glucógeno del hígado se vuelve a convertir en glucosa que se vierte al torrente sanguíneo.

Si en el organismo hay una cantidad excesiva de glúcidos y la capacidad de almacenamiento se satura, el exceso de glucosa es transformado en grasa que se almacena en los tejidos, especialmente el tejido adiposo.

Amilogénesis: obtención de almidón en células vegetales

En las células vegetales se sintetiza el almidón a partir de la glucosa, mediante el proceso denominado amilogénesis .

Los monosacáridos que se obtienen en la fotosíntesis son también anabolizados, formando con ellos reservas de almidón que almacenan en forma de gránulos en el interior de los plastos de sus células.

Anabolismo de Lípidos

La biosíntesis de grasas o triacilglicéridos requiere la síntesis de glicerina y de ácidos grasos. Su biosíntesis requiere tres procesos : síntesis de la glicerina, síntesis de los ácidos grasos y la unión de ambos compuestos.

Síntesis de glicerina

Se obtiene a partir de:

  • la dihidroxiacetona-3-fosfato que se forma en la glucólisis y que se transforma en glicerol-3-fosfato.
  • la hidrólisis de las grasas

Síntesis de los ácidos grasos

La biosíntesis de los ácidos grasos se produce en el citosol, a partir de acetil-CoA mitocondrial proveniente del catabolismo de glúcidos, ácidos grasos (β-oxidación) y aminoácidos.

El primer acetil-CoA sirve de cebador. Los siguientes carbonos se unirán a la cadena en forma de malonil-CoA, molécula de 3carbonos. El malonil-CoA se une a un acetil-CoA originando una molécula de 4 carbonos y el desprendimiento de una molécula de CO2.

A partir de esta molécula de 4 carbonos se realizan reacciones de hidrogenación (con consumo de NADH) y se origina un ácido graso activado de 4 carbonos denominado acilo.). La unión repetida de moléculas de malonil-CoA permite ir añadiendo carbonos formándose una larga cadena de carbonos hidrogenados. Todo el proceso está catalizado por el complejo ácido graso sintetasa (SAG)

Síntesis de triacilglicéridos

Ocurre en el retículo endoplasmático de todas las células, especialmente de células hepáticas y del tejido adiposo.

triacilglicérido, esterificación, esterificación de ácidos grasos

Las moléculas de ácido graso van uniéndose al glicerol-3-fosfato mediante un enlace tipo éster formando primero un monoacilglicérido, luego un diacilglicérido y finalmente un triacilglicérido.

Anabolismo de aminoácidos

La síntesis de aminoácidos se realiza mediante reacciones de transaminación, inversas a las que tienen lugar en el catabolismo, en las que el grupo amino del ácido glutámico es transferido a diversos esqueletos carbonados presentes en la célula.

Cada aminoácido tiene su propia vía de síntesis. Para la síntesis de los aminoácidos es imprescindible el ácido α-cetoglutárico, un compuesto del ciclo de Krebs.

El ensamblaje de los aminoácidos para formar proteína se lleva a cabo en los ribosomas siguiendo las instrucciones cifradas en la secuencia de nucleótidos del DNA durante la traducción.

Los vegetales son capaces de fabricar los 20 aminoácidos que forman las proteínas, pero muchos animales, incluidos los seres humanos, solo pueden sintetizar 12, y los otros 8 aminoácidos, denominados esenciales, deben ser ingeridos en la dieta.

Anabolismo de nucleótidos

Los componentes moleculares de los nucleótidos generalmente se reciclan para sintetizar otros nucleótidos, pero también pueden ser sintetizados «ex novo».

Nucleótidos, estructura de un nucleótido

Los nucleótidos se forman a partir de los productos de su hidrólisis:

  • La ribosa y la desoxirribosa se obtienen en la ruta de las pentosas.
  • El ácido fosfórico se encuentra de manera habitual en las células.
  • Las base nitrogenadas se sintetizan mediante complejas secuencias de reacciones que parten de los esqueletos de diversos aminoácidos.
    • Síntesis de nucleótidos con bases púricas: se inicia con una 5-fosfato-ribosa, sobre cuyo carbono 1 se va construyendo el doble anillo púrico mediante una compleja secuencia enzimática en las que interviene la glutamina, el ácido aspártico y la glicina.
    • Síntesis de nucleótidos con bases pirimidínica: el anillo pirimidínico se forma a partir del ácido aspártico,

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