¿Qué es el anabolismo?

El anabolismo es el proceso por el cual el cuerpo utiliza la energía liberada por el catabolismo para sintetizar moléculas complejas. Estas moléculas complejas se utilizan luego para formar estructuras celulares que se forman a partir de precursores pequeños y simples que actúan como bloques de construcción.

Etapas del anabolismo

Hay tres etapas básicas del anabolismo.

• La etapa 1 implica la producción de precursores como aminoácidos, monosacáridos, isoprenoides y nucleótidos.
• La etapa 2 implica la activación de estos precursores en formas reactivas utilizando la energía del ATP
• La etapa 3 implica el ensamblaje de estos precursores en moléculas complejas como proteínas, polisacáridos, lípidos y ácidos nucleicos.

Fuentes de energía para los procesos anabólicos

Diferentes especies de organismos dependen de diferentes fuentes de energía. Los autótrofos, como las plantas, pueden construir las moléculas orgánicas complejas de las células, como los polisacáridos y las proteínas, a partir de moléculas simples como el dióxido de carbono y el agua, utilizando la luz solar como energía.

Los heterótrofos, en cambio, requieren una fuente de sustancias más complejas, como los monosacáridos y los aminoácidos, para producir estas moléculas complejas. Los fotoautótrofos y los fotoheterótrofos obtienen la energía de la luz, mientras que los quimioautótrofos y los quimioheterótrofos obtienen la energía de las reacciones de oxidación inorgánica.

Anabolismo de los hidratos de carbono

En estos pasos los ácidos orgánicos simples pueden convertirse en monosacáridos, como la glucosa, y luego utilizarse para ensamblar polisacáridos, como el almidón. La glucosa se fabrica a partir de piruvato, lactato, glicerol, glicerato 3-fosfato y aminoácidos y el proceso se denomina gluconeogénesis. La gluconeogénesis convierte el piruvato en glucosa-6-fosfato a través de una serie de intermediarios, muchos de los cuales son compartidos con la glucólisis.

Por lo general, los ácidos grasos almacenados en los tejidos adiposos no pueden convertirse en glucosa a través de la gluconeogénesis, ya que estos organismos no pueden convertir el acetil-CoA en piruvato. Esta es la razón por la que cuando hay inanición a largo plazo, los humanos y otros animales necesitan producir cuerpos cetónicos a partir de los ácidos grasos para reemplazar la glucosa en tejidos como el cerebro que no pueden metabolizar los ácidos grasos.

Las plantas y las bacterias pueden convertir los ácidos grasos en glucosa y utilizan el ciclo del glioxilato, que evita el paso de descarboxilación en el ciclo del ácido cítrico y permite la transformación del acetil-CoA en oxaloacetato. A partir de éste se forma la glucosa.

Los glicanos y polisacáridos son complejos de azúcares simples. Estas adiciones son posibles gracias a la glucosiltransferasa desde un donante de azúcar-fosfato reactivo, como la uridina difosfato glucosa (UDP-glucosa), a un grupo hidroxilo aceptor en el polisacárido en crecimiento. Los grupos hidroxilos del anillo del sustrato pueden ser aceptores y, por tanto, los polisacáridos producidos pueden tener estructuras rectas o ramificadas. Estos polisacáridos así formados pueden ser transferidos a lípidos y proteínas por enzimas denominadas oligosacariltransferasas.

Anabolismo de las proteínas

Las proteínas están formadas por aminoácidos. La mayoría de los organismos pueden sintetizar algunos de los 20 aminoácidos comunes. La mayoría de las bacterias y plantas pueden sintetizar los veinte, pero los mamíferos sólo pueden sintetizar los diez aminoácidos no esenciales.

Los aminoácidos se unen en una cadena mediante enlaces peptídicos para formar cadenas polipeptídicas. Cada proteína diferente tiene una secuencia única de residuos de aminoácidos: ésta es su estructura primaria. La cadena polipeptídica sufre modificaciones, plegamientos y cambios estructurales para formar la proteína final.

Los nucleótidos se fabrican a partir de aminoácidos, dióxido de carbono y ácido fórmico en vías que requieren grandes cantidades de energía metabólica.

Las purinas se sintetizan como nucleósidos (bases unidas a la ribosa). La adenina y la guanina, por ejemplo, se fabrican a partir del nucleósido precursor monofosfato de inosina, que se sintetiza utilizando átomos de los aminoácidos glicina, glutamina y ácido aspártico, así como formiato transferido desde la coenzima tetrahidrofolato.

Las pirimidinas, como la timina y la citosina, se sintetizan a partir de la base orotato, que se forma a partir de la glutamina y el aspartato.

Anabolismo de los ácidos grasos

Los ácidos grasos se sintetizan utilizando sintasas de ácidos grasos que polimerizan y luego reducen unidades de acetil-CoA. Estos ácidos grasos contienen cadenas de acilo que se extienden mediante un ciclo de reacciones que añaden el grupo actilo, lo reducen a un alcohol, lo deshidratan a un grupo alqueno y luego lo reducen de nuevo a un grupo alcano.

En animales y hongos, todas estas reacciones de la sintasa de ácidos grasos se llevan a cabo por una única proteína multifuncional de tipo I. En las plantas, los plásmidos y las bacterias, las enzimas de tipo II realizan por separado cada paso de la vía.

Otros lípidos como los terpenos y los isoprenoides incluyen los carotenoides y forman la mayor clase de productos naturales de las plantas. Estos compuestos se fabrican mediante el ensamblaje y la modificación de unidades de isopreno donadas a partir de los precursores reactivos isopentenil pirofosfato y dimetilalil pirofosfato. En los animales y las arqueas, la vía del mevalonato produce estos compuestos a partir del acetil-CoA.

Fuentes

Lectura adicional

• Todo el contenido sobre el metabolismo
• ¿Qué es el metabolismo?
• Ciencia del metabolismo
• Bioquímicas clave del metabolismo
• Catabolismo del metabolismo

Citaciones