Il catabolismo è il processo attraverso il quale le molecole complesse vengono scomposte in molecole più semplici, rilasciando energia che viene utilizzata dall’organismo. Durante le reazioni cataboliche, avviene la trasformazione di polisaccaridi in monosaccaridi, di acidi nucleici in basi e zuccheri, e di proteine in amminoacidi.
Ruolo dei Carboidrati nel Catabolismo
I carboidrati sono composti da monosaccaridi come glucosio, fruttosio, arabinosio e presentano da 2 a 10 unità monomeriche. Durante il catabolismo, attraverso processi enzimatici, i carboidrati vengono trasformati nei loro monomeri costituenti. Questi monomeri, in presenza di ossigeno, generano biossido di carbonio, acqua ed energia. L’energia viene trasferita all’ADP per produrre ATP.
Catabolismo dei Carboidrati in dettaglio
Il glucosio viene degradato a piruvato consumando NAD+ e producendo NADH e ADP trasformati in ATP. Questo processo avviene in molti stadi e può essere schematizzato come segue: glucosio + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 piruvato + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP + 2 H2O. Il piruvato ottenuto in condizioni anaerobiche può essere convertito in lattato tramite la fermentazione lattica, mentre in condizioni aerobiche viene trasformato in acetilCoA per partecipare al ciclo di Krebs.
Ruolo delle Proteine nel Catabolismo
Le proteine sono costituite da amminoacidi e il catabolismo delle proteine consiste nell’ottenimento degli amminoacidi di cui sono composte. Le proteine vengono degradate grazie all’azione di diversi enzimi. Gli amminoacidi derivanti dalla digestione delle proteine possono essere utilizzati per la sintesi proteica o deaminati per produrre energia.
L’ammoniaca derivante dalla deaminazione degli amminoacidi è tossica e viene convertita in urea nel fegato per essere escreta. Questo processo è essenziale per mantenere l’equilibrio dell’organismo.
Processi di metabolismo proteico
Il metabolismo proteico può essere sfruttato per produrre energia, ad esempio tramite la conversione in urea durante il ciclo dell’urea. La deaminazione avviene generalmente in due fasi: inizialmente, il gruppo amminico dell’amminoacido viene trasferito all’acido α-chetoglutarico, generando l’acido glutammico e il chetoacido corrispondente. Successivamente, l’acido glutammico viene deaminato. Al termine del processo, si ottengono α-chetoacidi e ammoniaca. L’ammoniaca viene convertita in urea, mentre i chetoacidi vengono trasformati in metaboliti utilizzati per generare energia tramite la glicolisi o il ciclo di Krebs.
Catabolismo lipidico
Il catabolismo lipidico prevede l’ossidazione degli acidi grassi per generare energia o per la sintesi di nuovi lipidi composti da molecole più piccole. Questo processo è strettamente collegato al metabolismo dei carboidrati, poiché i prodotti del glucosio come l’acetilCoA possono essere impiegati nella sintesi lipidica. Durante la lipolisi, i trigliceridi vengono scissi in acidi grassi e glicerolo. Gli acidi grassi vengono successivamente ossidati in acetilCoA che viene utilizzato nel ciclo di Krebs.
In presenza di un eccesso di acetilCoA derivante dall’ossidazione degli acidi grassi, si attiva la chetogenesi che porta alla formazione di corpi chetonici come acetone, acido 3-ossobutanoico e acido 3-idrossibutanoico. Mentre l’acetone viene escret o attraverso la respirazione, gli altri due corpi chetonici possono essere oxidati nel ciclo dell’acido citrico per produrre energia.
Il metabolismo proteico e lipidico sono quindi due processi fondamentali per la produzione di energia all’interno dell’organismo, sfruttando le diverse vie metaboliche a disposizione.