Vía metabólica

A glicólise é un exemplo de ruta metabólica na que a glicosa é transformada en dúas moléculas de piruvato por medio de numerosas reaccións encimáticas, á vez que se xera ATP e NADH.

En bioquímica, unha vía metabólica ou ruta metabólica é un conxunto de reaccións químicas de tipo encimático, que teñen lugar unha detrás da outra e van transformando pouco a pouco un substrato inicial, que orixina ao final da vía un ou varios produtos finais. A vía progresa a través dunha serie de metabolitos intermediarios, de modo que o produto final dunha reacción da vía é o substrato inicial da seguinte reacción ^[1]. Por exemplo, nunha vía metabólica que inclúa a seguinte secuencia de reaccións:

A     →     B     →    C     →     D     →    E

A é o substrato inicial, E é o produto final, e B, C, D son os metabolitos intermediarios da vía metabólica. En cada unha das reaccións interviría un encima.

Unha mutación xenética nun xene que codificaba un dos encimas da vía pode facer que a vía non funcione ben o que orixinará un trastorno, que pode ser moi grave.

Moitas destas rutas son moi complexas e implican unha modificación paso a paso da substancia inicial para darlle a forma do produto coa estrutura química desexada. Xeralmente cada encima introduce só pequenas modificacións no substrato. As reaccións encimáticas da ruta son na súa maioría reversibles e próximas ao equilibrio, pero nas condicións celulares están desprazadas nun dos sentidos, aínda que as rutas inclúen tamén algunhas reaccións irreversibles.

Todas as rutas metabólicas están interconectadas e moitas non teñen sentido illadamente; porén, dada a enorme complexidade do metabolismo, a súa subdivisión en series relativamente curtas de reaccións facilita moito a súa comprensión. Moitas rutas metabólicas entrecrúzanse e existen algúns metabolitos que son importantes encrucilladas metabólicas, como o acetil-CoA.

As rutas metabólicas están perfectamente reguladas para que se produzan as substancias precisas nas cantidades precisas e nos momentos axeitados. Existen encimas reguladores, xeralmente alostéricos, situados ao principio ou nalgún punto chave da vía, que controlan o funcionamento de toda a vía. É frecuente a regulación por retroalimentación negativa ou inhibición por feed-back (cando se formou produto final dabondo nunha ruta, este produto inhibe os encimas da ruta).

Nos eucariotas as vías do anabolismo e catabolismo xeralmente funcionan independentemente e mesmo adoitan estar separadas fisicamente en compartimentos celulares ou orgánulos distintos ^[2]. Por exemplo, a síntese dos ácidos graxos ten lugar fundamentalmente no citosol, entanto que a beta-oxidación dos ácidos graxos ten lugar fundamentalmente nas mitocondrias.

Tipos de vías metabólicas

As rutas metabólicas poden ser lineares, ramificadas ou cíclicas. Poden ser rutas centrais, utilizadas para as reaccións metabólicas máis básicas, nas cales conflúen ou parten outras rutas máis especializadas, que forman parte do metabolismo secundario. Segundo a función da ruta no metabolismo distinguimos entre:

• Vías catabólicas. Son rutas oxidativas nas que se libera enerxía e orixínanse moléculas con capacidade redutora (poder redutor) e á vez sintetízase ATP. Por exemplo, a glicólise e a beta-oxidación dos ácidos graxos. En conxunto forman o catabolismo.
• Vías anabólicas. Son rutas redutoras nas que se consome enerxía (ATP) e poder redutor e se sintetizan novas moléculas. Por exemplo, a gliconeoxénese e o ciclo de Calvin da fotosíntese. En conxunto forman o anabolismo.
• Vías anfibólicas. Son rutas mixtas, catabólicas e anabólicas, como o ciclo de Krebs, que xera enerxía e poder redutor, mais tamén precursores para a biosíntese.

Panorámica do metabolismo

No seguinte gráfico móstranse as principais rutas metabólicas e a súa interconexión no metabolismo animal.

Principais vías metabólicas

A respiración aeróbica é unha ruta catabólica central en case todos os seres vivos. Comprende varias rutas.

1. Glicólise e as rutas de transporte chamadas lanzadeiras do malato-aspartato e do glicerol-fosfato
2. Descarboxilación do piruvato
3. Ciclo do ácido cítrico ou de Krebs
4. Transporte de electróns na cadea de transporte electrónico e fosforilación oxidativa.

Algúns organismos utilizan vías metabólicas como as fermentacións ou a respiración anaeróbica ou o ciclo do glioxilato^[3].

Outras vías importantes presentes en moitos ou en todos ou seres vivos son as seguintes:

• Beta-oxidación dos ácidos graxos
• Gliconeoxénese
• Metabolismo de aminoácidos
• Ciclo da urea (metabolismo do nitróxeno)
• Metabolismo dos nucleótidos
• Glicoxenoxénese (síntese de glicóxeno)
• Vía da pentosa fosfato
• Síntese de porfirinas (ou síntese do grupo hemo)
• Síntese de ácidos graxos, lipoxénese
• Síntese de esteroides etc.

A síntese de compostos enerxéticos nos organismos autótrofos pode facerse por:

• Fotosíntese (plantas, algas, cianobacterias e outras bacterias), que inclúe o ciclo de Calvin.
• Quimiosíntese (nalgunhas bacterias).

Notas

1. Lehninger A. Principios de Bioquímica (1988). Omega. Capítulo 13. Páxinas 337-340. ISBN 84-282-0738-0
2. Bruce Alberts et al. Biología Molecular de la Célula. (1986) Omega. Páxinas 340-344. ISBN 84-282-0752-6
3. Michael T. Madigan, John M. Martinko, Jack Parker. Brock Biología de los Microorganismos. (2003) Pearson-Prentice Hill. ISBN 84-205-3679-2

Véxase tamén

Ligazóns externas

• BioCyc: Modelos de redes metabólicas de centos de organismos
• KEGG: Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes
• Reactome, unha base de datos de reaccións e rutas e procesos metabólicos
• MetaCyc: Unha base de datos de vías metabólicas non redundantes, dilucidadas experimentalmente (900+ vías de máis de 800 organismos diferentes).
• Metabolism, Cellular Respiration and Photosynthesis - A Libraría Virtual de Bioquímica e Bioloxía Celular
• PathCase Pathways Database System
• Interactive Flow Chart of the Major Metabolic Pathways
• Unha nova visualización das vías metabólicas
• DAVID: Visualización de xenes en mapas de rutas Arquivado 20 de febreiro de 2008 en Wayback Machine.
• Wikipathways: pathways for the people
• ConsensusPathDB