definizione
Reazioni enzimatiche, in genere di tipo ossidativo, in grado di provvedere alla degradazione ed al disassimilamento di molecole complesse quali le proteine, i polisaccaridi ed i lipidi, che vengono trasformate in molecole più piccole e semplici: queste trasformazioni biochimiche rientrano in quello che viene definito catabolismo; alcune reazioni cataboliche, come la glicolisi, sono utilizzate per la produzione dell’energia (ATP), indispensabile per lo svolgimento delle funzioni vitali cellulari.
I prodotti finali del catabolismo sono detti cataboliti
Il temine catabolismo deriva da καταβολισμός (katavolismós → porre le fondamenta) descrive il processo di “ritorno agli elementi base, fondamentali” ovvero il passaggio da uno stato di entalpia (sistema organizzato, ricco di energia) ad uno ove domina l’entropia (sistema caotico, disordinato, a minor energia): dal greco καταβάλλω (katavállo → gettar giù, demolire, abbattere, demolire, prostrare al suolo), ove il prefisso κατα- (kata → dall’alto in giù), sostituisce il prefisso μετα- (meta- → in mezzo, tra) di metabolismo, derivato a sua volta di μεταβολή (metavolí → mutazione, cambiamento, variazione, trasmutamento); il suffisso –βολή (-volí → getto, tiro) rappresenta la direzione dell’energia che, nel caso del catabolismo è “rivolta verso il basso”, cioè in diminuzione in quanto la semplificazione delle molecole crea maggior disordine e minor energia potenziale (entropia), mentre nel caso dell’anabolismo è proiettata in alto (ἀνά → verso l’alto, in su), cioè esprime l’energia accumulata (ed utilizzata), per incrementare l’entalpia, vale a dire la complessità delle macromolecole.
descrizione
Per quanto riguarda la nutrizione e la produzione di energia, le reazioni cataboliche provvedono alla digestione delle macromolecole che vengono scisse in molecole più semplici mediante reazioni di idrolisi grazie all’azione di enzimi specializzati: i carboidrati vengono scissi nelle loro unità monosaccaridiche; i lipidi si scindono in glicerolo e acidi carbossilici (acidi grassi) e le proteine vengono disassimilate nei loro amminoacidi costituenti. I monosaccaridi, gli acidi grassi e gli amminoacidi subiscono reazioni cataboliche distinte e specifiche: possono essere utilizzati dall’organismo per formare nuove macromolecole o venire degradati fino a allo stesso composto finale, ovvero l’acetil-CoA, una molecola costituita da un gruppo acetile e dal coenzima A che, entrando nel ciclo di Krebs (una serie ciclica di reazioni ossido-riduttive che avviene all’interno dei mitocondri) venire ossidati ad H2O a CO2 per produrre energia (glicolisi aerobia).
Esistono altre reazioni cataboliche che interessano differenti tipologie biochimiche, come nel caso del ciclo dell’urea ove i prodotti finali (urea), che devono essere considerati prodotti di scarto non più utilizzabili, sono eliminati e smaltiti per mezzo dell’escrezione. Anche le purine (componenti gli acidi nucleici) vanno incontro a reazioni cataboliche con la produzione di un prodotto (acido urico) che deve essere rimosso dall’organismo per prevenire patologie anche gravi; per quanto riguarda le pirimidine, il loro catabolismo produce prodotti intermedi del ciclo dell’acido citrico (ciclo di Krebs).