Compuestos fosforados de alta energía

Las células requieren un continuo suministro de energía. Esta es necesaria para la síntesis de moléculas complejas, la ejecución de trabajo mecánico y el transporte de sustancias a través de sus membranas. La energía es transferida desde las reacciones químicas que la acumulan a las que las consumen, mediante una molécula especial, el ATP

Liberan gran volumen de energía por el catabolismo

El catabolismo consiste en la oxidación (extracción de electrones) de moléculas de nutrientes (glúcidos, lípidos, proteínas), lo cual es un proceso exergónico (que desprende energía). Esta energía obtenida se usa para la fosforilación de moléculas de ADP, generando ATP. Esta fosforilación se puede producir de manera enzimática, denominándose fosforilación a nivel de sustrato. Sin embargo, la manera más eficiente de usar esta energía para la célula consiste en proporcionar estos electrones a la cadena de transporte de electrones, en el proceso conocido como respiración.

La síntesis de ATP

Las células contienen alrededor de un g/kg de ATP, cantidad que sólo alcanza para una milésima parte del consumo diario. En consecuencia, para abastecer sus necesidades las células deben producir ATP continuamente. Los dos procesos más importantes que dan lugar a la formación del ATP son la fotosíntesis y la respiración celular. Ambos están asociados con el flujo de electrones a través de una cadena transportadora localizada en una membrana. En la fotosíntesis los electrones fluyen desde el fotosistema II al fotosistema I, impulsados por la energía radiante que captan los fotosistemas. En la respiración, la energía proviene de la oxidación de sustancias derivadas de los alimentos y la concomitante reducción del oxígeno con formación de agua. La síntesis de ATP cesa si se perturba la integridad de las membranas donde transcurre el flujo de electrones.

El ATP no se puede almacenar en su estado natural, sino sólo como intermediarios de la cadena de producción de ATP. Por ejemplo, el glucógeno puede ser convertido en glucosa y aportar combustible a la glucolisis si el organismo necesita más ATP. El equivalente vegetal del glucógeno es el almidón. La energía puede también ser almacenada como grasa, mediante neo-síntesis de ácidos grasos.

Enlaces de alta energíaAlmacenan gran cantidad de energía que los enlaces

químicos ordinarios

Estos enlaces se dan entre residuos de acido fosfórico y ciertos compuestos orgánicos

El fosforo siempre esta presente

Estos enlaces se les denomina fosfatos macroérgicos

ATP: compuesto de alta energía mas importante, proporciona energíaA las reacciones que requieren todas las células de nuestro organismo,Representa el almacén de energía de nuestro cuerpo.

ParaDiferentesFuncionesVitales del

cuerpo

Energía que seObtiene al desdoblar

Los nutrientes

La síntesis de ATP es una de las principales funciones del metabolismo

Hidratos de CarbonoGrasasProteínas

Sintetizan

Ruptura de losEnlaces de lasbiomoleculas

Energía ATP

Fuente de energíaDiversas funciones celularesTrabajo biológico: Contracción muscular Trasmisión nerviosas Secreción de hormonas

Catabolismo deLas fuentes deenergía

Las enzimas que catalizan esta reacción de descomposición son trifosfatasas de adenosina o ATPasas

Miosina

Proteína contráctilmuy importante

Fibra muscular

La contracción muscular (esquelética) sólo es posible utilizando la energía que es liberada al descomponerse el ATP (Adenosintrifosfato) bajo la acción de una enzima (ATPasa). En presencia de la ATPasa el ATP se descompone en ADP (Adenosindifosfato) más P (Fósforo) más ENERGIA (de esta última, una parte se utiliza al realizar trabajo y otra parte variable en su magnitud se pierde en forma de calor).

Las reservas de ATP en los músculos, apenas alcanzan para unas cuantas contracciones. Estas reservas deben ser mantenidas por generación continua de ATP, fenómeno que ocurre gracias a la combustión de los alimentos en presencia de oxígeno. En trabajos un poco más prolongados el músculo dispone de otro fosfato rico en energía (Creatinfosfato), que al desdoblarse libera Energía y reconstituye el ADP en ATP.

La energía es el combustible utilizado para alimentar músculos, huesos, nervios, órganos y todas las actividades metabólicas del organismo. La energía se obtiene de tres fuentes primarias: carbohidratos, grasas y proteínas. Estos nutrientes proveen la energía química en forma de ATP (adenosintrifosfato), permitiendo la contracción de los músculos durante la actividad física.

Descrito en 1929 por Salcedo, Gerti y Carl Cori (ganadores del premio Nobel de Medicina y Fisiología, 1947).

El ciclo de Cori es la circulación cíclica de la glucosa y el lactato entre el músculo y el hígado. Las células musculares se alimentan principalmente de glucosa de sus reservas glucogénicas y sobre todo de la que llega a través de la circulación sanguínea procedente del hígado. Durante el trabajo muscular, en presencia de una gran actividad glucogenolítica anaerobia, se producen grandes cantidades de lactato, que difunde a la sangre para ser llevado al hígado. Ello es debido a que las células musculares carecen de la enzima glucosa-6-fosfatasa, por lo que la glucosa fosforilada no puede salir a la circulación. El lactato en el hígado es convertido nuevamente en glucosa por gluconeogénesis, retornando a la circulación para ser llevada de vuelta al músculo. Representa la integración entre la glucólisis y gluconeogénesis de diferentes tejidos del cuerpo.

La importancia del Ciclo de Cori se basa en que es la fuente de obtención de lactato (mediante la glucólisis y la fermentación láctica) y la transformación de éste nuevamente a glucosa (reacción de gluconeogénesis). El Ciclo de Cori tiene gran importancia fisiológica, ya que juega un papel importante en la homeostasis de la glucosa, tiene implicaciones vitales en el equilibrio ácido-base y representa una manera de redistribución de glucógeno muscular. En los primeros minutos de ejercicio intenso, la glucólisis y fermentación láctica constituyen una manera de adaptación celular, permite que los músculos trabajen anaeróbicamente y representa una fuente de energía esencial hasta que los niveles de oxígeno se repongan y pueda ocurrir la respiración aerobia. Según el tipo de ejercicio, el reciclaje de lactato y la glucosa procedente del hígado es energéticamente esencial, como por ejemplo para los nadadores en una competencia de 400 m.

Diabetes Mellitus

La diabetes, dada su frecuencia, es una de las enfermedades metabólicas más importantes. Afecta los procesos bioquímicos de carbohidratos, lípidos y proteínas de todas las células del cuerpo. Se caracteriza por: poliuria (excreción excesiva de orina), polidipsia (sed excesiva) y polifagia (hambre excesiva).

La característica más importante de la diabetes mellitus es la falta de insulina. La insulina, interacciona en la membrana celular para conseguir la entrada de glucosa al interior de la célula. Además, directa o indirectamente, la insulina aumenta la tasa de glucólisis, glucogénesis, lipogénesis y la síntesis de proteínas y disminuye la tasa de glucogenólisis y gluconeogénesis en el hígado. En el momento en que falta insulina, tienen lugar los procesos opuestos. Así, cuando el organismo mantiene una falta de insulina constante, la cantidad de glucosa que debe realizar el Ciclo de Cori es mayor (la tasa de la glucólisis aumenta) y, en cambio, la cantidad de ácido láctico transformado otra vez en glucosa es notablemente menor (la tasa de la gluconeogénesis disminuye).

El Ciclo de Cori no se realiza con normalidad dada la acumulación de lactato en el hígado. Normalmente, más del 80% de la energía producida por el cuerpo es derivada de la combustión de carbohidratos. Si el metabolismo de los carbohidratos está muy limitado, las células comienzan a oxidar las reservas de grasa para obtener energía. Además, las proteínas se degradan a los aminoácidos que a su vez se convierten en glucosa. Si se produce un metabolismo de las grasas excesivo en relación con el metabolismo inadecuado de los carbohidratos, hay cantidades insuficientes de ácido oxalacético el cual reacciona con acetil-CoA en el espiral de los ácidos grasos. Un exceso de acetil CoA conduce a una acumulación de cuerpos cetónicos que lleva a la cetosis. Como los cuerpos cetónicos son ácidos, esto lleva a una condición conocida como acidosis. Una acidosis metabólica severa, si no es contrarrestada, puede resultar en coma y la muerte.

Enfermedad de Cori-Forbes La enfermedad de Cori-Forbes es una patología que aparece como resultado de la acumulación de glucógeno en los tejidos y esto conduce a un defecto en su metabolismo. Las consecuencia es una disminución en la concentración de la glucosa sanguínea que, se ve compensada con la utilización de las proteínas musculares y del tejido adiposo a través de la gluconeogénesis.

Otras enfermedades relacionadas Las enfermedades de almacenamiento de glucógeno (EAG) son un grupo de trastornos genéticos hereditarios, cuya causa es un defecto de una enzima genética (heredada de ambos padres). La base de esto conjunto de patologías se basa en que el glucógeno se forma o se libera del cuerpo de forma incorrecta. Como consecuencia, las cantidades anormales de glucógeno aumentan y, por lo tanto, estos trastornos afectan al funcionamiento del hígado o del tejido muscular. Los tipos principales de EAG: Tipo I, enfermedad de Von Gierke: defecto en glucos-6-fosfatasa. Tipo II, enfermedad de Pompe, carencia de maltasa ácida. Tipo III, enfermedad de Cori, carencia de la enzima desramificante. Tipo IV, enfermedad de Andersen, carencia de la enzima ramificante. Tipo V, enfermedad de McArdle, carencia de fosforilasa de glucógeno en los músculos. Tipo VI, enfermedad de Hers, carencia de fosforilasa hepática. Tipo VII, enfermedad de Tarui, carencia de fosfofructocinasa muscular. Tipo IX, carencia de quinasa fosforilasa de glucógeno hepática.

Muchas gracias por su gentil atención