 Las células pueden utilizar los hidratos

de carbono, las grasas y las proteínas

La cantidad de energía de cada enlace,
para sintetizar grandes cantidades de
liberado
trifosfatopor
dedescomposición
adenosina (ATP) condel ATP, basta
para inducir
objeto casi cualquier
de emplearlo reacción química
como fuente
enenergética
el organismo
para si setodas
casi logralas
una transferencia
demás
adecuada
funcionesde la energía.
celulares.
 Por esta razón al ATP se le denomina
El«divisa»
ATP seenergética
genera pordel
la metabolismo
combustión de los
hidratos
celular de carbono, grasas y proteínas.
 1. La combustión de los hidratos de
carbono, en particular la glucosa,
pero también cantidades menores
2. La
de combustión
otros azúcaresdecomo
los ácidos grasos
la fructosa;
por B-oxidación en la mitocondria
esto sucede en el citoplasma de la
celular.
célula a través de la glucólisis
anaerobia y en la
3. La combustión demitocondria
las proteínas,aque
través
exige ladel ciclo aerobio
hidrólisis hacia losdel ácido
componentes
cítrico (Krebs).
aminoácidos y la descomposición de
estos hacia compuestos intermedios del
ciclo del ácido cítrico y, por último, a
acetil coenzima A y dióxido de carbono.
 El ATP suministra energía para la síntesis de
los componentes celulares más importantes.
 Entre los procesos intracelulares de mayor
interés, que requieren energía del ATP, se
encuentra la formación de enlaces
peptídicos entre los aminoácidos durante la
síntesis de proteínas.
 La energía del ATP también sirve para
sintetizar la glucosa a partir del ácido láctico
y los ácidos grasos a partir del acetil
coenzima A.
 Además, la energía del ATP se aprovecha
para formar el colesterol, los fosfolípidos, las
hormonas y casi todas las demás sustancias
corporales.
 Hasta la síntesis de urea a partir del
amoníaco para su posterior excreción renal
requiere ATP.
 ¿EL MÚSCULO NO SE CONTRAERÍA SIN LA ENERGÍA DEL ATP ?
 La miosina, una de las proteínas
contráctiles importantes de la fibra
muscular, actúa como enzima que
descompone el ATP en difosfato de
adenosina (ADP) y libera, en
consecuencia, la energía necesaria
para la contracción. En condiciones
normales, cuando el músculo no se
contrae, apenas se descompone el
ATP, pero la tasa de consumo del
ATP se multiplica, como mínimo, por
150 durante los episodios breves de
contracción máxima
 Se señala que el transporte activo
de casi todos los electrólitos y de
las sustancias como la glucosa, los
aminoácidos y el acetoacetato
puede efectuarse contra un
gradiente electroquímico, pese a
que la difusión natural de estas
sustancias debiera seguir la
dirección contraria.
 Para oponerse al gradiente
electroquímico se requiere
energía, proveniente del ATP
 El ATP provee la energía para
la secreción glandular.
 Los principios que rigen para la
secreción glandular son los
mismos que para la absorción
de las sustancias contra un
gradiente de concentración,
puesto que se requiere energía
para concentrar las sustancias
secretadas por las células
glandulares.
 Además, se precisa energía
para la síntesis de los
compuestos orgánicos que se
secretan.
 La energía empleada durante la propagación de un
impulso nervioso deriva de la energía potencial
almacenada en forma de diferencias de concentración
iónica a través de la membrana.
 En otras palabras, una concentración elevada de
potasio dentro de la fibra y reducida fuera de ella
supone un tipo de depósito energético.
 La energía que se necesita para que cada potencial de
acción transite por la membrana de la fibra proviene
de este almacenamiento energético; muy poca
cantidad de potasio sale de la célula y muy poco sodio
entra en ella durante cada potencial de acción. Sin
embargo, los sistemas de transporte activo, provistos
de la energía del ATP, pueden transportar de nuevos
los iones a sus posiciones primitivas a través de la
membrana.
 Pese a la trascendencia del ATP como sustancia
acopladora para la transferencia energética, no es
el depósito más abundante de enlaces de fosfato de
gran energía dentro de la célula.
 La fosfocreatina, que también posee este tipo de
enlaces de fosfato hiperenergéticos, se encuentra
en cantidades de tres a ocho veces mayores que el
ATP.
 Esta cifra es algo mayor que las 12.000 calorías por
mol de cada uno de los dos enlaces de fosfato de
gran energía del ATP.
 La fórmula del fosfato de creatinina corresponde a:
 A diferencia del ATP, la fosfocreatina no actúa como sustancia de acoplamiento
directo para la transferencia de energía entre los alimentos y los sistemas celulares
Por esta razón,
funcionales, se puede
pero puede considerar
transferir energía de que
modoelindistinto
sistema deelATP-
con ATP.
fosfocreatina
 Si esde
la célula dispone uncantidades
sistemaadicionales
de «amortiguación» del de
de ATP, gran parte ATP.
esta energía se
aprovecha para la síntesis de fosfocreatina, con lo que se acumula en los depósitos
energéticos.
También se entiende entonces la importancia de la homeostasis
 Luego, cuando
del ATP, empieza
porque lasatasas
consumirse el ATP,
de casi la energía
todas de la fosfocreatina se
las reacciones
transfiere de nuevo y con rapidez al ATP y de este a los sistemas funcionales
metabólicas del organismo dependen de esta constancia.
celulares.
 Esta interrelación reversible entre el ATP y la fosfocreatina
 La energía anaeróbica es la derivada de los alimentos
sin el consumo simultáneo de oxígeno la energía
aeróbica es la procedente de los alimentos a través
del metabolismo oxidativo.
 Los hidratos de carbono son los únicos aimentos
importantes que aportan energía sin recurrir
necesariamente al oxígeno; la liberación de energía
tiene lugar durante la descomposición glucolítica de la
glucosa o del glucógeno en ácido pirúvico.
 Por cada mol de glucosa descompuesto en ácido
pirúvico se forman 2 moles de ATP.
 Sin embargo, cuando el glucógeno depositado en una
célula se descompone en ácido pirúvico, cada mol de
glucosa, contenida en el glucógeno, genera 3 moles de
ATP.
 Si una persona deja de respirar, retiene una pequeña cantidad de oxígeno en los
pulmones y otra cantidad adicional en la hemoglobina de la sangre.

 Este oxígeno basta para conservar la función metabólica durante sólo 2 min.

 Para que la vida prosiga se requiere una fuente adicional de energía.

 Esta puede provenir de la glucólisis durante 1 min más, es decir, de la

descomposición del glucógeno de las células en ácido pirúvico y de la conversión
de ácido pirúvico en ácido láctico, que sale de la célula
 El músculo esquelético puede ejecutar
proezas extremas de fuerza durante breves
segundos, pero no de forma prolongada.
 Casi toda la energía adicional que se
requiere durante estos brotes de actividad
no proviene de los procesos oxidativos,
porque tardan mucho en responder, sino
de las fuentes anaeróbicas:
 1) el ATP ya presente en las células
musculares
 2) la fosfocreatina celular
 3) la energía anaeróbica liberada por la
descomposición glucolítica del glucógeno
a ácido láctico.
 La liberación energética a través de la glucólisis
• esUna vez más
bastante terminado
rápida que ellaejercicio, se
liberación oxidativa.
aprovecha el metabolismo oxidativo
para reconvertir cerca de cuatro
 Por este motivo, casi toda la energía extra que se
quintas
requiere partes
durante unadel ácidoagotadora
actividad láctico que
en se
extienda
glucosa;máselderesto
5 a 10 se
s pero menos de 1en
transforma a 2 min
proviene de la glucólisis anaerobia.
ácido pirúvico y se descompone y
oxida a través del ciclo del ácido
 Encítrico.
definitiva, el contenido en glucógeno muscular
disminuye en las sesiones durante los instantes de
ejercicio intenso, mientras que la concentración
La reconversión
• sanguínea a glucosa
de ácido láctico aumenta.tiene lugar,
sobre todo, en las células hepáticas
luego la glucosa es transportada de
nuevo a los músculos, donde se
almacena en forma de glucógeno.
 Después de una sesión agotadora
de ejercicio, la persona empieza a
respirar con dificultad y consume
mucho oxígeno durante varios
minutos o incluso hasta 1 h
después. 1) reconvertir el ácido láctico
2)
4)
3) Reconvertir
restablecer laelconcentración
monofosfato
concentración de
normal
5)reconvertir
acumulado
aumentar durante
la creatina y el fosfato
el ejercicio de
de
adenosina
de oxígeno yligado
el ADP enhemoglobina
a la ATP
 Este oxígeno adicional se emplea en fosfocreatina
nuevo
oxígenoen de
glucosa
los pulmones hasta su y
para: a la mioglobina
valor normal.
 Este consumo extra de oxígeno,
después de acabado el ejercicio,
se conoce como repago de la
deuda de oxígeno
 Control de la velocidad de las reacciones catalizadas por enzimas.
 Los mecanismos por los que una enzima cataliza una reacción química se basan en
la unión inicial de aquella con alguno de los sustratos de la reacción
 De este modo se alteran las fuerzas de unión al sustrato lo suficiente como para
que reaccione con otras sustancias.
 Por consiguiente, la velocidad general de la reacción química depende tanto de la
concentración de la enzima como del sustrato que se une a ella.
Limitación
 Cuando de
la la velocidad de lade
concentración reacciones
en serie.
• Importancia de la concentración de sustrato
sustrato es elevada, la velocidad de
para
la la regulación
reacción de lasdepende
química reaccionescasi
Casi todas las reacciones químicas del
metabólicas.
en exclusiva
organismo de la concentración
se producen de
en serie el producto
dela enzima.
una reacción actúa como sustrato de la
• Si la concentración de sustrato disminuye lo
siguiente
Aumenta y así
 suficiente, lasucesivamente.
de concentración
suerte que sólo sederequiere
enzima
una desde
pequeña un valor
porción arbitrario
de la enzima para de
la
Por1 eso,
hasta la 2,
reacción, velocidad
la 4 u 8, laglobal
velocidad de unade
velocidad
de reacción serie
se la
compleja
vuelve de reacciones
directamente químicas depende,
reacción se eleva proporcional
de modo a la
enconcentración
primer lugar,de desustrato
la velocidad de reacción
ydemuestran
de enzima.
proporcional, como lo
del paso más lento de la serie, que se
los trazados
denomina crecientes develocidad
las
• Esta relación se advierte con la absorciónde
paso limitante de la
curvas
toda
de la
lasserie reactiva.
sustancias a partir del tracto
intestinal o del túbulo renal cuando su
Laconcentración
concentración esde ADP es el factor que
reducida.
regula la velocidad de cesión energética.
 • La caloría.

 El metabolismo corporal se • Para exponer la tasa metabòlica corporal y los temas

refiere a todas las reacciones relacionados de una manera cuantitativa, es necesario
químicas que suceden en las emplear alguna unidad que exprese la cantidad de
células y la tasa metabólica energía liberada por los distintos alimentos o consumida
suele expresarse como la tasa
por los diversos procesos funcionales del organismo.
de liberación de calor durante
estas reacciones.
• En general, la caloría es la unidad utilizada para este fin.
 El calor es el producto terminal
de casi toda la energía liberada • Como se recordará, 1 caloría, a menudo denominada
en el organismo.
caloría gramo, es la cantidad de calor necesaria para
elevar 1 °C la temperatura de 1 g de agua.

• La caloría es una unidad demasiado pequeña para

hablar de la energía corporal.

• Por eso, en metabolismo, caloría se corresponde con

kilocaloría, que equivale a 1.000 calorías, y representa la
unidad con la que se mide el metabolismo energético.
 La calorimetría directa mide el
calor liberado por el cuerpo.
 Como, en general, las personas
no efectúan trabajos manuales,
la tasa metabólica de todo el
cuerpo se puede determinar de
una manera sencilla por la
cantidad total de calor liberada
en un momento dado por el
organismo
 El gasto energético es la cantidad de
energía que el organismo necesita para
mantener su peso y realizar las funciones
necesarias a lo largo del día. Además, la
calorimetría indirecta, mide las
necesidades nutricionales de cada persona.
 El gasto de energía produce un intercambio
de gases. Para gastar las calorías que
aportan los nutrientes, el organismo
consume oxígeno y al “quemarlas”,
produce dióxido de carbono. La
calorimetría es, por tanto, una espirometría
en la que se mide secuencialmente el
consumo de oxigeno y la producción de
dióxido de carbono.
 Un hombre sano, que pesara 70 kg y
que permaneciera todo el día en la
cama, consumiría alrededor de
1.650 calorías.
 El proceso de la alimentación y la
digestión aumenta la cantidad de
energía consumida cada día del
orden de 200 calorías, de manera
que si este hombre permaneciera
en la cama e ingiriera una dieta
razonable requeriría un aporte de
alimentos equivalente a 1.850
calorías diarias.
 Una persona, aunque permanezca en reposo
completo, consume mucha energía para todas
las reacciones químicas del organismo.
 Este valor mínimo de energía, necesario para
subsistir, se conoce como tasa metabólica (o
metabolismo) basal (TMB) y representa del 50
al 70% del gasto energético diario de la
mayoría de las personas sedentarias
 Como el grado de actividad física varía mucho
de una persona a otra, la medición de la TMB
aporta un índice valioso para comparar la tasa
metabólica de las distintas personas.
 El método habitual con el que se determina la
TMB consiste en medir la tasa de utilización
del oxígeno en un período determinado.
 Después de ingerir una comida, la tasa metabólica
aumenta como consecuencia de las distintas
reacciones químicas que acompañan a la digestión,
absorción y almacenamiento de los alimentos dentro
del organismo.
 Ya que se requiere energía para estos procesos y se
genera calor.
 Cuando se toma una comida con muchos hidratos de
carbono o grasas, la tasa metabolica se suele
incrementar en un 4% pero si se ingiere una comida
rica en proteínas, la tasa metabolica empieza a
elevarse en el plazo de lh , alcanza un máximo cercano
al 30% sobre el valor normal y se mantiene así
durante 3 a 12 h.
 Este efecto de las proteínas sobre la tasa metabólica
se conoce como acción dinámica específica de las
proteínas.
 El efecto termógeno de los alimentos explica el 8%
del consumo energético diario total de muchas
personas.
 Existe otro mecanismo, el de la termogénia sin tiritona, que genera calor como
respuesta al frío.
 Este tipo de termogenia se estimula con la activación del sistema nervioso
simpático, que libera noradrenalina y adrenalina que, a su vez, aumentan la actividad
metabólica y la producción de calor.
 La estimulación simpática induce la liberación de grandes cantidades de calor por
parte de algunos tipos de tejido graso, en concreto de la grasa parda.
 Este tipo de grasa contiene muchas mitocondrias y múltiples globulillos de grasa,
en lugar de un solo glóbulo voluminoso.
 La fosforilación oxidativa de las mitocondrias de estas células es fundamentalmente
«desacoplada», es decir, cuando los nervios simpáticos estimulan estas células, las
mitocondrias producen mucho calor, pero casi nada de ATP.
 De este modo, prácticamente toda la energía oxidativa liberada se transforma de
inmediato en calor.
La termogenia sin tiritona también actúa
como amortiguador de la obesidad