PARCIAL RESUELTO DE QUIMICA BIOLÓGICA (26)

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INTEGRACIÓN DEL METABOLISMO TISULAR: LA DIVISIÓN DEL 
TRABAJO 
 
Cada tejido tiene una función especializada, que se manifiesta en su anatomía y en su actividad 
metabólica. 
HIGADO 
EL HÍGADO TRANFORMA Y DISTRIBUYE LOS NUTRIENTES. Durante la digestión en los mamíferos, 
los tres principales tipos de nutrientes (hidratos de carbono, lípidos y proteínas) experimentan 
una hidrólisis enzimática hasta convertirse en sus constituyentes más sencillos para poder ser 
absorbidos eficientemente. Luego de ser absorbidos, la mayor parte de azúcares, aminoácidos 
y algunos TG reconstituidos pasan a los capilares sanguíneos desde los enterocitos y viajan hasta 
el hígado; el resto de TG entra en el tejido adiposo a través del sistema linfático. La vena porta 
es una ruta directa desde los órganos digestivos al hígado, por lo que el hígado es el primero en 
tener acceso a todos los nutrientes ingeridos. 
Los hepatocitos transforman los nutrientes obtenidos de la dieta en los combustibles y 
precursores necesarios para cada tejido y los exportan a través de la sangre. 
El hígado tiene una notable flexibilidad metabólica para responder a estas circunstancias 
cambiantes. Por ejemplo cuando la dieta es rica en proteínas, los hepatocitos contienen niveles 
elevados de enzimas para el catabolismo de aminoácidos y la gluconeogénesis. Al cambiar a una 
dieta rica en glúcidos, los niveles de estas enzimas caen y comienzan a sintetizarse enzimas 
necesarias para el metabolismo de los glúcidos y la síntesis de grasas. Las enzimas hepáticas se 
recambian a una velocidad 5-10 veces mayor a la velocidad de recambio enzimático en otros 
tejidos tales como el músculo. 
AZÚCARES: la glucosa ingresa al hepatocito vía el 
transportador GLUT2 y una vez allí es fosforilado por la 
Glucoquinasa (Hexoquinasa IV) para formar Glu-6P. Esta 
enzima tiene una Km de 10 mM, mucho más alta que las 
demás isozimas de la hexoquinasa en otras células. Ese 
elevado km permite que la glucoquinasa continúe 
fosforilando glucosa cuando su concentración alcanza 
niveles muy por encima de aquellos que resultarían 
saturantes para las demás hexoquinasas. Además, su 
elevado km asegura que la fosforilación de la glucosa sea 
mínima cuando la glucosa es baja, impidiendo que el hígado 
consuma glucosa como combustible. Esto contribuye al 
ahorro de glucosa, que puede destinarse a otros tejidos. 
La fructosa, galactosa y manosa absorbidas en el intestino 
también se convierten en Glu-6P. 
(1) La glu-6P puede ser desfosforilada por la Glu-6Pasa para 
formar glucosa libre, que se exporta para mantener los 
niveles de glucosa en sangre. 
(2) La glu-6P que no es necesaria de modo inmediato para formar glucosa sanguínea se 
transforma, en parte, en glucógeno hepático o puede tener algún otro destino. 
(3) La glucosa 6-P sigue la vía de la glucólisis para formar piruvato, el cual por acción de la 
PDH se transforma en acetil-CoA, que ingresa al ciclo de Krebs y es oxidado para la 
formación de energía en forma de cofactores reducidos NADH, los que finalmente 
ingresan a la cadena respiratoria y generan ATP por fosforilación oxidativa. 
(4) El acetil-CoA también puede servir para la síntesis de colesterol, cuerpos cetónicos o 
ácidos grasos. Estos últimos pueden ser incorporados a triglicéridos o formar parte de 
fosfolípidos. Una buen parte de estos lípidos sintetizados en el hígado se transportan en 
las lipoproteínas plasmáticas hacia otros tejidos. 
(5) La glu-6P puede entrar a la vía de las pentosas, la cual proporcionan NADPH, necesario 
para la biosíntesis de AG y colesterol, y ribosa 5-P, un precursor de la síntesis de 
nucleótidos. El NADPH también es un cofactor esencial en la destoxificación y 
eliminación de muchos medicamentos y otros 
xenobióticos metabolizados en el hígado. 
LÍPIDOS: los AG que se encuentran en el hepatocito tienen 
distintas rutas para su utilización. 
(1) Algunos se convierten en lípidos. (2),(3) y (4) En la mayoria 
de la circunstancias, los AG constituyen el principal 
combustible oxidado por el hígado, formando Acetil-CoA y 
NADH. El acetil-CoA ingresa al ciclo de Krebs donde es oxidado 
totalmente para impulsar la sintesis de ATP. (5) el exceso de 
actil-CoA se convierte en cuerpos cetónicos, que circulan por 
la sangre hacia otros tejidos que los utilizan como 
combustibles energéticos. Estos cuerpos cetónicos 
suministran parte importante de la energia en algunos tejidos 
extrahepáticos en un estado de ayuno prolongado. (6) parte 
del Acetil-CoA se utiliza a su vez para la sintesis de colesterol, 
necesario para la sintesis de membranas, y que tambien es precursor de todas las hormonas 
esteroideas y de sales biliares. (7) los AG se transforman en los fosfolípidos y los TG de las 
lipoproteinas plasmáticas, que transportan los lipidos hasta el tejido adiposo para su 
almacenamiento en forma de TG. (8) algunos AG libres se unen a la seroalbúmina y son 
transportados al corazón y a los músculos esqueléticos, donde son utilizados como combustible 
principal. 
Ciertos nutrientes, entre ellos los iones Fe y la Vitamina A se almacenan en el hígado. 
TEJIDO ADIPOSO 
EL TEJIDO ADIPOSO ALMACENA Y SUMINISTRA ÁCIDOS GRASOS. Hay dos tipos distintos de tejido 
adiposo con funciones totalmente diferentres: 
1) Tejido adiposo blanco: es el más abundante de los dos y se haya ampliamente distribuido 
en el organismo, por debajo de la piel, alrededor de los grandes vasos y en la cavidad 
abdominal. Los adipocitos almacenan TG y son metabólicamente muy activos y responden 
rápidamente a estímulos hormonales en coordinación metabólica con el hígado, el músculo 
esquelético y el corazón. 
En periodos de elevada ingestión de glúcidos, el tejido adiposo puede convertir la glucosa 
en AG, convertirlos en TG y almacenarlos. Los adipocitos también almacenan TG que 
proceden del hígado (como VLDL) y del tracto intestinal después de una ingesta de comidas 
ricas en grasa (como Quilomicrón) 
Cuando aumenta la demanda de combustible, los TG almacenados son hidrolizados por 
lipasas en el interior de los adipocitos para liberar AG, que pueden entonces ser transferidos 
al músculo esquelético y al corazón. La liberación de AG se acelera por la adrenalina, que 
estimula de fosforilación dependiente de AMPc de la perilipina, lo cual permite el acceso de 
la Lipasa Sensible a Hormonas a los depósitos de TG. La insulina contrarresta este efecto, 
disminuyendo la actividad de la lipasa. 
En el tejido adiposo, el glicerol liberado por la lipasa no se puede reutilizar en la síntesis de 
TG porque este tejido no contiene glicerol quinasa. En cambio se utiliza piruvato para la 
glicerogénesis. 
Además funcionar como depósito energético, el tejido adiposo funciona como órgano 
endócrino, produciendo y liberando hormonas que coordinan el metabolismo de las grasas 
y de los azúcares en todo el organismo en función del estado de las reservas energéticas. 
2) Tejido adiposo marrón: es abundante en el recién nacido y en los animales que hibernan 
pero menos abundante en el hombre adulto. Los adipocitos de este tejido también 
almacenan TG pero como rasgo único tienen una intensa expresión del gen de la 
TERMOGENINA, la proteína desacoplante mitocondrial. 
La actividad de la TERMOGENINA es responsable de la principal función del tejido adiposo 
marrón: la TERMOGÉNESIS. En los adipocitos marrones los AG almacenados se oxidan 
completamente en el ciclo de Krebs generando FADH2 y NADH reducidos que ingresan a la 
cadena respiratoria. En el tejido adiposo blanco los protones bombeados fuera de la 
mitocondria durante la transferencia de electrones, vuelven a ingresar a la matriz a través 
de la ATP sintasa, y la energía de la disipación del gradiente de protones es aprovechada 
para la síntesis de ATP. En cambio en el tejido adiposo marrón, la termogenina suministra 
una vía alternativa para el ingreso de los protones a la matriz mitocondrialque evita la ATP 
sintasa; la energía del gradiente de H+ se disipa como calor, que mantiene al organismo (el 
sistema nervioso y las vísceras) a temperatura óptima cuando la temperatura ambiente es 
baja. 
LOS MÚSCULOS UTILIZAN ATP PARA REALIZAR TRABAJO MECÁNICO 
El metabolismo de los miocitos está especializado para generar ATP como fuente inmediata de 
energía para la contracción. Existen dos clases de tejidos musculares que difieren en su función 
fisiológica y en la utilización de combustibles: 
 Músculo de contracción lenta (músculo rojo): producen ATP de manera lenta pero 
constante y es muy resistente a la fatiga. Es un músculo rico en mitocondrias y está 
irrigado por una red densa de vasos sanguíneos que aportan el oxígeno necesario para 
la producción de ATP. 
 Músculo de contracción rápida (músculo blanco): tiene menos mitocondrias y menor 
irrigación que el músculo rojo. Además, este tipo de músculo se fatiga más pronto 
porque cuando es activo consume ATP a un ritmo por encima de su capacidad de 
reemplazarlo. 
El músculo esquelético puede utilizar AG libres, cuerpos cetónicos o glucosa como fuente de 
energía, según el grado de actividad muscular: 
 Actividad ligera o reposo: el combustible principal 
para la síntesis de ATP es la glucosa sanguínea, los 
AG libres liberados por el tejido adiposo y los 
cuerpos cetónicos procedentes del hígado. 
Predomina la respiración aeróbica. 
 Actividad intensa: debido a la que la demanda de 
ATP es tan grande, el flujo sanguíneo no puede 
suministrar suficiente oxígeno para cubrir las 
necesidades solamente a través de respiración 
aeróbica. En estas circunstancias, el glucógeno 
almacenado en el músculo se degrada hasta lactato 
por fermentación. La liberación directa de glucosa-
6P a partir del glucógeno ahorra una molécula de 
ATP, la cual normalmente seria usado para la 
fosforilación de la glucosa por la hexoquinasa. De esta forma, la formación de lactato 
responde de forma más rápida y óptima a las necesidades de ATP, suplementando la 
producción basal por respiración aeróbica. 
Las cantidades pequeñas de glucógeno en el músculo (1% del peso total del tejido), limitan 
la cantidad de energía que se puede obtener en el ejercicio intenso. Por esto, el músculo 
esquelético contiene otra fuente de ATP, en forma de FOSFOCREATINA. Durante periodos 
de contracción intensa, la CREATINA QUINASA puede catalizar la transferencia del fosfato 
desde la fosfocreatina hacia una molécula de ADP, formando CREATINA. Durante la 
recuperación la misma enzima resintetiza fosfocreatina a partir de creatina y ATP. 
El músculo cardíaco difiere del esquelético por mantener una actividad continua, con un ritmo 
regular de contracción y relajación, y un metabolismo completamente aerobio. El corazón utiliza 
como combustible principal AG libres, pero también glucosa y cuerpos cetónicos captados de a 
sangre. Al igual que el músculo esquelético, el músculo cardíaco no almacena lípidos ni 
glucógeno en grandes cantidades. Tiene pequeñas cantidades de energía de reserva en forma 
de fosfocreatina, suficientes para unos pocos segundos de contracción. Cualquier 
acontecimiento que impida el suministro de oxígeno al músculo cardíaco (depósitos lipídicos o 
coágulos) puede provocar la muerte del tejido, este suceso representa un infarto del miocardio 
o más comúnmente denominado ataque cardíaco. 
EL CEREBRO CONSUME ENERGÍA PARA LA TRANSMICIÓN DE LOS IMPULSOS NERVIOSOS 
Las neuronas del cerebro adulto normalmente solo utilizan glucosa como combustible. El 
cerebro consume O2 a un ritmo constante y contiene muy poco glucógeno, por lo que depende 
del suministro permanente de glucosa de la sangre. Las neuronas pueden utilizar cuerpos 
cetónicos producidos por el hígado durante periodos de ayuno prolongado o inanición, una vez 
que se acaba el glucógeno hepático. 
La energía generada a partir de la oxidación de la glucosa se necesita para crear y mantener un 
potencial eléctrico a través de la membrana plasmática de las neuronas. En la membrana 
plasmática de estas células existe un transportador dependiente de ATP, la ATPasa Na+/K+, que 
bombea 2 iones K+ hacia adentro y 3 iones Na+ hacia afuera de la neurona. Esto produce que el 
potencial transmembrana resultante cambie transitoriamente a medida que una señal eléctrica 
(potencial de acción) se transmite de un extremo al otro de la neurona. 
Los potenciales de acción son el principal mecanismo de transferencia de información en el 
sistema nervioso, de modo que la falta de ATP, incluso en periodos cortos, puede producir 
graves alteraciones en las funciones cerebrales. 
LA SANGRE ACTÚA DE MEDIADOR DE LAS INTERACCIONES METABÓLICAS ENTRE LOS TEJIDOS. 
Transporta nutrientes desde el intestino delgado al hígado y desde el hígado y el tejido adiposo 
a otros órganos; también transporta productos de desecho desde los tejidos extrahepáticos al 
hígado para su transformación y hasta los riñones para su excreción. El oxígeno se desplaza en 
la sangre desde los pulmones a los tejidos, y el CO2 generado durante la respiración tisular 
vuelve por la sangre a los pulmones para su exhalación. La sangre también transporta señales 
hormonales que regulan e integran las actividades de diferentes tejidos. 
El eritrocito humano depende solamente de la glucólisis para el suministro de ATP. El destino 
principal del piruvato generado es la conversión en lactato por fermentación. Este lactato vuelve 
al hígado, donde es convertido en glucosa para ser almacenada como glucógeno o para 
recircular a los tejidos periféricos. 
Los carbohidratos y lípidos desempeñan función como proveedores de una gran proporción de 
las calorías dietéticas. Si la dieta es sobre todo de carbohidratos, la glucosa será el principal 
combustible de los tejidos. Sin embargo, en muchos tejidos, inclusive en condiciones de 
nutrición suficiente, los ácidos grasos se oxidan de preferencia a glucosa, en particular en 
estados de déficit calórico o inanición. El propósito es ahorrar glucosa para aquellos tejidos (por 
ejemplo, el cerebro y eritrocitos) que lo requieren en todas las circunstancias. Así, los 
mecanismos reguladores, a menudo mediados por hormonas, aseguran un suministro 
energético adecuado para todos los tejidos en todo momento, desde el estado de nutrición 
completa hasta la inanición total. 
NO TODOS LOS ALIMENTOS SON INTERCOMVERTIBLES. El ser humano puede estar limitado en 
el grado al cual la glucosa puede convertirse en ácidos grasos. Una reacción más significativa 
respecto a esto es la conversión de piruvato en Acetil-CoA (precursor de AG). No obstante, en 
cuanto al proceso inverso, la conversión de AG en glucosa, la reacción catalizada por la PDH es 
irreversible, lo que evita la conversión directa de Aceti-CoA en piruvato. 
La fracción glicerol de los TG formará glucosa después de la activación a glicerol-3P, siendo una 
fuente importante de glucosa en la inanición. 
LA ECONOMÍA DEL METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS Y LÍPIDOS INCLUYE A TODO EL CUERPO. 
La glucosa es una necesidad metabólica para el cerebro y los eritrocitos en todos los estados de 
nutrición, asimismo que se necesitan grandes cantidades de glucosa para la nutrición del feto y 
la síntesis de leche. Ciertos tejidos y tipos celulares dependen de un suministro continuo de 
glucosa. Probablemente los tejidos extrahepáticos necesitan una provisión mínima de glucosa 
para mantener las concentraciones de oxalacetato y la integridad del ciclo de Krebs. Además la 
glucosa parece ser la fuente principal de glicerol 3P en los tejidos carentes de glicerol quinasa 
como es el tejido adiposo amarillo. 
LA UTILIZACIÓN PREFERENCIAL DE CUERPOS CETÓNICOS Y AG LIBRES ECONOMIZA GLUCOSA 
PARA FUNCIONES ESENCIALES. Ambos compuestos ahorran la oxidación de glucosa en el 
músculo impidiendo su entrada a la célula, su fosforilación por la hexoquinasa y por PFK-1 y la 
descarboxilación oxidativadel piruvato. Esto es posible porque la oxidación de AG y cuerpos 
cetónicos eleva la concentración intracelular de citrato, la cual inhibe a su vez la fructoquinasa. 
También se generan mayores proporciones de Acetil-CoA y ATP que inhiben a PDH. Se ha visto 
que en condiciones de escasez de carbohidratos, los combustibles disponibles son oxidados en 
el siguiente orden (cuerpos cetónicos  AG libres  glucosa. 
LA CETOGÉNESIS ES UNA ADAPTACIÓN METABÓLICA PARA LA INANICIÓN. La cetosis surge a 
consecuencia de una deficiencia en el carbohidrato disponible y su función primaria es eliminar 
el exceso de carbonos de AG del hígado en una forma que es oxidada con facilidad por los tejidos 
extrahepáticos en lugar de glucosa. 
En el ejercicio moderado, los lípidos son el combustible principal, pero en el intenso llegan a ser 
menos adecuados, por lo que los carbohidratos asumen la función de combustible principal 
hasta que se consume el glucógeno muscular. Tienen importancia las reservas de TG en las 
propias células musculares. 
En animales alimentados con dietas ricas en carbohidratos, la oxidación de AG es economizada. 
Esto se debe a que la lipólisis del tejido adiposo se inhibe por las elevadas concentraciones 
sanguíneas de glucosa e insulina, por lo cual los valores de AG libres permanecen bajos. 
INANICIÓN: a media que el animal pasa del estado alimentado al de ayuno, decrece la 
disponibilidad de glucosa y se emplea glucógeno hepático como un intento por conservar la 
concentración de la glucemia. Al mismo tiempo disminuye la concentración de insulina 
sanguínea y aumenta la de glucagón. Cuando esto sucede, se desinhibe la lipólisis en el tejido 
adiposo y la grasa es movilizada como ácidos grasos libres y glicerol. Los primeros se transportan 
a los tejidos no adiposos donde son oxidados o esterificados. El glicerol forma parte del almacén 
de carbohidratos luego de ser activa a glicerol-3P, principalmente en el hígado y riñón. La 
provisión de carbohidratos por el tejido adiposo, en la forma de glicerol, es una función 
importante porque es solo esta fuente de carbohidratos, junto con aquella proporcionada por 
la gluconeogénesis a partir de las proteínas, la que puede suministrar al organismo en ayuno la 
glucosa para aquellos que la necesitan. 
HIGADO: el hígado incorpora y esterifica una proporción considerable de la producción de AG 
libres, desempeña un papel regulador en la remoción del exceso de tales ácidos en la circulación. 
Cuando el suministro de carbohidratos es adecuado, casi todo lo que entra es esterificado y, en 
última instancia, retransportado desde el hígado como VLDL para ser utilizado por otros tejidos. 
Sin embargo ante un aumento de afluencia de AG libres, se dispone de una ruta alternativa, la 
cetogénesis, que permite al hígado continuar retransportando mucho flujo de ácidos grasos 
libres en una forma que es fácilmente utilizada por los tejidos extrahepáticos en todas las 
condiciones de alimentación. 
LAS PRINCIPALES VÍAS METABÓLICAS SON REGULADAS POR UNA O DOS ENZIMAS CLAVE QUE 
CATALIZAN REACCIONES NO EQUILIBRADAS (cuadro apunte) 
LOS PATRONES PRINCIPALES DE METABOLISMO EN ÓRGANOS O TEJIDOS INDIVIDUALES SON 
DETERMINADOS POR LA PRESENCIA O AUSENCIA DE ENZIMAS CLAVE. Este es el factor más 
importante en la definición del tipo de sustratos captados y de productos formados, todo lo cual 
determina el flujo y dirección de los metabolitos en la sangre. (Cuadro apunte)