Anatomia y Fisiologia (515)

Vista previa del material en texto

496 Anatomía y Fisiología Humana
14
cuando no se produce una ingesta adecuada de hidra-
tos de carbono en la dieta. Las proteínas se suelen al-
macenar cuidadosamente (incluso se atesoran) en las
células del organismo. Es fácil de entender si se tiene en
cuenta que las proteínas son el principal material em-
pleado para crear estructuras celulares.
Metabolismo de los hidratos de
carbono, las grasas y las proteínas
en las células del organismo
Metabolismo de los hidratos de carbono
Al igual que una caldera utiliza aceite (su combustible)
para producir calor, las células del organismo emplean
los hidratos de carbono para producir energía celular
(ATP). La glucosa, también denominada azúcar en
sangre, es el producto más empleado para la digestión
de los hidratos de carbono. La glucosa también es el
principal combustible para crear ATP en la mayoría de
las células del organismo. El hígado es la excepción, ya
que suele emplear también grasas, cediendo así la glu-
cosa a otras células. A grandes rasgos, la glucosa se des-
compone pieza por pieza, y parte de la energía química
liberada cuando se rompen sus enlaces se emplea para
unir fosfatos a moléculas de ADP para crear ATP.
La reacción general se resume en la Figura 14.18.
Los átomos de carbono liberados abandonan las células
como dióxido de carbono y los átomos de hidrógeno
eliminados (que contienen electrones ricos en energía)
se pueden combinar con oxígeno para formar agua. Es-
tos usos del oxígeno se suelen denominar en su con-
junto respiración celular. Los sucesos de las tres prin-
cipales rutas metabólicas (glucólisis, el ciclo de Krebs y
la cadena respiratoria) se muestran en la Figura 14.19.
La oxidación a través de la eliminación de los áto-
mos de hidrógeno (que se transfieren temporalmente a
coenzimas que contienen vitaminas) es un cometido
principal de la glucólisis y del ciclo de Krebs. La glucó-
lisis también suministra energía a cada molécula de glu-
cosa para que se pueda dividir en dos moléculas de
ácido pirúvico y producir una pequeña cantidad de ATP
en el proceso (Figura 14.19). El ciclo de Kreb, o de los
ácidos tricarboxílicos, produce virtualmente todo el dió-
xido de carbono y el agua resultantes de la respiración
celular. Al igual que la glucólisis, produce una pequeña
cantidad de ATP al transferir grupos de fosfatos ricos en
energía directamente de sustancias fosforiladas a ADP. El
oxígeno libre no está implicado en el proceso.
La cadena respiratoria es donde se produce la ac-
ción para la producción de ATP. Los átomos de hidrógeno
extraídos durante las dos primeras fases metabólicas se
cargan con energía. Estos hidrógenos se transportan me-
diante las coenzimas hasta los portadores de proteínas de
la cadena respiratoria, que forman parte de las membra-
nas de las crestas mitocondriales (Figura 14.20). Ahí es
donde los átomos de hidrógeno se dividen en iones (H+)
y electrones (e–) de hidrógeno. Los electrones van per-
diendo energía al pasar de un portador a otro portador de
menor energía. Se liberan de su “carga” de energía en una
serie de pasos y en cantidades lo suficientemente peque-
ñas como para permitir a la célula realizar enlaces de fos-
fatos y ADP para producir ATP. Por último, se reduce el
oxígeno libre (los iones de hidrógeno y los electrones se
unen con oxígeno molecular), dando como resultado
agua y una gran cantidad de ATP. Al contrario de lo que
ocurre en la reacción explosiva que se suele producir
cuando se queman combustibles (O2 se combina con hi-
drógeno), se pierde una cantidad de energía relativa-
mente pequeña en forma de calor (y luz).
Como la glucosa es el combustible principal para
crear ATP, la homeostasis de los niveles de glucosa en
sangre es de vital importancia. Si hay niveles excesiva-
mente elevados de glucosa en la sangre (hipergluce-
mia), parte del sobrante se acumula en las células del
organismo (sobre todo en el hígado y en las células de
los músculos) como glucógeno. Si los niveles de glu-
cosa en sangre siguen siendo demasiado elevados, el
sobrante se convierte en grasa. Está claro que la ingesta
de grandes cantidades de alimentos calóricos como go-
losinas y otros dulces ocasiona una rápida acumulación
de grasa en los tejidos adiposos del organismo. Cuando
los niveles de glucosa en sangre son demasiado bajos
(hipoglucemia), el hígado descompone el glucógeno
H2OO2 CO2C6H12O6 6 6 6+ + +
Glucosa Agua EnergíaOxígeno Dióxido de 
carbono
ATP
F I G U R A 1 4 . 1 8 Resumen de la ecuación de la respiración celular.