Biología, la vida en la tierra con fisiología Tomo 01-páginas-43

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G uardián de la salud
Aprovechamiento de la energía: glucólisis y respiración celular 1 3 7
¿Por qué se engorda al com er carbo ffln
Quienes tienen la fortuna de co n ta r con alim entos en 
abundancia se preguntan por q ué parece q ue todo lo que 
com en se convie rte en grasa. ¿Po r qué no excretam os los 
excedentes d e m oléculas energéticas q ue no necesitam os? ¿Por 
qué d e todos m odos sentim os ham bre, si y a tenem os exceso 
de peso?
Desde la perspectiva de la evo lución, com er en exceso 
cuando hay com ida disponible e s un com portam iento de 
adaptación. En épocas d e ham bruna, que eran co m u nes en 
los prim eros tiem pos d e la humanidad, la gente con exceso 
de grasa tenia m ás probabilidades d e sobrevivir, m ientras 
que los delgados m orían d e inanición. Desde el punto de 
vista evo lu tivo , hace relativam ente poco que m ucha gente 
tiene acceso continuo a com ida co n muchas ca lorías. En 
estas condiciones, e l Im pulso por com er y la adap tación de 
guardar los excedentes de com ida en fo rm a d e grasa produce 
obesidad, un problem a d e salud en Estados Unidos, M éxico y 
m uchos o tros países.
¿Por qué no guardamos la energia en glucosa o en A T P? Com o 
recordarás del capitulo 3, la grasa almacena el doble de energia 
por un idad de peso que las proteínas o lo scarbohidratos, 
como la glucosa. Puesto que usar la grasa como molécula de 
almacenamiento reduce el peso q ue debem os cargar, esta 
adaptación fue Importante para nuestros antepasados primitivos 
que necesitaban moverse deprlsa para atrapar las presas o para 
no convertirse e n una. No usamos e l A T P para alm acenar energia 
a largo plazo porque la cantidad d e energía guardada e n los 
enlaces del ATP la vuelve demasiado Inestable.
Es com ún q ue los an im ales ganen grasa por com er azúcar y 
otros carbohidratos. Por e jem plo, un colibrí d e cu e llo ro jo pesa 
d e dos a tres gram os (lo m ism o que una monedlta). A finales 
del verano , se alim enta vorazm ente d e l néctar azucarado de 
las flo res (F IG U R A Eft-3) y acum ula tan ta g rasa q ue casi dup lica 
su peso, l a energ ia d e esta g rasa le perm ite e fectuar su larga 
m igración d e l este d e Estados Un idos a través d e l Golfo de 
México hasta M éxico o Centroam érica, donde pasa el invierno.
SI e l colibrí a lm acenara su energ ía en form a d e carbohidratos 
en lugar d e grasa , seria m uy pesado para vo lar.
Como el a lm acenam iento d e grasa e s tan im portante para 
la supervivencia, las célu las tienen rutas m etabólicas que
Durante la fo m en tac ió n se d o n an electrones d e l N A D H 
(ju n to con algunos iones h id ró gen o ) a l p iruvato, co n lo q ue cam bia 
quím icam ente. Si e l sum in istro de N A D * se agotara ( lo q ue ocurri­
ría ráp idam ente s in la fernrentadón), la glucólisis se detendría, ce­
saría la producción energética y el organism o m oriría m u y ráp ido.
D ep e n d ie n d o d e la m ta m etab ó lica co n la q ue hayan evo­
lu c io n a d o , los o rgan ism os realizan un a d e d o s form as d e fe rm en­
tac ió n para regenerar el N A D * : fe rm en ta c ió n láctica, q ue produce 
ác id o láctico a p a rtir d e l p im va to , o la fe rm en tac ión a lcohó lica , 
que produce a lco h o l y C O , a partir d e l p iru va to . C o m o la fer­
m en tac ión n o degrada com p le tam en te la g lucosa n i to m a energía 
d e l N A D H para p roducir m ás A T P , los organism os q ue dependen 
d e la fe rm en tac ión d eb en con sum ir m ás g lucosa para generar la 
m ism a can tid ad d e A T P q ue los organism os q ue realizan la res­
p ira c ió n celular.
perm iten transform ar quím icam ente en grasa los alim entos 
consum idos en cantidades excesivas. Adem ás d e degradar 
h g lucosa, las rutas bioquím icas descritas en este capitulo 
participan también e n la producción d e grasa. En e l capítulo 
3 se describe la estructura d e la grasa: tres ác id os grasos 
unidos a una co lum na d e g lice ro l (véase la fig u ra 3-12). Por 
e jem plo, si te com es un dulce lleno d e sacarosa (azúcar de 
mesa), este d isacárido se rom pe primero en su s azúcares 
sim ples: g lucosa y fructosa, q ue entran e n la g lucó lis is (la 
fructosa entra en un a etapa algo posterio r que la g lucosa) 
y se convierten en C3P. SI la s célu las tienen suficiente ATP, 
parte d e este G 3 P se desvia para hacer la co lum na d e glicerol 
de la grasa. AJ continuar la degradación de los azúcares, 
se forma acelll CoA (véase la figura 8-5). U s m oléculas 
excedentes d e acetil C o A se toman como materias primas 
para sintetizar los ácidos grasos q ue se unirán al g licero l para 
form ar u ta m olécula d e grasa, lo s alm idones, com o los que 
se encuentran e n las papas o e l pan, son cadenas la rgas de 
m oléculas de glucosa, co n lo q ue puede verse por q ué comer 
grandes cantidades d e a lm idón, asi com o de azúcar, hacen 
que uno engorde.
▲ F IG U R A E8-3 U n c o l ib r í s e a l im e n ta d e n é c ta r
A lg u n a s c é lu la s f e r m e n t a n e l p ir u v a t o 
p a r a f o r m a r la c t a to
La fe rm entación d e l p iru vato e n lactato se lla m a fe rm e n ta c ió n 
lá c t ic a (e n e l citosol, e l á d d o láctico se ioniza, con lo q ue forma 
lactato ). l a fe rm entación láctica ocurre e n m úsculos tan activos 
q ue consum en todo el oxígeno q ue tienen .
O ra n d o les falta oxígeno, los m úsculos n o dejan de trabajar 
d e inm ed ia to . En ú ltim a instancia, los a n im a lo se m ueven m ás v i ­
gorosam ente cu an d o luchan, h u yen o persiguen a su presa. D u ran ­
te estas actividades, su cap aad ad d e persistir un poco m ás puede 
m arcar la d iferencia en tre la v id a y la muerte. C u an d o los m úsculos 
tienen m u y poco oxigeno, la g lucólisis sum in istra sus escasas dos 
m o lécu las d e A T P p o r m o lécu la de glucosa, lo cual le perm ite ap o r­
tar la energ ía necesaria para un a aceleración breve y final.
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1 3 8 • I L i v k I j de l a c é l u l a
Para regenerar el N A D * . las célu las m usculares fe rm en ian 
m o lécu las de p iru vato e n lacta to usando electrones d e l N A D H y 
ion es h id ró gen o (F IG U R A 8-8).
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G>m o e n la ferm entación láctica, el N A D ’ debe regenerarse para 
q ue co n tin ú e la g lucólisis. D urante la ferm entación a lcohólica, con 
e l H * y los electrones d e l N A D H se usan para convertir e l p iruvato 
en e tano l y C O , ( y n o e n lactato ). E s to libera N A D ’ , q ue luego 
queda listo para aceptar m ás e lectrones energizados e n la g lucólisis 
(F IG U R A 8-9).
2 N AD * 2 NADH 2 NADH 2 NAD*
© G G G G © - G G © © G G
(g lu có lisis ) (ferm entación)
g lucosa ._____ piruvato lactato
A D P 2 ATP
A F IG U R A 8-8 L a g lu c ó lis is se g u id a p o r fe rm e n ta c ió n 
lá c tic a
Po r e jem p lo , s i respiras ag itadam ente tras hab e r corrido 
para llegar a t ie m p o a clases, tus m úsculos d ep end ie ron d e la g lu ­
có lisis para o b ten e r parte d e s u energ ía y tu s pu lm ones se esforza­
ro n por restitu ir e l oxígeno necesario para la resp iración celu lar. 
C u a n d o e l oxígeno queda reabasteddo, e l lacta to se convierte 
de nuevo e n p iru vato tan to e n las cé lu las de los m úsculos, d o n d e 
se usará para la resp iración ce lu la r , co m o e n e l h ígado, d o n d e el 
p iru vato se convierte d e n u e vo e n glucosa. Ésta pasa luego a l to- 
n e n te san g u íneo co m o fuente d e energ ía para célu las d e l resto 
d e l cuerpo.
D iversos organism os se va len de la fe rm en ta c ió n láctica, 
co tn o la s bacterias q u e co n v ie rten la leche e n yogur, crem a ác ida 
y queso. C o m o los ácidos tienen un sabo r am argo,e l á c id o lác­
tico co n trib uye al s ab o r d is tin tivo de estos a lim entos. F J ácido 
tam b ién desnatu ra liza la p ro te ín a d e la leche, pues a lte ra su es­
tructura tr id im en s io n a l. Po r e s to la leche se espesa y la textura de 
la c rem a ác ida y la leche es sem isó lida.
Algunas célu las ferm entan el piruvato p ara form ar 
alcohol etílico y dióxido de carbono
M u ch o s m icroorganism os, co m o la levadura (h o n g o un ice lu la r), 
realizan la fe rm e n ta c ió n a lc o h ó lic a en condiciones anaeróbiras.
E s tu d io de ca so c o n t n u a c i o n
Cuando los deportistas alteran su 
conteo sanguíneo: ¿los tramposos 
se salen con la suya?
¿Por q ué la velocidad prom edio en la carrera olím pica d e cinco 
m il m etros es m enor q ue en la d e 100 metros? En los 100 
metros p lanos, los m úscu los d e las p iernas de los corredores 
usan m ás A T P del q ue sum in istra la respiración ce lu lar, pero 
la ferm entación anaerób lca sólo aporta A T P para un a carrera 
corta. Las carreras largas tienen que ser aeróbicas y , por 
consiguiente, m ás lentas, para ev ita r q ue se acum iáe ácido 
Hctico, que causa fatiga extrem a, do lor m uscular y calam bres.
2 NAD* 2 N A D H 2 NADH 2 NAD*
glucosa
J G G G ^ © © . 2©
(g lucó lisis) (form on loción)
piruvato etanol CO ,
2 A D P 2 ATP
A F IG U R A 8-9 L a g lu c ó lis is se g u id a p o r fe rm e n ta c ió n 
a lc o h ó lic a
En los v in o s espum osos la fe rm en tación co n tin ú a e n la bo­
te lla . d o n d e cap tan C O , y p rod ucen las pequeñas burbu jas por 
las q ue es fam osa la ch am p añ a (F IG U R A 8-10). Encontrarás más 
detalles acerca d e las ap licaciones prácticas d e la fe rm entación 
en e l ap artad o 'E n la ce s con la v id a d iaria : U n a jarra d e v in o , un a 
hogaza de pan y u n buen tazón de c o l ag ria '.
A F IG U R A 8-10 L a fe rm e n ta c ió n e n a c c ió n Los vinos 
espumosos obtienen su alcohol de la fermentación alcohólica; 
el C O , que liberan puede causar esta explosiva descompresión.
P R E G U N T A Algunas especies de bacterias realizan la respiración 
aeróblca y otras, la anaeróblca (fermentación). En un ambiente 
con abundante oxigeno, ¿alguna de las dos tendría una ventaja 
competitiva? ¿Y en un ambiente con poco oxigeno?
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