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Sumario RESUMEN FISIOLOGÍA METABOLISMO.
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RESUMEN FISIOLOGÍA METABOLISMO.
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abrilruppel
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« »Las reacciones químicas celulares facilitan la liberación de energía de los alimentos para alimentar varios sistemas
fisiológicos de la célula, como la actividad muscular, la secreción glandular, el mantenimiento de los potenciales de membrana
en nervios y fibras musculares, la síntesis de sustancias y la absorción de alimentos en el tubo digestivo, entre otras
funciones.
Reacciones acopladas
Todos los alimentos energéticos, como los carbohidratos, las grasas y las proteínas, se oxidan en las células liberando una
gran cantidad de energía. Se compara este proceso con quemar estos alimentos fuera del cuerpo, donde la energía se
libera en forma de calor. Sin embargo, para los procesos fisiológicos de las células, se necesita una forma diferente de
energía, como el movimiento mecánico para la función muscular o la concentración de solutos en la secreción glandular.
Para lograr esto, las reacciones químicas se acoplan a los sistemas responsables de estas funciones mediante sistemas
enzimáticos y de transferencia de energía.
«Energía libre»
La cantidad de energía liberada por la oxidación completa de un alimento se denomina "energía libre de oxidación de los
alimentos" y suele representarse mediante el símbolo ΔG. Además, se menciona que esta energía libre se expresa
típicamente en calorías por mol de sustancia.
« »
La importancia del trifosfato de adenosina (ATP) como un vínculo esencial en la
producción y utilización de la energía en el organismo. Se describe al ATP como la
"moneda energética" del organismo, ya que se puede generar y consumir
repetidamente. La energía liberada por la oxidación de carbohidratos, proteínas y
grasas se utiliza para convertir el difosfato de adenosina (ADP) en ATP, que a su vez
se consume en diversas reacciones corporales, incluyendo el transporte activo a través
de las membranas celulares, contracción muscular, síntesis de moléculas esenciales,
conducción de impulsos nerviosos, división y crecimiento celular, entre otras
funciones fisiológicas.
, El ATP es un compuesto químico lábil compuesto por adenina, ribosa y tres
radicales de fosfato, siendo estos dos últimos unidos por enlaces de alta
energía. La escisión de cada uno de los radicales de fosfato libera una gran
cantidad de energía. A medida que el ATP pierde fosfatos, se convierte en ADP y
luego en AMP.
El ATP está presente en todas las células y que la mayoría de los procesos
fisiológicos que requieren energía la obtienen directamente del ATP. Los alimentos se oxidan gradualmente en las células, y
la energía liberada se utiliza para
regenerar ATP, manteniendo así un
suministro constante de esta sustancia.
La transferencia de energía se realiza
mediante reacciones acopladas.
Los productos finales de la digestión de los carbohidratos en el tubo digestivo son
principalmente glucosa, fructosa y galactosa, siendo la glucosa el componente
principal (alrededor del 80%). Después de la absorción en el tubo digestivo, gran
parte de la fructosa y casi toda la galactosa se convierten rápidamente en glucosa
en el hígado. Esto significa que la sangre que circula l eva principalmente glucosa. La
glucosa se convierte en el principal medio de transporte de carbohidratos a las
células de los tejidos.
Las células hepáticas tienen enzimas que permiten la interconversión de estos
monosacáridos (glucosa, fructosa y galactosa), y cuando el hígado libera nuevamente
estos monosacáridos en la sangre, la mayor parte es glucosa. Esto se debe a la
presencia de glucosa fosfatasa en el hígado, lo que permite que la glucosa-6-
fosfato se descomponga en glucosa y fosfato, y la glucosa regrese a la sangre a
través de la membrana de las células hepáticas.
Como resultado, la mayor parte de los monosacáridos circulantes en la sangre son glucosa, representando más del 95% de
ellos.
A pesar de que la glucosa no puede difundir fácilmente a través de los poros de la membrana debido a su peso molecular,
se transporta mediante un mecanismo de difusión facilitada.
En la membrana celular, muchas moléculas proteicas transportadoras penetran la matriz lipídica y se unen a la glucosa. Una
vez unida, el transportador l eva la glucosa a través de la membrana y luego la libera en el citoplasma. Si hay una mayor
concentración de glucosa en un lado de la membrana en comparación con el otro, la glucosa se transportará desde la
región de mayor concentración hacia la de menor concentración.
, El proceso de transporte de glucosa a través de las membranas de la mayoría de las células es diferente al observado
en la membrana gastrointestinal y en el epitelio de los túbulos renales. En estos dos últimos casos, la glucosa se
transporta mediante un mecanismo de cotransporte activo de sodio-glucosa, donde el transporte activo de sodio
proporciona la energía para absorber la glucosa en contra de un gradiente de concentración.
Sin embargo, este mecanismo de cotransporte de sodio-glucosa solo es efectivo en ciertas células epiteliales especializadas
que están adaptadas específicamente para la absorción activa de glucosa. En otras membranas celulares, la glucosa se
transporta desde áreas de mayor concentración hacia áreas de menor concentración a través de la difusión facilitada,
gracias a las propiedades de unión de la proteína transportadora de glucosa en la membrana.
La insulina tiene un gran impacto en el transporte de glucosa y otros monosacáridos en el cuerpo. Cuando el páncreas
secreta cantidades significativas de insulina, la velocidad de transporte de la glucosa en la mayoría de las células aumenta
significativamente, a menudo en más de 10 veces en comparación con la situación en la que no hay insulina presente.
Por otro lado, en ausencia de insulina, la cantidad de glucosa que difunde en la mayoría de las células del cuerpo es
bastante limitada, con excepción del hígado y el cerebro. Esto es insuficiente para satisfacer las necesidades normales de
glucosa en el metabolismo energético.
En resumen, la tasa de utilización de carbohidratos por la mayoría de las células está fuertemente influenciada por la
secreción de insulina por parte del páncreas y la sensibilidad de los diferentes tejidos a los efectos de la insulina en el
transporte de la glucosa
Inmediatamente después de entrar en la célula, la glucosa se combina con un radical fosfato de acuerdo con la siguiente
reacción:
Esta fosforilación está favorecida principalmente por la enzima glucocinasa del hígado o la hexocinasa de la mayoría de las
otras células. La fosforilación de la glucosa es casi completamente irreversible excepto en las células hepáticas, el epitelio
tubular renal y las células epiteliales intestinales; estas células disponen de otra enzima, la glucosa fosfatasa, que cuando se
activa revierte la reacción. Por tanto, en la mayoría de los tejidos del cuerpo, la fosforilación sirve para capturar la glucosa
celular. Dada su unión casi instantánea al fosfato, la glucosa ya no difundirá de nuevo al exterior, excepto en las células
especiales, sobre todo las hepáticas, que poseen fosfatasa.
Después de ser absorbida por las células, la glucosa se utiliza inmediatamente para proporcionar energía o se almacena en
forma de glucógeno, un polímero de glucosa de gran tamaño. Todas las células del cuerpo tienen la capacidad de
almacenar al menos algo de glucógeno, pero algunas, como las células hepáticas y las musculares, pueden almacenar
grandes cantidades. Las células hepáticas pueden almacenar hasta un 5-8% de su peso en forma de glucógeno,
mientras que las células musculares pueden contener alrededor del 1-3%. Las moléculas de glucógeno pueden alcanzar
, un peso molecular muy elevado, con un peso molecular promedio de 5 millones o más, y tienden a precipitarse en forma de
gránulos sólidos.
La conversión de los monosacáridos en glucógeno, un compuesto de alto peso molecular, permite el almacenamiento
eficiente de grandes cantidades de carbohidratos sin afectar significativamente la presión osmótica de los fluidos dentro de
la célula. Esto es importante, ya que altas concentraciones de monosacáridos solubles de bajo peso molecular podrían
causar desequilibrios en las relaciones osmóticas entre los fluidos dentro y fuera de la célula.
la glucosa-6-fosfato se puede convertir primero en glucosa-1-fosfato;
después, esta sustancia se transforma en uridina difosfato glucosa, que
finalmente se convierte en glucógeno. Se necesitan varias enzimas
concretas para estas conversiones y cualquier monosacárido que pueda
convertirse en glucosa puede participar en las reacciones. Ciertos
compuestos más pequeños, entre ellos el ácido láctico, el glicerol, el ácido
pirúvico y algunos aminoácidos desaminados, se pueden transformar
también en glucosa o compuestos muy afines y después en glucógeno.
Glucogenólisis significa descomposición del glucógeno almacenado por la
célula para formar de nuevo glucosa en su interior, que se puede utilizar
entonces para dar energía. La glucogenólisis no sucede por inversión de las mismas reacciones químicas que sirvieron para
sintetizar glucógeno; en su lugar, cada molécula de glucosa sucesiva de cada rama del polímero de glucógeno es escindida
mediante una fosforilación, catalizada por la enzima fosforilasa.
En condiciones de reposo, la fosforilasa se encuentra inactiva, de modo que el glucógeno permanece almacenado. Por
tanto, cuando se necesita volver a formar glucosa a partir del glucógeno, hay que activar primero la fosforilasa. Esta
activación se puede conseguir de varias formas, que incluyen la activación por la adrenalina o por el glucagón.
Activación de la fosforilasa por la adrenalina o el glucagón
Dos hormonas, la adrenalina y el glucagón, activan en concreto la fosforilasa y, por tanto, causan una glucogenólisis rápida.
El efecto inicial de cada una de estas hormonas es fomentar la síntesis celular de AMP cíclico, que inicia entonces una
cascada de reacciones químicas que activan la fosforilasa.
La médula suprarrenal libera la adrenalina cuando se estimula el sistema nervioso simpático. Por eso, una de las funciones
del sistema nervioso simpático consiste en aumentar la disponibilidad de la glucosa para un metabolismo energético rápido.
Esta función de la adrenalina se ejecuta con intensidad en las células hepáticas y en el músculo y contribuye, junto con
otros efectos de la estimulación simpática, a preparar el cuerpo para la acción.
El glucagón es una hormona secretada por las células α del páncreas cuando la concentración sanguínea de glucosa se
reduce mucho. Estimula la formación de AMP cíclico principalmente en las células hepáticas, con lo que a su vez el
glucógeno hepático se transforma en glucosa y esta se libera a la sangre, elevando así su concentración sanguínea.
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