El anabolismo heterótrofo
Un joven que juega al fútbol en las divisiones juveniles de Peñarol come fideos, lentejas y carne vacuna, pero sus músculos no guardan trigo ni proteína de vaca: fabrican miosina humana y glucógeno propios. ¿Cómo transforma una célula las moléculas de otros organismos en las suyas, y cuánto le cuesta?
Construir con lo que llega de la dieta
Una célula heterótrofa no fabrica materia orgánica a partir de inorgánica (como hace una planta con la fotosíntesis). Toma los nutrientes de la dieta, los desarma en piezas pequeñas y con ellas arma sus propias biomoléculas. Armar cuesta energía: eso es el anabolismo.
Pensá en construir una casa: los ladrillos son los aminoácidos, la mano de obra es el ATP y el plano es el ADN. Sin plano, los ladrillos y los trabajadores no sirven.
Polímeros y monómeros
La digestión desarma polímeros de la dieta en monómeros; el anabolismo arma polímeros propios. Las proteínas se arman con aminoácidos, el glucógeno con glucosa y los ácidos nucleicos con nucleótidos.
El recambio proteico
Las proteínas se degradan y se resintetizan todo el tiempo (recambio o turnover), aunque el músculo no crezca. Cada síntesis gasta ATP, así que este recambio sube el gasto de energía en reposo.
El hígado como órgano anabólico
El hígado sintetiza glucógeno, proteínas del plasma (como la albúmina), colesterol y urea. Por ejemplo, fabrica albúmina con los aminoácidos que llegan de la dieta y la vuelca a la sangre.
Definí anabolismo heterótrofo y poné dos ejemplos concretos de procesos anabólicos de una célula humana (síntesis de proteínas, de ácidos grasos o de glucógeno),…
Definí anabolismo heterótrofo y poné dos ejemplos concretos de procesos anabólicos de una célula humana (síntesis de proteínas, de ácidos grasos o de glucógeno), indicando qué consumen esos procesos (ATP, NADPH y precursores).
Para fabricar sus proteínas, una célula necesita aminoácidos, energía e información. Explicá de dónde obtiene una célula humana cada una de esas tres cosas.
Para fabricar sus proteínas, una célula necesita aminoácidos, energía e información. Explicá de dónde obtiene una célula humana cada una de esas tres cosas.
Durante la digestión, los nutrientes se descomponen en moléculas pequeñas y el anabolismo hace lo contrario. Poné dos ejemplos de polímeros que fabrica el organismo…
Durante la digestión, los nutrientes se descomponen en moléculas pequeñas y el anabolismo hace lo contrario. Poné dos ejemplos de polímeros que fabrica el organismo humano a partir de monómeros procedentes de la dieta e indicá cuál es el monómero de cada uno.
Las proteínas musculares se degradan y se vuelven a sintetizar constantemente aunque el músculo no crezca. Explicá en qué consiste este recambio proteico (turnover) y…
Las proteínas musculares se degradan y se vuelven a sintetizar constantemente aunque el músculo no crezca. Explicá en qué consiste este recambio proteico (turnover) y qué implicación tiene para el gasto energético en reposo.
La gluconeogénesis: fabricar glucosa
Entre comidas, o en un ayuno largo, el cerebro sigue necesitando glucosa. El hígado la fabrica a partir de moléculas que no son carbohidratos.
Esto se relaciona con la diabetes, una enfermedad frecuente en Uruguay: cuando falla la insulina o la respuesta a ella, el hígado sigue fabricando glucosa aunque la sangre ya tenga de sobra.
Síntesis de glucógeno y de ácidos grasos
Después de una comida con muchos fideos y refresco sobra glucosa. La célula no la deja circular sin más: la guarda de dos maneras.
Glucógeno
El glucógeno es un polisacárido (carbohidrato) ramificado hecho de miles de unidades de glucosa. Se sintetiza sobre todo en el hígado y en el músculo, a partir de glucosa. Es un proceso anabólico: consume energía, porque la glucosa se activa con UTP (formando UDP-glucosa) antes de unirse a la cadena, y ese UTP se regenera a costa de ATP. Se activa con la insulina, tras comer.
Ácidos grasos
Si aun así sobra energía, la célula convierte el exceso en grasa. La síntesis ocurre en el citosol y sigue estos pasos:
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La glucosa se degrada por la glucólisis hasta piruvato, que entra a la mitocondria y forma acetil-CoA.
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El acetil-CoA no puede cruzar la membrana mitocondrial interna. Se combina con oxalacetato y forma citrato, que sí sale al citosol.
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En el citosol, el citrato se rompe y regenera acetil-CoA.
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Con ese acetil-CoA se alarga la cadena de dos en dos carbonos. Cada alargamiento gasta ATP y necesita NADPH como poder reductor: aporta los electrones y el hidrógeno que vuelven más «reducida» la cadena (de carbonos con mucho hidrógeno).
Insulina y reparto de tareas
Tras comer, la insulina activa la síntesis: en el hígado y el músculo, glucógeno; en el hígado y el tejido adiposo, ácidos grasos y triglicéridos; en el músculo, además, proteínas. Entre comidas baja la insulina y suben el glucagón y la degradación de reservas.
El músculo usa su glucógeno solo para su propia contracción: no tiene glucosa-6-fosfatasa y no puede verter glucosa a la sangre. El hígado sí tiene esa enzima y mantiene la glucemia para todo el cuerpo, en especial el cerebro.
Colesterol y grasa corporal
El colesterol se sintetiza a partir de acetil-CoA. Cuando la dieta aporta mucho, el hígado frena su propia síntesis (regulación por retroalimentación). Es precursor de hormonas esteroides y de sales biliares.
Cuando se pierde grasa, los triglicéridos se hidrolizan (lipólisis) y los ácidos grasos se oxidan hasta CO₂ y agua; casi todo el carbono sale por los pulmones como CO₂ espirado.
Explicá qué es el glucógeno, en qué órganos se sintetiza principalmente y a partir de qué precursor se forma, indicando si el proceso consume o libera energía.
Explicá qué es el glucógeno, en qué órganos se sintetiza principalmente y a partir de qué precursor se forma, indicando si el proceso consume o libera energía.
Cuando sobra glucosa, la célula sintetiza ácidos grasos en el citosol a partir de acetil-CoA. Explicá de dónde procede ese acetil-CoA, cómo llega al citosol y qué papel…
Cuando sobra glucosa, la célula sintetiza ácidos grasos en el citosol a partir de acetil-CoA. Explicá de dónde procede ese acetil-CoA, cómo llega al citosol y qué papel desempeña el NADPH en esta síntesis.
¿Qué es la gluconeogénesis y en qué órgano ocurre principalmente? Poné dos ejemplos de precursores que no sean glúcidos a partir de los cuales el organismo puede…
¿Qué es la gluconeogénesis y en qué órgano ocurre principalmente? Poné dos ejemplos de precursores que no sean glúcidos a partir de los cuales el organismo puede fabricar glucosa.
¿Qué papel desempeña el hígado en el anabolismo? Nombrá dos procesos de síntesis que realice (glucógeno, proteínas del plasma, colesterol, ácidos grasos) y explicá…
¿Qué papel desempeña el hígado en el anabolismo? Nombrá dos procesos de síntesis que realice (glucógeno, proteínas del plasma, colesterol, ácidos grasos) y explicá brevemente uno de ellos.
Tras una comida rica en glúcidos aumenta la secreción de insulina. Explicá qué procesos anabólicos activa la insulina en el hígado, en el músculo y en el tejido adiposo,…
Tras una comida rica en glúcidos aumenta la secreción de insulina. Explicá qué procesos anabólicos activa la insulina en el hígado, en el músculo y en el tejido adiposo, y qué ocurre con esos mismos procesos durante el período entre comidas.
El colesterol se sintetiza en el organismo a partir de acetil-CoA, aunque también se obtiene de la dieta. Explicá por qué el organismo regula su propia síntesis de…
El colesterol se sintetiza en el organismo a partir de acetil-CoA, aunque también se obtiene de la dieta. Explicá por qué el organismo regula su propia síntesis de colesterol según el aporte dietético y poné dos ejemplos de moléculas esenciales que se fabrican a partir de él.
Una persona pierde $5\ \text{kg}$ de grasa corporal tras meses de dieta y ejercicio. Razoná qué ocurrió metabólicamente con ese tejido adiposo (lipólisis y oxidación de…
Una persona pierde $5\ \text{kg}$ de grasa corporal tras meses de dieta y ejercicio. Razoná qué ocurrió metabólicamente con ese tejido adiposo (lipólisis y oxidación de los ácidos grasos) y explicá por qué la mayor parte del carbono perdido abandona el cuerpo en forma de $\text{CO}_2$ espirado.
El músculo almacena glucógeno pero no puede liberar glucosa a la sangre, porque carece de la enzima glucosa-6-fosfatasa. Explicá para qué utiliza entonces su glucógeno,…
El músculo almacena glucógeno pero no puede liberar glucosa a la sangre, porque carece de la enzima glucosa-6-fosfatasa. Explicá para qué utiliza entonces su glucógeno, por qué el hígado sí puede verter glucosa a la sangre y qué ventaja tiene esta división del trabajo para el conjunto del organismo.
Síntesis de aminoácidos y proteínas
El cuerpo humano usa 20 aminoácidos. Algunos los fabrica; otros no.
Transaminación
Un aminoácido es un esqueleto de carbono con un grupo amino. El ciclo de Krebs produce esqueletos de carbono: el α-cetoglutarato y el oxalacetato son cetoácidos. En la transaminación, un grupo amino pasa de un aminoácido a un cetoácido: el cetoácido se vuelve aminoácido y el aminoácido original se vuelve cetoácido.
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α-cetoglutarato + grupo amino → glutamato
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oxalacetato + grupo amino → aspartato
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piruvato + grupo amino → alanina
Así se fabrican los aminoácidos no esenciales: la célula tiene el esqueleto de carbono y puede conseguir el grupo amino de otro aminoácido.
Los esenciales no se pueden fabricar en cantidad suficiente, porque el cuerpo humano no tiene las enzimas para armar su esqueleto de carbono. Deben llegar con la dieta.
Armar la proteína
Para fabricar una proteína no basta con tener aminoácidos. Primero se cargan en los ARNt (esto gasta ATP). Después el ribosoma los une siguiendo el orden que marca el ARNm (la información del ADN); cada avance del ribosoma también gasta energía.
Una célula que fabrica muchas proteínas gasta ATP en cargar los ARNt y en cada avance del ribosoma, por eso necesita respirar intensamente para regenerarlo.
La síntesis de proteínas es uno de los procesos que más energía consumen en la célula. Indicá en qué pasos de la síntesis se gasta energía (activación de los…
La síntesis de proteínas es uno de los procesos que más energía consumen en la célula. Indicá en qué pasos de la síntesis se gasta energía (activación de los aminoácidos, traducción) y explicá por qué una célula que fabrica muchas proteínas necesita respirar intensamente.
La transaminación permite a las células fabricar aminoácidos no esenciales. Explicá en qué consiste esta reacción y cómo los intermediarios del ciclo de Krebs (como el…
La transaminación permite a las células fabricar aminoácidos no esenciales. Explicá en qué consiste esta reacción y cómo los intermediarios del ciclo de Krebs (como el α-cetoglutarato o el oxalacetato) sirven de punto de partida para sintetizar aminoácidos.
Razoná por qué los aminoácidos esenciales deben aportarse obligatoriamente con la dieta mientras que los no esenciales no, y explicá qué problema metabólico aparece…
Razoná por qué los aminoácidos esenciales deben aportarse obligatoriamente con la dieta mientras que los no esenciales no, y explicá qué problema metabólico aparece cuando una dieta es pobre en proteínas completas.
El ciclo de Krebs como vía anfibólica
Hasta aquí parecía que el ciclo de Krebs solo servía para quemar acetil-CoA y sacar energía. Pero también es el almacén de piezas del que salen los esqueletos de carbono para construir.
Dos ejemplos concretos:
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El citrato sale de la mitocondria hacia el citosol y allí libera el acetil-CoA para fabricar ácidos grasos.
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El α-cetoglutarato y el oxalacetato sirven de esqueleto para glutamato y aspartato.
Crecer cuesta energía
Construir biomasa no sale gratis: cada enlace nuevo gasta ATP, y muchas síntesis usan además NADPH. Por eso un adolescente que crece necesita más energía que un adulto del mismo peso y actividad.
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Proteínas: cada enlace entre aminoácidos gasta varios ATP (carga del ARNt y avance del ribosoma).
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Membranas: los ácidos grasos y otros lípidos se sintetizan con ATP y NADPH, y cada célula nueva necesita membrana nueva.
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ADN: cada célula nueva necesita copiar su ADN, lo que requiere nucleótidos y ATP.
Y los precursores y el ATP vienen siempre del catabolismo: de la glucosa y las grasas de la dieta, que se oxidan en la respiración celular. Más anabolismo exige más catabolismo.
Volvé al principio: las células del futbolista desarman la proteína de la carne y el almidón de los fideos hasta piezas pequeñas, y con ATP, NADPH y la información de su ADN arman miosina y glucógeno propios.