Volver a la portadaBiología · 2° Bach. CT · Cambiar asignatura
Empezar gratis
2° CT · Biología
El metabolismo · El metabolismo celular

El anabolismo heterótrofo

Te conviene dominar: La expresión génica (1.° de Educación Media Superior (bachillerato))

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.

Una célula muscular toma nutrientes de la dieta (aminoácidos, glucosa y ácidos grasos) y, gastando ATP y NADPH, construye sus propias proteínas, ácidos grasos y glucógeno. célula muscular nutrientes + ATP, NADPH proteínas ácidos grasos glucógeno

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.

Practica★☆☆Sin empezar
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).

Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
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.

Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
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.

Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
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.

Resolver

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.

Esquema de la glucólisis y la gluconeogénesis: la glucosa se degrada a piruvato o lactato (glucólisis), y la gluconeogénesis la fabrica de nuevo a partir de piruvato o lactato y de glicerol o aminoácidos. glucosa piruvato / lactato glicerol / aminoácidos glucólisis gluconeogénesis

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.

Una molécula de glucosa sobrante sigue dos caminos: se almacena como glucógeno, un gránulo ramificado de unidades de glucosa, o se convierte en acetil-CoA y luego en una cadena larga de ácido graso con ayuda de NADPH. O glucosa sobrante glucógeno hígado y músculo acetil-CoA (citosol) + NADPH O OH ácidos grasos

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:

  1. La glucosa se degrada por la glucólisis hasta piruvato, que entra a la mitocondria y forma acetil-CoA.

  2. El acetil-CoA no puede cruzar la membrana mitocondrial interna. Se combina con oxalacetato y forma citrato, que sí sale al citosol.

  3. En el citosol, el citrato se rompe y regenera acetil-CoA.

  4. 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.

Practica★☆☆Sin empezar
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.

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
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.

Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
¿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.

Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
¿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.

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
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.

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
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.

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
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.

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
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.

Resolver

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.

  • α-cetoglutarato + grupo amino → glutamato

  • oxalacetato + grupo amino → aspartato

  • 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.

Arriba, un esqueleto carbonado (piruvato) recibe un grupo amino y se convierte en aminoácido (alanina). Abajo, un ribosoma lee el ARNm, los ARNt cargados con aminoácidos (con gasto de ATP) aportan los aminoácidos y se forma la cadena de la proteína. O O O⁻ esqueleto carbonado piruvato + NH₂ grupo amino NH₂ O O⁻ aminoácido alanina aminoácidos ATP ARNt ARNm proteína ribosoma avance: gasta energía

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.

Practica★☆☆Sin empezar
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.

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
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.

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
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.

Resolver

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.

Ciclo de Krebs como vía anfibólica: de él salen intermedios hacia aminoácidos, ácidos grasos y glucosa, y las reacciones anapleróticas los reponen. ciclo de Krebs aminoácidos ácidos grasos glucosa reacciones anapleróticas reponen los intermedios

Dos ejemplos concretos:

  • El citrato sale de la mitocondria hacia el citosol y allí libera el acetil-CoA para fabricar ácidos grasos.

  • 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.

  • Proteínas: cada enlace entre aminoácidos gasta varios ATP (carga del ARNt y avance del ribosoma).

  • Membranas: los ácidos grasos y otros lípidos se sintetizan con ATP y NADPH, y cada célula nueva necesita membrana nueva.

  • 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.

Resumen

¡A practicar! 0 ejercicios de nivel difícil en este apartado
Ver todos los ejercicios de este apartado