El catabolismo de lípidos y proteínas
Valentina lleva dos horas corriendo por la Rambla de Montevideo. Hace rato que gastó casi toda su glucosa de reserva, y aun así sigue avanzando. ¿De dónde saca la energía? Y si una persona pasa varios días sin comer, ¿qué combustible usa su cuerpo? La glucosa no es el único: las grasas y, en último extremo, las proteínas también se queman, y todas terminan en el mismo punto, el ciclo de Krebs.
La β-oxidación de los ácidos grasos
Un gramo de grasa almacena unos $38\text{ kJ}$ ($9\text{ kcal}$), más del doble que uno de glucosa ($17\text{ kJ}$). Por eso las aves migratorias, como las que llegan cada año a los humedales de Rocha, vuelan miles de kilómetros sin comer. ¿Cómo rompe la célula esas cadenas largas de carbono para extraer tanta energía?
El nombre viene del carbono β. En el ácido graso activado, el carbono 1 es el del grupo carboxilo unido a la CoA, el carbono 2 se llama α y el carbono 3, β. La oxidación ocurre sobre ese carbono β, y por eso la cadena se corta justo ahí: en cada ronda se libera un fragmento de dos carbonos (el acetil-CoA) y queda una cadena más corta.
Por gramo, el orden de energía es: lípidos ($9\text{ kcal}$) > glúcidos y proteínas (unas $4\text{ kcal}$ cada uno). El organismo prefiere los glúcidos porque se movilizan rápido y el cerebro y los glóbulos rojos dependen de la glucosa. Las proteínas tienen funciones estructurales y enzimáticas, así que se queman solo en situaciones extremas.
Explicá qué es la β-oxidación, en qué lugar de la célula ocurre y qué producto entrega al ciclo de Krebs. Indicá además qué moléculas cargadas de electrones se generan…
Explicá qué es la β-oxidación, en qué lugar de la célula ocurre y qué producto entrega al ciclo de Krebs. Indicá además qué moléculas cargadas de electrones se generan durante el proceso.
En la β-oxidación, los ácidos grasos se van acortando de dos en dos átomos de carbono. Explicá por qué recibe ese nombre (sobre qué carbono de la cadena se produce la…
En la β-oxidación, los ácidos grasos se van acortando de dos en dos átomos de carbono. Explicá por qué recibe ese nombre (sobre qué carbono de la cadena se produce la oxidación) y qué fragmento se libera en cada ronda del proceso.
Razoná por qué 1 g de grasa rinde más ATP que 1 g de glucosa, haciendo referencia al grado de reducción de los carbonos de la cadena hidrocarbonada de los ácidos grasos…
Razoná por qué 1 g de grasa rinde más ATP que 1 g de glucosa, haciendo referencia al grado de reducción de los carbonos de la cadena hidrocarbonada de los ácidos grasos y a la cantidad de electrones que pueden entregar a la cadena respiratoria.
De la grasa de reserva al acetil-CoA
El acetoacetato y el β-hidroxibutirato son ácidos: al liberar H⁺ bajan el pH de la sangre. En la diabetes sin controlar falta insulina (o no actúa bien), así que la glucosa no entra a las células aunque abunde en la sangre. Las células responden como si ayunaran: queman grasa y fabrican muchos cuerpos cetónicos. Si se acumulan, acidifican la sangre: eso es la cetoacidosis.
Los triglicéridos no son solo ácidos grasos: cada uno tiene también una molécula de glicerol. Al hacerse la lipólisis, el glicerol viaja por la sangre hasta el hígado, donde se convierte en un intermedio de tres carbonos de la glucólisis (dihidroxiacetona fosfato). Ese intermedio puede seguir hacia el piruvato o, en el ayuno, remontar hasta glucosa.
Los ácidos grasos de cadena par, en cambio, solo dan acetil-CoA. En los animales el acetil-CoA no puede convertirse en glucosa: al entrar al ciclo de Krebs, sus dos carbonos se pierden como $\text{CO}_2$ y no hay una ganancia neta de oxalacetato. Por eso, de una grasa, solo el glicerol (una parte pequeña) sirve para fabricar glucosa.
Durante un ayuno prolongado o una dieta muy rica en grasas aumentan los cuerpos cetónicos en sangre. Explicá qué son los cuerpos cetónicos y razoná por qué aparecen…
Durante un ayuno prolongado o una dieta muy rica en grasas aumentan los cuerpos cetónicos en sangre. Explicá qué son los cuerpos cetónicos y razoná por qué aparecen cuando el ciclo de Krebs no puede asimilar todo el acetil-CoA procedente de la β-oxidación.
En la diabetes no controlada aumenta la producción de cuerpos cetónicos aunque haya mucha glucosa en sangre. Explicá esta aparente paradoja (sin insulina, la glucosa…
En la diabetes no controlada aumenta la producción de cuerpos cetónicos aunque haya mucha glucosa en sangre. Explicá esta aparente paradoja (sin insulina, la glucosa apenas entra en las células musculares y adiposas) y razoná por qué la acumulación de cuerpos cetónicos puede provocar una cetoacidosis.
El glicerol procedente de los triglicéridos puede entrar en la glucólisis convertido en un intermedio de tres carbonos. Explicá por qué esa parte de las grasas sí puede…
El glicerol procedente de los triglicéridos puede entrar en la glucólisis convertido en un intermedio de tres carbonos. Explicá por qué esa parte de las grasas sí puede transformarse en glucosa, mientras que los ácidos grasos de cadena par, en los animales, no pueden (el acetil-CoA no es gluconeogénico).
El catabolismo de las proteínas
Tras una dieta casi solo de carne, o en un ayuno largo, la orina contiene mucha más urea. ¿Cómo aprovecha la célula el esqueleto carbonado de una proteína sin intoxicarse con el nitrógeno que contiene?
Los aminoácidos de la dieta pueden seguir tres destinos. El primero es fabricar proteínas nuevas, y es el prioritario cuando la dieta es equilibrada. El segundo es transformarse en otras moléculas nitrogenadas (nucleótidos, hormonas, neurotransmisores). El tercero es degradarse para obtener energía, y es el que ocurre con los que sobran, porque el cuerpo no almacena aminoácidos.
Las proteínas de la dieta no se almacenan en el organismo. Explicá qué ocurre con los aminoácidos que sobran: qué grupo se les retira, cómo se elimina el nitrógeno…
Las proteínas de la dieta no se almacenan en el organismo. Explicá qué ocurre con los aminoácidos que sobran: qué grupo se les retira, cómo se elimina el nitrógeno sobrante y qué destino tiene el resto de la molécula.
Los aminoácidos de las proteínas ingeridas pueden seguir tres destinos: fabricar nuevas proteínas, transformarse en otras moléculas nitrogenadas o degradarse para…
Los aminoácidos de las proteínas ingeridas pueden seguir tres destinos: fabricar nuevas proteínas, transformarse en otras moléculas nitrogenadas o degradarse para obtener energía. Explicalos brevemente e indicá cuál es el prioritario cuando la dieta es equilibrada.
Describí la desaminación de los aminoácidos y explicá el destino de las dos partes resultantes: el grupo amino (y su conversión en urea) y el esqueleto carbonado (que…
Describí la desaminación de los aminoácidos y explicá el destino de las dos partes resultantes: el grupo amino (y su conversión en urea) y el esqueleto carbonado (que puede incorporarse a las rutas catabólicas como piruvato, acetil-CoA o intermediarios del ciclo de Krebs).
La urea y los órganos que la procesan
El nitrógeno que sale de los aminoácidos pasa por dos órganos. El hígado hace la desaminación y el ciclo de la urea, y el riñón filtra la urea de la sangre y la elimina en la orina. Cuanto más aminoácidos se degradan, más trabajo tienen los dos.
La urea se forma en el hígado a partir del amonio. Explicá por qué el organismo invierte energía en convertir el amonio, muy tóxico, en urea, e indicá cómo se elimina…
La urea se forma en el hígado a partir del amonio. Explicá por qué el organismo invierte energía en convertir el amonio, muy tóxico, en urea, e indicá cómo se elimina esta del cuerpo.
Una dieta muy rica en proteínas somete al hígado y al riñón a un trabajo extra. Explicá, en términos del metabolismo del nitrógeno (desaminación, ciclo de la urea y…
Una dieta muy rica en proteínas somete al hígado y al riñón a un trabajo extra. Explicá, en términos del metabolismo del nitrógeno (desaminación, ciclo de la urea y excreción), por qué este tipo de dietas puede resultar problemático en personas con enfermedad hepática o renal.
Un punto de encuentro: el acetil-CoA
Los aminoácidos se clasifican según el destino de su esqueleto carbonado. Los glucogénicos dan piruvato o intermedios del ciclo de Krebs, que pueden convertirse en oxalacetato y de ahí en glucosa. Los cetogénicos dan acetil-CoA o acetoacetil-CoA, que no se pueden convertir en glucosa. Por eso, en el ayuno, los glucogénicos se usan para fabricar glucosa para el cerebro.
Ordená los tres tipos de biomoléculas energéticas (glúcidos, lípidos y proteínas) según la energía que aportan por gramo y explicá por qué el organismo utiliza…
Ordená los tres tipos de biomoléculas energéticas (glúcidos, lípidos y proteínas) según la energía que aportan por gramo y explicá por qué el organismo utiliza preferentemente los glúcidos y recurre a las proteínas solo en situaciones extremas.
Los aminoácidos se clasifican en glucogénicos (su degradación produce piruvato o intermedios del ciclo de Krebs) y cetogénicos (producen acetil-CoA o acetoacetil-CoA).…
Los aminoácidos se clasifican en glucogénicos (su degradación produce piruvato o intermedios del ciclo de Krebs) y cetogénicos (producen acetil-CoA o acetoacetil-CoA). Explicá qué significa esta clasificación y por qué durante el ayuno los aminoácidos glucogénicos pueden servir para fabricar glucosa.
Volvé al principio: Valentina agota su glucosa de reserva y sigue con la β-oxidación de sus grasas, que entregan acetil-CoA al mismo ciclo de Krebs. Y en un ayuno largo, el cuerpo pasa de grasas a cuerpos cetónicos y, solo en el extremo, a sus propias proteínas.