4.12: Metabolismo Intermedio
- Page ID
- 56881
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
La fuente inmediata de energía para la mayoría de las células es la glucosa. Pero la glucosa no es el único combustible del que dependen las células. Otros carbohidratos, grasas y proteínas pueden usarse en ciertas células o en ciertos momentos como fuente de ATP. La complejidad del mecanismo por el cual las células utilizan la glucosa puede hacer que esperes fervientemente que no se necesite un sistema de construcción similar para cada tipo de combustible. Y en efecto no lo es.
Una de las grandes ventajas de la oxidación paso a paso de la glucosa en CO 2 y H 2 O es que varios de los compuestos intermedios formados en el proceso vinculan el metabolismo de la glucosa con el metabolismo de otras moléculas de alimentos.
Por ejemplo, cuando se utilizan grasas como combustible, la porción de glicerol de la molécula se convierte en PGAL y entra en la vía glicolítica en ese punto. Los ácidos grasos se convierten en moléculas de acetil-CoA y entran en la vía respiratoria para ser oxidados en las mitocondrias. Los aminoácidos liberados por la hidrólisis de proteínas también pueden servir como combustible.
- En primer lugar, se elimina el nitrógeno, proceso llamado desaminación.
- Los fragmentos restantes ingresan luego a la vía respiratoria en varios puntos.
Por ejemplo,
- los aminoácidos Gly, Ser, Ala y Cys se convierten en ácido pirúvico y entran en las mitocondrias para respirarse.
- Acetil-CoA y varios intermedios en el ciclo del ácido cítrico sirven como puntos de entrada para otros fragmentos de aminoácidos (mostrados en azul).
Estos vínculos permiten así la respiración del exceso de grasas y proteínas en la dieta. No es necesario ningún mecanismo especial de respiración celular para aquellos animales que dependen en gran medida de las grasas ingeridas (por ejemplo, muchas aves) o proteínas (por ejemplo, carnívoros) para su suministro de energía.
Gran parte de la proteína que consumimos se convierte finalmente en glucosa (un proceso llamado gluconeogénesis) para proporcionar combustible para el cerebro y otros tejidos. Si bien todos nuestros alimentos son interconvertibles hasta cierto punto, no lo son del todo. En otras palabras, ningún alimento puede suplir todas nuestras necesidades anabólicas. De hecho, podemos sintetizar muchas grasas a partir de la glucosa, pero ciertas grasas insaturadas no se pueden sintetizar y deben tomarse directamente en nuestra dieta. Estos son el ácido linoleico, el ácido linolénico y el ácido araquidónico. Todos son insaturados; es decir, tienen dobles enlaces. Aunque podemos sintetizar 11 de los aminoácidos a partir de precursores de carbohidratos, debemos obtener otros 9 (los “aminoácidos esenciales”) directamente.
Muchos de los puntos que conectan el metabolismo de los carbohidratos con el catabolismo de grasas y proteínas sirven como válvulas bidireccionales (indicadas en la figura por flechas de doble punta). Proporcionan puntos de entrada no solo para el catabolismo (respiración celular) de ácidos grasos, glicerol y aminoácidos, sino también para su síntesis (anabolismo). Así, la descomposición catabólica de los almidones puede conducir (a través de acetil-CoA y PGAL) a la síntesis de grasa.
La fructosa presenta un problema especial
La fructosa se produce por la digestión del disacárido sacarosa (azúcar común de mesa) en los monosacáridos glucosa y fructosa. Tanto la glucosa como la fructosa comparten la misma fórmula empírica (C 6 H 12 O 6) y el mismo contenido calórico (686 kcal/mol). Pero el cuerpo los trata de manera muy diferente.
La glucosa es absorbida y metabolizada por todas las células para generar ATP por glucólisis y respiración celular, y el exceso de glucosa se convierte preferentemente en glucógeno en lugar de grasas. La fructosa es absorbida solo por las células hepáticas, y el exceso de fructosa se convierte en grasas (ácidos grasos y glicerol). En Estados Unidos, la mayoría de los refrescos y alimentos preparados ahora están endulzados con jarabe de maíz alto en fructosa (60% de fructosa, 40% de glucosa). El consumo excesivo de estos productos bien puede estar relacionado con la creciente prevalencia en Estados Unidos de obesidad y diabetes tipo 2.