Metabolismo anaeróbico láctico

El metabolismo anaeróbico láctico o glucolítico anaeróbico es el medio por el cual el organismo genera energía mediante la glucosa sin la presencia de oxígeno, dando como resultado final ATP y lactato.

En este metabolismo se utilizan 2 tipos de glucosa, la que está libremente circulando por el torrente sanguíneo y la que está fosforilada como glucógeno en el hígado o músculos, ambas deben transformarse a glucosa 6P para poder seguir las posteriores transformaciones. Si la glucosa viene directamente de la sangre, esta necesita activarse fosforilándose (utilizando ATP) al ingresar a la célula, no así la proveniente del glucógeno debido a que ya está activada.

En este sistema, la glucosa que es una hexosa, es dividida en 2 triosas (en primera instancia en 2 moléculas de gliceraldehido 3 fosfato). En los procesos siguientes, las triosas antes mencionadas resintetizan 2 moléculas de ATP, lo que nos da una resíntesis total de 4 ATPs. Sin embargo, el valor neto de la reacción depende de la molécula original utilizada en este proceso, si fue la glucosa circulante, se utilizaron 2 ATPs para su activación; por el contrario, si la molécula original fue el glucógeno, la energía de activación utilizada requirió de sólo 1 ATP. Dicho esto, el valor real en ATP de estas reacciones es de -2+4 ó -1+4 respectivamente. A continuación, se presenta el siguiente esquema para explicar a grandes rasgos estos procesos.

Esquema del metabolismo anaeróbico láctico. Autoría personal

Cabe mencionar que la glucosa que ingresa a las células musculares sólo puede ser utilizada por esa célula, debido a que una vez que ingresa no puede salir, esto ocurre porque inmediatamente después de traspasar la membrana celular experimenta una fosforilación, adquiriendo carga negativa y al no poseer fosfatasas para revertir el proceso (como en el hepatocito) esta queda atrapada.

Más adelante veremos el metabolismo aeróbico para generar energía, cuales son sus similitudes y diferencias con el sistema anaeróbico.

Metabolismo de los fosfatos de alta energía

Como ya mencionamos anteriormente, nuestro sistema cuenta con 3 mecanismos para la generación de energía. En esta ocasión se abordará el sistema de los fosfágenos. En este sistema en particular se utiliza principalmente las moléculas de ATP y PCr, dejando en segundo plano a las de GTP y UTP.

Este metabolismo proporciona energía en el inicio de las actividades y cuando estas son explosivas. Tiene una duración corta de interacción en la generación de fuerza debido a que el ATP consumido mediante esta vía es altísimo en relación a las reservas que se dispone, durando un máximo de 14 segundos continuos. Esta duración se logra mediante la cesión constante de la PCr (cuyas reservas son entre el 300 al 500% más que las del ATP)  de su grupo fosfato (Pi) en donde la energía liberada a través de la hidrólisis de este se utiliza para resintetizar ATP a partir del ADP generado de la hidrólisis de la molécula de ATP preliminar.

Para aclarar un poco más este proceso, aquí un esquema a modo de resumen.

Esquema 1. Metabolismo de los fosfatos de alta energía, autoría personal.

Con esto se aclara un poco más como funciona este metabolismo y cuales son sus principales interacciones moleculares. Saludos

Glosario

Para entender de mejor manera los conceptos o temas tocados en este blog, pondré esta entrada a modo de glosario, la cual se irá actualizando a medida que avance en los temas.

ADP: Molécula perteneciente al grupo de los fosfágenos de alta energía, cuya composición está determinada por una base nitrogenada (adenina), un azúcar de tipo pentosa y 2 grupos fosfatos. Es resultante de la hidrolisis del ATP.

ATP: Molécula esencial para la generación de energía, perteneciente al grupo de los fosfágenos de alta energía, cuya composición está determinada por una base nitrogenada (adenina), un azúcar de tipo pentosa y 3 grupos fosfatos.

Citocromo: Proteínas encargadas de transportar electrones (e-) en la cadena respiratoria.

Glucólisis anaeróbica: Proceso por el cual la célula obtiene energía mediante la glucosa en ausencia de oxígeno.

GTP:  Molécula perteneciente al grupo de los fosfágenos de alta energía, cuya composición está determinada por una base nitrogenada (uracilo), un azúcar de tipo pentosa y 3 grupos fosfatos.

Hexosas: Moléculas de 6 átomos de carbono.

Hidrogenión: Protón de hidrógeno sin considerar su masa nuclear (H+).

Hidrolisis: Proceso por el cual una sustancia química se descompone mediante enzimas que catalizan mediante agua (hidorlasas)

Metabolismo aeróbico de la glucosa: Proceso por el cual la célula genera energía mediante la glucosa en presencia de oxígeno.

Metabolismo de los fosfatos de alta energía: Proceso por el cual la célula genera energía utilizando directamente ATP, UTP, GTP y ADP.

PCr: Molécula de Creatina fosforilada, cuya principal función es mantener las reservas de ATP estables mediante su desfosforilación.

Triosas: Moléculas de 3 átomos de carbono.

UTP: Molécula perteneciente al grupo de los fosfágenos de alta energía, cuya composición está determinada por una base nitrogenada (uracilo), un azúcar de tipo pentosa y 3 grupos fosfatos.

Sistemas energéticos

El cuerpo humano como cualquier organismo vivo, necesita energía para desempeñarse en su medio según lo requiera. El cuerpo humano para generar dicha energía depende casi totalmente del ATP (también puede usa UTP, GTP y ADP pero en menor grado). Para que esta molécula vital nos brinde su energía, debe ser hidrolizada (hidrólisis).

Es fundamental para la mantención de la vida que la tasa de reposición del ATP sea igual a la de la hidrolisis generada, para ello la célula cuenta de 3 mecanismos de resíntesis y generación de energía.

1. A partir de la PCr (Metabolismo de los fosfatos de alta energía).
2. A través de la glucólisis anaeróbica, pasando de glucógeno muscular a lactato.
3. Mediante la fosforilación oxidativa (Metabolismo aeróbico de la glucosa).

Cada uno de estos metabolismos tiene características similares o diferencias dependiendo de que arista se tome en consideración: Condiciones en las cuales se genere la energía (con o sin presencia de oxígeno), que sustratos utiliza para generar energía, lugar de las reacciones, etc.

A continuación se presenta el siguiente cuadro comparativo con el fin de aclarar lo antes mencionado.

Cuadro 1. Comparación sistemas energéticos, autoría personal.



Cabe mencionar que estos sistemas están en constante sinergia, no trabajan de forma aislada, cada uno de ellos aporta diferentes porcentajes a la energía utilizada. este porcentaje está determinado
por la tasa de reposición de ATP requerida, o dicho de otra forma, está determinado por el nivel de intensidad de la actividad realizada. Es así como en un ejercicio de alta intensidad, el mayor porcentaje de energía otorgada será el proveniente del sistema fosfágeno (metabolismo de los fosfatos de alta energía), y si es un ejercicio de intensidad baja, será el sistema glucolítico aeróbico el que aportará mayor porcentaje energético.

Otro factor importante a considerar en el aporte de cada sistema para la generación de energía es el tiempo por el cual se quiere mantener la actividad efectuada, pero eso lo revisaremos más adelante cuando ahondemos más en cada uno de estos sistemas.