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La glucólisis es el primer paso en la degradación de la glucosa para extraer energía para el metabolismo celular. La glucólisis se compone de una fase que requiere energía, seguida de una fase que la libera.

Introducción

Vamos a suponer que les damos una molécula de glucosa a ti y una a Lactobacillus acidophilus, la amigable bacteria que convierte la leche en yogur. ¿Qué harían tú y la bacteria con sus respectivas moléculas de glucosa?

En general, el metabolismo de la glucosa en una de tus células es muy diferente al metabolismo de Lactobacillus; para más información, mira el artículo sobre fermentación. Sin embargo, los primeros pasos serían los mismos en ambos casos: tanto tú como la bacteria deberán romper en dos la molécula de glucosa mediante la glucólisis.

¿Qué es la glucólisis?

En los organismos que realizan respiración celular, la glucólisis es la primera etapa de este proceso. Sin embargo, la glucólisis no requiere de oxígeno, por lo que muchos organismos anaerobios -organismos que no utilizan oxígeno- también tienen esta vía.

Lo más destacado de la glucólisis

La glucólisis tiene diez pasos, pero según tus intereses -y las clases que estés tomando- quizá no quieras conocer todos los detalles de cada paso. Tal vez estás buscando una versión Grandes Éxitos de la glucólisis, algo que destaque los pasos y principios clave sin seguir el camino de cada átomo. Vamos a comenzar con una versión simplificada de la vía que muestra justo eso.

La glucólisis ocurre en el citosol de una célula y se puede dividir en dos fases principales: la fase en que se requiere energía, sobre la línea punteada en la siguiente imagen, y la fase en que se libera energía, debajo de la línea punteada.

Fase en que se requiere energía. En esta fase, la molécula inicial de glucosa se reordena y se le añaden dos grupos fosfato. Los dos grupos fosfato causan inestabilidad en la molécula modificada -ahora llamada fructosa-1,6-bifosfato-, lo que permite que se divida en dos mitades y forme dos azúcares fosfatados de tres carbonos. Puesto que los fosfatos utilizados en estos pasos provienen de , se deben utilizar dos moléculas de .

Los dos azúcares de tres carbonos formados cuando se descompone el azúcar inestable son diferentes entre sí. Solo uno -el gliceraldehído-3-fosfato- puede entrar al siguiente paso. Sin embargo, el azúcar desfavorable, , se puede convertir fácilmente en el isómero favorable, por lo que ambos completan la vía al final.

Fase en que se libera energía. En esta fase, cada azúcar de tres carbonos se convierte en otra molécula de tres carbonos, piruvato, mediante una serie de reacciones. Estas reacciones producen dos moléculas de y una de . Dado que esta fase ocurre dos veces, una por cada dos azúcares de tres carbonos, resultan cuatro moléculas de y dos de en total.

Los pasos a detalle: la fase en que se requiere energía

Ya vimos lo que pasa en términos generales durante la fase de la glucólisis en la que se requiere energía. Se gastan dos moléculas de para formar un azúcar inestable con dos grupos fosfato, el cual se rompe para formar dos moléculas de tres carbonos que son isómeros entre sí.

A continuación, veremos cada paso con mayor detalle. Cada paso es catalizado por su propia enzima específica, cuyo nombre se indica abajo de la flecha de reacción en el siguiente diagrama.

Paso 2. La glucosa-6-fosfato se convierte en su isómero, la fructosa-6-fosfato.

Los pasos a detalle: la fase en que se libera energía

En la segunda mitad de la glucólisis, los azúcares de tres carbonos formados en la primera mitad del proceso se someten a una serie de transformaciones adicionales para convertirse al final en piruvato. En el proceso se producen cuatro moléculas de junto con dos de .

Aquí estudiaremos con más detalle las reacciones que generan estos productos. Las reacciones mostradas a continuación ocurren dos veces por cada molécula de glucosa, puesto que la glucosa se rompe en dos moléculas de tres carbonos y ambas proceden por la vía.

Paso 8. El 3-fosfoglicerato se convierte en su isómero, el 2-fosfoglicerato.

Paso 10. de inmediato dona su grupo fosfato al , y se forma la segunda molécula de . Al perder su fosfato, se convierte en piruvato, el producto final de la glucólisis.

¿Qué le sucede al piruvato y al ?

¿Qué pasa con el ? No puede solo estar por ahí en la célula, acumulándose. Eso es porque las células solo tienen un cierto número de moléculas de , que va y regresa entre sus estados oxidado () y reducido ():

Principalmente, hay dos formar de lograr esto. Cuando hay oxígeno presente, el puede donar sus electrones a la cadena de transporte de electrones y así regenerar para usar en la glucólisis. (Bono extra: ¡Se produce un poco de !).

La fermentación es una de las principales estrategias metabólicas de muchas bacterias -incluyendo nuestra amiga de la introducción, Lactobacillus acidophilus. Incluso algunas células de tu cuerpo, como los glóbulos rojos, dependen de la fermentación para generar su .

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Glucólisis (artículo) | Respiración celular | Khan Academy

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Aprende gratuitamente sobre matemáticas, arte, programación, economía, física, química, biología, medicina, finanzas, historia y más. Khan Academy es una organización sin fines de lucro, con la misión de proveer una educación gratuita de clase mundial, para cualquier persona en cualquier lugar.

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The Inner Life of the Cell follows a white blood cell's movement along the endothelium and its response to an external stimulus - a process known as leukocyte extravasation. This widely-acclaimed cellular animation is the first in a series of cell biology productions XVIVO has created for Harvard's BioVisions. The Inner Life of the Cell animation has amassed over 3.1 million views on YouTube: https://youtu.be/wJyUtbn0O5Y!

The second installment, titled Powering the Cell: Mitochondria, follows the mechanism of ATP production along the inner mitochondrial membrane.

In 2013, we released The Inner Life of the Cell: Protein Packing, which illustrates the crowded molecular environment present in cells.

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The Inner Life of the Cell - Cell Animation | XVIVO

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The Inner Life of the Cell follows a white blood cell's movement along the endothelium and its response to an external stimulus - a process known as leukocyte extravasation. This widely-acclaimed cellular animation is the first in a series of cell biology productions XVIVO has created for Harvard's BioVisions.

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Pràcticament ja tens tots els continguts per poder enregistrar els àudios... En la teva odissea intervenen biomolècules coprotagonistes... comenta de quin tipus són

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Pràcticament ja tens tots els continguts per poder enregistrar els àudios... En la teva odissea intervenen biomolècules coprotagonistes... comenta de quin tipus són

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medio interno del citoplasma. En él flotan el citoesqueleto y los ribosomas. Está formado por un 85% de agua con un gran contenido de sustancias dispersas en él de forma coloidal (prótidos, lípidos, glúcidos, ácidos nucleicos y nucleótidos así como sales disueltas.

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Fase en que se requiere energía. En esta fase, la molécula inicial de glucosa se reordena y se le añaden dos grupos fosfato. Los dos grupos fosfato causan inestabilidad en la molécula modificada —ahora llamada fructosa-1,6-bifosfato—, lo que permite que se divida en dos mitades y forme dos azúcares fosfatados de tres carbonos. Puesto que los fosfatos utilizados en estos pasos provienen de ATP, se deben utilizar dos moléculas de ATP.

Fase en que se libera energía. En esta fase, cada azúcar de tres carbonos se convierte en otra molécula de tres carbonos, piruvato, mediante una serie de reacciones. Estas reacciones producen dos moléculas de
ATP y una de NADH. Dado que esta fase ocurre dos veces, una por cada dos azúcares de tres carbonos, resultan cuatro moléculas de ATP y dos de NADH.

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els productes finals són CO2 i H2O i també es guanya ATP, NADH i FADH

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parts mitocondri

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té lloc a la membrana interna del mitocondri

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té lloc a la matriu mitocondrial

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Aprofundeix en l'estructura del mitocondri i la compartimentació en ell de les vies metabòliques

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Aprofundeix en l'estructura del mitocondri i la compartimentació en ell de les vies metabòliques

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En aquest cicle, a més a més de desprendre’s diòxid de carboni, obtenim ATP i NADH i FADH que posteriorment s’oxidaran a la cadena respiratòria (i es formarà ATP, per fosforilació oxidativa).
Per cada molècula de glucosa, es necessiten dues voltes al cicle de Krebs perquè una glucosa a la glicòlisi origina 2 àcids pirúvics.
Per tant, per cada glucosa obtindrem
4 ATP (incloent 2 ATP de la glicòlisi)
10 NADH (incloent 2 de la glicòlisi)
2 FADH₂

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via metabòlica per la qual una molècula de glucosa és oxidada fins a dues molècules d'àcid pirúvic o piruvat
(2 piruvats (producte) i 2 ATP (moneda energètica) , 2 NADH (transportador electrons alta energia))
https://www.youtube.com/watch?v=-G1G0I4U9Pk

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En los sistemas vivos, la oxidación de la glucosa se desarrolla en dos etapas principales: la glucólisis y la respiración celular. La glucólisis ocurre en el citoplasma. La respiración, que incluye el ciclo de Krebs y el transporte de electrones, tiene lugar en la membrana celular de las células procariontes y en las mitocondrias de las células eucariontes.

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664 aminoácidos, codificada por un gen que se localiza en el cromosoma 22. També transporta  galactosa.

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La glucosa ingresa a la célula en cuatro etapas:
1) se une al transportador en la cara externa de la membrana
2) el transportador cambia de conformación y la glucosa y su sitio de unión quedan localizados en la cara interna de la membrana
3) el transportador libera la glucosa al citoplasma
4) el transportador libre cambia nuevamente de conformación, expone el sitio de unión a la glucosa en la cara externa y retorna a su estado inicial

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La glucosa se degrada a ácido pirúvico, en el citoplasma con un rendimiento de 2 moléculas de ATP y la reducción (flechas entrecortadas) de dos moléculas de NAD⁺ a NADH

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Recibe la información sensorial del mundo exterior.

Envía señales a diferentes partes del organismo.

Transforma y transmite las señales eléctricas en cada fase de esos procesos.

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unidades funcionales básicas del sistema nervioso y generan señales eléctricas llamadas potenciales de acción que les permiten transmitir información rápidamente a largas distancias.

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El hipotálamo es una pequeña sección del cerebro que se encuentra en la base del cerebro, cerca de la glándula pituitaria

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Part del sistema nerviós central

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- s'encarrega de dirigir certs processos biològics i altres funcions del sistema nerviós autònom.
- Sintetitza i secreta neurohormones anomenades hormones alliberadores o hormones de l'hipotàlem que estimulen o inhibeixen la secreció d'hormones per part de la glàndula pituïtària.
- controla la temperatura corporal, la gana, aspectes importants dels lligams familiars i maternals, la set, la fatiga, el son i el ritme circadià.

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- da forma, soporte y movimiento a las células.
- sirve a modo de «almacén» de los órganos celulares y las moléculas.
- se encarga de nutrir a las células mediante la transformación de los nutrientes recibidos en energía.

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transport pasiu : difusió facilitada i que no requereix / necessita ATP pel seu mecanisme de transport

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El viaje de los alimentos a través de tu cuerpo

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Autores

El cerebro humano, debido a su alta actividad metabólica, depende de un continuo suministro energético, y es mediante la alimentación que nuestro cuerpo cubre este requerimiento, a partir de la glucosa: la fuente energética primordial.
El cerebro humano pesa, en promedio, 1.4 kg, lo que representa 2% del peso corporal, aproximadamente, y consume alrededor de 20% de la energía producida a partir de la glucosa. Lo anterior equivale a consumir entre 5 y 10 g de glucosa por hora, pudiendo alcanzar la cantidad de 140 g por día. Por ejemplo, si una manzana mediana contiene 25 g de carbohidratos -incluyendo 4 g de fibra, 4 g de glucosa, 4 g de sacarosa y 11 g de fructosa- sería necesario consumir, en promedio, una manzana cada cuatro horas para mantener un óptimo suministro de glucosa en el cerebro, excluyendo las necesidades energéticas del resto del cuerpo.
Considerando las múltiples actividades que debemos realizar en el estilo de vida actual, cuyo cumplimiento, en promedio, requeriría un desgaste energético considerable, es evidente que nuestro cerebro debe emplear estrategias para optimizar sus recursos energéticos.

El metabolismo de la glucosa proporciona el combustible necesario para cubrir las funciones fisiológicas del cerebro mediante la generación del trifosfato de adenosina (ATP), molécula considerada "la moneda energética universal". Al romper los enlaces que contiene el ATP, se libera energía almacenada, y la mayor parte de ésta la utiliza el cerebro para el procesamiento de información. Por ejemplo, una de las funciones que se lleva a cabo en la corteza cerebral humana, en la que se utiliza la glucosa, es la síntesis y liberación de neurotransmisores que median la comunicación química de unos 10,000 millones de neuronas, con cerca de 50 trillones de sinapsis y, para cumplir tal misión requiere, aproximadamente, 3.8 x 1,012 moléculas de ATP para su funcionamiento. Toda una hazaña metabólica.

Por otra parte, cuando los niveles de glucosa en la sangre disminuyen dramáticamente -debido a una actividad física extenuante o a periodos de ayuno prolongado; situaciones normales en nuestra realidad tan demandante- nuestro cuerpo recurre a una estrategia: elevar la concentración de lactato y cuerpos cetónicos en la sangre, producidos en el hígado a partir de ácidos grasos son utilizados como sustitutos energéticos por las células del cuerpo. Sin embargo, en las células del cerebro, la glucosa no puede ser reemplazada totalmente por fuente energética alguna, aunque sí complementada. Es por ello, que eventos patológicos como la oclusión trombo-embólica de una arteria cerebral o un infarto pueden causar daño neuronal grave. Después de un evento así, en pocos minutos, la interrupción en el suministro de sangre -que implicala disminución de oxígeno y glucosa en una región específica del cerebro- puede manifestarse mediante la pérdida de visión, deterioro del lenguaje, falta de movilidad y, dependiendo de la duración del evento, podría ocurrir hasta un desenlace inevitable: la muerte cerebral.

El cerebro posee reservas energéticas relativamente bajas, por lo cual, depende directamente de la ingesta calórica en la dieta; por ello requiere de un flujo sanguíneo cerebral que abastezca de oxígeno y glucosa las diferentes regiones cerebrales, de acuerdo con el nivel de actividad neuronal: aquellas regiones que demandan un mayor suministro energético son irrigadas por un mayor número de arterias.
Las neuronas son altamente intolerantes al abastecimiento inadecuado de energía y requieren de una regulación fina del suministro de glucosa; por ende, el cerebro monitorea los niveles de glucosa en la sangre, manteniendo un balance en la secreción de péptidos que inducen la sensación de saciedad como la pro-opiomelanocortina y aquellos que estimulan la ingesta de alimentos como es el neuropéptido. Estas moléculas son secretadas por el hipotálamo, que es el sistema neuronal encargado de detectar, integrar y regular la homeostasis de la glucosa. A través de la estimulación del nervio vago y su conexión con el tracto gastrointestinal, el tejido adiposo, el páncreas y el hígado, el hipotálamo logra modular el transporte, síntesis, almacenaje y metabolismo de la glucosa en el cuerpo. Es así como nuestro cerebro tiene un control perfecto de sus recursos.
Además, el cerebro tiene sistemas adaptativos que le permiten sobrevivir en condiciones energéticas reducidas por periodos cortos. En modelos animales se ha demostrado que la restricción energética intermitente estimula la neuroplasticidad y la resistencia celular al estrés. Por ejemplo, se ha observado que algunas regiones del cerebro, al ser afectadas por la restricción energética de la dieta y el ejercicio aeróbico, presentan cambios en el patrón de expresión de proteínas que participan en funciones como la comunicación entre neuronas, lo que involucra una re-organización estructural y funcional. De esta manera, se optimiza el funcionamiento del cerebro, haciéndolo más apto no sólo para periodos de escasez energética, sino para su actividad habitual.
Nuestro cerebro también está expuesto a sufrir una amplia variedad de enfermedades cuando el abastecimiento energético es escaso; por ello, es vital mantener los niveles de glucosa en un nivel adecuado. Cuando caen por debajo de la mitad de los valores normales, es posible apreciar confusión mental e, incluso, llegar a un estado de coma.
Además, los efectos de un suministro inadecuado de glucosa no siempre son observados de manera inmediata, existen patologías crónicas que son consecuencia y, algunas veces, causa del desajuste del metabolismo energético de la glucosa en el sistema nervioso central o periférico. De ahí la insistencia de los nutriólogos por mantener una dieta rica en carbohidratos que favorezca la salud y la actividad cerebral.

En todos los órganos, la entrada de glucosa a las células se realiza mediante proteínas transportadoras especializadas. En la mayoría de los tejidos, los transportadores de glucosa se mueven hacia la membrana celular en respuesta al incremento de insulina en la sangre. Dado que, en el tejido, la concentración de glucosa es 20% menor a la sanguínea, el flujo de glucosa a través del transportador ocurre por difusión facilitada a favor de su gradiente de concentración. Un dato interesante es que las células del cerebro no necesitan insulina para capturar glucosa, porque los transportadores de ésta en el cerebro se regulan de forma diferente y se localizan permanentemente en la membrana celular. Por lo tanto, incluso en situaciones en las que la concentración de glucosa se ve alterada como ocurre en enfermedades como la diabetes, por cuya causa los niveles de insulina se presentan disminuidos, las células cerebrales continúan recibiendo un suministro adecuado de glucosa; ¡claro!, siempre y cuando la sangre contenga una concentración de glucosa dentro de los valores normales.

Las células del endotelio vascular cerebral que forman los capilares en el cerebro representan el primer mecanismo de captura de glucosa. Estas células utilizan transportadores denominados GLUT1 -proteínas que permiten el paso de la glucosa hacia la célula- donde, normalmente se encuentra en la sangre en concentraciones superiores a las de los tejidos. En seguida, participan los astrocitos , que se extienden, rodeando los capilares con estructuras denominadas pies chupadores. Estas células también utilizan GLUT1 y participan en la asimilación y posterior distribución de glucosa, así como de otros metabolitos hacia las neuronas. Por otro lado, se ha sugerido que la glucosa igualmente se puede difundir desde las células endoteliales a través de los espacios extracelulares hacia las neuronas. Estas últimas, a diferencia de los astrocitos y el endotelio, expresan al transportador GLUT3, que tiene una mayor afinidad por la glucosa y la transportan a mayor velocidad, aun en situaciones en las que existe un nivel bajo de glucosa. De esta manera, se asegura que las neuronas tengan un suministro adecuado de glucosa para cubrir sus actividades, incluso, en situaciones de estrés (figura 1).

Normalmente, la glucosa es oxidada completamente y convertida en CO? y agua, mediante la glucólisis , el ciclo de Krebs yla cadena respiratoria mitocondrial . Por el contrario, en ausencia de oxígeno, la oxidación parcial de la glucosa produce lactato, molécula que también puede ser utilizada como combustible en el ciclo de Krebs y que mejora en estas circunstancias la generación de ATP. De hecho, se ha propuesto que la neurotransmisión por glutamato (el neurotransmisor más abundante en el cerebro de los mamíferos) estimula la liberación de lactato por los astrocitos. Estas células producen el lactato a partir de sus reservas de glucógeno el cual, posteriormente, es capturado por las neuronas, mediante los transportadores de monocarboxilatos . En otras palabras, cuando se incrementa la actividad neuronal y, por tanto, incrementan sus requerimientos metabólicos, los astrocitos también aumentan la liberación de lactato. Esta liberación tiene como objetivo suministrar un sustrato energético adicional a las neuronas, manteniéndolas en condiciones energéticas favorables, evitando el estrés metabólico.
En nuestro laboratorio, estamos evaluando si, en un infarto cerebral, el transportador GLUT3 puede detectarse en la membrana de los astrocitos; para ello, simulamos la situación sometiendo cultivos de astrocitos de rata a un ambiente reducido de oxígeno y glucosa. Posteriormente, los astrocitos son estimulados con glutamato y, a continuación, evaluamos la expresión y respuesta de los transportadores GLUT1 y GLUT3.
Dado que los astrocitos detectan la actividad y, por tanto, los requerimientos neuronales, es posible que la liberación de glutamato por las neuronas estimule la síntesis de GLUT3, y ello incremente la captura de glucosa en astrocitos. Si ocurre de esta manera, se favorecerá la glucólisis y síntesis de lac-tato, el cual será cedido a las neuronas para ser usado como sustrato energético en condiciones reducidas de oxígeno. Entender estos y otros procesos, en modelos experimentales de infarto cerebral, contribuirá al conocimiento de los mecanismos celulares y moleculares que constituyen esta patología y, consecuentemente, favorecerá la identificación de blancos terapéuticos.

Astrocitos: son células en forma de estrella que se encargan de aspectos básicos del mantenimiento de las neuronas, les suministran metabolitos energéticos y les dan soporte estructural; además, regulan la comunicación neuronal, manteniendo la homeostasis de moléculas que tienen potasio y las de los neurotransmisores liberados.

ATP: el trifosfato de adenosina, es una molécula que se sintetiza en la mitocondria a partir de agentes reductores obtenidos del metabolismo de la glucosa, grasas y proteínas. Contiene enlaces de alta energía que, al romperse, liberan la energía almacenada, proveyendo de energía al metabolismo celular.

Cadena respiratoria mitocondrial: está compuesta por cuatro complejos enzimáticos que transportan electrones obtenidos de moléculas reductoras, como el NADH. Permite la formación de un gradiente electroquímico en la mitocondria que es utilizado en la síntesis de ATP.

Capilares: son los vasos sanguíneos de menor calibre, están formados por una sola capa de células, denominadas endotelio.

Ciclo de Krebs: también es conocido como el ciclo de los ácidos tricarboxilicos y consiste en ocho reacciones consecutivas que se llevan a cabo en la mitocondria. Durante el ciclo de Krebs, el piruvato obtenido a partir de la glucólisis es convertido en acetil Coenzima A, en presencia de oxígeno. Sirve para liberar la energía almacenada en moléculas como la glucosa, pero también de ácidos grasos y proteínas. Además, genera agentes reductores como el NADH.

Cuerpos cetónicos: son compuestos químicos producidos en las mitocondrias del hígado a partir de la degradación de ácidos grasos. Se sintetizan para sustituir la glucosa como fuente energética en el ciclo de Krebs cuando se agotan las reservas de glucógeno o cuando la glucosa escasea.

Endotelio vascular cerebral: es un tejido formado por células que integran la capa interna de los vasos sanguíneos cerebrales. Constituyen la denominada barrera hematoencefálica, estructura que regula el paso de moléculas al cerebro.

Expresión de proteínas: es la capacidad de una célula para sintetizar proteínas, moléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos que tienen funciones muy diversas como estructurales, enzimáticas, inmunológicas, etc.

Glucógeno: es una molécula ramificada formada por glucosa que sirve de reserva energética. Abunda en músculos, pero también está presente en otros tipos celulares.

Glucólisis: es una secuencia de reacciones químicas por la cual se oxida la glucosa, obteniendo dos moléculas de piruvato en presencia de oxígeno. Tiene la finalidad de obtener energía en forma de ATP. Posteriormente, el piruvato generado entra al ciclo de Krebs.

Lactato: el lactato es un ácido carboxílico obtenido a partir de la glucosa o de ácidos grasos y que puede ser transportado fuera de las células, por ejemplo, desde el hígado o desde los astrocitos, y de esta manera alcanzar diferentes células blanco. Puede ser convertido a piruvato y metabolizado en el ciclo de Krebs como fuente energética.

Monocarboxilatos: son ácidos orgánicos que contienen de dos a cuatro átomos de carbono y un grupo carboxilo terminal; ejemplos: lactato, piruvato y los cuerpos cetónicos. Éstos se producen sin el consumo de oxígeno. Son esenciales cuando la disponibilidad de glucosa es baja.

Neuroplasticidad: cambios sustanciales que pueden ser observados en la organización estructural y funcional en el cerebro. La neuroplasticidad refleja la capacidad del cerebro, principalmente, de la corteza cerebral para alterar la función neuronal y sus interacciones con otras neuronas.

Resistencia celular al estrés: ante la reducción en el suministro de nutrientes (principalmente de glucosa) y oxígeno en el medio, las células tienen la capacidad de adaptarse mediante la activación de vías metabólicas alternas o la modificación de las existentes.

Penélope Aguilera Hernández

Es Doctora en Ciencias. Actualmente, es Investigador en Ciencias Médicas, en el Laboratorio de Patología Vascular Cerebral, del Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía "Manuel Velasco Suárez", SSA. Es miembro del SNI (I). Su investigación se enfoca en caracterizar vías de señalización activadas durante el infarto cerebral y en describir el efecto protector de antioxidantes en modelos pre-clínicos de infarto cerebral.

Es candidato a Doctor en el Posgrado en Ciencias Biomédicas - UNAM. Es miembro de la Sociedad Mexicana de Bioquímica y de la S ociety for Neuroscience. Realiza su tesis doctoral en el Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía "Manuel Velasco Suárez" - SSA, bajo la tutoría de la Dra. Penélope Aguilera. Su trabajo experimental se centra en evaluar el efecto protector del Resveratrol en un modelo de isquemia cerebral en roedores.

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Autores El cerebro humano, debido a su alta actividad metabólica, depende de un continuo suministro energético, y es mediante la alimentación que nuestro cuerpo cubre este requerimiento, a partir de la glucosa: la fuente energética primordial.

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prot uniportadora -> només transporta la glucosa a través de la membrana

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Para que la glucosa entre a las células necesita de la insulina, que además de ser el medicamento que usa la gente que padece diabetes, también es la hormona que crea el organismo y permite que la glucosa (azúcar en la sangre) entre a las células para proveerlas de energía, es decir, es la llave que abre la célula en este proceso.

Un dato interesante es que las células del cerebro no necesitan insulina para capturar glucosa, porque los transportadores de ésta en el cerebro se regulan de forma diferente y se localizan permanentemente en la membrana celular.

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Les neurones utilitzen la glucosa per realitzar la funció de transmissió elèctrica, per sintetitzar neurotransmissors i per crear les beines de mielina que les protegeixen.

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https://biomodel.uah.es/biomodel-misc/anim/memb/uniporte.html
- bicapa lipídica que envolta i delimita tota la cèl·lula
- estructura formada per dues làmines de fosfolípids, glucolípids, proteïnes i glicoproteïnes
- envolta, limita la forma i contribueix a mantenir l'equilibri entre l'exterior i l'interior de les cèl·lules
- transport nutrients al seu interior i expulsa les substàncies tòxicas fora de la cell

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https://www.youtube.com/watch?v=j17iwqNBsFQ

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https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/67/Hypothalamus_small.gif
La funció de la glàndula hipòfisi ve regulada per l’hipotàlem, una estructura cerebral importantíssima que es situa per sobre de la hipòfisi i que es composa de diversos nuclis que fabriquen diverses hormones i proteïnes que influenciaran la fàbrica hormonal a la hipòfisi.

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Realitza un conjunt de processos químics anomenats respiració cel·lular, amb la qual es proporciona a la cèl·lula l'energia necessària per a realitzar totes les seves activitats.

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National Human Genome Research Institute

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El ingreso de la glucosa a las células se realiza mediante dos tipos de proteínas acarreadoras: los transportadores de glucosa asociados a sodio (SGLT) y los sistemas facilitadores del transporte de glucosa (GLUT).

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Para funcionar adecuadamente, el cerebro humano requiere que la sangre le suministre continuamente oxígeno y glucosa. En cuanto a esta última, hace un gasto elevado de ella. En efecto, aunque el peso de ese órgano (de 1.3 a 1.5 kilogramos) representa únicamente dos por ciento del peso total de nuestro cuerpo, consume 25 por ciento de la glucosa que nos proporcionan los alimentos.

Cuando una zona específica del cerebro realiza una tarea determinada, aumenta el flujo sanguíneo en ella; de aquí que su actividad intensa se sostenga gracias a la capacidad del cerebro de incrementar el aporte sanguíneo.

Junto con sus colaboradores, Lourdes Massieu Trigo, investigadora del Departamento de Neuropatología Molecular del Instituto de Fisiología Celular, estudia desde hace más de 10 años qué ocurre en este órgano cuando no dispone de suficiente glucosa. Para ello, se vale de un modelo de hipoglucemia inducida en ratas mediante la aplicación de insulina.

"La causa más común por la que el cerebro se queda sin glucosa es un infarto cerebral. Cuando se forma un coágulo en la arteria cerebral media, por ejemplo, la persona afectada puede quedar incapacitada", aseguró.

Cuando comemos, el páncreas libera insulina para que la glucosa sanguínea sea absorbida por los distintos tejidos. En los pacientes con diabetes tipo 1, no se produce insulina, por lo que requieren administrársela continuamente para bajar el nivel elevado de glucosa; con frecuencia, esta acción desencadena periodos de hipoglucemia, sobre todo después de varias horas sin comer.

En las personas sanas, la hipoglucemia se corrige gracias a una respuesta adaptativa que consiste en la liberación de hormonas como el glucagón y la norepinefrina, que estimulan la producción de glucosa en el hígado.

Dicha respuesta está alterada en los pacientes diabéticos tipo 1, que no pueden reconocer los síntomas de la hipoglucemia hasta que la glucosa alcanza un nivel muy bajo en la sangre; entonces corren el riesgo de sufrir una hipoglucemia severa que requiera su traslado a una sala de urgencias para que se les administre, vía oral o intravenosa, glucosa.

Cuando la hipoglucemia no es muy severa, puede corregirse con el consumo de carbohidratos. Por eso es recomendable que quienes padecen diabetes tipo 1 siempre lleven consigo un bocadillo, no se salten ninguna de sus comidas y coman alguna colación antes de dormir para evitar la hipoglucemia nocturna.

"Si el nivel de glucosa se halla por debajo de 50 miligramos por decilitro (mg/dl) de sangre, el cerebro no funcionará adecuadamente y se presentarán fallas en la cognición y comportamientos anormales; y si esta insuficiencia se prolonga o baja más, la persona podrá padecer convulsiones y luego caer en un coma hipoglucémico que, si no se resuelve oportunamente, ocasionará muerte neuronal", afirmó la investigadora universitaria.

Moderada y severa

El nivel normal de glucosa oscila entre 70 y 100 mg/dl; cuando es más bajo puede hablarse de hipoglucemia. En las personas no diabéticas, la hipoglucemia es infrecuente porque el organismo cuenta con un mecanismo de control: cuando ésta se halla por debajo de 90 mg/dl, la secreción de insulina disminuye para que el monosacárido regrese a su nivel normal.

En cambio, en los pacientes con diabetes tipo 1 que se aplican insulina o toman medicamentos hipoglucemiantes, los episodios de hipoglucemia son más comunes de lo que se piensa. "No es raro que tengan una hipoglucemia moderada, es decir, un nivel de glucosa por debajo de 70 mg/dl, debido a que no ingirieron suficientes alimentos antes de aplicarse la insulina o tomar sus medicamentos, o a que su dosis de insulina o fármacos es mayor a la indicada.", explicó Massieu.

La hipoglucemia severa aparece cuando el nivel de glucosa está por debajo de 50 mg/dl. Y si éste sigue disminuyendo, las posibilidades de que la persona caiga en un coma hipoglucémico aumentan.

Secuelas motoras o de lenguaje

En un experimento, Massieu Trigo y sus colaboradores les aplicaron a varias ratas una dosis muy alta de insulina y, al mismo tiempo, registraron su actividad eléctrica cerebral con un electroencefalograma.

Casi de inmediato, el nivel de glucosa de los roedores descendió y su actividad eléctrica se volvió mucho más lenta. "Su cerebro dejó de estar activo y entró en un estado de inconciencia o de coma hipoglucémico. Si no hacíamos nada, las ratas morirían", refirió la investigadora.

La causa más común por la que el cerebro se queda sin glucosa es un infarto cerebral. Cuando se forma un coágulo en la arteria cerebral media, por ejemplo, la persona afectada puede quedar incapacitada"

Lourdes Massieu
Instituto de Fisiología Celular

Lo mismo le pasa a un paciente que se administra más insulina de la que necesita: si no es atendido, probablemente caerá en un coma hipoglucémico y podrá morir. Pero si llega con vida a un hospital y le aplican glucosa, su actividad eléctrica cerebral se recuperará, aunque su cerebro podrá quedar dañado.

La afectación depende de cuánto dure el coma hipoglucémico; si éste es prolongado, puede haber secuelas motoras o de lenguaje, incluso deterioro de la memoria.

"Si el paciente no acude pronto a un hospital y cae en un coma hipoglucémico prolongado, tendrá daño cerebral aunque le apliquen glucosa. Y si es en exceso o muy rápido, la situación podría empeorar. Nosotros estamos investigando de qué manera se puede reducir o evitar el daño cerebral producido por un coma hipoglucémico en animales experimentales; también buscamos otro compuesto el cual pueda administrarse junto con una concentración adecuada de glucosa para impedir el daño cerebral."

Otro experimento

En 2017, Massieu Trigo y sus colaboradores efectuaron otro experimento para saber lo que sucedía en rata sanas a las que se les inducía una hipoglucemia moderada.

"Les aplicamos diariamente una dosis moderada de insulina para producirles hipoglucemia durante dos horas. Después de cada episodio, las ratas se recuperaban espontáneamente al recibir alimento", dijo Massieu Trigo.

A los siete días, los investigadores les hicieron a las ratas unas pruebas cognitivas y lo único que encontraron en su cerebro fue daño oxidativo moderado.

"Resolvieron dos pruebas de aprendizaje y memoria, y en ninguna de ellas tuvieron problemas. Cognitivamente no sufrieron ninguna afectación."

Massieu Trigo y su equipo les administraron a otras ratas una dosis más alta de insulina para producirles una hipoglucemia severa y las dejaron en coma durante un lapso de siete a 10 minutos.

En este caso, el daño en el hipocampo (estructura cerebral asociada a los procesos de aprendizaje y memoria) y la corteza cerebral fue muy ligero. No obstante, si algunos animales habían sido sometidos antes a varios episodios de hipoglucemia moderada, los investigadores encontraron daño importante en todas las regiones del hipocampo y en la corteza cerebral.

"Por supuesto, todas estas ratas fallaron en las pruebas cognitivas. Publicamos nuestros resultados en el Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism y tuvimos buenos comentarios; sin embargo, se nos sugirió utilizar un antioxidante para tratar de revertir el daño cerebral", señaló Massieu Trigo.

A partir de esta sugerencia, los investigadores repitieron todo el protocolo en otro grupo de ratas y durante siete días le aplicaron a cada una de ellas el antioxidante N-Acetil cisteína.

"Con éste se recuperaron bastante bien del daño cognitivo y tuvieron una muerte neuronal mucho menos intensa. El reto ahora es emprender un estudio en el que otro grupo de ratas reciba una dosis moderada de insulina durante un periodo largo y después hacerle pruebas cognitivas para ver cómo responde su cerebro", finalizó la científica.

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La glucosa, básica para el funcionamiento neuronal - Gaceta UNAM

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Para funcionar adecuadamente, el cerebro humano requiere que la sangre le suministre continuamente oxígeno y glucosa. En cuanto a esta última, hace un gasto elevado de ella. En efecto, aunque el peso de ese órgano (de 1.3 a 1.5 kilogramos) representa únicamente dos por ciento del peso total de nuestro cuerpo, consume 25 por ciento de la glucosa que nos proporcionan los alimentos.

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aliment -> boca (ingestió) -> hipotàlem -> neurona -> cell -> pas membrana -> recorregut -> mitocondri =ATP

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C₆H₁₂O₆

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isòmers

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no pot travessar la membrana sense l'ajuda d'una proteïna
( és POLAR )

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polar

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glúcids (monosacàrid hexosa)
( més important )

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aportar energia a les cèl·lules

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El azúcar en la sangre, también llamada "glucosa" es el azúcar principal que se encuentra en su sangre. Esta proviene de los alimentos que usted consume y es su principal fuente de energía. Su sangre lleva la glucosa a todas las células de su cuerpo para ser usada como energía.

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alpha-glucose

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neurona hipotàlem humana