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PELI

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PELI

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(BIOB34 - Group Assignment) This video is used to highlight the purpose and mechanism of Anaerobic respiration. Anaerobic respiration is used in low oxygen conditions, including extensive running, strenuous exercise, and deep underwater diving. Like Aerobic respiration, Anaerobic respiration uses glucose molecules to extract usable energy, via Glycolysis, Kreb's Cycle, and the Electron Transport Chain (ETC).

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El ácido pirúvico puede tomar una de varias vías. Dos son anaeróbicas (sin oxígeno) y se denomina FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA y FERMENTACIÓN LÁCTICA.
A la falta de oxígeno, el ácido pirúvico puede convertirse en etanol (alcohol etílico) o ácido láctico según el tipo de célula. Por ejemplo, las células de las levaduras pueden crecer con oxígeno o sin él. Al extraer jugos azucarados de las uvas y al almacenarlos en forma anaerobia, las células de las levaduras convierten el jugo de la fruta en vino al convertir la glucosa en etanol. Cuando el azúcar se agota las levaduras dejan de fermentar y en este punto la concentración de alcohol está entre un 12 y un 17 % según sea la variedad de la uva y la época en que fue cosechada.
La formación de alcohol a partir del azúcar se llama fermentación.

Fermentación alcohólica
El ácido pirúvico formado en la glucólisis se convierte anaeróbicamente en etanol. En el primer caso se libera dióxido de carbono, y en el segundo se oxida el NADH y se reduce a acetaldehído.

Otras células, como por ejemplo los glóbulos rojos, las células musculares y algunos microorganismos transforman el ácido Pirúvico en ácido láctico.
En el caso de las células musculares, la fermentación láctica, se produce como resultado de ejercicios extenuantes durante los cuales el aporte de oxígeno no alcanza a cubrir las necesidades del metabolismo celular. La acumulación del ácido láctico en estas células produce la sensación de cansancio muscular que muchas veces acompaña a esos ejercicios.

Alcohólica : 2 ácido pirúvico + 2 NADH = 2 etanol + 2 CO2 + 2 NAD

Fermentación láctica

Es una ruta metabólica anaeróbica que ocurre en el citosol de las célula, en la cual se oxida parcialmente la glucosa para obtener energía y donde el producto de desecho es el ácido láctico.

Este proceso lo realizan muchas bacterias (llamadas bacterias lácticas), hongos, algunos protozoos y muchos tejidos animales; en efecto, la fermentación láctica también se verifica en el tejido muscular cuando, a causa de una intensa actividad motora, no se produce una aportación adecuada de oxígeno que permita el desarrollo de la respiración aeróbica. Cuando el ácido láctico se acumula en las células musculares produce síntomas asociados con la fatiga muscular. Algunas células, como los eritrocitos, carecen de mitocondrias de manera que se ven obligadas a obtener energía por medio de la fermentación láctica; por el contrario, el parénquima muere rápidamente ya que no fermenta, y su única fuente de energía es la respiración aeróbica.

En esta reacción el NADH se oxida y el ácido pirúvico se reduce transformándose en ácido láctico.

La fermentación sea ésta alcohólica o láctica ocurre en el citoplasma.

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El ácido pirúvico puede tomar una de varias vías. Dos son anaeróbicas (sin oxígeno) y se denomina FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA y FERMENTACIÓN LÁCTICA.A la falta de oxígeno, el ácido pirúvico puede convertirse en etanol (alcohol etílico) o ácido láctico según el tipo de célula. Por ejemplo, las células de las levaduras pueden crecer con oxígeno o sin él.

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EN LA WIKI(PEDIA)

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Fermentación láctica - Wikipedia, la enciclopedia libre

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La fermentación láctica es una ruta metabólica anaeróbica que ocurre en la matriz citoplásmica de la célula, en la cual se fermenta la glucosa (se oxida parcialmente)​ para obtener energía metabólica y un producto de desecho que principalmente es el ácido láctico​ (fermentación homoláctica). Además de otros ácidos (fermentación heteroláctica).

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ENERGÍA

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La actividad deportiva es uno de los procesos que más energía consume. El (aparentemente) simple acto de correr, es propiciado por el movimiento de un sinfín de palancas, accionadas por la sincronización perfecta entre músculos y huesos mediante impulsos nerviosos.

Para generar los impulsos nerviosos y movilizar todo este mecanismo musculoesquelético, el cuerpo humano utiliza la energía (ATP) que obtiene de los nutrientes que ingerimos. Pero, ¿sabes cómo se obtiene el ATP, la energía que mueve al Runner, a partir de los alimentos?

En este artículo te explicaré cómo tu cuerpo es capaz de transformar los alimentos mediante procesos químicos complejos en moléculas de ATP, generando así la energía necesaria para realizar todas las actividades que realizas. ¡Descúbrelo!

Mitocondrias: las centrales energéticas de la célula

La asociación simbiótica entre la célula y la mitocondria ocurrida hace millones de años fue un gran paso para la evolución de la vida, a partir de este momento la célula adquirió autonomía propia, es decir tenía su propia central de energía y además recargable.

Un mililitro de mitocondrias desarrolla una potencia de 1 watio, consume 4,32 litros de oxigeno, produce 20 kilocalorías de calor, sintetiza alrededor de 1,25 Kg. de ATP degradando 5 gramos de glucosa.

La respiración celular

Tiene como finalidad obtener de energía a través de una serie de reacciones de oxidación-reducción (transferencia electrónica).

El ser humano en reposo consume aproximadamente 40 Kg. de ATP al día y una persona que hace deporte consume ½ Kg. más por minuto de práctica.

Los nutrientes

Hidratos de carbono (o glúcidos)

Provenientes del mundo vegetal, los hidratos de carbono se degradan en monosacáridos como productos finales, son llevados al hígado y los músculos donde se transforman en glucógeno.

Las grasas (o lípidos)

El organismo emplea las grasas para obtener energía, pero en este caso se trata de una reserva energética orientada más a largo plazo.

Las proteínas

Aportadas por la dieta, deben ser degradadas en el estómago por enzimas reduciéndose a aminoácidos. Éstos constituyen el elemento estructural básico de todas las células de nuestros tejidos. La generación de energía (ATP) no es, por tanto, la finalidad principal de las proteínas, salvo en circunstancias excepcionales, sino de las grasas e hidratos de carbono.

El metabolismo

El organismo ha evolucionado de tal manera que puede utilizar tanto procesos aeróbicos (con Oxígeno) como anaeróbicos (sin Oxígeno) para obtener energía. En ambos casos, el inicio del proceso parte de la molécula de glucosa, la cual se debe romper para obtener energía (ATP).

1 molécula de glucosa en condiciones anaeróbicas produce 65 calorías.
1 molécula de glucosa en condiciones aeróbicas produce 656 calorías.

Nuestro organismo consume 160 gramos de glucosa al día. La cantidad de glucosa que podemos almacenar es de unos 190 a 200 gramos entre el glucógeno hepático y el glucógenos del músculo esquelético y de 15 a 20 gramos en el resto de fluidos corporales. Esto quiere decir que tenemos reservas para un día, por ello hay que estar continuamente sintetizándola.

Cada molécula de ATP produce 30,6 kilojulios y esta energía se libera cuando uno de los enlaces de fósforo (-P) se rompe. El ATP no se usa para almacenar energía, sino como un donador inmediato, siendo su duración de tan solo un minuto.

Los principales sistemas de obtención de energía son:

El sistema de Fosfágenos o Anaeróbico Aláctico.

El sistema del Glucógeno: Glucólisis Anaeróbica o Fermentación Láctica.

El sistema Oxidativo: Glucólisis Aeróbica-Ciclo de Krebs-Transporte
de electrones-Fosforilación Oxidativa.

Sistema de Fosfágenos

El sistema de Fosfágenos obtiene energía por rotura directa de los enlaces de fósforo.
El organismo tiene la capacidad cuando tiene una demanda rápida, brusca y grande de energía de obtenerla por dos caminos:

De la molécula de Adenosín Trifosfato (ATP).

De la molécula de Fosfocreatina.

A partir de moléculas de ATP (Adenosín trifosfato) mediante su hidrólis, obtenemos unas 7.000 calorias por mol.

ATP + H2O ----------- ADP + P (+Energía)

La cantidad de ATP que se puede almacenar en los músculos es muy pequeña, solamente nos da para mantener la potencia muscular durante unos 3 segundos, es decir para correr unos 25 metros.

A partir de moléculas de Fosfocreatina (PC) por rotura del enlace de fósforo se genera energía ATP, en cantidad superior al proceso anterior, del orden de 10.300 calorías por mol.

El cuerpo tiene entre 2 y 4 veces más Fosfocreatina que ATP. La utilización de esta vía nos proporciona suficiente energía para recorrer unos 75 metros, es decir, podemos mantener la potencia muscular de 7 a 8 segundos.

Por ambas vías simultáneamente nuestro cuerpo es capaz de obtener energía de una manera explosiva e intensa para un período de 8 a 12 segundos, es decir para recorrer unos 100 metros.

Sistema del Glucógeno

El glucógeno almacenado en el hígado y en el tejido muscular, se desdobla en glucosa en un medio con déficit de O2.

Glucólisis Anaeróbica o Fermentación Láctica: en ausencia de oxígeno

El tejido muscular utiliza con frecuencia el camino de la fermentación láctica o glucólisis. Se forman moléculas de ATP a una velocidad 2,5 veces mayor de la que proporciona el mecanismo oxidativo de la mitocondria. Se utiliza en esfuerzos intensos y de corta duración.

La acción combinada de los dos sistemas, permiten a los músculos generar movimiento durante los primeros minutos de intensidad elevada.

Para profundizar más en este tema te recomiendo que leas mi entrada sobre la importancia del ácido láctico en el organismo.

Sistema Oxidativo: en presencia de oxigeno

La glucosa transformada en dos moléculas de piruvato cuando están en presencia de oxigeno pasan al interior de la mitocondria y siguen un camino distinto al anterior, llamado Ciclo de Krebs, del Ácido Cítrico o de los Ácidos Tricarboxílicos

El balance final por molécula de glucosa de este ciclo es de 2ATP+4CO2+6 NADN+2FADH2, siendo estos dos últimos compuestos coenzimas transportadoras de electrones de alta energía y las responsables de trasladar los electrones al siguiente paso, el Sistema de Transporte de Electrones.

Sistema de Transporte de Electrones y Fosforilación Oxidativa

Se desarrolla en la membrana interna de las mitocondrias. Se trata realmente de un proceso de transferencia electrónica que conserva gran parte de la energía libre de los electrones en forma de energía de enlace fosfato (ATP). Para entender mejor la Fosforilación Oxidativa, te recomiendo ver el siguiente vídeo.

Conclusiones

La eficiencia de todos los procesos descritos juntos: Glucólisis (por la vía aeróbica), Ciclo de Krebs, Cadena Respiratoria y Fosforilación Oxidativa, es la obtención de 36 ATP a partir de una simple molécula de glucosa, lo cual permite a las células del tejido muscular obtener suficiente energía para realizar trabajos de gran intensidad y larga duración.

A modo de resumen, he realizado la siguiente tabla relacionando el grado de intensidad de la actividad física que desarrollemos y el sistema de obtención de energía que utilizará nuestro organismo para satisfacer la demanda energética.

Si la actividad física se prolonga, la potencia va disminuyendo hasta el punto que se produce un perfecto acoplamiento del Sistema Cardio-Respiratorio y el Sistema Nervioso Vegetativo, por lo que las contracciones musculares se harán más espaciadas, llegándose a un estado estable donde los procesos de degradación se igualan a los procesos de síntesis y la demanda de oxígeno se hace muy pequeña. Tanto es así, que en las carreras de larda duración se pasa muy fácilmente de una potencia a otra, según los obstáculos que se van encontrando a lo largo del recorrido. De esta manera se pueden realizar grandes esfuerzos durante períodos largos de tiempo.

Espero que este artículo te haya resultado interesante, y te permita conocer mejor la forma en que nuestro cuerpo obtiene la energía que utilizas para correr, pensar y en definitiva, para estar vivo. De esta forma comprenderás que el cuerpo humano es un regalo maravilloso, una máquina perfecta. ¡Cuídalo!

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En un próximo artículo te hablaré acerca del siguiente paso:Cómo transforma el cuerpo la energía (ATP) en movimiento muscular. ¡No te lo pierdas!

Saludos,
Teodoro Vázquez

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Cómo se obtiene el ATP, la energía que mueve al Runner

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La actividad deportiva es uno de los procesos que más energía consume. El (aparentemente) simple acto de correr, es propiciado por el movimiento de un sinfín de palancas, accionadas por la sincronización perfecta entre músculos y huesos mediante impulsos nerviosos.

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EN WIKIPEDIA

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Ciclo de Cori - Wikipedia, la enciclopedia libre

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Las células musculares se alimentan principalmente de glucosa de sus reservas glucogénicas y sobre todo de la que llega a través de la circulación sanguínea procedente del hígado. Durante el trabajo muscular, en presencia de una gran actividad glucogenolítica anaerobica, se producen grandes cantidades de lactato, que difunde a la sangre para ser llevado al hígado.

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DE MUCHA PACIENCIA

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Actividad 13: Respiración en células musculares