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Breve historia del metabolismo.


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16/01/2013


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Antes de continuar con nuestras reseñas sobre nutrición y sus alcances en la vida de los humanos, quiero hacer un pequeño espacio para intentar responder una duda que muy frecuentemente nos hacemos: ¿qué diferencia hay entre el metabolismo aerobio y el anaerobio, en otras palabras, en que radica que las células eucariotas produzcan más energía por gramo de glucosa que las células procariotas?


Pues bien como quizá ya habrías leído, la mayoría de las células para obtener energía a partir de los carbohidratos, en especial la glucosa, realizan la glucolisis, que literalmente significa partir a la glucosa. Sin embargo, mientras en los mamíferos los productos finales este metabolismo son agua y bióxido de carbono, en las bacterias y levaduras se elimina ácido pirúvico, ácido láctico, ácido acético, etc. Si recuerdas las clases de química de la secundaria, te fijaras que el bióxido de carbono es una molécula mucho más oxidada que los ácidos eliminados por las bacterias y levaduras, aquí inicia nuestro recorrido.

Como te mencione todas las células realizan la glucolisis, las bacterias y la levaduras de hoy en día, toman a la glucosa y mediante una serie de reacciones producen energía, pero en realidad el rendimiento neto que obtienen por cada molécula de glucosa que ingresa a la glucolisis es de tan solo tres ATP, obteniendo como “desecho” dos moléculas de ácido pirúvico, moléculas que aun tienen energía potencial y que aun se pueden aprovechar.

Este aprovechamiento inicia hace unos 2.000 millones de años, cuando la atmósfera terrestre era muy diferente a la que actualmente disfrutamos, en ese entonces la atmósfera de la tierra era rica en hidrógeno, amoniaco, metano y agua, en este lapso surgen los organismos anaerobios, que a su vez evolucionan a cianobacterias, que a su vez eliminan oxígeno. Paradójicamente el oxígeno resulta ser tóxico para muchos de los organismos que existían, sin embargo una especie nueva de bacterias tiene la capacidad de vivir en presencia de oxígeno y a la larga se adapta y lo usa como elemento en la producción de energía. Lógicamente estas bacterias con capacidad de usar el oxígeno eran de un tamaño mucho menor a las bacterias que no lo podían usar. Comienza entonces una lucha, puesto que los organismos de menor tamaño se “comían” a los de menor tamaño.

Después de unos millones de años los organismos generan una simbiosis, es decir, los de mayor tamaño fagocitan a los de menor, pero no los eliminan, sino que aprovechan su capacidad de obtener energía con el uso del metabolismo aerobio y los organismos de menor tamaño se protegen de ser “comidos” por otros de mayor tamaño.

Con el paso de la evolución, los organismos aerobios se transforman en lo que ahora conocemos como mitocondrias. ¿Cómo sabemos esto? Es claro que la respuesta exacta no la podemos tener, pero las evidencias nos muestran que las mitocondrias son organelos celulares con DNA propio, lo cual les permite dividirse sin que la célula entera entre al ciclo celular, también presentan un sistema de membranas característico de las bacterias. En este sistema de membranas está alojada la maquinaria enzimática encargada de realizar el ciclo de Krebs y acoplado al ciclo esta la cadena de la fosforilación oxidativa. Energéticamente todo esto significa que una vez que se ha producido el privato en la glucolisis, entra al ciclo de Krebs en el cual, casualmente no se producen muchos ATP´s, pero se produce una cantidad importante de moléculas donadoras de protones, el NADH y FADH. Estas moléculas ricas en energía, entran a la fosforilación oxidativa y producen una gran cantidad de ATP, el balance final es por cada molécula de glucosa que ingresa, se obtienen 38 ATP´s esto es bastante energía para que las células puedan realizar sus funciones.

Un aspecto importante que vale la pena mencionar, es que esta energía obtenida por el metabolismo aerobio, es obtenida de forma relativamente lenta en comparación con la glucolisis. En situaciones de estrés, como cuando nos viene persiguiendo un perro o cuando hacemos ejercicio, se favorece la obtención de energía por la glucolisis y se genera (al menos en los humanos) ácido láctico, que después de unos minutos hace que nuestros músculos duelan y aparezca el dolor clásico posterior al ejercicio, lo que acá le llamamos estar “molido”.

Agradezco de nueva cuenta el favor de tu atención y espero que reflexiones un momento en que en el interior de nuestras células no solo tenemos un amasijo de maquinaria molecular, sino también una historia evolutiva, que aun no hemos podido describir cabalmente, mucho menos entender de forma parcial.



Etiquetas:   Bacteriología   ·   Metabolismo

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