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Curso: Lecciones de biología > Unidad 12
Lección 6: Variantes sobra la respiración celularConexiones entre la respiración celular y otras vías
Cómo las moléculas diferentes a la glucosa entran a la respiración celular. El uso de intermediarios de la respiración celular en biosíntesis.
Introducción
Hasta ahora, hemos pasado mucho tiempo describiendo las vías que se usan para degradar la glucosa. Cuando te sientas a comer, tal vez comas un sándwich de pavo, una hamburguesa vegetariana o una ensalada, pero lo más probable es que no te comerás un tazón de glucosa pura. Entonces, ¿cómo los otros componentes de la comida —como las proteínas, los lípidos y los carbohidratos que no son glucosa— se degradan para obtener ATP?
Pues resulta que las vías de la respiración celular que hemos visto son centrales en la extracción de energía de todas estas diferentes moléculas. Los aminoácidos, los lípidos y otros carbohidratos pueden convertirse en diferentes intermediarios de la glucólisis y del ciclo del ácido cítrico; esto permite que entren a la vía de la respiración celular por medio de otras puertas diferentes. Una vez que estas moléculas entran a la vía, no hay diferencia alguna debido a su origen: simplemente continúan por los pasos restantes y producen NADH, FADH
Además, no todas las moléculas que entran a la respiración celular completarán toda la vía. De igual manera en que los diferentes tipos de moléculas pueden integrarse a la respiración celular como diversos intermediarios, los intermediarios de la glucólisis y del ciclo del ácido cítrico se pueden retirar en varias etapas y usarse para hacer otras moléculas. Por ejemplo, muchos intermediarios de la glucólisis y del ciclo del ácido cítrico se utilizan en las vías que producen aminoácidos
En las siguientes secciones, revisaremos algunos ejemplos de cómo moléculas diferentes a la glucosa pueden entrar a la respiración celular.
Cómo los carbohidratos entran a la vía
La mayoría de los carbohidratos entran a la respiración celular durante la glucólisis. En algunos casos, la entrada a la vía solamente implica degradar un polímero de glucosa hacia las moléculas individuales de glucosa. Por ejemplo, el polímero de glucosa, glucógeno, se produce y almacena en el hígado y en las células musculares de nuestro cuerpo. Si disminuye la concentración de azúcar en la sangre, el glucógeno se degradará en moléculas de glucosa unidas a un grupo fosfato, las cuales pueden entrar fáclmente a la glucólisis.
Los monosacáridos diferentes a la glucosa también pueden entrar en la glucólisis. Por ejemplo, la sacarosa (el azúcar de mesa) está formada por glucosa y fructosa. Cuando este azúcar se degrada, la fructosa puede entrar fácilmente a la glucólisis: la adición de un grupo fosfato la convierte en fructosa-6-fosfato, la tercera molécula en la vía de la glucólisis
Cómo las proteínas entran a la vía
Cuando comes proteínas, tu cuerpo tiene que degradarlas en aminoácidos antes de que puedan ser utilizadas por tus células. La mayoría de las veces, los aminoácidos se reciclan y utilizan para formar nuevas proteínas, no se oxidan como combustible.
Sin embargo, si hay más aminoácidos de los que el cuerpo necesita o si las células se encuentran en ayuno, algunos aminoácidos se degradan con fines energéticos mediante la respiración celular. Para poder entrar a la respiración celular, los aminoácidos primero deben deshacerse de su grupo amino. Este paso genera amoniaco
Una vez que han sido desaminados, los diferentes aminoácidos entran a las vías de la respiración celular en diferentes etapas. Las propiedades químicas de cada aminoácido determinan el intermediario en que el aminoácido se puede convertir con mayor facilidad.
Por ejemplo, el aminoácido glutamato, que tiene un ácido carboxílico en su cadena lateral, se convierte en el intermediario del ciclo del ácido cítrico, α-cetoglutarato. Tiene sentido que este sea el punto de entrada del glutamato porque ambas moléculas tienen una estructura similar con dos grupos carboxilo, como se muestra a continuación
Cómo los lípidos entran a la vía
Las grasas, conocidas formalmente como triglicéridos, pueden separarse en dos componentes que entran en la respiración celular en diferentes etapas. Un triglicérido se compone de una molécula de tres carbonos llamada glicerol y de tres colas de ácido graso unidas al glicerol. El glicerol puede convertirse en gliceraldehído-3-fosfato, un intermediario de la glucólisis, y continuar a través del resto de la vía de la respiración celular.
Por otra parte, los ácidos grasos deben degradarse en un proceso llamado beta oxidación, que ocurre en la matriz de la mitocondria. En la beta oxidación, las colas de ácido graso se rompen en una serie de unidades de dos carbonos que se combinan con la coenzima A para formar acetil-CoA. Este acetil-CoA no tiene dificultades para alimentar el ciclo del ácido cítrico.
La respiración celular: una calle de dos sentidos
Hemos pensado mucho sobre cómo las moléculas pueden entrar en respiración celular, pero también es importante considerar cómo pueden salir. Las moléculas en la vía de la respiración celular pueden extraerse en muchas etapas y ser usadas para construir otras moléculas, como aminoácidos, nucleótidos, lípidos y carbohidratos.
Solo como un ejemplo, el acetil CoA (mencionada anteriormente) que se produce en la respiración celular puede desviarse del ciclo del ácido cítrico y utilizarse para construir el lípido colesterol. El colesterol forma el esqueleto de las hormonas esteroides en nuestro cuerpo, como la testosterona y los estrógenos.
Si es mejor "quemar" las moléculas como combustible en la respiración celular o usarlas para construir otras moléculas depende de las necesidades de la célula, y lo mismo ocurre con el tipo de molécula que se fabrica.
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