La energía en los seres vivos es fundamental, sin ella las células de nuestro cuerpo son incapaces de trabajar.

Para conseguir esa energía nuestro cuerpo necesita alimentarse. Las células de nuestros órganos y de nuestros tejidos pueden realizar sus funciones si les proporcionamos los nutrientes que nos aportan los alimentos.

Cuando practicamos deporte nuestro cuerpo necesita alimentarse aún más. Sin nutrientes no seremos capaces de conseguir nuestros objetivos, no tendremos la suficiente energía para que todo funcione.

¿Qué nutrientes aportan energía a los seres vivos?

Siempre nos hemos preguntado qué nutrientes dan energía a nuestras células.

Nuestro cuerpo consigue toda la energía que necesita gracias a los nutrientes básicos: Proteínas, Grasas o Lípidos, Vitaminas, Minerales, Agua y como no, gracias a los Glúcidos (Denominados también como Hidratos de carbono o Carbohidratos).

¿Por qué el cuerpo necesita energía?

Gracias a los nutrientes que nos proporcionan los alimentos, las células obtienen energía.

Dicha energía en los seres vivos es fundamental, hace posible que todo funcione.  La energía liberada, por ejemplo, hace que nuestros músculos se contraigan e incluso que se pueda enviar impulsos eléctricos de una neurona a otra en el sistema nervioso central. 

Podemos resaltar que el cuerpo humano necesita tres tipos de combustibles para vivir:

– Proteínas

– Grasas

– Hidratos de Carbono.

Gracias a los alimentos, nuestro cuerpo es capaz de transformar los nutrientes en una molécula muy conocida por todos nosotros: La adenosina trifosfato (ATP), molécula capaz de almacenar y transportar energía. No existe vida sin el ATP.

El ATP se hidroliza a Adenosín Difosfato (ADP), otra molécula muy importante en las células, liberando un grupo fosfato y energía.

ATP + H₂O -> ADP + H₂PO₄^– + Energía (7,3 Kcal/mol de ATP)

Pero, ¿Cómo el cuerpo humano genera energía? No os vayáis, continua leyendo

¿Cómo se obtiene Energía en los Seres Vivos?

La energía que se produce en nuestro cuerpo se consigue principalmente gracias a los glúcidos o hidratos de carbono, a ser posible, de larga duración.

La glucosa es el combustible más utilizado por los seres vivos y gracias a la respiración celular (Reacción con Oxígeno) y la fermentación (Reacción sin Oxígeno) las células son capaces de obtener energía en forma de ATP, necesario para nuestro organismo, esencial para vivir.

Cuando hacemos ejercicio muy intenso, la glucosa no puede oxidarse sino sigue un camino diferente al habitual. La falta de oxígeno hace que la glucosa se reduzca a lactato, la forma ionizada del Ácido Láctico. Dicho proceso da lugar a la generación del ATP, pero en menor cantidad.

Siempre se pensó que el ácido láctico era el responsable de los dolores musculares causado por las agujetas o calambres, pero nada más lejos de la realidad

Vamos a explicar cómo se consigue energía en los seres vivos y el motivo por el cual siempre se pensó que el Ácido Láctico era la responsable de las agujetas.

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Metabolismo de la Glucosa en las Células: Energía en los Seres Vivos

Los seres vivos son expertos en convertir Glucosa en energía, la cual se conserva en forma de ATP.

El proceso metabólico que tiene lugar en las células, mediante el cual se puede obtener energía en forma de ATP por la oxidación de la Glucosa (azúcar de 6 carbonos) a 2 moléculas de Piruvato (compuesto de 3 carbonos), se conoce como Glucólisis, también denominada Glicólisis.

El Metabolismo de la Glucosa se consigue Con o Sin Oxígeno

Tras la correspondiente Glucólisis, el Piruvato puede transformarse en otros compuestos totalmente diferentes dependiendo de si hay oxígeno o no.

1- Presencia de Oxígeno: El Piruvato entra en la Mitocondria de nuestras células y tras varias vías metabólicos (Formación de Acetil-CoA, Incorporación al Ciclo de Krebs y la Cadena de Transportadores de Electrones) se sintetiza más ATP, gracias a los conocidísimos proceso bioquímico responsable de la respiración en nuestras células, la Respiración Celular: 

Glucosa + ADP + P -> 2 Piruvato + ATP

La Respiración Celular genera ATP gracias a los 3 procesos:

• Glucólisis
• Ciclo de Krebs
• Cadena Transportados de Electrones

2-Ausencia de Oxígeno: Cuando no existe suficiente oxígeno, por ejemplo cuando se realiza una actividad física muy intensa, las células buscan formas alternativas de obtener energía.

En esta ocasión el Piruvato se queda en el Citosol (Líquido presente en el interior de las células) y fermenta para dar Lactato, la forma ionizada del Ácido Láctico (Molécula supuestamente responsable de la Agujetas) y Etanol (EtOH). Proceso conocido como Fermentación del Ácido Láctico.

2 Piruvato + 2 NADH -> 2 Lactato + 2NAD⁺

El NAD⁺ regenerado sigue oxidando a la Glucosa a Piruvato, se sigue produciendo ATP en el medio y las células pueden seguir viviendo.

Los seres vivos también utilizan la Glucosa para sintetizar otras moléculas que almacenan energía, por ejemplo el Almidón, el Glucógeno, Grasas y otros compuestos, pero ya lo comentaremos en otro artículo.

Moléculas de ATP por Glucosa: Energía en los Seres Vivos

La célula sólo contiene el ATP necesario para durar entre 30 seg y 1 minuto, la producción y uso de dicha molécula es muy rápido.

Os mostramos a continuación el número de moléculas de ATP que se sintetizan a través de las diferentes vías de obtención de energía en los seres vivos.

– Fermentación. Es posible saber el número moléculas de ATP en la respiración aeróbica:  2 moléculas de ATP por cada molécula de Glucosa.

– Respiración Celular. Es posible saber el número moléculas de ATP en la respiración celular: 30 moléculas de ATP por cada Glucosa.

Podéis observar que se obtiene 15 veces más energía por Glucosa en la Respiración Celular que en la Fermentación. Gracias a este ATP nuestros músculos podrán funcionar. (Fuente: P.C. Hinkle y col. Biochemistry 1991, 30, 3576-3582)

¿Por qué siempre se ha pensado que el Ácido Láctico era el causante de las Agujetas?

El Ácido Láctico, debido al pH del medio celular, se disocia a sus iones, el Lactacto y los protones.

Cuando hacemos ejercicio muy intenso dicho Ácido Láctico se acumula, se produce más cantidad de la que es posible eliminar por el organismo.

Antiguamente se creía que ese Ácido Láctico se acumulaba en forma cristalina y provoca el intenso dolor en el músculo, conocido como agujetas.

Se ha demostrado que incluso hay personas que aunque no generan ese Ácido Láctico sí manifiestan agujetas tras un ejercicio de alta intensidad.

En definitiva, el Ácido Láctico no es el responsable de la Agujetas, si queréis más en relación a este tema saber no dejes le leer el siguiente post en donde expertos en fisioterapia te explican qué son las agujetas y cómo podemos prevenirlas. 

¿Qué sucede con el Ácido Láctico que se acumula en los músculos?

De forma natural nuestro cuerpo empieza poco a poco a eliminar el Lactato, el cual sale de las células musculares y se transporta por el torrente sanguíneo hasta el hígado.

Si el Lactato en vez de eliminarse se acumula en los músculos , es decir, si la Fermentación Láctica y la Glucólisis Anaeróbica continúan, se produce un aumento de acidez del medio. Dicho suceso desencadena la conocida Acidosis, exceso de protones en la sangre y en los tejidos.  Dicha situación afectará a las reacciones que tienen lugar en el músculo.

Un exceso de Ácido Láctico en el músculo detiene los procesos de obtención de glucosa y como consecuencia el músculo se detiene por falta de energía. Influyendo incluso en los procesos de intercambio de calcio en las fibras musculares, impidiendo la contracción muscular.

Lo normal es que el exceso de Lactato y Piruvato sea transportado al hígado. Una vez allí, ambos se transformen de nuevo en Glucosa, proceso conocido como Gluconeogénesis.  Se regenera el NAD+, necesario para la Glucólisis y se obtiene energía en forma de ATP.

A los procesos que tienen lugar entre las células musculares (Glucólisis y la correspondiente síntesis de ATP) y en el hígado (Reciclaje del Lactato a Glucosa mediante la Gluconeogénesis) se le conoce como Ciclo de Cori.

Las reacciones metabólicas que tienen lugar en este Ciclo de Cori son las responsables de alimentar al músculo con glucosa, fuente de energía inmediata.

Las Proteínas y las Grasas también se utilizan como combustible para generar energía en los seres vivos

Los glúcidos o hidratos de carbono no son la única fuente de energía, no son la única fuente de carbonos en las reacciones Catabólicas (Reacciones que degradan moléculas y sintetizan ATP) de nuestro organismo.

Las Grasas y las Proteínas también se utilizan como combustible, pueden aportar sustratos a las Respiración Celular, ayudando así a la producción de ATP.

1. Las Grasas son degradadas a:

– Ácidos Grasos, que tras convertirse en Acetil–CoA entra en el Ciclo de Krebs (Reacciones más extensas que merecen otro artículo)

– Glicerol, el cual entra en la vía glucolítica, es decir, en la Glucólisis de la Glucosa a Piruvato.

2. Las Proteínas también pueden catabolizarse, es decir, se degradan a aminoácidos. Los grupos amino se eliminan por la orina como desecho y el resto, los compuestos con carbono, entran a formar parte de la Respiración Celular, convirtiéndose en Piruvato, Acetil-CoA y entrando directamente al Ciclo de Krebs.

Las células de los seres vivos son capaces de generar ATP de tres formas y en este orden. A partir de:

1- Los Glúcidos o  Hidratos de Carbono

2- Las Grasas

3- Las Proteínas

Cuando existe un exceso de ATP, Piruvato y Lactato (de la Fermentación) nuestro organismo los utiliza para sintetizar glucosa. La Glucosa que sobra se almacena como Glucógeno (Vías Anabólicas, reacciones responsables de la síntesis de moléculas grandes a partir de moléculas pequeñas)

El Glucógeno se almacena en el hígado y en los músculos. Cuando realizamos ejercicio, las enzimas comienzan a romper el glucógeno en monómeros de glucosa, que se procesan en los músculos para obtener energía.

En DeCiencias queremos acercaros más a todos estos procesos celulares tan importantes en los seres vivos. Profundizar más en el tema aclararía muchas más dudas pero no sería accesible para todos los lectores.

Esperamos que os haya gustado y que despierte en vosotros el amor por la Ciencia.

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¿Sabías que sucedían todos estos procesos?

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Creación y Redacción: Mónica Blanco

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