Respiración aerobia y respiración anaerobia

Se define como respiración al conjunto de procesos bioquímicas mediante los se obtiene oxígeno energía a partir de sustancias alimenticias, como por ejemplo, la glucosa. Existen dos tipos de respiración: la aerobia o aeróbica y la anaerobia o anaeróbica. 

Respiración aerobia  Respiración anaerobia
Definición Tipo de respiración celular en la que se necesita oxígeno para extraer energía de los alimentos. Tipo de respiración celular en la cual no es necesario el oxígeno para degradar la glucosa.
¿Dónde se lleva a cabo? Mitocondria. Citoplasma.
¿Cómo es el proceso? Entra oxígeno a través del torrente sanguíneo y se libera CO2, H2O y ATP. Todo el proceso engloba las siguientes etapas: glucolisis, descarboxilación oxidativa del piruvato, ciclo de Krebs, cadena transportadora de electrones y fosforilazión oxidativa. Se lleva a cabo el proceso de glucólisis y las reacciones en una cadena transportadora de electrones similar a la de los organismos aerobios.
Aceptor final de electrones Oxígeno. Nitrato, sulfato  y dióxido de carbono, entre otros.
Fórmula  C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energía (ATP) Depende del tipo de aceptor de electrones.
¿Cuántos ATP se forman? 2 36
¿Qué organismos la realizan? Microorganismos como bacterias y levaduras. La mayoría de los organismos eucariotas.

 

Anabolismo y catabolismo

El metabolismo es un proceso bioquímico que permite que un organismo viva, crezca, se reproduzca, sane y se adapte a su entorno. El anabolismo y el catabolismo son dos procesos o fases metabólicas, uno construye moléculas que el cuerpo necesita y el otro transforma las moléculas complejas en moléculas más pequeñas mediante la liberación de energía.

Anabolismo Catabolismo
Definición Los procesos anabólicos usan moléculas simples dentro del organismo para crear compuestos más complejos y especializados. Los procesos catabólicos descomponen compuestos complejos y moléculas para liberar energía.
Moléculas Las construye. Transforma las moléculas más complejas en otras más pequeñas.
Energía Requiere energía. Libera energía.
Conversión de la energía La energía cinética se convierte en energía potencial. La energía potencial se transforma en energía cinética.
Hormonas Estrógeno, testosterona, insulina y la hormona del crecimiento. Adrenalina, cortisol, glucagón y citosinas.
Oxígeno No utiliza oxígeno. Utiliza oxígeno.
Importancia Apoya el crecimiento de nuevas células, el almacenamiento de energía y el mantenimiento de tejidos corporales. Proporciona energía para el anabolismo, calienta el cuerpo y permite la contracción muscular.
Efecto sobre el ejercicio Los ejercicios anabólicos generalmente desarrollan masa muscular. Los ejercicios catabólicos suelen ser buenos para quemar grasas y calorías.
Ejemplos Asimilación en los animales y fotosíntesis en las plantas. Respiración celular, digestión y excreción.

 

Hipertiroidismo e hipotiroidismo

La glándula tiroides se encarga de producir hormonas como la  triyodotironina (T3) y tiroxina (T4) que intervienen en el metabolismo. La principal diferencia entre el hipotiroidismo y el hipertiroidismo es la falta de secreción de hormonas tiroideas (hipo) o la secreción hormonal en exceso (hiper). 

Hipertiroidismo Hipotiroidismo
Disfunción La glándula tiroides segrega hormonas tiroideas en exceso.

 

La glándula tiroides no segrega suficientes hormonas tiroideas para el metabolismo.
Causas 
  • Tumores benignos en la glándula tiroides
  • Exceso en consumo de yodo
  • Infecciones virales
  • Infecciones en la glándula tiroides
  • Trastornos autoinmunes
  • Cáncer de tiroides
  • Radioterapia
  • Falta de yodo
  • Uso de ciertos medicamentos
Síntomas
  • Aceleración del metabolismo
  • Palpitaciones
  • Nerviosismo
  • Ansiedad
  • Pérdida de peso
  • Irritabilidad
  • Cabello y uñas quebradizas
  • Irregularidad en el ciclo menstrual
  • Metabolismo lento
  • Cansancio
  • Sensación de somnolencia
  • Aumento de peso por retención de líquidos
  • Tendencia a la depresión
  • Falta de concentración
  • Cabello y uñas quebradizas
  • Irregularidad en el ciclo menstrual
Tratamiento Tratamiento con yodo o cirugía para extirpar la glándula tiroides.  Toma de hormonas tiroideas.
Población afectada  1 % de la población. 3 % de la población
¿A quiénes afecta? Principalmente mujeres de entre 30 y 40  años. Principalmente mujeres después del parto o demás de 50 años.

 

Ciclo de Krebs: respiración celular

Después de la glucólisis, sigue otro mecanismo de la respiración celular que consta de múltiples etapas: el ciclo de Krebs, también conocido como el ciclo del ácido cítrico o el ciclo de ácido tricarboxílico.

¿Qué es el ciclo de Krebs?

Ciclo de ácido tricarboxílico, también conocido como ciclo de Krebs o ciclo de ácido cítrico, es la segunda etapa del proceso de respiración celular, mecanismo mediante el cual las células vivas descomponen moléculas de combustible orgánico en presencia de oxígeno para recoger la energía que necesitan para crecer y dividirse.

 

Se lleva a cabo en las mitocondrias, específicamente en la matriz, a excepción de las bacterias.

El ciclo de Krebs desempeña un papel central en la descomposición o catabolismo de moléculas de combustible orgánico, es decir, la glucosa, los ácidos grasos y algunos aminoácidos. Antes de que estas moléculas puedan entrar en el ciclo, deben ser degradadas en un compuesto de dos carbonos llamado acetil coenzima A (acetil CoA).

El ciclo de Krebs se produce en la mayoría de los organismos, tanto animales como vegetales.

¿Qué es el acetil CoA?

Es una molécula sintetizada a partir del piruvato e imprescindible para la síntesis de sustancias como: ácidos grasos, colesterol acetilcolina. Está formado por un grupo acetil unido a la coenzima A, el cual finalmente es degradado en CO2 H2O a través del ciclo de Krebs, la síntesis de ácidos grados o la fosforilación oxidativa.

El acetil CoA, es una molécula sumamente energética.

Etapas del ciclo de Krebs

El ciclo de Krebs consiste en ocho etapas catalizadas por ocho enzimas diferentes. Se inicia cuando el acetil CoA reacciona con un compuesto denominado oxaloacetato para formar citrato y liberar coenzima A (CoA-SH).

¿Sabías qué...?
El ciclo de Krebs en total forma 1 molécula de GTP, NADH y FADH2, las cuales en su paso por la cadena transportadora de electrones, realizada en la mitocondria, serán transformadas por ATP sumamente energética. 

Luego, el citrato se reordena para formar isocitrato; el cual posteriormente pierde una molécula de dióxido de carbono y sufre oxidación para formar alfa-cetoglutarato; seguidamente éste pierde una molécula de dióxido de carbono y se oxida para formar succinil CoA; el succinil-CoA se convierte en succinato y se oxida a fumarato, el cual se hidrata para producir malato, finalmente el malato se oxida a oxaloacetato.

Reacciones del ciclo de Krebs.

Reacción 1: citrato sintasa

La primera reacción del ciclo de Krebs es catalizada por la enzima citrato sintasa, durante esta etapa, el oxaloacetato, un intermediario metabólico, se une con el acetil-CoA para formar ácido cítrico. Una vez unidas las dos moléculas, una de agua ataca al acetilo para provocar la liberación de la coenzima A.

Reacción 2: acontinasa

La siguiente reacción del ciclo del ácido cítrico es catalizada por la enzima acontinasa. En esta reacción, una molécula de agua se retira del ácido cítrico y se coloca en otra ubicación. El efecto de esta conversión es que el grupo -OH se mueve de la posición 3′ a la posición 4′ sobre la molécula, esto trae como consecuencia la transformación de citrato a isocitrato.

Reacción 3: Isocitrato deshidrogenasa

En esta etapa ocurren dos eventos dependientes de la enzima isocitrato deshidrogenasa, localizada en la mitocondria. En la primera fase dicha enzima cataliza la oxidación del isocitrato, el cual se transforma en oxalsuccinato (un intermediario), lo que libera una molécula de NADH formada a partir de NAD.

Seguidamente, se produce la descarboxilación (liberación del CO2) del oxalsuccinato, lo que conlleva a la formación de alfa-cetoglutarato, una molécula compuesta por dos grupos carboxilos en los extremos y una cetona en posición alfa a uno de los carboxilos.

Reacción 4: alfa-cetoglutarato deshidrogenasa

Durante esta reacción se produce otra descarboxilación, el alfa-cetoglutarato es quien pierde la molécula de dióxido de carbono y en su lugar se añade la coenzima A. Esta descarboxilación se produce con la ayuda de NAD, quien es transformado durante el proceso en NADH.

La enzima catalizadora de esta reacción es la alfa-cetoglutarato deshidrogenasa u oxoglutarato deshidrogenasa, como resultado de esta etapa se forma la molécula succinil CoA.

Reacción 5: succinil CoA sintetasa

La enzima succinil-CoA sintetasa es la protagonista de esta reacción y se encarga de catalizar la síntesis de trifosfato de guanosina o GTP. El GTP es una molécula muy similar en estructura y propiedades energéticas al ATP, por lo que puede ser utilizado por las células de la misma manera.

El GTP es formado por la adición de un grupo fosfato libre a una molécula de GDP. En esta reacción, el grupo fosfato libre ataca primero a la molécula de succinil-CoA lo que provoca la liberación de la coenzima A. Después de que el fosfato se une a la molécula, se transfiere al GDP para formar GTP, el producto final es una molécula denominada succinato.

Reacción 6: succinato deshidrogenasa

La enzima succinato deshidrogenasa cataliza la eliminación de dos hidrógenos del succinato en la sexta reacción del ciclo del ácido cítrico. En esta etapa, una molécula de FAD, se reduce a FADH2 debido a que recibe los hidrógenos provenientes del succinato, de esta reacción se genera el fumarato.

Reacción 7: fumarasa

Esta reacción se produce gracias a la catálisis de la enzima fumarasa, la cual genera la adición de una molécula de agua en forma de OH al fumarato para dar lugar a la molécula L-malato.

Reacción 8: malato deshidrogenasa

Es la reacción final del ciclo, en ella es regenerado el oxaloacetato mediante la oxidación del L-malato, se utiliza otra molécula de NAD como aceptor de hidrógeno y se forma un NADH.

Energía en los alimentos

La mayor parte de nuestra energía la obtenemos de nuestros alimentos, los cuales por varias reacciones metabólicas nos permiten obtener moléculas energéticas como el ATP, FADH2 y el NADH, por ejemplo, el ciclo de Krebs logra aprovechas el 62 % de la energía contenida en la glucosa.

 

Fenilcetonuria

Es una enfermedad hereditaria por la cual el cuerpo no metaboliza adecuadamente un aminoácido, la fenilalanina, por la deficiencia o ausencia de una enzima llamada fenilalanina hidroxilasa.

Tiene una incidencia aproximada de 1 en 15.000 casos. Si bien no es frecuente, es fundamental detectarla y tratarla apenas los chicos nacen, para poder comenzar el tratamiento.

Puede detectarse fácilmente con un análisis de sangre simple, llamado comúnmente “prueba del talón”, obligatorio en nuestro país, que se hace a todos los recién nacidos en las primeras horas de vida antes de egresar de la maternidad.

¿Cuáles son los síntomas?

Los niños con PKU suelen tener el cutis, el pelo y los ojos más claros que el resto de los miembros de su familia, ya que la fenilalanina es responsable de la producción de melanina.

Otros síntomas si el niño no es diagnosticado a tiempo y no recibe tratamiento son:
• Retraso de las habilidades mentales y sociales.
• Tamaño de la cabeza más pequeño que el habitual.
• Hiperactividad.
• Erupción cutánea.
• Temblores.
• Postura inusual de las manos.
• Olor inusual en la piel, el aliento y la orina.

¿Cuál es el tratamiento?

Detectada a tiempo esta enfermedad se puede tratar y el niño podrá tener una vida completamente normal.

El tratamiento consiste en una dieta baja en fenilalanina. La madre podrá seguir la lactancia, intercalada con una fórmula especial que tendrá las proteínas necesarias para el crecimiento del bebe, pero sin fenilalanina.

Más adelante podrá incorporar sólidos a su dieta pero no podrá consumir huevos, leche y carne. Sus padres necesitarán conocer los productos especiales que ellos necesitarán, y las recetas para prepararlos.

El médico especialista será quién determine la dieta y controlará los niveles de fenilalanina.

Fuente: Ministerio de Salud – Presidencia de la Nación (Argentina) http://www.msal.gob.ar/index.php/component/content/article/48-temas-de-salud-de-la-a-a-la-z/490-fenilcetonuria-pku#sthash.j825XpQS.dpuf