La energía para la célula
( Publicado en "Energía para vivir", Bruno Günther y Enrique Morgado,
1998, Editorial Universitaria )
La gran mayoría de los seres vivos utilizan como alimentos a los productos derivados de la fotosíntesis (carbohidratos, lípidos y proteínas), cuya metabolización en el interior de cada célula dará lugar a la liberación de energía química, que es utilizada finalmente para realizar trabajo mecánico, químico y de transporte (Fig. 1) para lo cual requieren del oxigeno (O2) que también es un subproducto de la fotosíntesis oxigénica (véase reacción 1).
La metabolización de la glucosa, en el interior de las células aeróbicas obedece a la siguiente ecuación general.
Reacción (2):
C6 H12 O6+6O2+6 H2O+12NAD++36ADP+36Pi
6 CO2 + 12 H2O+36 ATP+ 12 NADH + 12 H+
Esta reacción general (reacción 2, y figuras 2 y 3), es de alguna manera la recíproca de la reacción general anterior (reacción 1), y en ella se liberan 686 kilocalorías por mol de glucosa metabolizada; siendo que 1 mol de glucosa = 180 gramos de glucosa, por lo tanto, cada gramo de glucosa catabolizado implica entonces la liberación de 3,81 kcal (686 kcal + mol-1 /180 g + mol -1 = 3,81 kcal-g-1). Por otra parte, la oxidación intracelular de la glucosa requiere de más de 70 reacciones intermedias, realizándose la etapa final en organelos de tamaño microscópico (de 1 mm de ancho por 3 mm de largo) que se conocen como mitocondrias y en las cuales se genera agua (reacción 2).
El trabajo químico se refiere a la síntesis de los componentes celulares (proteínas, ácidos nucleicos, lípidos y polisacáridos) los que permanentemente son renovados, y que funcionan en un "régimen estacionario" (steady-state), en donde los procesos de síntesis se balancean con los procesos catabólicos (desintegración) de los más diversos compuestos intracelulares, y para los cuales se requiere energía química.
Por otra parte, se utiliza la energía química para el transporte de las moléculas de un compartimiento a otro (trabajo osmótico), como ser el pasaje de metabolitos (proteínas, carbohidratos y lípidos) hacia el interior de cada célula, así como para el transporte de los más diversos iones, como por ejemplo de los iones potasio (K+) hacia el interior de las células y de los iones sodio (Na+) hacia el espacio extracelular (transporte activo), y que en este caso podría catalogarse como "trabajo electroquímico".
Finalmente, el "trabajo mecánico" es realizado por la musculatura esquelética (locomoción, respiración, mimica, lenguaje); por la musculatura lisa (bronquitis, vías digestivas, vías urinarias, arteriolas y venas), por la musculatura cardíaca (corazón) y por los cilios, preferentemente en las vías respiratorias.
Dr. Bruno Günther