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Introducción

    Los nucleótidos se encuentran formados por una base nitrogenada, un azúcar y grupos fosfatos, son de gran importancia para lograr el mantenimiento de las cualidades vida en los organismos bióticos. Dentro de ellos podemos citar los ácidos nucleicos, ADN y ARN, encargados de contener y transmitir los caracteres hereditarios en todas las especies vivientes.

    Dentro de estas biomóleculas también encontramos los compuestos fosfo-macro-energéticos como lo son el ADP, AMP, GDP, GTP, ATP entre otras.

    Dentro de estos compuestos fosfo-macro-energéticos el único que utiliza el organismo como fuente de energía para la realización de todos los procesos vitales es el Adenosín Trifosfato (ATP) el cual se obtiene de los procesos de respiración que se dan a nivel celular en todos los tejidos del organismo.

    La cualidad vida está indisolublemente sometida a las leyes de la termodinámica, por ser la energía (ATP) la fuente fundamental e insustituible para la realización de todos los procesos vitales del organismo. Como en la termodinámica, en los procesos biológicos también se cumplen sus leyes físicas, donde la energía ni se crea ni se destruye, solamente se transforma en otros tipos de energía, así tenemos que la energía química resultado de los procesos de respiración celular es transformada por el organismo en dependencia de sus necesidades para la realización de trabajo osmótico, eléctrico, químico y mecánico. Además no toda la energía que se desprende del sistema se transforma en energía metabolitamente utilizable (ATP), siempre habrá una parte de ella que se transformará en energía calorífica, la cual no podrá ser utilizada en la realización de ningún trabajo útil.

    Podemos decir sin temor a equivocarnos que los músculos son verdaderos motores moleculares complejos, capaces de transformar directamente la energía química en trabajo mecánico, evitando transformaciones intermedias.

Desarrollo

    Cuando se habla de contracción muscular no se puede dejar de mencionar ésta como... la forma más perfecta de la movilidad biológica... proceso este mecanoquímico que se caracteriza por un alto grado de regulación.

    Los músculos como función fundamental se caracterizan por desarrollar la tensión y el acortamiento, es a lo que se le llama contractibilidad, lo cual asegura la variada actividad del organismo humano.

    En todos los músculos esqueléticos junto con el ATP existen otros compuestos fosfomacroérgicos, como lo es el Creatín Fosfato (Cr P).

    Este compuesto está adsorbido sobre las proteínas contráctiles de las miofibrillas o está ligado con la membrana del retículo sarcoplasmático (SR). El contenido del CrP en los músculos supera hasta 3 veces las del ATP.

    Con la proteína contráctil de actina está también estrechamente enlazada la enzima Creatín Fosfo Quinasa (Cr P Q), la cual cataliza la reacción de transfosforilación entre el Cr P y el ADP.

    La reacción de la Creatín Fosfo Quinasa alcanza su máxima velocidad al pasar sólo un segundo después de haber comenzado el trabajo muscular. Esta enzima es muy sensible a las variaciones del Ph del medio; su actividad máxima se manifiesta en un medio débilmente alcalino y se inhibe bruscamente sí el Ph intracelular se hace muy ácido. Esta enzima también es activada por los iones de Ca++ que se libera con las contracciones musculares, aunque la activación más peculiar es aquella que se manifiesta por la creatina libre formada en el transcurso de la reacción.

    En los músculos esqueléticos del ser humano la CrPQ posee una gran actividad, mientras que el CrP y el ADP manifiestan una alta afinidad química, esto provoca la intensificación de esta reacción inmediatamente después del inicio del trabajo muscular (0-15 s aproximadamente) tan pronto como comience a desintegrarse el ATP en el músculo.

    En el músculo esquelético el contenido de ATP es de unos 5mMol por cada Kg de peso bruto del músculo (aproximadamente 0,25 %)

    Esta concentración no debe moverse mucho ya que sí sobrepasa este rango, surge la inhibición del sustrato de ATPasa miosínica, lo que impide la formación de comisuras entre los filamentos de actina y miosina en las miofibrillas, provocando la pérdida de la capacidad contráctil del músculo.

    De igual forma esta constante de ATP muscular no debe llegar a niveles menores que 2 mMol por Kg de peso bruto del músculo, pues esto ocasionaría el no funcionamiento de la "Bomba de Calcio" del SR, lo que traería como consecuencia una contracción ininterrumpida hasta agotarse las reservas de ATP, desarrollándose entonces el rigor.

    En el músculo las reservas de ATP sólo alcanzan para desarrollar 3 ó 4 contracciones aisladas.

    El mecanismo aerobio de la resíntesis de ATP se caracteriza por el rendimiento máximo comparado con los mecanismos anaerobios alactácido y lactácido de la glucólisis.

    En condiciones habituales este mecanismo aerobio reporta cerca de un 90% de la cantidad total de ATP resintetizado en el organismo.

    Los sistemas enzimáticos del metabolismo aerobio se encuentran fundamentalmente en las mitocondrias de la célula.

    Los mecanismos de resintesis de ATP al que recurre el organismo en los diferentes momentos del proceso metabólico pueden desarrollarse en medios donde el oxígeno esté en cantidades empobrecidas (mecanismo anaerobio) o en medios donde la cantidad de oxígeno sea tal que la deuda de oxígeno sea muy baja (aproximadamente de un 5 %). Según el mecanismo que opere así será el lugar de la célula donde se desarrolle el proceso. Sí las reacciones químicas se dan en condiciones anaerobias estas se desarrollaran en el citoplasma celular, por el contrario de las aerobias, que se desarrollan dentro de los orgánulos denominados Mitocondrias.

    Ya se ha dicho que los procesos aerobios superan en gran medida a los anaerobios en cuanto a la cantidad de energía producida por cada mol de sustrato que se oxide totalmente en presencia de grandes cantidades de oxígeno, es así que tanto los glúcidos, lípidos y proteínas (en el menor de los casos estas últimas) se degradan por diferentes vías a la molécula común de Acetil CoA, la cual es la precursora de las reacciones del Ciclo de Krebs o Ácidos Tricarboxílicos, y su acoplamiento a la Cadena de Transporte Electrónico, reacciones estas que ya se desarrollan dentro de las mitocondrias. El Ciclo de Krebs en la matriz mitoconrdial y la Cadena de Transporte Electrónico y la Fosforilación Oxidativa en las crestas mitocondriales.

    Las moléculas de ATP que se sintetizan dentro de las mitocondrias durante la fosforilación oxidativa, no es posible que pase a los sistemas de ATPasa situados en el sarcoplasma de las células musculares debido a la impermeabilidad de la membrana mitocondrial exterior a los nucleótidos.

    Entonces las moléculas de ATP resintetizados en las reacciones de fosforilación oxidativa, se van suministrando a los lugares de su consumo en las miofibrillas contráctiles por un mecanismo especial de transporte de energía, este se realiza con la ayuda de la isoenzima mitocondrial Creatín Fosfo Quinasa (CrPQ).

    El primer eslabón dentro de este mecanismo es la transferencia del ATP procedente de la matriz mitocondrial al espacio ínter membranoso, bajo la acción de la enzima tanslocasa situada en la membrana interior de la mitocondrias. Ala misma vez esta enzima cataliza la transferencia del ADP en sentido inverso por difusión metabólica. Seguidamente el ATP suministrado de la matriz mitocondrial al espacio entre membranas entra en interacción con la creatina procedente del sarcoplasma, la cual ha penetrado a través de la membrana mitocondrial exterior, esta reacción es catalizada por la enzima CrPQ situada en dicha membrana o en el espacio entre membranas, el Creatín Fosfato (CrP) vuelve a pasar al sarcoplasma donde es sometido a la acción de la CrPQ miofibrillar sede su grupo fosfato al ADP disponible en el sarcoplasma para la síntesis del ATP, que utilizará la células para los diferentes trabajos biológicos, quedando libre para una nueva reacción.

    El ADP retorna a la matriz mitocondrial y toma parte de las reacciones de fosforilación oxidativa (PO) conjugadas con la transferencia de electrones a través de las reacciones de oxidación que se suceden en la cadena respiratoria (ver Figura 1).

Figura 1

Conclusiones

    La molécula de ATP es de hecho donde se almacena la energía química que utilizan los organismos vivos para poder realizar todas las reacciones químicas que garantizan la cualidad vida.

    Pero es cierto también, como hemos podido comentar en nuestro artículo, que las mitocondrias son los organitos celulares capaces de realizar los procesos aerobios que nos reportan mayor cantidad de energía al organismo.

    Hemos querido reflexionar sobre el transporte de esta energía desde el interior de las mitocondrias al sarcoplasma de las células musculares, y desde bases científicamente fundamentadas se ha podido comprobar que por ser esta molécula de ATP un nucleótido no le es permisibles su difusión a través de la membrana externa de la mitocondria hacía el sarcoplasma, por lo que esta tiene que ceder sus grupos fosfatos de forma secuencial a la molécula de Creatina que entra a la matriz mitocondrial desde el sarcoplasma miofibrillar, formándose así el Creatín Fosfato, que de vuelta al sarcoplasma cederá su grupo fosfato al ADP existente en el mismo, resintetizándose de nuevo el ATP que utilizará la célula posteriormente para realizar los diferentes tipos de trabajos biológicos que garantizan su existencia.

    Esta forma de transportar la energía desde el interior de las mitocondrias al sarcoplasma miofibrillar es lo que conlleva a distinguir al Creatín Fosfato como Vector Universal de la Energía en los organismos de respiración aerobia.

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revista digital · Año 11 · N° 98 | Buenos Aires, Julio 2006   © 1997-2006 Derechos reservados