(Di)Vagando con Mura

domingo, 15 de mayo de 2011

Contracturas y nudos.

Muchas veces después de hacer ejercicio, al levantarnos a la mañana, por estar en una mala posición, por estrés, etc. nos duele algún musculo y a veces se nos hacen los famosos "nudos". Pero ¿qué son esos nudos? El famoso nudo, se genera por una acumulación de ácido láctico en el musculo y por la contracción del mismo, las fibras musculares se contraen en un punto formando un nódulo. En el caso de que aparezcan después de hacer ejercicio se debe primariamente a la acumulación de ácido láctico, el cual se cristaliza formando pequeñísimas agujas entre las fibras musculares, que al mover el músculo nos provoca dolor.

Una reacción normal del músculo cuando recibe algún tipo de daño, es generar un nudo para protegerse. Por ejemplo, en el caso de un desgarro (ruptura de la fibra muscular) el músculo evita, con la formación de un nudo, que este se siga desgarrando al no dejarnos estirarlo normalmente, lo cual nos evita un dolor, de seguro, mucho más grande.



Las células necesitan combustible para funcionar, en nuestro caso el monosacárido glucosa, para "quemar" la glucosa las células generalmente utilizan oxígeno. Esto se llama Respiración Aeróbica, o Aerobia, y da como "desechos" Dióxido de carbono (CO2) y Agua (H2O) metabólica. Cuando la actividad del musculo es superior a la cantidad de oxígeno que le suministramos, las células comienzan a quemar la glucosa sin el oxígeno por medio de la Respiración Anaeróbica, o Anaerobia (sin oxígeno), la cual produce Ácido láctico como desecho. En el caso de los desechos de la respiración aeróbica, el agua puede ser utilizada por el organismo o desechada en la transpiración o en la orina, el CO2 es llevado a nuestros pulmones por la sangre donde es liberado al medio en la exhalación. En el caso de los desechos de la respiración anaeróbica, el ácido láctico es reciclado por el hígado, principalmente, y por las células que lo producen, de todas formas quedan, en estas, acumulaciones de ácido láctico.

¿Para qué usan, los músculos, el oxígeno si pueden producir energía igual?

La producción de energía utilizando oxigeno es aproximadamente 4 veces más efectiva que la producción sin oxígeno. Después de todo el proceso de respiración aerobia, una molécula de glucosa (C6H12O6) más seis de oxígeno gaseoso (O2) dan seis moléculas de dióxido de carbono (CO2), seis moléculas de agua y 686 kilocalorías (2871,253 kilojoules). Después del todo el proceso de respiración anaerobia, una molécula de glucosa da como resultado dos moléculas de ácido láctico (C3H6O3) y171 kilocalorías (715,7205 kilojoules). Como se puede apreciar es muchísima la diferencia de producción energética.

Profundizando un poquito sobre respiración celular

Antes de la respiración celular la molécula de glucosa pasa por un proceso que se llama glucólisis (ruptura de la molécula de glucosa). Al terminar este proceso la glucosa quedó dividida en 2 moléculas de ácido pirúvico, o piruvato (C3H4O3), libero 143 kilocalorías (598,5265 kilojoules) en seis moléculas de ATP (Adenosín Trifosfato, molécula energética en la que se acumula la energía a utilizar) y dos NADH, coenzima reductora (función contraria a la oxidación) de moléculas. En la respiración anaerobia el piruvato es convertido, por la enzima (una enzima es una proteína que ayuda en una reacción bioquímica para que el gasto de energía sea menor) lactatodeshidrogenasa y la coenzima NADH en el ácido láctico. En la respiración aerobia luego de la glucólisis hay dos procesos para la obtención de energía: El Ciclo de Krebs y el Transporte de Electrones.

Ciclo de Krebs

El piruvato entra en la mitocondria (parte de la célula en la cual se produce la producción de energía). Antes de que se produzcan las reacciones químicas del Ciclo de Krebs, el piruvato se oxida gracias a la coenzima A y a la coenzima NAD, liberando dos moléculas de dióxido de carbono, dos coenzimas NADH y dos cationes de hidrógeno (un átomo de hidrógeno sin un electrón). Esta oxidación es es el enlace entre el proceso de glucólisis y el proceso de respiración. El resultado es un grupo acetilo (de dos carbonos, tres hidrógenos y un oxígeno) unido a la coenzima A (abreviado como Acetil-CoA). El Ciclo de Krebs consiste en los siguientes pasos:

1. La coenzima A unida a este grupo acetilo entra en el Ciclo de Krebs donde se produce la hidrólisis (división usando agua) de esta molécula y se separa el grupo acetilo, el cual se une al ácido oxalacético, produciendo ácido cítrico, y la coenzima A es liberada (y puede ser reutilizada).
2. El ácido cítrico libera una molécula de agua produciendo Ácido Cis-acoítico.
3. La molécula liberada por el ácido cítrico es tomada por el ácido cis-acoítico en otra parte de su estructura molecular formando ácido isocítrico.
4. La coenzima NAD rompe (oxida) la molécula de ácido isocítrico tomando dos cationes de hidrógeno (convirtiéndose en NADH) liberando uno de los cationes de hidrógeno y una molécula de dióxido de carbono produciendo ácido alfa-cetoglutártico.
5. Otra coenzima NAD y una molécula de agua rompen (oxidan) la molécula de ácido alfa-cetoglutártico, una molécula de ADP (Adenosín Difosfato, molécula receptora de energía) interviene en la recepción de energía. Esto produce una molécula de NADH, un catión de hidrógeno, ATP (por el ADP) y una molécula de dióxido de carbono. Este proceso da como resultado Ácido Succínico.
6. Una coenzima FAD (Flavín Adenín Dinucleótido) interviene y roba (oxida) dos hidrógenos al ácido succínuco convirtiéndose en FADH2, dando como resultado Ácido Fumárico.
7. Una molécula de agua se une al ácido fumárico formando Ácido Málico
8. Otra coenzima NAD rompe (oxida) la molécula de ácido málico robando dos hidrógenos convirtiéndose en NADH, liberando un catión de hidrógeno y formando Ácido Oxalacético.
9. El ácido oxalacético se une al grupo acetilo liberado por el Acetil-CoA (la coenzima A es liberada) formando Ácido cítrico nuevamente (este paso es idéntico al paso 1, lo puse así para que vea que es un proceso cíclico).

Esta etapa, entonces, deja como resultado: dos moléculas de CO2 que son desechadas, tres moléculas de NADH, una molécula de FADH2 y una molécula de ATP. Es necesario recordar que en la glucólisis se producen dos moléculas de piruvato, por lo que entran al ciclo de krebs dos Acetil-CoA, necesitándose dos vueltas de este ciclo para completar la oxidación de una molécula de glucosa. ¿Cómo es, entonces, que se libera tanta energía con esta respiración? Las coenzimas NAD y FAD son receptoras de protones y electrones (como en el caso del ciclo de krebs) o dadoras (como en el paso siguiente de la respiración). Para lograr esas oxidaciones se necesitaron 3 coenzimas NAD, una coenzima FAD, una molécula receptora de energía ADP y dos moléculas de agua (recuerdo que se utilizaron tres moléculas de agua pero una fue liberada por el ácido cítrico al convertirse en ácido cis-acoítico, en el paso 2).

Animación del Ciclo de Krebs



Transporte de electrones

Como vimos por ahora se produjeron (en dos vueltas del ciclo de krebs) dos moléculas de ATP por molécula de glucosa . La mayor parte de la energía de la glucosa esta ahora retenida en las seis moléculas de NADH y en las dos moléculas de FADH2, recuerde que en la glucólisis se produjeron dos coenzimas NADH por molécula de glucosa. Por lo que en esta etapa se extraerá la energía de las ocho moléculas de NADH y de las dos moléculas de FADH2.


En esta etapa se libera la energía contenida en las coenzimas NADH y FADH2 pasando energía por diferentes moléculas y reconvirtiéndose en NAD y FAD, respectivamente. De la FMN (flavina mononucleótido) al Citocromo (molécula muy parecida a la hemoglobina, proteína de la sangre transportadora de oxigeno) B, por medio de la coenzima Q (CoQ), del citocromo B al C, del C al A y del A al A3. Produciendo 3 moléculas de ATP por cada una de NADH y dos por cada molécula de FADH2. El ATP es fabricado en este proceso por la energía otorgada por las NADH y las FADH2, que permiten el ingreso de un fosfato a moléculas de ADP, formando así el ATP.

Como resultado total final obtenemos:

* De la glucólisis 2 moléculas de ATP, 6 más después de la respiración a partir de las dos moléculas de NADH. Siendo 8 moléculas de ATP totales en esta etapa.
* De la oxidación del ácido pirúvico se obtienen 6 moléculas de ATP más tras la respiración.
* De las dos vueltas del ciclo de krebs necesarias para oxidar una molécula de glucosa obtenemos, 2 moléculas de ATP, 18 moléculas de ATP más después de la respiración a partir de las 6 moléculas de NADH y 4 moléculas mas de ATP después de la respiración por las moléculas de FADH2. Siendo 24 moléculas totales de ATP.

En total obtuvimos 38 moléculas de ATP. Que son utilizadas como energía inmediata por las células, convirtiéndose, por ejemplo, en energía cinética (movimiento, como por ej. la contracción de las fibras musculares).

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