Metabolismo energtico del eritrocito El metabolismo de los eritrocitos es limitado, debido a la ausencia de ncleo, mitocondria y otros orgnulos subcelulares. Aunque la unin, el transporte y la liberacin de oxgeno y dixido de carbono es un proceso pasivo que no requiere energa, existe una variedad de procesos metablicos dependientes de energa que son esenciales para la viabilidad de la clula. Las vas metablicas ms importantes para el eritrocito maduro necesitan glucosa como sustrato. Estas vas se refieren a: gluclisis, ruta de la pentosa fosfato, va de la hemoglobina reductasa, ciclo de RapoportLuebering Estas vas contribuyen con energa, al mantener: el potasio intracelular alto, el sodio intracelular bajo y un calcio intracelular muy bajo (bomba de cationes); hemoglobina en forma oxidada; elevados niveles de glutatin reducido; integridad y deformabilidad de la membrana. [editar]Va EmbdenMeyerhof o gluclisis Proporciona ATP para la regulacin de la concentracin intracelular de cationes (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) a travs de bombas de cationes. El eritrocito obtiene energa en forma de ATP del desdoblamiento de la glucosa por esta va. Aproximadamente 90 a 95 por ciento del consumo celular de oxgeno utiliza esta va. Los eritrocitos normales no tienen depsitos de glucgeno. Dependen por completo de la glucosa ambiental para la gluclisis. La glucosa penetra a la clula mediante difusin facilitada, un proceso que no consume energa. Es metabolizada a lactato, donde produce una ganancia neta de dos moles de ATP por un mol de glucosa. [editar]Ciclo de las pentosas Proporciona nicotinamida-adenina dinucletido fosfato y glutatin reducido para reducir oxidantes celulares. Aproximadamente el 5% de la glucosa celular ingresa a la va oxidativa de las pentosas, un sistema auxiliar para producir coenzimas reducidas. El glutatin reducido protege a la clula contra muchas lesiones producidas por agentes oxidantes permanentes. Los oxidantes dentro de la clula oxidan los grupos sulfhidrilo (SH) de la hemoglobina, a menos que los oxidantes sean reducidos por el glutatin reducido. Es por esto que es crucial en el eritrocito la funcin de esta va. [editar]Va de la hemoglobina reductasa Protege a la hemoglobina de la oxidacin va la NADH y metahemoglobina reductasa. Se trata de una va alterna a la va EmbdenMeyerhof, esencial para mantener al hierro hem en el estado reducido Fe++. La hemoglobina con el hierro en estado frrico, Fe3+, es conocida como metahemoglobina. Esta forma de hemoglobina no logra combinarse con el oxgeno. La metahemoglobina reductasa, en unin con el NADH producido por la va EmbdenMeyerhof, protege al hierro hemo de la oxidacin. Sin este sistema, el 2 por ciento de la metahemoglobina formada todos los das se elevara, con el tiempo, a un 2040 por ciento, con lo que se limitara gravemente la capacidad transportadora de oxgeno

en la sangre. Los medicamentos oxidantes pueden interferir con la metahemoglobina reductasa y producir valores an ms elevados de metahemoglobina. Esto provoca cianosis. [editar]Ciclo de RapoportLuebering Este ciclo es parte de la va EmbdenMeyerhof, y tiene por finalidad evitar la formacin de 3fosfoglicerato y ATP. El DPG (2,3-bifosfoglicerato) est presente en el eritrocito en una concentracin de un mol BPG/mol de hemoglobina, y se une con fuerza a la desoxihemoglobina, con lo que la hemoglobina se mantiene en estado desoxigenado y se facilita la liberacin de oxgeno. El incremento en la concentracin de difosfoglicerato facilita la liberacin de oxgeno a los tejidos mediante la disminucin en la afinidad de la hemoglobina por el oxgeno.De esta manera, el eritrocito cuenta con un mecanismo interno para la regulacin del aporte de oxgeno a los tejidos Lanzadera de electrones del glicerol-3-fosfato Durante la gliclisis se genera NADH en el citosol en la oxidacin del gliceraldehdo-3fosfato y se debe regenerar ms NAD+ para que la gliclisis continue. El NADH no puede pasar a la mitocondria para ser oxidado por la cadena respiratoria ya que la membrana interior mitocondrial es impermeable al NADH y NAD+. La solucin es que los electrones del NADH, en vez del propio NADH, sean transportados a travs de esta membrana. Una de las maneras de introducir electrones del NADH en la cadena respiratoria es la lanzadera del glicerol-3-fosfato. El primer paso es transferir un par de electrones desde el NADH a la dihidroxiacetona fosfato, un intermedio glicoltico, para formar glicerol-3fosfato. Esta reaccin es catalizada por la glicerol-3-fosfato deshidrogenasa en el citosol. El glicerol-3-fosfato es reoxidizado a dihidroxiacetona fosfato en la superficie exterior de la membrana interior mitocondrial por una isozima de la glicerol-3-fosfato dehidrogenasa unida a la membrana. Un par de electrones se transfiere desde el glicerol-3-fosfato al grupo prosttico FAD de la enzima para producir FADH2. Esta reaccin regenera la dihidroxiacetona fosfato. Por ltimo, la flavina reducida transfiere sus electrones a al transportador de electrones Q que entra en la cadena respiratoria como QH2. La lanzadera del glicerol-3-fosfato se utiliza mucho en los msculos ya que permite mantener una alta velocidad de fosforilacin oxidativa. En cambio, en el corazn y en el hgado, los electrones del NADH citoslico son transportados a la mitocondria por la lanzadera del malato-aspartato que est formada por 2 transportadores y 4 enzimas (2 unidades de la malato deshidrogenasa y 2 unidades de la aspartato transaminasa). Algunos insectos no tienen L-lactato deshidrogenasa y son completamente dependientes de la lanzadera del glicerol-3-fosfato para regeneral el NAD+ citoslico. Lanzaderas (Los mamferos sudamos, la transpiracin es de las plantas)

Las lanzaderas segn Leningher (transportadores para el profe), las necesitamos para transportar molculas, desde el citoplasma a la matriz mitocondrial (por eso les llaman lanzaderas, porque son transportadores que estn dentro de la clula). Las lanzaderas que estudiaremos son las que tiene que ver con el balance energtico. Cuanto ATP se producan entre la gluclisis, el ciclo de Krebs, la cadena transportadora de electrones y la sntesis de ATP? Se producan entre 36 y 40 molculas de energa dependen de las lanzaderas que se utilicen para los procesos. En la gliclisis (de glucosa a piruvato): se produce poder reductor, NADH, los que no pueden pasar libremente desde el citoplasma de la clula a la matriz mitocondrial, porque se encuentra con la membrana interna de la mitocondria, que es prcticamente impermeable, por lo tanto necesito un sistema para ingresarlo y que la mitocondria pueda generar ATP, para eso utilizaremos las lanzaderas. Acoplaremos esta produccin de NADH que esta reducido, se va a oxidar por ejemplo: la dihidroxicetona fosfato a glicerol3-fosfato. Al entregar el poder reductor a la dihidroxicetona fosfato esta se va a reducir, y el NADH se va a oxidar. Este compuesto entrega electrones al lanzadera transportador, lo cual va a permitir que se reduzca una molcula de FAD a FADH2, entra en la matriz mitocondrial, puede ir a la cadena transportadora de electrones y podra generar 2 ATP. Porque existen las lanzaderas? Porque existen barreras fsicas, que impiden el paso del poder reductor de una localizacin subcelular a otra. Entonces vamos a transformar la glucosa en gliceraldehido-3-fosfato, y el paso en que vamos a fosforilar el gliceraldehido-3-fosfato a 1,3-bifosfoglicerato, vamos reducir el NAD a NADH, este NADH que queda acumulado en el citoplasma, para que se mantenga este proceso de gliclisis. Que pasa cuando existe oxigeno? (porque sin oxigeno el piruvato pasa lactato o etanol para regenerar los NADH) Cuando ah oxigeno la cadena transportadora de electrones esta funcionando, por lo tanto este NAH+ tiene que regenerarse, y lo hace entregando los electrones y protones a intermediarios que lo internalizan dentro de la mitocondria, entonces ah se puede seguir el circuito de la gliclisis. Recuerden que la gliclisis funciona si hay disponible NAD+ (es autosuficiente de energa, produce neto 2 molculas de ATP), y como lo hace: en ausencia de oxigeno, oxidar nuevamente mediante la fermentacin lctica o alcohlica da lo mismo; y en presencia de oxigeno pasamos u oxidamos el NAD a NAD+ utilizamos esa lanzadera, entregando el poder reductor a la cadena transportadora de electrones en la matriz mitocondrial. Una manera de hacerlo es la lanzadera glicerol-3-fosfato, donde el rendimiento neto es 1 NAD+, y 2 ATP. Esta lanzadera esta acoplada a la cadena transportadora de electrones directamente, en la gliclisis vamos a producir NADH, ste lo vamos a re-oxidar utilizando la enzima glicerol-3fosfato deshidrogenasa que est a nivel citoslico, y vamos a obtener glicerol 3 fosfato. Luego este glicerol-3-fosfato va a poder penetrar al interior de la mitocondria, y en el espacio periplasmico va a poder oxidarse, desde glicerol 3 fosfato a dihidroxicetona fosfato. Al hacer este proceso va a entregar electrones al FAD que esta a nivel de la periplasma, es decir, del espacio intermembrana, por la cara P, al estar con la cara P va a poder entregar electrones al FADH, el FADH va a

entregar electrones a la ubiquinina. Si yo le entrego electrones a la ubiquinina, va a quedar con estado reducido, porque si tengo mucho H esta reducido, si tengo mucho oxigeno esta oxidado. Pregunta: cuando pasa el NADH al NAD por el glicerol 3 fosfato deshidrogenasa...? Esto se va a oxidar, por lo tanto el FADH se va a reducir Pero no se supone que en la gluclisis, tengo que pasar de GAP a dihidroxicetona fosfato? No, porque esto no ocurre en la gliclisis, ocurre en el espacio entre membranas. Esto es un sistema recircularizado, el glicerol 3-fosfato puede pasar la membrana externa, llegar al espacio intermembrana, ah oxidarse, y la dihidroxicetona fosfato puede salir al citoplasma, y reducirse nuevamente para mantener el flujo de electrones desde le citosol hasta la matriz mitocondrial. Entonces el NADH de la gliclisis se oxidaba a NAD+, esto hacia que se redujera la dihidroxicetona fosfato a glicerol-3-fosfato, en el citosol o citoplasma de la clula. El glicerol-3fosfato pasa la 1era membrana, llega al espacio periplasmico y ah se va a encontrar con una enzima mitocondrial, que va a oxidar desde glicerol-3-fosfato a dihidroxicetona fosfato. Al oxidar vamos reducir el FAD, y ste va entregar electrones a la ubiquinina, va a quedar una ubiquinina reducida, y esto va a entregar electrones al complejo 3, el complejo 3 se va a reducir, y esto va a permitir la apertura del canal de protones, le da la pasa a los protones desde la matriz mitocondrial hasta el espacio intermembrana Acurdense que la mitocondria tiene 2 membranas: tenemos el citoplasma, la membrana de la clula, y tenemos la membrana interna mitocondrial (esta la enzima gliceraldehido deshidrogenasa mitocondria), y la membrana externa mitocondrial (donde esta el glicerol-3-fosfato deshidrogenasa). Entonces el glicerol-3-fosfato va a pasar y se va a transformar en dihidroxicetona fosfato para que salga. Estos compuestos pequeos pueden atravesar esta membrana externa que no es tan selectiva, tampoco dejan pasar a cualquiera, pero en este caso el glicerol-3-fosfato puede atravesarla, pero no as a la membrana interna, es ah donde le entrega a la protena, a la lanzadera GAP deshidrogenasa mitocondrial, este poder reductor que va a reducir a la ubiquinina, y la ubiquinina va a abrir un canal de protones, por lo tanto los protones de la matriz van a pasar al espacio intermembrana. Pregunta X, respuesta: que ocurre en el citoplasma? el NADH se va a utilizar para reducir la dihidroxicetona fosfato, que hay en el citoplasma (olvida gliclisis), para reducirla a glicerol-3-fosfato. ste pasa la membrana mitocondrial externa, llega a donde est la deshidrogenasa mitocondrial, y le entrega electrones oxidndose. Y el DH vuelve a salir desde el espacio intermembrana al citosol de la clula. Entonces t tienes 2 transportadores, uno que da el poder reductor y otro que se vuelve para mantener el ciclo. Esta es la primera opcin: la lanzadera glicerol-3-fosfato Otra es la lanzadera MalatoAspartato: (Es un poco mas complicada) Tenemos nuevamente la gluclisis, Se produjo poder reductor y tenemos que volver a sealar el NAD+, para mantener el tiraje de la gliclisis.

Entonces vamos a transformar este poder reductor NADH a poder reductor NADH en la matriz mitocondrial. Vamos a transformar NADH en NADH, tendramos que producir 3 ATP, no perdemos. Pero el proceso es ms complicado, debemos pasar por 2 intermediarios. Vamos a reducir el OAA (Oxalacetato) en Malato, el NADH se va a oxidar, por lo tanto el OAA se va reducir a Malato. El malato puede perfectamente pasar la 1era y 2da membrana mitocondrial, y adentro se va a transformar en OAA, el OAA a Aspartato, y el aspartato va a poder salir y va a ser transformado nuevamente en OAA para mantener el sistema.