Glucosa y glucógeno

En las plantas, las células tienen una membrana celular y una pared celular. En las plantas, la célula puede crecer tanto que la membrana presiona contra la pared celular. Si crece más, la pared celular puede explotar. Sin embargo, los humanos y los animales no tienen pared celular, lo que significa que la membrana puede romperse en esa situación.

El glucógeno, la forma en que los músculos pueden almacenar la glucosa, tiene un valor osmótico más bajo, lo que previene este peligro.

Almacenamiento primario y almacenamiento secundario.

El glucógeno es una forma importante de almacenamiento de energía. Este almacenamiento tiene lugar en el hígado (unos 100 gramos), pero principalmente en los músculos [5,6].

El glucógeno proporciona energía rápida y "barata". Por "barato" me refiero a que se necesita poca energía para liberar energía del glucógeno. Sin embargo, el glucógeno se puede almacenar en cantidades limitadas. Algunos investigadores citan de 30 a 40 minutos de actividad vigorosa como la duración máxima durante la cual se agota el glucógeno [7].

Grasa corporal Por eso se llama almacenamiento primario. Se necesita más energía (en forma de oxígeno) para que la energía de las grasas esté disponible, pero se puede almacenar mucha más.

En este contexto, a veces he hecho una comparación entre el culturista más pesado de todos los tiempos, que pesa poco más de 140 kilos en seco (con muy poca grasa corporal) y personas con un peso enorme que pesan más de 400 kilos. Además, el glucógeno sólo es responsable de una pequeña parte del peso muscular. Por cada 100 gramos de "músculo húmedo" hay un máximo de 3-4 gramos de glucógeno. Y es entonces cuando las existencias se agotan por primera vez y luego se reponen en unos tres días [8] . Sin embargo, esto ya se realiza según un protocolo especial en el que primero se agota el glucógeno comiendo poco o nada de carbohidratos y realizando una actividad intensa y luego se repone (deleción y carga de carbohidratos). Normalmente la cantidad de glucógeno es de aproximadamente 1,5 a 2 gramos por 100 gramos de "músculo húmedo"[8-12].

El almacenamiento máximo de glucógeno se puede mejorar aumentando la masa muscular, pero esto es limitado. Para una persona promedio, se almacena 200 veces más energía en la grasa corporal que en el glucógeno.

Cuando se agota el glucógeno de los músculos ("glucógeno muscular"), se puede utilizar el glucógeno del hígado ("glucógeno hepático"). Como se mencionó, el glucógeno no se puede mover en el torrente sanguíneo, por lo que primero debe convertirse nuevamente en glucosa. Una vez en los músculos, se vuelve a producir glucógeno. Una diferencia entre el glucógeno en los músculos y el hígado es que una vez que el glucógeno está en los músculos ya no se puede convertir en glucosa. El glucógeno es el mismo. Sin embargo, en los músculos falta la enzima que convierte la glucosa en glucosa en el hígado (glucógeno-6-fosfatasa).

Glucógeno en la carne consumida.

Antes de pasar a la conversión de carbohidratos en glucógeno y viceversa, primero quiero describir brevemente lo que le sucede al glucógeno en la carne que comes (si la comes).

Después de todo, la carne se compone principalmente de músculos de los animales y de la grasa que los atraviesa y rodea. Estos músculos también contienen glucógeno. Como se mencionó, sólo los carbohidratos simples pueden absorberse en el torrente sanguíneo. El glucógeno es un policarbohidrato, ya que puede estar formado por hasta 10.000 cadenas de glucosa [13].

Antes de que el glucógeno de la carne consumida se almacene como glucógeno en su propio cuerpo, primero debe descomponerse en glucosa. Luego se puede producir nuevo glucógeno en el hígado y también en los músculos después de que la glucosa haya sido transportada allí a través de la sangre.

Hormonas reguladoras: insulina

La cantidad de glucosa en sangre debe mantenerse en el nivel correcto. Este no debe ser ni demasiado bajo ni demasiado alto. Cuando esto sucede, vemos los síntomas que vemos en (los casos graves) en los diabéticos.

Para regular la cantidad de glucosa en la sangre, su cuerpo utiliza hormonas como la insulina, el glucagón y la adrenalina. Primero hablaré de la insulina y luego brevemente del glucagón y la adrenalina.

La insulina es una abreviatura de la hormona que lleva el nombre de los "islotes de Langerhans". Estas son las células agrupadas como islotes (del latín = "ínsula") en el páncreas. Fueron descubiertos por Paul Langerhans (1847 -1888). La insulina es una de las hormonas que se producen aquí. 

La insulina es una hormona polipeptídica* y como tal tiene una función mensajera. La insulina le dice a varias células del cuerpo cómo lidiar con la glucosa en la sangre. Cuando la cantidad de glucosa en la sangre aumenta debido a la ingestión de carbohidratos (digeribles), los islotes de Langerhans producen insulina. Esta insulina ingresa a la sangre junto con la glucosa y así es transportada a diversas células del cuerpo. Piense especialmente en las células musculares y las células grasas. La insulina puede dar a estas células instrucciones que conducen a una reducción de la cantidad de glucosa en la sangre. Estos comandos son:

• Aumenta la síntesis de proteínas en los músculos: crea más proteínas en los músculos a partir de los aminoácidos disponibles en la sangre. ¡Este paso asegura el crecimiento muscular!
• Aumenta la síntesis de ácidos grasos en las células grasas, “lipogénesis”. Cuando las reservas de glucógeno están llenas y los niveles de glucosa aún son altos, la glucosa se convierte en ácidos grasos en el llamado ciclo del ácido cítrico (a través del acetil-CoA). ¡Este paso asegura la producción de grasa corporal [6,14]!
• Hígado y músculos: Absorben más glucosa y la convierten en glucógeno (aumenta la “glucogénesis”, la producción de glucógeno)
• Disminución de la “gluconeogénesis/glucogenólisis”: Lo contrario del paso anterior: Se reduce la producción de nueva glucosa (gluconeogénesis) a partir del glucógeno. Otra forma de decirlo es que debe reducirse la descomposición del glucógeno (glucogenólisis) en glucosa. 

*_{Un polipéptido-hLa hormona se compone de cadenas de aminoácidos y se diferencia de las proteínas sólo por el menor número de aminoácidos.} 

Hormonas reguladoras: glucagón y adrenalina.

Cuando la cantidad de glucosa en la sangre disminuye demasiado, la liberación de insulina por parte del páncreas disminuirá. En cambio, esto libera glucagón en el torrente sanguíneo. El glucagón, al igual que la insulina, es una hormona polipeptídica. Al igual que la insulina, viaja por la sangre para dar instrucciones a las distintas células. En este caso, se trata de asignaciones que en realidad conducen a un aumento de la cantidad de glucosa al aumentar su producción ('gluconeogénesis').

La adrenalina también funciona como sustancia de señalización, pero se produce en la médula suprarrenal y el cerebro y funciona a través de los nervios. Las tareas que liberan glucagón y adrenalina son:

• Aumentar la glucogenólisis: descomponer más glucógeno en glucosa. Esto se hace desconectando las moléculas de glucosa sueltas del glucógeno, que luego se convierte en glucosa-1-fosfato y luego en glucosa-6-fosfato.
• Aumentar la proteólisis. (También ocurre bajo la influencia de la noradrenalina). Descompone más proteínas en aminoácidos que, en última instancia, pueden convertirse en sustancias glucosa y cetonas. ¡Provoca degradación muscular!
• Aumentar la lipólisis. Descompone más grasa corporal en glicerol y ácidos grasos libres. Estos luego pueden usarse en el ciclo del ácido cítrico para proporcionar energía nuevamente. ¡Quema grasa corporal!

Equilibrio entre desarrollo muscular y quema de grasa

Como puede ver, la insulina desarrolla músculos y grasa corporal, mientras que el glucagón descompone ambos. Por lo tanto, en la práctica suele resultar muy difícil ganar masa muscular y quemar grasa al mismo tiempo.

Por lo general, esto solo funciona cuando las personas recién comienzan a entrenar o tienen un alto porcentaje de grasa. O cuando alguien no está naturalmente predispuesto a almacenar grandes cantidades de grasa (ectomorfos). Para otros, el desafío es encontrar el complicado equilibrio entre comer suficientes carbohidratos para desarrollar músculo, pero no ganar demasiada grasa corporal.

Esto se puede lograr, por ejemplo, comiendo menos carbohidratos durante un período de tiempo y quemando así grasa corporal. En este clásico, llamado a granel y cortarmétodo Por ejemplo, al sustituir los carbohidratos por proteínas, intentan garantizar que haya suficientes aminoácidos disponibles. Esto limita la descomposición de proteínas en los músculos.

Momento de los carbohidratos

No sólo la cantidad, sino también el momento y el tipo de carbohidratos ingeridos pueden marcar una gran diferencia. Comer carbohidratos rápidos antes de ir a dormir, por ejemplo, a menudo no es recomendable porque hay poca necesidad de glucógeno en ese momento. La posibilidad de conversión en grasa corporal es entonces mayor. Sin embargo, antes de un ejercicio intenso, sería necesario asegurarse de que haya suficiente glucosa presente para evitar la necesidad de degradación muscular.

Sin embargo, existen numerosas estrategias para aprovechar la ingesta de carbohidratos. Algunos son diametralmente opuestos entre sí y, sin embargo, pueden funcionar o no debido, entre otras cosas, a diferencias personales. Piensa en lo familiar dieta atkins, la dieta cetogénica o cualquier otro dieta baja en carbohidratos. Considere también cosas como carga de carbohidratos y carga trasera de carbohidratos todo lo cual se analiza aquí en artículos separados.

La percepción sobre el lugar que ocupan los carbohidratos en la dieta cambia constantemente. Esto hace que sea bueno seguir informándose, pero sobre todo experimentar y ver qué funciona mejor para usted personalmente. 

La glucosa como intermediario del ATP en el ciclo del ácido cítrico/ciclo de Krebs.

Hasta ahora he hablado muchas veces de la glucosa como combustible. Sin embargo, la glucosa también sirve a menudo como intermediario, una especie de "producto intermedio".

Las distintas células no utilizan glucosa ni glucógeno como combustible, sino ATP, trifosfato de adenosina. Por ejemplo, el glucógeno se utiliza para producir rápidamente nuevo ATP durante una actividad de alta intensidad. En otros casos esto se hace mediante ácido láctico.

La serie sobre sistemas energéticos explica qué fuente (glucosa/glucógeno, grasas o aminoácidos) se utiliza en función de la actividad y la duración.

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El ATP es el almacén de energía inmediatamente disponible. El cuerpo tiene varias fuentes para producir nuevo ATP, según la situación. Por ejemplo, el cerebro utiliza gran parte de la ingesta diaria de glucosa para generar ATP. Nada menos que 120 gramos. O dicho de otra manera: en estado de reposo, alrededor del 60% de toda la glucosa. Cuando no hay suficientes carbohidratos, el cerebro los utiliza para este fin cetonas [15]. 

Lea también el artículo: Sistemas energéticos del cuerpo, el sistema ATP.

Muchas de las conversiones de glucosa en otras sustancias y viceversa que se analizan en este artículo, así como las de grasas y aminoácidos, tienen lugar en un proceso complejo llamado ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico.

Para tener una buena idea del funcionamiento exacto del metabolismo de los carbohidratos, las grasas y las proteínas, conviene estudiar el ciclo del ácido cítrico. Sin embargo, esto es tan complejo que resulta casi difícil de entender para un profano. A menos que esté muy motivado y sea lo suficientemente paciente como para consultar varias fuentes además de Wiki para cada término nuevo para comprender bien cómo funciona cada término.

Sería demasiado lejos discutir esto en detalle aquí, ya que la distancia entre teoría y práctica se vuelve demasiado grande. Especialmente si esto no se hace mediante ejemplos prácticos. Sólo discutiré los diversos llamados caminos, las rutas desde el material inicial hasta el material final, en partes posteriores cuando sea necesario en el contexto.

Referencias

1. Brosnan JT. Comentarios sobre las necesidades metabólicas de glucosa y el papel de la gluconeogénesis. Eur J Clin Nutr. Abril de 1999; 53 Suplemento 1: S107-11.
2. Jenkins DJ, Wolever TM, Taylor RH, et al. (Marzo de 1981). “Índice glucémico de los alimentos: una base fisiológica para el intercambio de carbohidratos”. Soy. J.Clin. Nutrición. 34 (3): 362–6. PMID 6259925.
3. Freeman, Janine (septiembre de 2005). “El debate sobre el Índice Glucémico: ¿Realmente importa el tipo de carbohidrato?”. Pronóstico de Diabetes. Archivado desde el original el 14 de febrero de 2007.
4. “Base de datos IG”. Web.archive.org. Consultado el 1 de agosto de 2012.
5. Jørgen Jensen, Per Inge Rustad, Anders Jensen Kolnes y Yu-Chiang Lai. El papel de la degradación del glucógeno del músculo esquelético en la regulación de la sensibilidad a la insulina mediante el ejercicio. Fisiol frontal. 2011; 2:112. doi: 10.3389/fphys.2011.00112PMCID: PMC3248697
6. Acheson K. J., Schutz Y., Bessard T., Anantharaman K., Flatt J. P., Jequier E. (1988). Capacidad de almacenamiento de glucógeno y lipogénesis de novo durante la sobrealimentación masiva de carbohidratos en el hombre. Soy. J.Clin. Nutrición. 48, 240–247.
7. van Loon LJC. Los efectos del ejercicio y la nutrición en la selección de combustible muscular. Maastricht: Prensa de la Universidad de Maastricht, 2001.
8. Hansen BF1, Asp S, Kiens B, Richter EA. Concentración de glucógeno en el músculo esquelético humano: efecto de la infusión prolongada de insulina y glucosa.
9. Kochan RG, Lamb DR, Lutz SA, Perrill Cy Reimann EM, Schlender KK. Activación de la glucógeno sintasa en humanos.
   Músculo esquelético del hombre: efectos de la dieta y el ejercicio. Am J Physiol 1979:236:E660-6.
10. Bergstrom J, Hultman E. Síntesis de glucógeno muscular después del ejercicio: un factor potenciador localizado en las células musculares del hombre. Naturaleza 1966:210:309-10.Scand J Med Sci Sports. 9(4):209-13, agosto de 1999.
11. Saltin B, Hermansen L. Reservas de glucógeno y ejercicio intenso prolongado. En: Blix G, ed. Nutrición y actividad física. Upsala: Almqvist & Wiksell, 1967: 32.
12. Hultman E, Bergstrom J, Roch-Norlund AE. Almacenamiento de glucógeno en el músculo esquelético humano. En: Pernov B, Saltin B, eds. Metabolismo muscular durante el ejercicio. Nueva York-Londres: Plenum Press, 1971: 273-88.
13. http://www.rcsb.org/pdb/101/motm.do?momID=24
14. Jensen J., Lai YC (2009). Regulación de la fosforilación de la glucógeno sintasa muscular y propiedades cinéticas por la insulina, el ejercicio, la adrenalina y su papel en la resistencia a la insulina. Arco. Fisiol. Bioquímica. 115, 13-21. doi: 10.1080/13813450902778171.
15. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. Bioquímica. 5ta edición. Nueva York: WH Freeman; 2002. Sección 30.2, Cada órgano tiene un perfil metabólico único. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22436/