a convertirse en aminoácidos y viajan por la sangre hasta el hígado. Aquí las cosas se ponen un poco complicadas. El grupo amino de los aminoácidos tiene una estructura muy similar, NH2, al amoniaco. Del mismo modo que beber un limpiador de amoniaco te mataría sin duda, la acumulación de amoniaco por la degradación de aminoácidos resultaría fatal. Por suerte la evolución nos ha dotado de un mecanismo para convertir ese amoniaco en urea, que viaja por el torrente sanguíneo hasta los riñones para ser excretado con la orina. La urea de nuestra orina es lo que le da ese olorcito acre tan intenso, lo cual tiene sentido porque está hecha de amoniaco.
Orinamos el equivalente de 50 gramos de proteína al día. El ejercicio incrementa esa cantidad porque fomenta la descomposición de los músculos. Tenemos que comer suficientes proteínas para reemplazar las que perdemos todos los días si no queremos sufrir un déficit proteico. Si comemos más proteína de la que necesitamos los aminoácidos extra se convierten en urea y se van con la orina, así que si te excedes en el consumo de suplementos alimenticios podrías sólo estar fabricando orina cara.
La última parada en la línea del tren de las proteínas es quemar aminoácidos como combustible (figura 2.1). Una vez que se corta la cabeza que contiene nitrógeno, se convierte en urea y se despacha, las colas se usan para hacer glucosa (en un proceso llamado gluconeogénesis, que literalmente significa “hacer azúcar nueva”) o cetonas, y ambas pueden usarse para obtener energía, como veremos más adelante. Las proteínas suelen ser una fracción menor del presupuesto energético diario, pues representan cerca de 15 por ciento de nuestras calorías diarias.21 Pero si nos estamos muriendo de hambre se convierten en un suministro de energía de emergencia de vital importancia, un poco como echar los muebles a la chimenea para calentar tu casa. Los personajes esqueléticos de los campos de concentración son un ejemplo terrorífico de este proceso llevado al extremo en el que sus cuerpos se consumieron a sí mismos en un esfuerzo desesperado por mantenerse con vida.
ARDE, BABY, ARDE
Todos los caminos de nuestro mapa metabólico conducen, con el tiempo, al mismo lugar: combustible. Las moléculas de carbohidratos, grasas y proteínas almacenan energía química en los enlaces que las mantienen juntas. Romper esos enlaces libera esa energía y nosotros la usamos para mover nuestro cuerpo.
En todos los sistemas biológicos, incluidos nuestros cuerpos, la energía tiene una forma común fundamental: el trifosfato de adenosina, ATP. Las moléculas de ATP son como microscópicas pilas recargables, que se “cargan” al añadir una moléculas de fosfato a una molécula de difosfato de adenosina, ADP (nótense el “tri” y el “di” de sus nombres, que indican que el ATP tiene tres fosfatos contra dos del ADP). Un gramo de ATP contiene unas 15 calorías de energía (ésas son calorías, no kilocalorías), y el cuerpo humano sólo contiene unos 50 gramos de ATP en un momento dado. Eso quiere decir que cada molécula pasa de ADP a ATP y de regreso22 unas 3,000 veces al día para hacer funcionar nuestro cuerpo. Así, quemar carbohidratos, grasas y proteínas consiste en el proceso de transferir la energía química de las moléculas de azúcares, grasas y aminoácidos al enlace químico que contiene el tercer fosfato en las moléculas de ATP. Cuando usamos energía para producir energía en realidad estamos haciendo ATP.
Comencemos con una molécula de glucosa, la forma de energía predominante que usan nuestros cuerpos (la historia es básicamente la misma para la fructosa y la galactosa).23 Esta molécula de glucosa puede provenir directamente de los carbohidratos que acabamos de comer o del glicógeno almacenado que se ha reconvertido en glucosa. Como empezamos a discutir al final de la sección sobre carbohidratos, quemar azúcares para obtener energía es un proceso de dos etapas. Primero, la glucosa (C6H12O6) se convierte en una molécula llamada piruvato (C3H4O3) en un proceso de diez pasos accionado por dos moléculas de ATP, pero que produce cuatro moléculas de ATP, lo que resulta en una ganancia neta de dos ATP. Es un proceso relativamente rápido y lo empleamos para impulsar explosiones breves de energía, como una carrera de 100 metros o una sesión de pesas en el gimnasio, intensa pero corta.
Esta primera etapa del metabolismo se llama anaeróbica porque no requiere oxígeno, como puedes apreciar cuando ves las Olimpiadas en la televisión: los corredores de élite casi no parecen respirar, y los pesistas aguantan la respiración. Si no hay suficiente oxígeno presente, ya sea porque no estamos respirando en forma efectiva o (lo que es más probable) porque nuestros músculos están trabajando demasiado duro y demasiado rápido para que el suministro de oxígeno le siga el paso a todo el piruvato que se produce, el piruvato se convierte en lactato. El lactato puede reconvertirse en piruvato para ser usado como combustible, pero si se acumula también puede transformarse en el temido ácido láctico, que hace que nuestros músculos ardan cuando nos ejercitamos muy intensamente y nos esforzamos al límite.
La segunda etapa, el metabolismo aeróbico, es donde necesitamos oxígeno. Si hay suficiente oxígeno en la célula el piruvato producido al final de la primera etapa es llevado a una cámara dentro de la célula llamada mitocondria. En una célula típica hay decenas de mitocondrias, y se les conoce como las plantas de energía de la célula porque la mayor parte de la producción de ATP sucede en su interior. Aquí es donde ocurre la magia, la coreografía química que nos mantiene con vida. Dentro de las mitocondrias el piruvato se convierte en acetil coenzima o acetil-CoA, que compite con el ATP por el título de la sustancia química más importante de la que tal vez nunca oíste hablar u olvidaste por completo. El acetil CoA es como un vagón de tren lleno de pasajeros —átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno— pero sin una locomotora que los jale. Entonces viene el oxalacetato, que se sujeta al acetil CoA y comienza a jalarlo a lo largo de una vía circular llamada el ciclo de Krebs.24 El tren hará ocho paradas, y en cada una bajarán o subirán algunos de los carbonos, hidrógenos y oxígenos pasajeros. Las idas y venidas de estos átomos generan dos ATP. Para la última parada sólo queda la locomotora de oxalacetato, que se sujeta a otro acetil CoA, y el ciclo se repite.
Es importante señalar que cuando suben o bajan del tren del ciclo de Krebs algunos pasajeros son asaltados: las moléculas NADH y FADH los despojan de sus electrones. Estas moléculas de NADH y FADH se escabullen por los callejones de las mitocondrias y descargan los electrones que hurtaron en un complejo receptor especial de la membrana: una puerta en la pared. Las mitocondrias son estructuras de pared doble, como un termo; entre la membrana interna y la externa existe un pequeño espacio llamado espacio intermembrana. Cuando los electrones robados se depositan en el complejo de la membrana interna, unos iones de hidrógeno con carga positiva (de los que hay un abundante suministro) persiguen los electrones cargado negativamente y terminan atrapados en el espacio intermembrana. Los iones de hidrógeno son como peces atrapados en un dique: fluyen a través de la membrana interior, jalados por el electrón, sólo para verse atrapados en el atiborrado interior del espacio intermembrana.
Con todos estos iones de hidrógeno con carga positiva juntos se produce una fuerza electroquímica que los saca de equilibrio, ya sea fuera o dentro de la membrana interior. Pero sólo hay una forma de que los iones de hidrógeno escapen del espacio de la membrana interior: un portal especial en la membrana interior que tiene la estructura de un torniquete. Los iones de hidrógeno fluyen por el torniquete, impulsados por la carga eléctrica. Cuando el torniquete gira obliga al ADP y a las moléculas de fosfato a unirse, produciendo ATP. Aquí es donde ocurre la acción: se producen 32 ATP. La compleja coreografía de los electrones y los iones de hidrógeno bailando por la membrana interior, llamada fosforilación oxidativa, es el principal generador de energía para tu cuerpo.
¿Y qué pasa con la molécula de glucosa misma, con los átomos de carbono, oxígeno e hidrógeno con los que comenzamos? Recuerda que lo que usamos para cargar nuestro ATP es la energía en los enlaces que mantienen unidos estos átomos, no los átomos mismos.25 Así pues, los átomos de carbono y de oxígeno, que constituyen hasta 93 por ciento de la masa de una molécula de glucosa, se transforman en dióxido de carbono (CO2) durante la conversión de glucosa a piruvato y en el ciclo de Krebs. Los hidrógenos se unen al oxígeno al final de la fosforilación oxidativa, formando agua, H2O. Comemos carbohidratos sólo para terminar exhalándolos, llenando el aire que nos rodea con esqueletos de papas podridas; la fracción restante termina