Bioenergía, trabajo muscular y respiración en la córnea

Abstract

[ES] En este artículo de revisión se presentan dos casos del área de bioenergía en relación con la producción de energía vía descomposición del trifosfato de adenosina (ATP). El primero, es el trabajo que realiza el cuerpo humano debido a la contracción del músculo esquelético y el segundo el proceso de difusión de oxígeno en la córnea. Se exponen los antecedentes químico-físicos de la producción y utilización de la molécula energética por excelencia del ATP. Se analizan desde el punto de vista termodinámico, la generación de moléculas bioenergéticas tanto en la respiración aeróbica como en glicólisis anaeróbico. En este sentido, se presentan los procesos de biosíntesis para la utilización de la energía que almacenan las moléculas de ATP y se describe el transporte activo de moléculas en contra de gradientes de concentración. El transporte vesicular de proteínas, la permeabilidad de iones a través de las membranas envolventes a las paredes celulares por medio de las denominadas bombas de sodio-potasio. Posteriormente, se establecen algunos detalles acerca de los mecanismos por medio de los cuales se da la contracción muscular, haciendo referencia a la estructura de las fibras musculares. En el segundo caso, se muestra el estudio de la fisiología de la córnea, donde también se genera trabajo químico para mantener su transparencia a la luz, proveniente del exterior del ojo. Lo que conlleva a la conservación de la estructura adecuada de las células del endotelio, estroma y epitelio. Así mismo, se ilustra el requerimiento de trabajo osmótico para mantener el balance del pH en la córnea, cuando se encuentra con una deficiencia de oxígeno. En tal circunstancia se genera un flujo contra osmótico desde el humor acuoso hacia el estroma que tiende a contrarrestar el aumento de acidez.

[EN] In this review article, two cases of the bioenergy area are presented, in relation to the production of energy via the decomposition of adenosine triphosphate (ATP). The first is the work done by the human body due to the contraction of the skeletal muscle and the second the process of oxygen diffusion in the cornea. The chemical-physical background of the production and use of the energy molecule par excellence of the ATP is exposed. The generations of bioenergetic molecules in aerobic respiration and in anaerobic glycolysis are analyzed from the thermodynamic point of view. In this sense, the processes of biosynthesis for the use of the energy stored by the ATP molecules are presented and the active transport of molecules against concentration gradients is described. The vesicular transport of proteins, the permeability of ions through the enveloping membranes to the cell walls by means of the so-called sodium potassium pumps. Subsequently, some details are established about the mechanisms by which muscle contraction occurs, with reference to the structure of muscle fibers. In the second case, the study of the physiology of the cornea is shown, where chemical work is also generated to maintain its transparency to light, coming from outside the eye. This leads to the conservation of the proper structure of the endothelial cells, stroma and epithelium. Likewise, the osmotic work requirement is illustrated to maintain the balance of the pH in the cornea, when it encounters an oxygen deficiency. In such circumstance, an osmotic flow is generated from the aqueous humor towards the stroma which tends to counteract the increase in acidity.