Calefacción centralizada: el desacoplamiento del gradiente de protones puede producir calor

Ahora con la bajada brusca de las temperaturas este artículo está perfectamente contextualizado con el clima de estos últimos días.

Como ya sabéis nosotros, y muchos otros animales, tienen la capacidad de controlar la temperatura corporal mediante mecanismos endógenos, es decir son homeotermos.

En el caso de los humanos el objetivo es mantener la temperatura corporal a 37ºC y esto se puede conseguir de diferentes maneras (como por ejemplo la acción de tiritar, que es espontánea y contribuye a aumentar la temperatura).

Uno de los mecanismos para aumentar la temperatura reside en las propias mitocondrias. Estos orgánulos son las centrales energéticas de las células y como tales son las encargadas de proporcionar calor cuando es necesario.

Las mitocondrias, entre otras cosas, generan un gradiente de protones mediante la cadena de transporte electrónico oxidando compuestos reducidos. La energía resultante de esta oxidación es utilizada para bombear protones al espacio intermembrana de la mitocondria creando un gradiente de protones con respecto al interior.

Estos protones vuelven de nuevo al interior de la mitocondria a través de las ATP-sintasas en un proceso energéticamente favorable y que da como producto ATP (la moneda de intercambio de energía en la célula).

La mayor parte de la energía que se obtiene en el catabolismo es utilizada en el mantenimiento de este gradiente de protones para la síntesis de ATP, en el caso de que existiese algún tipo de “agujero” en la membrana que disipara este gradiente sería fatídico para la mitocondria y por tanto para la célula porque se estaría perdiendo energía de forma absurda.

No obstante hay procesos biológicos que requieren de la disipación de este gradiente sin que pase por la ATP sintasa ya que la energía que se desprende durante la disipación del gradiente lo hace en forma de calor. Este calor puede ser en ocasiones útil para poder mantener la temperatura corporal y de este proceso se encargan unas proteínas especificas que desacoplan el gradiente de protones y que pueden regularse. Esta proteína es la termogenina o la UCP.

Estas UCP son abundantes en las mitocondrias del tejido adiposo pardo, este tejido es muy abundante en los animales recién nacidos y en aquellos que hibernan o que están adaptados al frío. Estas proteínas generan calor “cortocircuitando la pila protónica de las mitocondrias”. Cuando la temperatura corporal desciende  aumenta la secreción de hormonas que llevan a la liberación de ácidos grasos libres a partir de los triglicéridos, estos triglicéridos son los responsables de la activación de la termogenina.

Hay diferentes UCP en el organismo y están asociadas a tejidos distintos. Pero no sólo se han encontrado en animales, en algunas plantas se han encontrado mecanismos análogos para calentar sus brotes florales al principio de la primavera facilitando la fusión de la nieve remanente que los cubre y favoreciendo la evaporación de las sustancias olorosas que atraen a los insectos polinizadores.