METABOLISMO

Es la suma de todas las reacciones físicas y químicas que suceden en el interior de las células que permiten realizar todas las funciones primordiales para la vida, como respirar, moverse, crecer, reproducirse, realizar la digestión y reaccionar ante distintos estímulos. A partir de los procesos metabólicos los individuos intercambian materia y energía con el medio ambiente que los rodea. Desde la etapa fetal hasta el final de la vida, las reacciones metabólicas deben producirse de manera precisa para la normal integración y funcionamiento de todos los sistemas del cuerpo.
Las reacciones fisicoquímicas que suceden durante el metabolismo son catalizadas por sustancias proteínicas denominadas enzimas. Las enzimas actúan regulando la velocidad de las reacciones que se producen dentro de las células. Como cada enzima cataliza una reacción biológica a la vez, existen tantas enzimas como reacciones se lleven a cabo. La sustancia sobre la que actúa la enzima se denomina sustrato. Este sustrato sufre una transformación química reversible y se convierte en uno o más productos diferentes. La enzima no sufre modificación alguna.

Las enzimas actúan modificando las moléculas del sustrato para que sean más reactivas, para que se unan a otros átomos, etc. Por ejemplo, la enzima anhidrasa carbónica cataliza muy rápidamente la conversión de dióxido de carbono en bicarbonato y en hidrogeniones.

En resumen, las enzimas son proteínas que tienen por función activar, controlar y finalizar todas las reacciones metabólicas que suceden en el organismo, regulando su velocidad de acción.
El metabolismo puede dividirse en dos procesos bien diferenciados: anabolismo y catabolismo.

ANABOLISMO
S
on las reacciones químicas de la célula cuyo objetivo fundamental es la síntesis (construcción o elaboración) de sustancias complejas a partir de sustancias más simples. El anabolismo se comporta como un metabolismo constructivo o positivo, ya que es fundamental para el mantenimiento de todos los tejidos y para el crecimiento de células nuevas. Por otra parte, se obtiene energía de reserva para ser utilizada cuando sea necesario. Las reacciones anabólicas transforman las moléculas simples y de bajo peso molecular en macromoléculas nutritivas como los hidratos de carbono, los lípidos o grasas, las proteínas y los ácidos nucleicos. Por lo tanto, como el anabolismo cumple una típica fase “biosintética”, requiere de energía que es proporcionada por el adenosin trifosfato (ATP), sustancia de alto contenido energético. Durante el crecimiento de animales y vegetales se realizan importantes procesos anabólicos.


CATABOLISMO
S
on los procesos donde las células descomponen o “degradan” las macromoléculas de carbohidratos, grasas y proteínas y las transforman en sustancias más simples. De esa forma se libera la energía almacenada en ellas y puede utilizarse como combustible para realizar las distintas funciones orgánicas como, por ejemplo, mantener la temperatura normal del cuerpo, respirar o caminar. Las sustancias simples producidas por el catabolismo (dióxido de carbono, urea, amoníaco, etc.) son eliminadas del organismo por los riñones, los intestinos, los pulmones y la piel. La energía obtenida se almacena como ATP. El catabolismo, o metabolismo destructivo, cumple entonces con dos propósitos:

1.- Liberar energía útil para las reacciones de síntesis de nuevas moléculas (anabolismo).
2.- Aportar materia prima para las reacciones anabólicas.
Muchas de las grandes moléculas que se degradan en el catabolismo han sido elaboradas previamente en el propio organismo por procesos anabólicos. Es así que las células funcionan como un gran juego de elementos, donde se rompe lo que había sido construido previamente para poder utilizar esas mismas piezas en la elaboración de algo nuevo.
Las reacciones anabólicas y catabólicas son procesos que suceden en forma simultánea. El catabolismo libera energía. El anabolismo utiliza esa energía para la construcción o síntesis de proteínas y ácidos nucleicos necesarios para las células. Cuando la actividad anabólica supera al catabolismo, los organismos crecen y ganan peso. Si las reacciones catabólicas son mayores que las anabólicas el organismo se deteriora y pierde peso, por ejemplo en las enfermedades o en ayunos prolongados. Luego de la ingestión de alimentos hay un aumento del anabolismo sobre el catabolismo, habida cuenta del aumento de glucosa (energía) que hay en la sangre.
En las primeras etapas de la vida predomina el anabolismo sobre el catabolismo. En el envejecimiento ocurre lo contrario. Cuando no hay supremacía entre anabolismo y catabolismo, se dice que el organismo se mantiene en equilibrio dinámico.

METABOLISMO BASAL
Se define como la cantidad de energía producida por un organismo en ayunas y en completo estado de reposo cada 24 horas y a 20º C de temperatura ambiente. Es la mínima cantidad de energía que necesitan las células para subsistir. El metabolismo basal está controlado por diversas hormonas y se mide de acuerdo a la cantidad de oxígeno consumido durante ese lapso de tiempo y a la cantidad de dióxido de carbono producido. Es una forma de medir la velocidad del consumo de energía en forma de calorías. Una caloría (cal) es la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua destilada de 14,5º C a 15,5º C a nivel del mar y a una atmósfera de presión. Otra forma de expresar la energía es en julios. Una caloría equivale a 4,184 julios.
Si hay dos personas de la misma talla, peso y hábitos alimenticios y una de ellas utiliza menos calorías durante el sueño tendrá un menor metabolismo basal, con tendencia a ganar peso. En los animales de sangre caliente, el metabolismo basal es inversamente proporcional al tamaño corporal. Un ratón posee un metabolismo basal mucho más elevado que un elefante.

OBTENCIÓN DE MATERIA Y ENERGÍA
Los vegetales verdes transforman la energía solar en energía química a partir del dióxido de carbono atmosférico, del agua absorbida por las raíces (savia bruta) y de la clorofila, pigmento verde característico presente en los cloroplastos de las hojas. Mediante este proceso, denominado fotosíntesis, las plantas elaboran glucosa como fuente de energía para sus reacciones metabólicas. Además, es importante señalar que los procesos fotosintéticos producen oxígeno que es devuelto a la atmósfera donde es utilizado para la respiración de animales y de los propios vegetales. La fotosíntesis es la base de la vida en la actualidad, ya que permite la alimentación de todos los organismos vivos del planeta, como los herbívoros en forma directa y los carnívoros y carroñeros en forma indirecta.
Los animales no pueden fotosintetizar, con lo cual deben incorporar los alimentos por ingestión de vegetales y animales. De esa forma incorporan los hidratos de carbono, como la glucosa y demás nutrientes como fuente de energía para realizar su metabolismo. Los alimentos comienzan a degradarse en la boca con la masticación. Cuando llegan al estómago y al intestino delgado, los azúcares, grasas y proteínas son degradados por las enzimas digestivas a sustancias más pequeñas como monosacáridos (glucosa), ácidos grasos y aminoácidos. De esa forma son absorbidos hacia la circulación sanguínea y llegan a los tejidos de todo el organismo. Cuando ingresan al interior de las células, algunos nutrientes son utilizados para construir nuevas moléculas. El resto es atacado por otro tipo de enzimas que regulan o aceleran (catalizan) las reacciones bioquímicas para que sean metabolizados. Es así como se libera la energía contenida en los nutrientes y es utilizada para los procesos vitales del individuo. Parte de esa energía se pierde como calor, y otra parte se guarda en las moléculas de ATP (adenosín trifosfato). El ATP almacena la energía en el hígado, en los músculos y en el tejido graso hasta que las células la necesiten. La finalidad de todo este proceso es producir la materia prima y la energía que un ser vivo necesita para crecer, reproducirse, generar calor y realizar todas las funciones vitales.
La glucosa es la fuente principal para la obtención de energía. En las mitocondrias de las células se combina con el oxígeno proveniente de la atmósfera (respiración celular). Tras numerosas reacciones metabólicas controladas por enzimas, los átomo de hidrógeno de la glucosa se combinan con el oxígeno recién ingresado (oxidación de la glucosa) y se forman moléculas de agua. En cada reacción química se van elaborando partes de energía que se reúnen para formar ATP. Por cada molécula de glucosa oxidada se obtienen 36 moléculas de adenosin trifosfato, según la siguiente fórmula de la respiración celular:

Para obtener energía a partir de la glucosa hay tres procesos metabólicos: la respiración celular, la glucólisis y la fermentación, que ante la falta de oxígeno se produce ácido láctico o etanol en lugar de dióxido de carbono.

ALIMENTOS Y ENERGÍA
La energía contenida en los alimentos se expresa en kilocalorías (Cal). Una kilocaloría equivale a 1000 calorías (1 Cal = 1000 cal). A pesar que es costumbre referirse a “calorías” cuando se hace referencia al contenido energético de algún alimento, lo correcto es hablar de kilocaloría. La kilocaloría (Cal) es la energía necesaria para elevar la temperatura de un kilogramo de agua de 14,5º C a 15,5 º C. Este parámetro se utiliza en la medición del metabolismo energético. Otra forma de expresión es mediante el julio. Como fue señalado anteriormente, 1 caloría equivale a 4,184 J. Por lo tanto, 1 Cal es igual a 4184 julios o 4,184 kilojulios (kJ).

Cada gramo de hidratos de carbono contiene 4,1 Cal, mientras que un gramo de proteínas produce 4,2 Cal y un gramo de grasas 9,3 Cal. Muchos animales necesitan de las grasas en su alimento por su alto valor energético, sobre todo aquellos que habitan en ecosistemas de bajas temperaturas como el oso polar y el zorro del ártico.

METABOLISMO DE LOS ALIMENTOS
Hidratos de carbono
Tras la digestión intestinal por acción enzimática, los carbohidratos se absorben como monosacáridos, donde la glucosa representa el componente energético más importante para los animales. Cuando el organismo necesita energía, la glucosa sufre un rápido catabolismo donde se oxida dando dióxido de carbono y agua como desechos. La glucosa se almacena en los vegetales en forma de almidón como reserva energética, y en los animales lo hace como glucógeno que se deposita en el hígado. El exceso de hidratos de carbono se transforma en grasa.

Lípidos
El producto de la digestión de los lípidos es el glicerol y los ácidos grasos, que más tarde se convierten en triglicéridos, fosfolípidos y colesterol. Las grasas son importantes en la constitución de las membranas celulares, como fuente energética y en la absorción de las vitaminas liposolubles como la A, D, E y K. Se almacenan en células especiales, los adipocitos, que forman parte del tejido adiposo. El catabolismo de los lípidos produce compuestos de carbono que al degradarse forman dióxido de carbono y agua, igual que los carbohidratos.

Proteínas
Los aminoácidos son los productos de la digestión de las proteínas por acción de las enzimas digestivas. Los aminoácidos son muy importantes para el anabolismo de las células, ya que se transforman en proteínas que cumplen diversas funciones. Además de formar una parte importante desde el punto de vista estructural, las proteínas se comportan como hormonas, enzimas y anticuerpos. El catabolismo de los aminoácidos que no son utilizados por el organismo sigue dos rutas. Una de ellas tiene por objetivo desprenderse del nitrógeno que forma parte de sus moléculas, para unirse al dióxido de carbono y al agua y formar urea, amonio y ácido úrico que serán excretados vía renal. Luego de este proceso, llamado desaminación, el resto de los aminoácidos son nuevamente catabolizados dando dióxido de carbono y agua como sustancias de desecho.
Fuente: "CIENCIAS BIOLÓGICAS" - http://hnncbiol.blogspot.com

3 comentarios :

Macktub... dijo...

buenisimo te felicito por tu blog muy util

Anónimo dijo...

Muchas gracias, siempre me es de mucha ayuda la información que sube al blog :)

Anónimo dijo...

Muy buen aporte amigo pero seria bueno que pongas alguna Bibliografía o referencia. Te agradeceria mucho Suerte