METABOLISMO

CLASES  DE METABOLISMO:

Metabolismo basal: Usamos cerca del 60 por ciento de las calorías que necesitamos cada día sólo para vivir.

Metabolismo activo: Alrededor de un 30 por ciento de las calorías se considera por cuánto te mueves.

Metabolismo térmico: El restante 10 por ciento de las calorías se consume en el proceso de digestión.

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

Nucleótidos:

Los polímeros de ADN (ácido desoxirribonucléico) y ARN (ácido ribonucléico) son cadenas de nucleótidos. Estas moléculas son críticas para el almacenamiento y uso de la información genética por el proceso de transcripción y biosíntesis de proteínas. Esta información se encuentra protegida por un mecanismo de reparación del ADN y duplicada por un mecanismo de replicación del ADN. Algunos virus tienen un genoma de ARN, por ejemplo el HIV, y utilizan retrotranscripción para crear ADN a partir de su genoma viral de ARN; estos virus son denominados retrovirus. El ARN de ribozimas como los ribosomas es similar a las enzimas y puede catabolizar reacciones químicas. Los nucleósidos individuales son sintentizados mediante la unión de bases nitrogenadas con ribosa. Estas bases son anillos heterocíclicos que contienen nitrógeno y, según presenten un anillo o dos, pueden ser clasificadas como pirimidinas o purinas, respectivamente. Los nucleótidos también actúan como coenzimas en reacciones metabólicas de transferencia en grupo.

Coenzimas:

Estructura de una coenzima, la coenzima A transportando un grupo acetilo (a la izquierda de la figura, unido al S).

El metabolismo conlleva un gran número de reacciones químicas, pero la gran mayoría presenta alguno de los mecanismos de catálisis básicos de reacción de transferencia en grupo. Esta química común permite a las células utilizar una pequeña colección de intermediarios metabólicos para trasladar grupos químicos funcionales entre diferentes reacciones. Estos intermediarios de transferencia de grupos son denominados coenzimas. Cada clase de reacción de grupo es llevada a cabo por una coenzima en particular, que es el sustrato para un grupo de enzimas que lo producen, y un grupo de enzimas que lo consumen. Estas coenzimas son, por ende, continuamente creadas, consumidas y luego recicladas.

La coenzima más importante es el adenosín trifosfato (ATP). Este nucleótido es usado para transferir energía química entre distintas reacciones químicas. Solo hay una pequeña parte de ATP en las células, pero como es continuamente regenerado, el cuerpo humano puede llegar a utilizar su propio peso en ATP por día. El ATP actúa como una conexión entre el catabolismo y el anabolismo, con reacciones catabólicas que generan ATP y reacciones anabólicas que lo consumen. También es útil para transportar grupos fosfato en reacciones de fosforilación.

Una vitamina es un compuesto orgánico necesitado en pequeñas cantidades que no puede ser sintetizado en las células. En la nutrición humana, la mayoría de las vitaminas trabajan como coenzimas modificadas; por ejemplo, todas las vitaminas hidrosolubles son fosforiladas o acopladas a nucleótidos cuando son utilizadas por las células.

La nicotinamida adenina dinucleótido (NAD), un derivado de la vitamina B, es una importante coenzima que actúa como aceptor de protones. Cientos de deshidrogenasas eliminan electrones de sus sustratos y reducen el NAD⁺ en NADH. Esta forma reducida de coenzima es luego un sustrato para cualquier componente en la célula que necesite reducir su sustrato.²⁷ El NAD existe en dos formas relacionadas en la célula, NADH y NADPH. El NAD⁺/NADH es más importante en reacciones catabólicas, mientras que el NADP⁺/NADPH es principalmente utilizado en reacciones anabólicas.

Estructura de la hemoglobina. Las subunidades proteicas se encuentran señaladas en rojo y azul, y los grupos hemo de hierro en verde.

Minerales y cofactores:

Los elementos inorgánicos juegan un rol crítico en el metabolismo; algunos son abundantes (sodio y potasio, por ejemplo), mientras que otros actúan a concentraciones mínimas. Alrededor del 99 % de la masa de un mamífero se encuentra compuesta por los elementos carbono, nitrógeno, calcio, sodio, cloro, potasio, hidrógeno, oxígeno y azufre. Los compuestos orgánicos (proteínas, lípidos y carbohidratos) contienen, en su mayoría, carbono y nitrógeno, mientras que la mayoría del oxígeno y del hidrógeno están presentes en el agua.

Los elementos inorgánicos actúan como electrolitos iónicos. Los iones de mayor importancia son sodio, potasio, calcio, magnesio, cloruro y fosfato, y el ion orgánico bicarbonato. El gradiente iónico a lo largo de las membranas de la célula mantienen la presión osmótica y el pH. Los iones son también críticos para nervios y músculos ya que el potencial de acción en estos tejidos es producido por el intercambio de electrolitos entre el fluido extracelular y el citosol. Los electrolitos entran y salen de la célula a través de proteínas en la membrana plasmática, denominadas canales iónicos. Por ejemplo, la contracción muscular depende del movimiento del calcio, sodio y potasio a través de los canales iónicos en la membrana y los túbulos T.

Los metales de transición se encuentran presentes en el organismo principalmente como zinc y hierro, que son los más abundantes. Estos metales son usados en algunas proteínas como cofactores y son esenciales para la actividad de enzimas como la catalasa y proteínas transportadoras del oxígeno como la hemoglobina. Estos cofactores están estrechamente ligados a una proteína; a pesar de que los cofactores de enzimas pueden ser modificados durante la catálisis, siempre tienden a volver al estado original antes de que la catálisis tuviera lugar. Los micronutrientes son captados por los organismos por medio de trasportadores específicos y proteínas de almacenamiento específicas tales como la ferritina o la metalotioneína, mientras no son utilizadas