¿QUE ES EL METABOLISMO?

El conjunto de todas las transformaciones químicas que se producen en una célula u organismo Cientos de reacciones organizadas en “rutas metabólicas”

Las células intercambian continuamente materia y energía con su entorno. La materia y la energía intercambiadas son transformadas en su interior, con el objeto de crear y mantener las estructuras celulares, proporcionando la energía necesaria para sus actividades vitales. El conjunto de intercambios y transformaciones que tienen lugar en el interior de la célula, debidos a procesos químicos catalizados por enzimas, constituyen el metabolismo.

Como se puede comprobar, según el esquema, entre los objetivos básicos del metabolismo figuran la destrucción o degradación de moléculas y la construcción o síntesis de ellas. Por eso se distinguen dos fases en el metabolismo: El catabolismo o fase destructiva: en ella las moléculas complejas (azúcares, ácidos grasos, o proteínas), que proceden del medio externo o de reservas internas, son degradadas a moléculas sencillas (ácido láctico, amoniaco, bióxido de carbono, agua...). Esta degradación va acompañada de una liberación de energía, que se almacena en forma de ATP. El anabolismo, o fase constructiva: en ella se fabrican moléculas complejas a partir de moléculas más sencillas. Esta síntesis requiere energía, que será aportada por el ATP. Las moléculas sintetizadas pasan a formar parte de los componentes celulares o son almacenadas para su posterior utilización como fuente de energía. La división del metabolismo en anabolismo y catabolismo tiene una finalidad didáctica y no debe inducir a pensar que estos procesos se dan por separado en el espacio o en el tiempo. Las células se encuentran siempre en un proceso constante de autodestrucción y autorregeneración. El metabolismo hay que considerarlo como una unidad, aunque su complejidad nos obligue a estudiarlo fragmentándolo en las denominadas rutas metabólicas

 ¿QUÉ ES UNA RUTA METABÓLICA? Una serie de reacciones catalizadas enzimáticamente. En una ruta, un precursor se convierte en un producto a través de una serie de intermediarios: los metabolitos Las rutas metabólicas pueden ser convergentes, divergentes o cíclicas.

FUNCIONES DEL METABOLISMO -Obtener energía química (ATP) degradando nutrientes ricos en energía (o a partir de la energía solar) -Convertir moléculas nutrientes en moléculas celulares (fabricar los componentes celulares) -Polimerizar precursores monoméricos a proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos, etc. -Sintetizar y degradar biomoléculas requeridas en funciones celulares especializadas (hormonas, neurotransmisores, etc.)

CARACTERÍSTICAS DEL METABOLISMO -

Principales reacciones metabólicas

Intercambio de materia y energía (ATP y poder reductor).

 En el metabolismo hay procesos que liberan energía y otros que la consumen. La liberación y el consumo de energía no tienen por qué ocurrir al mismo tiempo ni en el mismo lugar de la célula. Debe existir por tanto, un mecanismo que almacene y transporte esta energía desde los lugares donde se produce hasta donde se consume.

Este mecanismo está basado en la formación y posterior ruptura de enlaces químicos que acumulan y liberan gran cantidad de energía (enlaces ricos en energía).

El enlace que se utiliza más frecuentemente para almacenar y transportar energía es el que une los grupos fosfato segundo y tercero del ATP.

La utilización de la energía libre almacenada en el ATP se produce con la hidrólisis de este compuesto, y es un proceso espontáneo, lo que permite acoplar esta reacción (exergónica) a procesos que no son posibles sin un aporte energético (endergónicos). El acoplamiento de reacciones se hace mediante enzimas. (Nota: se entiende por energía libre la forma útil de energía que las células toman, y se puede definir, como el tipo de energía capaz de realizar trabajo a temperatura y presión constantes).

La utilización del ATP para almacenar energía libre, se produce mediante la fosforilación del ADP, que produce ATP y agua, es un proceso endergónico, no espontáneo, que requiere un aporte energético. Esta reacción tiene lugar en el interior de las células, acoplada a otros procesos fuertemente exergónicos. En las células se utilizan dos mecanismos básicamente distintos, para sintetizar ATP:

• Fosforilación a nivel de sustrato. Se realiza en dos etapas. En la primera se forma un compuesto intermedio “rico en energía” y en la segunda se utiliza la energía liberada por la hidrólisis de este compuesto para la fosforilación de ADP a ATP. Veremos ejemplos de fosforilación a nivel de sustrato al estudiar el ciclo de Krebs y la glucolisis. • Fosforilación en el transporte de electrones. En este caso las células utilizan un mecanismo muy especial para sintetizar ATP: el transporte de electrones, a través de proteínas ubicadas en la membrana de las mitocondrias o de los cloroplastos, libera energía que es utilizada por una enzima, la ATP–sintetasa, para acoplar la fosforilación del ADP a ATP. Se denomina fosforilación fotosintética si se produce en el cloroplasto y fosforilación oxidativa si tiene lugar en la mitocondria. Aunque el ATP es la molécula más utilizada como almacén y transporte de energía en el metabolismo, hay otros nucleótidos que cumplen funciones similares, como el UTP en la síntesis de glucidos, el GTP en la de proteínas, etc. • El poder reductor que se genera en el transporte de electrones asociado a un transporte de hidrógenos, es otra forma de transferir energía.

ADP + Pi → ATP + H2O

 

Muchas de las reacciones del catabolismo suponen la oxidación de un sustrato, lo que libera electrones, mientras que por el contrario, la biosíntesis de moléculas ricas en hidrógeno, como los ácidos grasos, requieren electrones. Los electrones son transportados enzimáticamente desde las reacciones catabólicas de oxidación, en que son liberados, hasta las reacciones anabólicas de reduccción, que precisan de ellos. Para ello se utilizan coenzimas transportadores de electrones, como el NADP y NAD acoplados a enzimas deshidrogenasas, que lleva a éstos de un punto a otro de la célula de un modo similar a como el ATP lleva los grupos fosfato y la energía.

 

 

El catabolismo proporciona la energía que nuestro cuerpo necesita para la actividad física.

Las reacciones químicas catabólicos en la célula descomponen polímeros en monómeros.

Cadena de descomposición:

Los polisacáridos se dividen en monosacáridos                     

Los carbohidratos complejos, tales como almidón , glucógeno , y la celulosa son polisacáridos.

Los carbohidratos simples, como la glucosa, ribosa, y la fructosa son monosacáridos .

Los ácidos nucleicos se descomponen en los nucleótidos

Los ácidos nucleicos son la base química de la vida y la herencia – a que codifican nuestra información genética. Ellos sirven como transmisores de la información genética.

Los ácidos nucleicos se descomponen en purinas, pirimidinas y pentosas, que entre otras cosas , están involucrados en el suministro de energía de nuestro cuerpo .

Las proteínas se descomponen en aminoácidos

Los aminoácidos producidos por el catabolismo pueden ser reciclados directamente, utilizados para hacer nuevos aminoácidos, o convertirse en otros compuestos. A veces, las proteínas se descomponen en aminoácidos para hacer glucosa, la cual aparece en la sangre.

Cuando comemos nuestro cuerpo descompone los nutrientes orgánicos. En el proceso libera energía, que se almacena en el interior de las moléculas de trifosfato de adenosina en el cuerpo.

¿Cómo es el metabolismo relacionado con el peso corporal ?

En términos simples, nuestro peso corporal es el resultado de anabolismo menos catabolismo. En otras palabras, la cantidad de energía que liberamos en nuestros cuerpos (catabolismo) , menos la cantidad de energía que nuestro cuerpo utiliza más ( anabolismo) .

El exceso de energía se almacena ya sea en forma de grasa o glucógeno (almacenados como hidratos de carbono principalmente en el hígado, y también en los músculos). Un gramo de grasa produce 9 calorías (kcal) , en comparación con 4 kcal de proteínas o carbohidratos .

Aunque el exceso de peso es principalmente un resultado del cuerpo que  almacena energía en forma de grasa, porque hay un exceso de ella , a veces los problemas hormonales o una condición médica subyacente pueden afectar el metabolismo.

Es una creencia común que las personas delgadas tienen un ” metabolismo alto”, mientras que las personas con sobrepeso/obesas tienen un ” bajo metabolismo “. Sin embargo, las condiciones subyacentes, como el hipotiroidismo (tiroides poco activa) no son las causas más comunes de la obesidad. El aumento de peso se debe principalmente a un desequilibrio de la energía.

Si tiene exceso de peso o son obesos, puede ser aconsejable tener una evaluación médica para determinar si una condición médica afecta a nuestro peso. No hay mucho que podamos hacer para cambiar significativamente el metabolismo basal – nuestra tasa metabólica cuando descansamos. Las estrategias a largo plazo, como el aumento de la masa muscular, con el tiempo tener un efecto.

Nuestras necesidades calóricas dependen de tres factores principales:

El tamaño del cuerpo y la composición

Una masa corporal más grande requiere más calorías que una masa corporal menor. Las personas con más músculo en relación a la grasa requieren más calorías que las personas de bajo peso igual pero tienen menos músculo en relación a la grasa. Las personas con una relación músculo- grasa superior tienen una tasa metabólica basal mayor que las personas con una relación músculo- grasa menor que pesan lo mismo.

Edad

A medida que envejecemos varios factores emergen que dan lugar a una exigencia calórica inferior. Nuestra masa muscular disminuye, dando como resultado una proporción de grasa – músculo superior, nuestro metabolismo se altera ligeramente, resultando también en una necesidad de calorías inferior.

Los siguientes factores relacionados con la edad reducen nuestra necesidad de calorías:

Hormonas

Los hombres producen menos testosterona y menos a las mujeres estrógeno con la edad – ambas hormonas están involucradas en procesos anabólicos que consumen energía. La hormona del crecimiento humano, que está implicado en el anabolismo comienza a disminuir a medida que envejecemos.

Definitivamente hay un equilibrio menor de hormonas que producen anabolismo y catabolismo a medida que envejecemos, dando por resultado una susceptibilidad mucho mayor para una alta ganancia de grasa en comparación con el músculo.

Menopausia

Dado que las mujeres se acercan a la menopausia se produce una caída en las hormonas que hacen que el cuerpo utiliza más energía . La mayoría de las mujeres les resulta más difícil perder peso en este momento. Sin embargo , los expertos dicen que el aumento de peso de la menopausia y post -menopausia es sólo en parte debido a los cambios hormonales.

La actividad física

Las personas mayores tienden a ser menos activas físicamente que cuando eran más jóvenes. Esto no sólo puede ser debido a el tiempo libre estilo de vida. Una gran proporción de los jóvenes que tienen trabajos físicamente exigentes, en el futuro tendrá trabajos sedentarios después de los 45 años (por la promoción laboral).

Teoría acumulativa de residuos

A medida que envejecemos hay una acumulación de las células de los productos de desecho que probablemente interfiere con el metabolismo.

Sexo

Los hombres tienen una tasa metabólica basal mayor que las mujeres debido a que su relación músculo -grasa es más alta que las mujeres. Esto significa que un hombre promedio queman más calorías que una mujer de la misma edad y peso.

El ejercicio aeróbico

El ejercicio aeróbico tiene el objetivo de mejorar el consumo de oxígeno del cuerpo. La palabra aeróbico significa con oxígeno. Aeróbico se refiere al uso de nuestro cuerpo del oxígeno en nuestro metabolismo.

La mayoría de los ejercicios aeróbicos se realizan a niveles moderados de intensidad durante períodos más largos, en comparación con otras categorías de ejercicio. Una sesión de ejercicio aeróbico implica el calentamiento, hacer ejercicio durante al menos 20 minutos, y el posterior enfriamiento. El ejercicio aeróbico implica principalmente los grandes grupos musculares, como las piernas y brazos.

Correr durante 20 minutos es un ejercicio aeróbico, mientras que sprintar  200 metros no lo es. Jugar a bádminton durante 30 minutos es una actividad aeróbica si los movimientos de los jugadores son continuos. El golf , por otro lado, no se considera aeróbica debido a que el ritmo cardíaco no se eleva lo suficiente de forma sostenida.

Ejercicio anaeróbico

El objetivo del ejercicio anaeróbico es la construcción de fuerza y ​​músculo. Los músculos se ejercitan en alta intensidad de corta duración. Corta duración, por lo general, significa no más de dos minutos.

Anaeróbico significa sin aire. Los ejercicios anaeróbicos mejoran nuestra fuerza muscular y nuestra capacidad de movernos con movimientos rápidos de velocidad. Al pensar en el ejercicio anaeróbico,  se piensa en corto y rápido o corto e intenso.

Los ejercicios anaeróbicos son levantamiento de pesas, carreras de velocidad, saltos explosivos, entrenamiento de intervalo y cualquier otra ráfaga rápida de ejercicio fuerte..

Como el oxígeno no se utiliza para obtener energía durante el ejercicio anaeróbico, se genera más ácido láctico. El ácido láctico contribuye a la fatiga muscular y debe ser utilizado durante la recuperación antes de que el músculo puede ser sometido a otra sesión anaeróbica . Durante el período de recuperación de oxígeno se utiliza para dar al músculo la energía que utilizó durante el ejercicio intensivo.