metabolismo ¿Por qué el metabolismo es esencial para la vida? · PDF...

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  • Los alimentos que ingerimos seconvierten en combustible y en otrassustancias necesarias mediante elmetabolismo.

    metabolismo Conjunto de cambiosqumicos y fsicos que se producen en los tejidos del cuerpo cuando losalimentos se convierten de grandesmolculas a molculas pequeas.

    calormetro Instrumento especial en el que se puede quemar la comida ymedir la cantidad de calor que libera.Este proceso determina el contenido de energa (calrica) de los alimentos.

    Mara, de tan slo 12 horas de vida, estaba llorando en brazos de su padre cuando el pediatradel hospital y la enfermera neonatal entraron en la habitacin. Mientras la enfermeratranquilizaba a Mara, el pediatra daba la noticia: los resultados de las pruebas de rutina indicabanque la nia haba nacido con la enfermedad de la orina con olor a jarabe de arce (MSUD), untrastorno metablico, y las pruebas complementarias haban confirmado el diagnstico. El mdicoexplic que la MSUD se produce cuando un beb carece de una enzima necesaria paradescomponer ciertos aminocidos. Si este trastorno no se trata, los aminocidos que no semetabolizan se acumulan con rapidez en los tejidos del cuerpo, especialmente en el cerebro,ocasionando daos neurolgicos severos y a veces fatales. Los padres de Mara nunca haban odohablar de la MSUD, e inmediatamente preguntaron si su hija estara bien. El pediatra les asegurque cuando el trastorno se detecta durante los primeros das de vida y se inicia inmediatamente untratamiento diettico, los nios que padecen la MSUD se desarrollan con normalidad. Les explicque a Mara no se le podra dar el pecho, sino que debera ser alimentada con una frmula especialbaja en los aminocidos leucina, isoleucina y valina. Nos est diciendo que lo nico que tenemosque hacer para que Mara est sana es cambiar la lactancia por una frmula especial?, pregunt elpadre. Por ahora s, contest el pediatra. A medida que crezca, tendrn que prestar una atencinespecial y constante a su dieta. A continuacin, el pediatra les cit con el dietista del hospital esamisma tarde para hablar sobre las necesidades dietticas de Mara.

    Los trastornos metablicos como la MSUD, la fenilcetonuria (vase el Captulo 4) o lagalactosemia (un error del metabolismo de los hidratos de carbono), entre otros, son poco comunes.Sin embargo, dado que interrumpen los procesos normales del metabolismo, sus consecuenciaspueden ser graves e incluso mortales. Por qu el metabolismo es de vital importancia para nuestrasalud y nuestra vida? Y, cmo acta? Exploraremos estas y otras cuestiones en este captulo.

    Por qu el metabolismo es esencial para la vida?A pesar de que algunas personas afirman vivir para comer, en realidad tenemos que comer paravivir. Los alimentos que consumimos cada da nos proporcionan la energa y los micronutrientesque el cuerpo necesita para mantenerse con vida. El metabolismo es el conjunto de los procesosfsicos y qumicos con los que el organismo destruye o construye molculas. Cuando losinvestigadores en nutricin queman la comida en un calormetro para determinar cunta energacontiene, se liberan dixido de carbono, agua y energa trmica (calor). De forma similar, cuando elcuerpo utiliza comida para alimentarse, se liberan dixido de carbono, agua y energa, tantoqumica como trmica. Las clulas del cuerpo humano necesitan energa qumica para crecer,reproducirse, repararse y mantener sus funciones. De hecho, toda reaccin qumica del organismonecesita o libera energa. Adems, la energa liberada como calor ayuda a mantener la temperaturacorporal. Cuando el metabolismo celular funciona correctamente tambin lo har el cuerpo.

    El anabolismo y el catabolismo necesitan energa o la liberanComo ya hemos aprendido en captulos anteriores, los productos finales de la digestin sonabsorbidos en el intestino delgado y, a continuacin, se dirigen a las clulas del cuerpo. All, sedescomponen y producen energa. Alternativamente, las clulas emplean estas molculas bsicas ypequeas como bloques de construccin, de acuerdo con las necesidades del cuerpo. El proceso decreacin de molculas ms grandes y qumicamente ms complejas a partir de molculas menores ysimples se conoce como anabolismo (Figura 7.1a). Debido a que el proceso de anabolismo ayudaa la produccin de compuestos, resulta importante para el crecimiento, pues repara y mantiene lostejidos del cuerpo, y sintetiza productos qumicos esenciales para las funciones humanas. A partir deun pequeo subconjunto de bloques de construccin metablicos, entre los que se encuentran losaminocidos, la glucosa y los cidos grasos, el organismo es capaz de emplear el anabolismo parasintetizar miles de sustancias qumicas complejas.

    Las reacciones anablicas necesitan energa. Si has estudiado fsica, sabrs que la energa, enlneas generales, se puede definir como la capacidad para realizar un trabajo. La energa mecnica esnecesaria para el movimiento, la energa elctrica genera impulsos nerviosos y la trmica mantiene la

    anabolismo Proceso de construccinde molculas nuevas a partir de otrasms pequeas.

  • Energa

    Energa

    Energa

    Energa

    Energa

    Energa

    Energa

    Energa

    Reaccionescatablicas

    Compuestos menoresy ms simples

    Glucosa Anabolismo

    Anabolismo

    Anabolismo

    Catabolismo

    Catabolismo

    Catabolismo

    Compuestos mayoresy ms complejos

    Compuestos menoresy ms simples

    Glicerol cidos grasos Triglicridos

    Protena

    Glucgeno

    +

    Aminocidos

    + + + etc.

    + + + etc.

    Glucosa

    Glicerol cidos grasos

    +

    Aminocidos

    + + + etc.

    Reaccionesanablicas

    + + + etc.

    Figura 7.1 Las reacciones anablicas utilizan energa para convertir compuestos qumicos simples en otras estructurasmayores y ms complejas. Las reacciones catablicas degradan compuestos complejos y producen energa.

    catabolismo Ruptura o degradacinde molculas grandes en otras menores.

    temperatura corporal. La energa que se alimenta de reacciones anablicas es la energa qumica.Pero, cmo genera el cuerpo esta energa qumica exactamente?

    El catabolismo es la ruptura o degradacin de molculas ms grandes y complejas en otrasmenores y ms bsicas (Figura 7.1b). En contraposicin al anabolismo, el catabolismo liberaenerga qumica. El catabolismo de los alimentos comienza con la digestin, cuando las reaccionesqumicas descomponen protenas, lpidos e hidratos de carbono procedentes de la dieta. Los miles deprotenas, lpidos e hidratos de carbono diferentes de la dieta humana se descomponen en los mismospequeos grupos de productos finales: aminocidos, cidos grasos, glicerol y monosacridos(normalmente glucosa). Tras la absorcin, estos componentes bsicos se transportan a las clulas delcuerpo. Cuando una clula necesita energa, puede catabolizar estos componentes en molculas mspequeas. La energa se libera como resultado de este catabolismo intracelular. El catabolismo se usatambin para descomponer clulas o tejidos viejos que necesitan ser reparados o reemplazados. Laenerga conseguida a travs de las reacciones catablicas se emplea no slo para alimentar el trabajocorporal sino tambin para crear nuevos compuestos, clulas y tejidos a travs del anabolismo. De estemodo, como respuesta a la pregunta anterior, la energa usada para alimentar reacciones anablicasproviene de las reacciones catablicas del cuerpo. En trminos generales, el equilibrio entre elanabolismo y el catabolismo mantiene la salud y el funcionamiento de nuestro organismo.

    Sin embargo, a veces uno de los dos procesos predomina. Por ejemplo, el crecimiento fetal einfantil representa un estado anablico neto porque se forman ms tejidos de los que sedescomponen. Sin embargo, el catabolismo predomina a menudo en la enfermedad, con ms tejidosdestruidos que reparados. No hay duda de que uno de los objetivos del tratamiento es frenar ominimizar esos procesos catablicos y permitir a la fase anablica de recuperacin comenzar de nuevo.

    La energa acumulada en el adenosn trifosfato se transfierea las clulas corporalesCuando las clulas catabolizan nutrientes tales como la glucosa, almacenan la energa que se liberadurante la reaccin en forma de un compuesto llamado adenosn trifosfato (ATP). Como podrsdeducir de su nombre, una molcula de ATP contiene un compuesto orgnico llamado adenosina y

    adenosn trifosfato (ATP)Compuesto de alta energa formado porla purina adenina, el azcar simpleribosa y tres unidades de fosfato. Esutilizado por las clulas como fuente de energametablica.

  • N

    NN

    N

    NH2

    Adenosn monofosfato (AMP)

    Adenosn difosfato (ADP)

    (a) Estructura del ATP

    (b) Conversin del ATP a ADP y AMP (c) Regeneracin del ATP

    H2C O P

    O

    O

    HO OH

    O

    O P

    O

    O

    O O P

    O

    O

    Adenosina 3 grupos fosfato

    ATP ADP

    Adenosn trifosfato (ATP)

    Pi Pi Pi Pi

    AMP ATPADPAMP

    Enlaces fosfatosde alta energa

    Figura 7.2 (a) Estructura del adenosn trifosfato (ATP). (b) Cuando un grupo fosfato de alta energase elimina, se produce adenosn trifosfato (ADP); cuando dos grupos fosfato de alta energa seeliminan, se produce adenosn monofosfato (AMP). (c) El ATP puede ser regenerado aadiendo denuevo grupos fosfato al AMP y al ADP a travs del proceso de fosforilacin.

    adenosn difosfato (ADP)Intermediario metablico que resulta dela eliminacin de un grupo fosfato delATP.

    tres grupos fosfato (Figura 7.2a). Los enlaces entre los grupos fosfato almacenan una cantidadsignificativa de energa potencial y a veces se denominan enlaces fosfato de alta energa1. Cuandoestos enlaces se rompen, su energa se libera y puede usarse para hacer el trabajo de la clula. Estoexplica por qu el ATP se denomina a menudo moneda molecular de la clula: sus enlaces fosfatoalmacenan energa para formar nuevas molculas, descomponer las viejas y mantener un ptimofuncionamiento de la clula.

    Cuando se rompe