Metabolismo - ciencias de la naturaleza.

« Tanto los sistemas mecánicos como los orgánicos desprenden también grandes cantidades de energía calorífica y proporciones pequeñas de energía útil.

El músculo animalrinde casi una caloría útil por cada cuatro desprendidas en forma de calor.

Pero, en los organismos animales el calor no se desperdicia por completo, pues es muy necesario—sobre todo en los animales de sangre caliente— para conservar la temperatura del cuerpo y para inducir las reacciones metabólicas, que a temperaturas más bajas seríandemasiado lentas y no podrían sostener las funciones orgánicas. Aunque las células vivas se ajustan a las mismas leyes de transformación de la energía que las máquinas, son mucho más versátiles.

Una característica exclusiva de losorganismos vivos es la capacidad para consumir los propios tejidos una vez agotadas todas las demás fuentes de energía; otra es que, en lugar de liberar la energía demanera radical utilizando compuestos de combustión rápida, como ocurre en un motor de automóvil, la liberan paso a paso a lo largo de cadenas de reacciones químicas.

Laenergía que desprende una reacción sirve para iniciar otra, de modo que se libera poco a poco a costa de una fatiga celular mínima. 5 USO Y TRANSFERENCIA DE ENERGÍA Las reacciones químicas que tienen lugar en los tejidos, sujetos tanto a degradación catabólica como a nueva síntesis anabólica, son exergónicas o endergónicas.

Lasprimeras, propias del catabolismo, liberan energía a partir del sistema de sustancias en reacción; las endergónicas, que ocurren durante el anabolismo, necesitan tomarenergía del exterior.

Cuando las sustancias que intervienen en una reacción endergónica han absorbido energía, pueden iniciar una reacción exergónica.

Las reaccionesoxidativas desencadenan reacciones endergónicas dentro de las células.

Cuando una reacción química activa otra, se dice que ambas están acopladas.

El metabolismo es unconjunto de innumerables reacciones que desprenden o absorben energía, conectadas unas a otras en una compleja red intracelular de interrelaciones. La energía química se intercambia en todas las células vivas por medio de trifosfato de adenosina o ATP, un compuesto que tiene enlaces fosfato ricos en energía.

Lasplantas utilizan ATP para transferir energía química desde las fuentes fotosintéticas.

Al transferir energía a otras moléculas, el ATP pierde uno o dos de sus grupos fosfato, yse transforma en difosfato de adenosina (ADP) o monofosfato de adenosina (AMP).

Las plantas transforman estos dos compuestos de nuevo en ATP a expensas de laenergía química generada en las células fotosintéticas a partir de energía solar, mientras que los animales utilizan la energía química producida en las células heterotróficas. 6 REGULACIÓN DEL METABOLISMO El hecho de que células y tejidos mantengan el equilibrio dinámico durante la vida del organismo demuestra con claridad que los procesos metabólicos están sujetos a uncontrol exacto.

Células y tejidos mueren continuamente, pero el metabolismo aporta, en un equilibrio casi perfecto, todos los ingredientes químicos necesarios para reponery crear células y productos celulares nuevos. Aunque todavía queda mucho por averiguar sobre los procesos metabólicos, los investigadores están de acuerdo en que las enzimas reguladoras o limitadoras de velocidadson elementos primordiales de estas reacciones.

Cada una de estas moléculas enzimáticas, que influyen sobre las rutas metabólicas desde sus primeras etapas, tiene unpunto específico o activo que encaja en el sustrato o compuesto sobre el cual actúa la enzima y se forma un producto.

La precisión con que las enzimas limitadoras de lavelocidad y los sustratos se acoplan para iniciar reacciones específicas impide que las reacciones se produzcan de forma indiscriminada dentro de las células, donde hay uncontinuo fluir de compuestos químicos muy diversos.

Cantidades mínimas de una enzima de este tipo pueden inducir cambios profundos en el metabolismo celular. Otra forma de controlar las rutas metabólicas es la retroalimentación negativa ( véase Bio-feed-back).

Así, cuando una célula ha sintetizado una cantidad equilibrada de un compuesto, como ATP, la acumulación de dicho producto inhibe a las enzimas que activan su producción. El metabolismo, sobre todo en los animales superiores, está también regulado por el sistema nervioso, el páncreas, la glándula pituitaria y las glándulas suprarrenales(véase Sistema endocrino).

Las hormonas que se vierten en el torrente sanguíneo, alcanzan los tejidos diana y en muchos casos modifican la permeabilidad de las membranas celulares; alteran de ese modo las cantidades de sustancias que entran en las células y salen de ellas.

Las hormonas, que también afectan al metabolismovegetal, cambian las rutas metabólicas, para ello modifican los puntos catalíticos de las enzimas limitantes de la velocidad. 7 METABOLISMO DE LOS ALIMENTOS Aunque los tres tipos principales de alimentos —proteínas, hidratos de carbono y grasas— tienen distintas composiciones químicas y siguen rutas bioquímicasindependientes, en cierta fase de las reacciones metabólicas todos ellos forman compuestos de carbono.

Estos compuestos siguen la misma pauta de reacciones oxidativasque terminan por rendir dióxido de carbono y agua, que se excretan del organismo.

Cada etapa está formada por varias reacciones bioquímicas muy complejas yconvergentes. 7.1 Proteínas Las proteínas poseen una gran variedad de funciones: pueden actuar como vehículos de transporte, como catalizadores, como elementos estructurales, en los sistemascontráctiles y como elementos nutritivos de reserva.

Las proteínas complejas, compuestas por una o varias cadenas polipeptídicas, se absorben en el aparato digestivo y sedescomponen por hidrólisis en veinte aminoácidos esenciales, necesarios para el anabolismo celular.

Los aminoácidos pueden experimentar nuevas alteraciones químicasque los transforman en compuestos de secreción interna, como hormonas, enzimas digestivas y elementos de protección (anticuerpos).

Los aminoácidos que no hacen faltapara reponer las células y fluidos orgánicos se catabolizan en dos pasos.

El primero es la desaminación oxidativa, que consiste en la separación de la porción de la moléculaque contiene nitrógeno, que a continuación se combina con carbono y oxígeno para formar urea, amoníaco y ácido úrico, que son los productos nitrogenados delmetabolismo proteico.

Después de la desaminación, los aminoácidos experimentan nuevas degradaciones químicas y forman nuevos compuestos que a su vez soncatabolizados con frecuencia en rutas bioquímicas comunes a las que se unen compuestos similares derivados del catabolismo de hidratos de carbono y grasas.

Losproductos finales de estas porciones proteicas son dióxido de carbono y agua. 7.2 Hidratos de carbono Los hidratos de carbono se absorben en el aparato digestivo en forma de azúcares simples, en especial glucosa, el principal combustible de la mayoría de los organismosvivos.

Ésta se mantiene en la sangre a concentración aproximadamente constante y se cataboliza con facilidad para satisfacer las necesidades energéticas del organismo.

Eneste proceso, la molécula de glucosa se descompone en compuestos de carbono que se oxidan a dióxido de carbono y agua, y a continuación se excretan.

La glucosa que nose utiliza inmediatamente para la producción de energía se almacena en forma de glucógeno ( véase Almidón) en el hígado y los músculos.

Cuando estas reservas se colman, la glucosa se convierte en grasa y se deposita en el tejido adiposo.

Las plantas también son capaces de almacenar glucosa pero en forma de polímeros, almidón ycelulosa.

Véase también Metabolismo de glúcidos. 7.3 Grasas En la digestión, las grasas se hidrolizan o descomponen en glicerina y ácidos grasos.

A continuación, éstos se transforman mediante síntesis en triglicéridos, compuestos decolesterol y fosfolípidos, que son grasas combinadas con fósforo que circulan en la sangre.

Las grasas pueden sintetizarse en las estructuras del organismo o almacenarseen el tejido adiposo en grandes células especializadas en el almacenamiento de grasa (adipocitos), de las que se toman cuando es necesario.

En las fibras del músculocardiaco se encuentran también pequeñas gotas de grasa que son utilizadas como fuente energética al transformarse en ácidos grasos.

Como la glucosa, su catabolismo dalugar a compuestos carbonados que se descomponen en dióxido de carbono y agua.. »