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martes, 3 de abril de 2018

METABOLISMO

Alimentación, metabolismo basal
 Necesidades energéticas
Las necesidades de energía de cualquier ser vivo se calcula como la suma de varios componentes. El cuerpo humano es una máquina que necesita un aporte constante de energía. Ésta se recibe del exterior mediante los alimentos, en forma de hidratos de carbono (HC), proteínas y lípidos.
A la energía requerida por el organismo en reposo absoluto y a temperatura constante se le llama Metabolismo Basal (MB), que es la mínima energía que necesitamos para mantenernos vivos. Normalmente se consume la mayor parte de las calorías de los alimentos que ingerimos.
Nociones básicas de transformaciones energéticas celulares: los organismos vivos pueden clasificarse en dos grandes grupos, dependiendo del mecanismo de extracción de energía:
Organismos autótrofos (células vegetales): a través de la fotosíntesis transforman el CO2 y el agua (H2O) en sustancias energéticas:
CO2 + H2O + Luz =  Glucosa
Organismos heterótrofos (células animales): obtienen la energía sintetizando los nutrientes contenidos en los alimentos. Para liberar la energía contenida en aquéllos, los organismos heterotróficos necesitan recurrir a la combustión, y para que ésta se produzca se necesita oxígeno:
Glucosa + O2  Energía + CO2 + H2O
Lípidos + O2  Energía + CO2 + H2O
Proteínas + O2  Energía + CO2 + H2O + Urea
Después de la ingesta de alimentos, en nuestro organismo se inicia el proceso de digestión, con lo cual se consigue que las proteínas, glúcidos y lípidos se transformen en sustancias más pequeñas y posteriormente se absorban, se oxiden y proporcionen energía (kilocalorías).
En resumen, se puede afirmar que toda la energía que un organismo animal necesita la obtiene por oxidación de los principios inmediatos que se encuentran en nuestros alimentos.
Metabolismo basal
Como dijimos, el ser vivo necesita un determinado consumo calórico para mantener el organismo en condiciones óptimas. Esta energía mínima necesaria para el correcto funcionamiento del cuerpo humano se denomina metabolismo basal (MB) (para medirlo, la persona debe estar en reposo físico y síquico, en ayunas de doce horas  y a una temperatura ambiente de 20º).
Ejemplos muy significativos de consumo basal son el recambio celular (constantemente mueren células que deben ser sustituidas) o la formación de sustancias como hormonas, jugos gástricos, etcétera. Además, los órganos no cesan en su actividad: el corazón late las veinticuatro horas  del día, el riñón no interrumpe la formación de orina, etcétera.
En razón de lo expresado, también podemos definir el metabolismo basal como el resultado de la suma de las actividades metabólicas de todas las células de nuestro organismo.
Factores que disminuyen el metabolismo basal
A partir de los veinte años disminuye lentamente.
Las mujeres poseen un MB ligeramente inferior (5-7%) al de los varones.
La temperatura ambiente alta (verano) disminuye el MB.
El hipotiroidismo disminuye el MB.
Factores que aumentan el metabolismo basal
Los varones poseen un MB superior en 5-7%.
La temperatura ambiente baja (invierno) aumenta el MB (1).
En época de crecimiento el MB aumenta.
El hipertiroidismo aumenta el MB.
A medida que se asciende respecto al nivel del mar aumenta el Mb (2)
Determinadas drogas aumentan el MB (3).
Los estados febriles aumentan el MB un 13% por cada grado de temperatura.
Durante el embarazo aumenta el MB unas 300 kcal/día.
En la lactancia el aumento del MB es de 500 kcal/día.
(1) Al disminuir la temperatura ambiente (invierno) el MB aumenta, ya que nuestro organismo necesita producir más calor para mantener la temperatura corporal.
(2) A 3.000 m el MB aumenta aproximadamente 25%.
(3) Principalmente nicotina, cafeína, simpaticomiméticos y adrenérgicos
Metabolismo energético total
Bajo esta denominación se comprende el consumo de energía producido por el Metabolismo Basal más el gasto energético derivado del ejercicio físico y la termogénesis, que incluye el consumo que producen los alimentos al ser digeridos, absorbidos y utilizados.

Metabolismo celular

 En un sentido amplio, metabolismo es el conjunto de todas las reacciones químicas que se producen en el interior de las células de un organismo. Mediante esas reacciones se transforman las moléculas nutritivas que, digeridas y transportadas por la sangre, llegan a ellas.
El metabolismo tiene principalmente dos finalidades:
·Obtener energía química utilizable por la célula, que se almacena en forma de ATP (adenosín trifostato). Esta energía se obtiene por degradación de los nutrientes que se toman directamente del exterior o bien por degradación de otros compuestos que se han fabricado con esos nutrientes y que se almacenan como reserva.
·Fabricar sus propios compuestos a partir de los nutrientes, que serán utilizados para crear  sus estructuras o para almacenarlos como reserva.
Al producirse en las células de un organismo, se dice que existe un metabolismo celular permanente en todos los seres vivos, y que en ellos se produce una continua reacción química.
Estas reacciones químicas metabólicas (repetimos, ambas reacciones suceden en las células) pueden ser de dos tipos: catabolismo y anabolismo.
El catabolismo (fase destructiva)

Su función es reducir, es decir de una sustancia o molécula compleja hacer una más simple.
Catabolismo es, entonces, el conjunto de reacciones metabólicas mediante las cuales las moléculas orgánicas más o menos complejas (glúcidos, lípidos), que proceden del medio externo o de reservas internas, se rompen o degradan total o parcialmente transformándose en otras moléculas más sencillas (CO2, H2O, ácido láctico, amoniaco, etcétera) y liberándose energía en mayor o menor cantidad que se almacena en forma de ATP (adenosín trifosfato). Esta energía será utilizada por la célula para realizar sus actividades vitales (transporte activo, contracción muscular, síntesis de moléculas) .
Las reacciones catabólicas se caracterizan por:
Son reacciones degradativas, mediante ellas compuestos complejos se transforman en otros más sencillos.
Son reacciones oxidativas, mediante las cuales se oxidan los compuestos orgánicos más o menos reducidos, liberándose electrones que son captados por coenzimas oxidadas que se reducen.
Son reacciones exergónicas en las que se libera energía que se almacena en forma de ATP.
Son procesos convergentes mediante los cuales a partir de compuestos muy diferentes se obtienen siempre los mismos compuestos (CO2, ácido pirúvico, etanol, etcétera).
El anabolismo (fase constructiva)
Reacción química para que se forme una sustancia más compleja a partir otras más simples.
Anabolismo, entonces es el conjunto de reacciones metabólicas mediante las cuales a partir de compuestos sencillos (inorgánicos u orgánicos) se sintetizan moléculas más complejas. Mediante estas reacciones se crean nuevos enlaces por lo que se requiere un aporte de energía que provendrá del ATP.
Las moléculas sintetizadas son usadas por las células para formar sus componentes celulares y así poder crecer y renovarse o serán almacenadas como reserva para su posterior utilización como fuente de energía.
Las reacciones anabólicas se caracterizan por:
Son reacciones de síntesis, mediante ellas a partir de compuestos sencillos se sintetizan otros más complejos.
Son reacciones de reducción, mediante las cuales compuestos más oxidados se reducen, para ello se necesitan los electrones que ceden las coenzimas reducidas (NADH, FADH2 etcétera) las cuales se oxidan.
Son reacciones endergónicas que requieren un aporte de energía que procede de la hidrólisis del ATP.
Son procesos divergentes debido a que, a partir de unos pocos compuestos se puede obtener una gran variedad de productos.
Rutas metabólicas
En las células se producen una gran cantidad de reacciones metabólicas (tanto catabólicas como anabólicas), estás no son independientes sino que están asociadas formando las denominadas rutas metabólicas. Por consiguiente una ruta o vía metabólica es una secuencia ordenada de reacciones en las que el producto final de una reacción es el sustrato inicial de la siguiente (como la glucólisis o glicólisis).
Mediante las distintas reacciones que se producen en una ruta un sustrato inicial se transforma en un producto final, y los compuestos intermedios de la ruta se denominan metabolitos. Todas estas reacciones están catalizadas por enzimas específicas.
Tipos de rutas metabólicas.
Las rutas metabólicas pueden ser:
Lineales. Cuando el sustrato de la primera reacción (sustrato inicial de la ruta) es diferente al producto final de la última reacción.
Cíclicas. Cuando el producto de la última reacción es el sustrato de la reacción inicial, en estos casos el sustrato inicial de la ruta es un compuesto que se incorpora en la primera reacción y el producto final de la ruta es algún compuesto que se forma en alguna etapa intermedia y que sale de la ruta.
Frecuentemente los metabolitos o los productos finales de una ruta suelen ser sustratos de reacciones de otras rutas, por lo que las rutas están enlazadas entre sí formando redes metabólicas complejas.
Cuadro sinóptico
Catabolismo
Anabolismo
Degrada biomoléculas
Fabrica biomoléculas
Produce energía (la almacena como ATP)
Consume energía (usa las ATP)
Implica  procesos de oxidación
Implica procesos de reducción
Sus rutas son convergentes
Sus rutas son divergentes
Ejemplos: glucólisis, ciclo de Krebs, fermentaciones, cadena respiratoria
Ejemplos: fotosíntesis, síntesis de proteínas

Características de las rutas metabólicas.
Todas son irreversibles y globalmente exergónicas.
Las rutas en los dos sentidos nunca pueden ser iguales porque si lo fuesen uno de los dos nunca se podría realizar. Los pasos distintos permiten asegurar los procesos en los dos sentidos. Hay muchos pasos comunes pero no todos.
Las rutas metabólicas están localizadas en unos compartimentos específicos lo que permite regularlas eficazmente.
En todas las rutas  hay una reacción inicial que es irreversible y que desprende mucha energía, necesaria para llegar al final de la misma.
Todas las rutas están reguladas. Cada reacción tendrá su enzima.
Tipos metabólicos de seres vivos
No todos los seres vivos utilizan la misma fuente de carbono y de energía para obtener sus biomoléculas.
Teniendo en cuenta la fuente de carbono que utilicen existen dos tipos de seres vivos:
Autótrofos, utilizan como fuente de carbono el CO2. (vegetales verdes y muchas bacterias).
Heterótrofos, utilizan como fuente de carbono los compuestos orgánicos. (animales hongos y muchas bacterias).·
Ahora, teniendo en cuenta la fuente de energía que utilicen se diferencian dos grupos:
Fotosintéticos, utilizan como fuente de energía la luz solar.
Quimiosintéticos, utilizan como fuente de energía, la que se libera en reacciones químicas oxidativas (exergónicas).
Según cual sea la fuente de hidrógeno que utilicen pueden ser:
Litótrofos, utilizan como fuente de hidrógeno compuestos inorgánicos, como H2O, H2S, etc.
Organótrofos, utilizan como fuente de hidrógenos moléculas orgánicas.

Tomando en su conjunto todos estos aspectos, se pueden diferenciar cuatro tipos metabólicos de seres vivos:
Fotolitótrofos o fotoautótrofos: También se denominan fotosintéticos. Son seres que para sintetizar sus biomoléculas utilizan como fuente de carbono el CO2; como fuente de hidrógeno, compuestos inorgánicos, y como fuente de energía, la luz solar. A este grupo pertenecen: las plantas, las algas, las bacterias fotosintéticas del azufre, cianofíceas.
Fotoorganótrofos o fotoheterótrofos: Son seres que utilizan como fuente de carbono compuestos orgánicos, como fuente de hidrógeno compuestos orgánicos y como fuente de energía la luz. A este grupo pertenecen bacterias púrpuras no sulfuradas.
Quimiolitótrofos o quimioautótrofos: Se les denomina también quimiosintéticos. Son seres que utilizan como fuente de carbono el CO2, como fuente de hidrógenos compuestos inorgánicos y como fuente de energía la que se desprende en reacciones químicas redox de compuestos inorgánicos. A este grupo pertenecen las llamadas bacterias quimiosintéticas como las bacterias nitrificantes, las ferrobacterias, etc.
Quimioorganótrofos o quimioheterótrofos: También se les denomina heterótrofos. Son seres que utilizan como fuente de carbono compuestos orgánicos, como fuente de hidrógenos compuestos orgánicos y como fuente de energía la que se desprende en las reacciones redox de los compuestos orgánicos.
A este grupo pertenecen los animales, los hongos, los protozoos y la mayoría de las bacterias.


A modo de recordatorio:
El metabolismo celular funciona sobre la base de dos tipos de reacciones químicas: catabolismo y anabolismo.
Catabolismo es desintegración (rutas convergentes), mientras que anabolismo significa reorganización (rutas divergentes).
El Catabolismo implica liberación de energía (reacciones exergónicas), mientras que el anabolismo implica captura de energía (reacciones endergónicas).
En el catabolismo ocurre una desorganización de los materiales, en tanto que en el anabolismo ocurre una reorganización más compleja de los materiales

 PROCESOS METABÓLICOS

Procesos metabólicos. Son aquellos procesos involucrados en la transformación de la materia en energía, comprende 2 etapas antagónicas, el anabolismo, etapa de construcción o producción y el catabolismo, etapa de degradación, lisis o destrucción. Desde el punto de vista de la materia, es anabólica y catabólica, las reacciones anabólicas transforman la materia para la construcción de elementos celulares, o para la sustitución de estos cuando están dañados o envejecidos, las reacciones catabólicas, producen liberación total de energía hacia el medio, generan aparte de energía química, calórica que se disipa hacia el exterior o bien en partes muy pocas son retenidas por la célula para la activación de sus procesos metabólicos.
Contenido

    1 Metabolismo
    2 Anabolismo
    3 Catabolismo
    4 Principales procesos metabólicos
    5 Fuentes

Metabolismo

El metabolismo (del latín metabole = cambio) se refiere a todas las reacciones químicas del cuerpo. Debido a que todas esas reacciones químicas liberan o requieren energía, se puede pensar que el metabolismo del cuerpo es un acto de balance de energía entre las reacciones anabólicas (de síntesis) y catabólicas (degradantes). Todos los procesos metabólicos se pueden clasificar en dos tipos: procesos anabólicos, o de síntesis, y procesos catabólicos, o de degradación.
Anabolismo

Se puede decir que el anabolismo se inicia con la síntesis de los primeros compuestos orgánicos a partir de sustancias inorgánicas, mediante la fotosíntesis o la quimiosíntesis. Esos primeros pasos anabólicos sólo los pueden realizar los organismos autótrofos. Luego, a partir de moléculas orgánicas simples, se formarán, mediante diferentes rutas anabólicas, todos los componentes orgánicos de los seres vivos. En las células vivientes, las reacciones químicas que combinan sustancias simples para formar moléculas más complejas se denominan en forma colectiva, Anabolismo (ana = hacia arriba). En total, es frecuente que los procesos anabólicos abarquen a los procesos de síntesis por deshidratación, y requieren de energía para formar nuevos enlaces químicos.
Catabolismo

Las reacciones químicas que desdoblan compuestos complejos orgánicos en compuestos orgánicos más simples se conoce en forma selectiva como catabolismo (cata = hacia abajo). El catabolismo se puede iniciar con la descomposición de muy diferentes sustancias orgánicas, pero, al final, la mayoría de las rutas catabólicas confluyen en la respiración celular, a través de la cual los compuestos orgánicos se terminan por degradar en sustancias inorgánicas. Naturalmente, muchas de las reacciones químicas, tanto anabólicas como catabólicas, implican transformaciones energéticas, y los procesos que liberan energía (en general los catabólicos) se acoplan a los que la consumen (en general los anabólicos).
Principales procesos metabólicos

    Digestión tanto de los alimentos ingeridos como de los nutrientes aportados por estos alimentos.
    Circulación de la sangre.
    Eliminación de los productos de desecho, a través de la defecación, de la micción.
    Regulación del calor corporal.


TALLER N° 3

En grupos de máximo 2  integrantes realizan las siguientes actividades

I. Observa los siguientes videos:

II. Responde:
1. ¿Qué se entiende por metabolismo basal?
2. ¿Qué se entiende por metabolismo Celular?
3. ¿Qué es un trastorno metabólico? En qué consisten los siguientes:
Galactosemia
Fenilcetonuria
Hipertiroidismo
Hipotiroidismo
Diabetes
4.    Explica las leyes de la termodinámica
5. Explica que se entiende por Cambio de energía libre y su relación con la en    Energía libre en  metabolismo
6. En qué consiste la  hidrólisis del ATP
7. Nombra ejemplos de   Vías catabólicas y producción de ATP.
8. Que es una reacción Redox, da ejemplos a nivel orgánico.

III. INSTRUCCIONES: El siguiente texto expresa la relación entre los conceptos estudiados y la actividad física, léalo  atentamente y aplicando sus conocimientos y experiencia seleccione mínimo 10  conceptos que para  usted sean relevantes y confeccione con ellos un mapa conceptual. Solo entregue la información solicitada, con letra clara y legible. No agregue detalles.

Relación entre los conceptos y la actividad física.
Las actividades corporales imponen un continuo gasto de energía y una transformación constante de elementos que deben entrar en el cuerpo previamente en forma de alimentos. El organismo humano funciona de la misma manera que un motor y jamás llegará a fortalecerse, por mucho ejercicio que se haga, si no está debidamente nutrido. No se trata de comer en exceso, sin tener en cuenta lo que se consume, a pesar de que se cree que a más comida más gordo, por lo tanto, más vigoroso y más sano se está. El peso aumenta siempre que no se gasta el contenido energético de las sustancias nutritivas, sean muchas o pocas las que se ingieran. La digestión, o transformación de los alimentos en materias solubles y asimilables por el organismo, con expulsión de los productos de desecho, es un proceso en el que intervienen órganos encargados de esa función. Resulta comprensible que cualquier deficiencia o lesión en los órganos que intervienen en la digestión motive escasez en la elaboración de las sustancias nutritivas, o defectos de elaboración, que pueden causar diversas enfermedades. Una nutrición adecuada suministra energía imprescindible para la mayor parte de los procesos del organismo entre otras muchas funciones.
Para la actividad física es siempre necesario un gasto considerable de energía por parte de los músculos. Los procesos del metabolismo influyen de manera directa y de gran importancia en la posibilidad de llevar a cabo este tipo de actividades. Como vimos anteriormente, el anabolismo es el responsable de la síntesis de biomoléculas, que se traduce en la fabricación de tejidos. Para un deportista esto puede llegar a ser una necesidad primordial, porque es el medio por el cual aumenta su masa muscular y corporal y desarrolla su físico. Un deportista bien alimentado, con una nutrición balanceada y un metabolismo correcto conseguirá ir aumentando gradualmente el tamaño de sus músculos y fortalecerlos.
Por otro lado, el catabolismo durante la actividad física tiene la importancia directa en la obtención y utilización de energía a partir del rompimiento de biomoléculas energéticas. Para poder llevar a cabo una actividad física adecuadamente, e incluso una actividad académica (Se ha observado que lo niños que no ingieren un desayuno fuerte rinden en sus estudios la tercera parte de lo que son capaces, porque dan muestras de cansancio, de abulia o de escasa actividad), es necesario tener una buena alimentación. En el catabolismo, la obtención de energía permitirá mantener el cuerpo en actividad física constante, realizar los movimientos y soportar el esfuerzo físico durante un tiempo determinado. Esto no quiere decir que mientras más comida se ingiera, mayor energía se tendrá. El proceso de mejoramiento del rendimiento se da combinando factores como nutrición y condición física con el desempeño, interés y constancia de una manera equilibrada y gradual.

Problemas metabólicos o alimenticios llevan a un bajo desempeño en la actividad física por desequilibrio entre lo que se fabrica (anabolismo) y lo que se destruye (catabolismo).
Estos trastornos pueden ser fatales para las personas. Entre los ejemplos comunes de estas dificultades están la obesidad, la anorexia y la bulimia. En la obesidad, se ingiere alimento en exceso y no se hace suficiente ejercicio para formar el cuerpo y desgastar el exceso de alimento. Las otras dos enfermedades tienen que ver con la falta de alimentación que lleva a un peso muy por debajo de lo necesario, y que no permite soportar el desgaste del ejercicio por falta de nutrientes. Es necesario conocer el metabolismo personal para saber la velocidad de síntesis y destrucción de biomasa y llegar al equilibrio requerido.


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