el combustible en la respiración celular de la combustión orgánica

EL COMBUSTIBLE EN LA RESPIRACIÓN
CELULAR DE LA COMBUSTIÓN ORGÁNICA
En el número anterior analizamos el comportamiento de la combustión orgánica
que se realiza en el cuerpo humano, conociendo la forma en que se realiza el aporte
del comburente con el oxígeno que introducimos a nuestro organismo con el aire
que respiramos y como transporta con la sangre a cada tejido del organismo y
como llega y actúa en la respiración celular.
Para completar el maravilloso proceso que nos proporciona la energía para
desarrollar todas las funciones del organismo, ahora analizamos el suministro del
combustible que ingerimos con los alimentos.
El combustible para la combustión
orgánica en la respiración celular
los suministran todos los tipos y
formas de alimentos.
1.- La digestión y el inicio del proceso de transformación
La digestión en el ser humano es el proceso mediante el cual los alimentos y bebidas
se descomponen en sus partes más pequeñas asimilables por el cuerpo como fuente de
energía, para formar los tejidos y mantener sus funciones orgánicas.
Se inicia con la masticación, el proceso mediante el cual se tritura la comida
previamente ingerida al comienzo de la digestión. El producto de la masticación es
el bolo alimenticio. En este proceso se produce la amilasa, que sirve para facilitar la
digestión de los almidones.
Las glándulas del sistema digestivo son de importancia fundamental en el proceso de la
digestión, porque producen tanto los jugos gástricos que descomponen los alimentos
como las hormonas que controlan el proceso.
Las primeras glándulas en actuar son las glándulas salivales de la boca. La saliva que
producen contiene dos enzimas: la amilasa salivar o ptialina, que comienza a digerir el
almidón de los alimentos y lo transforma en moléculas más pequeñas, y la limozima,
que actúa eliminando gran cantidad de bacterias.
El siguiente grupo de glándulas digestivas se encuentra en la membrana que tapiza
el estómago. Producen el jugo gástrico, que contiene agua, ácido clorhídrico que cambia
el pH del medio y activa las enzimas, además de esterilizar el bolo y dos enzimas:
la pepsina, que en presencia de ácido fragmenta las proteínas y la pilasa gástrica, que
disgrega las grasas en ácidos grasos y glicerol..
Después de que el estómago vierte los alimentos y su jugo en el intestino delgado, los
jugos de otros dos órganos se mezclan con ellos para continuar el proceso. Uno de esos
órganos es el páncreas, que segrega jugo pancreático, rico en enzimas que descomponen
los hidratos de carbono, las grasas y las proteínas de los alimentos. Otras enzimas que
participan en el proceso provienen de glándulas de la pared intestinal.
El hígado produce la bilis, otro jugo digestivo, que almacenado en la vesícula biliar, se
vierte por las vías biliares al intestino y se mezcla con las grasas de los alimentos. Los
ácidos biliares disuelven las grasas en el contenido acuoso del intestino grueso.
La absorción intestinal a nivel del intestino delgado se hace a través de vellosidades
intestinales delgadas, las cuales absorben el quimo (mezcla alimenticia líquida que ya
ha pasado por los procesos del estómago).
En el intestino delgado se absorben proteínas, lípidos y otros principios esenciales. En
el intestino grueso, se terminan de absorber todos los nutrientes que no fueron
absorbidos en el intestino delgado, tales como agua y electrolitos.
Los materiales absorbidos atraviesan la mucosa y pasan a la sangre y son distribuidos a
otras partes del cuerpo para almacenarlos o para que pasen por otras modificaciones
químicas. Esta parte del proceso varía dependiendo de los diferentes tipos de nutrientes.
Cuadro 1:
Fuente
Principales enzimas digestivas
Alimento atacado
Enzima
Producto
Saliva
Almidón
Ptialina
Maltosa
Jugo
gástrico
Proteína
Pepsina
Polipéptid
o
Jugo
Lípido, Polipéptido, P
Amilasa, Lipasa, Tripsina, Quimotripsi
pancreát éptido, proteína,
na,Peptidasa
ico
almidones
Glicerina,
ácidos
grasos,
péptidos,
aminoácid
os
Azúcar refinado,
Jugo
maltosa, azúcar de
intestina
leche, lípidos,
l
péptidos
Monosacár
ido,
glicerina y
ácidos
grasos,
aminoácid
os

Maltasa, Lactasa, Lipasa, Erepsina,
sucrasa
Glúcidos o hidratos de carbono. Un adulto promedio consume cerca de
250gramos de hidratos de carbono al día. Generalmente, los alimentos portadores de
glúcidos contienen al mismo tiempo almidón digerible, y fibra.
Los hidratos de carbono digeribles se descomponen en moléculas más sencillas por la
acción de las enzimas de la saliva, del jugo pancreático y de la mucosa intestinal. El
almidón se digiere en dos etapas: primero, una enzima de la saliva y del jugo
pancreático lo descompone en moléculas de maltosa; luego, la maltasa, una enzima de
la mucosa del intestino delgado, divide la maltosa en moléculas de glucosa que pueden
absorberse en la sangre. La glucosa es transportada por el torrente sanguíneo hasta el
hígado, en donde se almacena.

El azúcar común, constituido en su mayor parte por sacarosa, es digerido por una
enzima de la mucosa del intestino delgado llamada sacarasa, que lo convierte en
glucosa y fructuosa, cada una de las cuales puede absorberse en el intestino y pasar
a la sangre.
La leche contiene lactosa, otro tipo de azúcar que se transforma en moléculas fáciles de
absorber (glucosa y galactosa) mediante la acción de una enzima llamada lactasa, que se
encuentra en la mucosa intestinal.

Proteínas. Las proteínas son moléculas grandes que deben ser descompuestas por
enzimas antes de que se puedan utilizar para fabricar y reparar los tejidos del
cuerpo. Una enzima del jugo gástrico comienza la digestión de las proteínas
ingeridas. El proceso termina en el intestino delgado. Allí, varias enzimas del jugo
pancreático y de la mucosa intestinal descomponen las enormes moléculas en unas
mucho más pequeñas, llamadas aminoácidos. Estos pueden absorberse en el
intestino delgado y pasar a la sangre, que los lleva a todas partes del cuerpo para
fabricar las paredes celulares y otros componentes de las células.

Grasas. Las moléculas de grasas son una importante fuente de energía para el
cuerpo. El primer paso en la digestión de una grasa es disolverla en el contenido
acuoso del intestino. Los ácidos biliares producidos por el hígado actúan como
detergentes naturales que disuelven las grasas en agua y permiten que las enzimas
descompongan sus grandes moléculas en moléculas más pequeñas, algunas de las
cuales son los ácidos grasos y el colesterol. Los ácidos biliares se unen a los ácidos
grasos y al colesterol para ayudarlos a pasar al interior de las células de la mucosa.
En ellas, las moléculas pequeñas vuelven a formar moléculas grandes, la mayoría de
las cuales pasan a los vasos linfáticos cercanos al intestino. Estos vasos llevan las
grasas modificadas a las venas del tórax y la sangre las transporta hacia los lugares
de depósito en distintas partes del cuerpo.

Vitaminas. Otros integrantes fundamentales de nuestra comida absorbidos en el
intestino delgado son las vitaminas. Estas sustancias químicas se agrupan en dos
clases, según el líquido en el que se disuelven: hidrosolubles (todas las vitaminas
del complejo B y la vitamina C) y liposolubles (las vitaminas A, D y K).

Agua y sal. La mayoría del material que se absorbe del intestino grueso es agua, en
la que hay sal disuelta. El agua y la sal vienen de los alimentos y líquidos que
consumimos, y de los jugos que las glándulas digestivas secretan. En el intestino de
un adulto sano se absorbe más de 4 litros de agua con más de 30 g de sal cada 24
horas.
El intestino delgado, es donde el proceso de la digestión tiene lugar durante más tiempo,
en concordancia con su mayor longitud. Tiene dos funciones principales: mezclar e
impulsar. Las contracciones anulares múltiples ( 1-2 cm ) denominadas de
segmentación, aparecen frecuentemente en el intestino delgado y producen movimiento
del quimo.
Como en otros lugares del intestino, las contracciones musculares del intestino delgado
son estimuladas por factores intrínsecos y extrínsecos. Por ejemplo la CCK, la ACETIL
COLINA son sustancias estimulantes. Los antagonistas alfa adrenérgicos, el óxido
nítrico y el glucagon son inhibidores.
Las contracciones propulsivas del intestino delgado son menos frecuentes que las de
segmentación.
Después de la ingestión del alimento y la entrada de quimo gástrico al intestino se
presenta un aumento de las contracciones peristálticas. El estímulo para estas
contracciones es la distensión del intestino delgado.
Durante el periodo de ayuno o periodos inter digestivos, se presenta un patrón
propulsivo muy bien definido. Este patrón se caracteriza por una actividad motora
cíclica del estómago al ileón. Cada ciclo está compuesto de 3 fases que son:

FASE I. Fase de reposo.

FASE II. Fase irregular de potenciales en espiga y contracciones.
FASE III. Fase regular de potencias en espiga y contracciones.

Finalmente, todos los nutrientes digeridos se absorben a través de las paredes
intestinales. Los productos de desecho de este proceso comprenden partes no digeridas
de los alimentos, conocidas como fibra, y células viejas que se han desprendido de
la mucosa. Estos materiales son impulsados hacia el colon, en el cual permanecen
generalmente durante uno o dos días, hasta cuando se expulsa la materia fecal durante la
deposición.
El colon de un adulto recibe entre 0,5 y 2,5 litros de quimo por día. Este consiste en
residuos no digeridos de la comida, además de agua y electrolitos. El colon debe reducir
este volumen a unos 100-200 gramos de materia fecal.
COMBUSTIÓN ORGÁNICA POR CATÁLISIS ENZIMÁTICA
Los enzimas son los mejores y más eficientes catalizadores del mundo que tienen los
seres vivos dentro de cada una de sus células para llevar a cabo, de una forma
energéticamente eficaz, las reacciones biológicas. Pongamos un ejemplo: si dejamos
unos terrones de azúcar en un bol en la cocina, éstos no se van a convertir de pronto en
CO2, agua y energía. Sin embargo, en nuestras células, esta reacción (llamada
respiración celular) sucede miles de veces por segundo, gracias a los enzimas que
catalizan el proceso.
Generalmente los enzimas son proteínas, unas macromoléculas (moléculas de varios
miles de átomos) que disminuyen la energía de activación de un montón de procesos
químicos que tienen lugar en los organismos vivos. El mecanismo de funcionamiento es
complejo, pero puede simplificarse con el modelo llave - cerradura que planteó Fischer
en el siglo XIX.
Citocromo C oxidasa, uno de los
enzimas implicados en la respiración
celular
Los enzimas tienen un sitio activo donde el sustrato, el producto químico que va a
reaccionar, establece una serie de enlaces con la proteína, del mismo modo que los
dientes de una llave encajan perfectamente en los huecos de una cerradura. Estos
enlaces estabilizan tanto al sustrato como a la proteína y permiten que la reacción
química se produzca de una manera eficaz. Además, sirven para que el enzima
“reconozca” el sustrato adecuado. Si éste no “encaja” en el centro activo, la reacción no
se produce o se produce de forma mucho menos eficaz. Una vez que la reacción se ha
producido, la puerta se abre y se liberan los productos. La analogía es muy útil para
comprender por qué muchos enzimas son tan específicos. Un enzima que sintetiza
almidón funcionará sólo si la “llave” es glucosa, y no si la llave es cualquier otro azúcar.
Modelo “llave-cerradura” de Fischer
Por otro lado conocer cómo funcionan los enzimas es interesante para aprender de ellos
e intentar sacar partido de ese conocimiento:

Si conocemos cómo funcionan, podemos intentar averiguar cómo bloquearlas (cómo
meter silicona a la cerradura), y así paralizar la maquinaria de organismos patógenos,
tales como virus o bacterias, o la de células cancerígenas.

Conociendo qué hay exactamente en su centro activo y qué átomos son los más
frecuentes en las catálisis, podemos intentar diseñar catalizadores químicos que las
imiten y que, por lo tanto, sean mucho más eficientes, tomando en cuenta que los
enzimas son maravillosos pero no perfectos.

Al tratarse de proteínas, tienden a ser delicados y se inactivan fácilmente cuando la
temperatura, el pH o el disolvente se salen del estrecho margen que toleran la mayor
parte de estas macromoléculas. Además, no existen enzimas para catalizar cualquier
tipo de reacción. Al tratarse de moléculas de origen biológico, y por tanto sujetas a las
leyes de la evolución, los enzimas se han seleccionado a lo largo del tiempo para
catalizar efectivamente las reacciones que tienen lugar en el interior de las células vivas.

Pero hay otras muchas reacciones de interés industrial que, hoy por hoy, quedan fuera
del alcance de los enzimas, así que la estrategia más inteligente es utilizar el mejor
catalizador disponible para cada caso.
Centro activo de una lipasa con una molécula de ácido oléico unida. Las lipasas son
enzimas empleados industrialmente.
En la misma forma que la sangre se nutre de oxígeno en los mitocondrios, se absorben
estos nutrientes en forma de glucos que se transporta a cada una de las células de los
tejidos y órganos, donde se produce una combustión sin ignición, a través de este
maravilloso proceso de catálisis enzimática.