Metabolismo y Nutrición

METABOLISMO y NUTRICIÓN
Al correr de los años las funciones metabólicas de muchas sustancias han sido determinadas
experimentalmente con completo detalle. Una observación notable que concierne a estos procesos
metabólicos, es que ocurren dentro de un estrecho y relativamente bajo intervalo de temperaturas.
El numero y la clase de reacciones en una célula dependen de sus enzimas particulares. La investigación
bioquímica ha puesto en claro que cada reacción bioquímica es catalizada por una enzima especifica.
Las características estructurales y metabólicas de un organismo vivo dependen de la secuencia de los
aminoácidos en los catalizadores proteicos contenidos en sus células.
Muchas reacciones bioquímicas son endotermicas y requieren una fuente de energía. Los bioquímicos han
aprendido que una sustancia notablemente simple, el adenosin trifosfato, o ATP, con mucha frecuencia es la
que suministra la energía necesaria para que tales reacciones ocurran. Mas sencillamente, la hidrólisis del
grupo final anhídrido fosfato, ocurre en el ATP, liberando adenosin difosfato, o ADP, ácido fosfórico.
La reversibilidad de esta reacción es muy importante, ya que la energía se almacena cuando el ADP se
convierte en ATP en el sitio de la reacción bioquímica exotérmica. La formación del ATP en las reacciones
ricas en energía, permite el almacenamiento de la energía que puede usarse luego en las reacciones que
requieren energía. Ademas de suministrar energía a las reacciones bioquímicas endotermicas, la energía
circulante ATP interviene en la contracción muscular y en el movimiento de los cilios y flageos de los
animales unicelulares. La energía que proporciona se convierte en el choque bioelectrico de la anguila
eléctrica y en el respaldor bioluminicente de la luciérnaga.
Las secuencias de las reacciones metabólicas se conocen con bastante detalle. Estos incluyen las vías para la
conversión de glucosa en CO2 y H2O, la conversión de CO2 y H2O en glucosa (por fotosíntesis), las
reacciones de síntesis de la degradación de los principales compuestos constituyentes (ácidos grasos,
esteroles, aminoácidos, purinas, purimidinas, azucares, etc.) y algunos otros procesos importantes. Hay
todavía secuencias de reacciones desconocidas, particularmente aquellas en que intervienen compuestos que
solo existen en trazas.
Metabolismo de las Grasas
Los procesos por los que pasa el metabolismo de las grasas contenidas en los alimentos son:
Las grasas llegan inalteradas al intestino delgado, donde experimentan una emulsificacion por acción del jugo
pancreático y de la bilis, con lo que presentan una superficie a consecuencia del grado de división en que se
hallan, lo que facilita la acción de las lipasas, que, como las amilasas, son también hidrolasas. Estas enzima
gástricas, y especialmente la del jugo pancreático, hidrolizan las grasas desdoblándolas en ácidos grasos y
glicerina, que son absorbidos por la mucosa intestinal, y, resintetisadas, pasan en su mayor parte al sistema
linfático y después al torrente circulatorio. En cuanto al resto, atravez del sistema porta, pasa al hígado para
experimentar su metabolismo. La parte de grasas que se quema a CO2 + H2O desprende grandes cantidades
de energía, pasando por ciertos estados intermedios. Cada gramo de grasa quemada produce 9.4 kcal. La que
se incorpora a la sangre lo hace en forma de gotas finisimas. Horas después de la ingestión de grasas el plasma
presenta un aspecto lechoso a consecuencia de esta emulsión, que se mantiene gracias a las y globulinas, que
al enfriarse forman aceite−agua.
La degradación de los ácidos grasos se lleva a cabo por eliminación de carbonos, de 2 en 2, en el extremo que
contiene el grupo carboxilo, lo que se conoce con el nombre de −oxidación.
1
La preferencia que el organismo presenta por las grasas insaturadas ,da lugar a ciertos glicérido, como los de
los ácidos linolenico y linoleico, deban figurar en la alimentación , resultando así indispensables. En este
hecho se funda la fabricación de margarinas a base de grasas in saturadas y el empleo de aceites de esta
naturaleza en la dieta alimenticia.
No todas las fracciones absorbidas de las grasas se reconstruyen como simples glicérido; en parte deben de
servir para formar los fosfatidos, entre ellos la lecitina.
Cuando existe insuficiencia hepática, las grasas no digeridas se eliminan por las heces, que adquieren aspecto
blanco.
En algunas enfermedades como la diabetes el metabolismo tiene una desviación anormal con producción de
los llamados cuerpos cetonicos, debidos a procesos de oxidación incompleta y pasan a la sangre y a la orina.
Metabolismo de las Proteínas
Al igual que los hidratos de carbono y las grasas, las proteínas experimentan una hidrólisis enzimatica en el
proceso de la digestión, quedando libres los aminoácidos que las formaban. En parte estos aminoácidos se
utilizan en el sostenimiento y reconstrucción de los tejidos y el resto se oxida con desaminacion o se
transforma en hidratos de carbono y en grasas. Algunos aminoácidos se transforman en acetona. La urea
resulta de la desaminacion, en especial de la arginina.
Cuando las proteínas se encuentran en presencia del ácido clorhídrico del jugo gástrico sufren una
desnaturalización, lo que determina un estiramiento de las proteínas, normalmente enrolladas, lo cual facilitara
la acción de las hidrolasas proteolicas.
Después de un primer desdoblamiento las peptonas formadas sufren un desdoblamiento en el intestino, en el
que actúan tres enzima pancreáticos: tripsina, quimotripcina y procinasa. La degradación llega hasta peptidos
de elementos no muy numerosos y algunos aminoácidos liberados. Finalmente actúa el jugo intestinal, por
nueva intervención de tripcina, que activa la carboxipolipeptidasa, primero inactiva como la
aminopolipeptidasa y la dipeptidasa, activadas estas dos por magnesio, con lo que todos los aminoácidos de
las proteínas quedan liberados, para ser absorbidos por las bellosidades intestinales, unos con mayor rapidez
que otros.
En la orina normal se encuentran como principales productos de desecho procedentes de la degradación de las
proteínas, urea, sales aminicas, creatinina, esta se encuentra únicamente en los niños de ambos sexos y en los
adultos en ciertos estados patológicos.
Las sustancias que penetran en el torrente circulatorio se dirigen a la vena porta y al hígado, en tanto que las
que lo hacen por vía linfática van a la sangre sin pasar por aquella visera, lo que pone de manifiesto la
importancia del hígado en el metabolismo de hidratos de carbono y proteínas.
NUTRICIÓN AUTOTROFA Y HETEROTROFA
El mundo en que vivimos esta compuesto de materia de dos tipos fundamentales: la materia viva, organizada,
y la materia muerta. A la materia muerta pertenecen rocas, piedras, minerales, y esta ordenada en átomos,
moléculas y cristales, que son entidades bastante bien organizadas, pero que no cambian apreciablemente. La
materia viva, en la que se incluyen los microorganismos, los vegetales y los animales (entre ellos el hombre),
esta ordenada igualmente en átomos, moléculas y cristales, pero los modelos de organización son muy
complejos y es capaz de crecer, de nutrirse y de reproducirse. La materia viva se halla en estado de
modificación metabólica constante.
2
La materia viva se divide en dos grandes grupos: el de los organismos autótrofos y el de los heterotrofos. Al
primer grupo pertenecen los vegetales verdes y un buen numero de microorganismos. Crecen y se reproducen
preparando ellos mismos las sustancias complejas que necesitan a partir de simples compuestos inorgánicos:
dioxido de carbono, agua y unos cuantos minerales. Los organismos autotrofos son capaces de proporcionarse
la energía que les es necesaria a partir del sol: unos por medio de la fotosíntesis y otros merced de la
quimiosintesis.
Los organismos heterotrofos dependen directamente de los autotrofos; no pueden subsistir, crecer o
reproducierse sin "alimento", que adquieren devorando organismos autótrofos o miembros de su propio grupo.
Los organismos heterotrofos consiguen la energía necesaria para su subsistencia descomponiendo los
alimentos, que derivan en definitiva de los organismos autotrofos: los vegetales. Debe tenerse en cuenta que
los organismos heterotrofos son capaces de edificar en sus propios organismos ciertos compuestos, como sus
propias proteínas; para hacer esto, requieren aminoácidos esenciales de procedencia exterior. A otros
organismos de este grupo les faltan con frecuencia vitaminas u otros in gredientes importantes para su
desarrollo. A este grupo de organismos (heterotrofos) pertenece el hombre, los animales y un considerable
numero de microorganismos. Es evidente que se trata de una larga cadena de parásitos cuyo extremo superior
esta representado por el hombre y cuyos componentes dependen de las plantas verdes.
Apesar de las grandes diferencias que existen entre los seres autotrofos y los heterotrofos y de la multitud de
variedades de seres vivos que pueblan la tierra, descubrimientos relativamente recientes han establecido que el
numero de mecanismos bioquímicos fundamentales que operan en organismos aparentemente tan dispares es
bastante limitado, y que en numerosos casos son idénticos o muy parecidos, independientemente de que
tengan lugar en las células vivas menos organizadas o en los seres de organización mas compleja, como el
hombre. Un proceso vital como la respiración es idéntico en los animales como en los vegetales; la
degradación anaerobica del glucógeno en el cuerpo humano transcurre atravez de las mismas ocho etapas
necesarias para la fermentación de los azucares vegetales por las levaduras. A pesar de las enormes
modificaciones evolutivas que han tenido lugar a lo largo de millones de años, las células pertenecientes a un
vegetal, un hombre o una levadura, se formaron apartir de algún material primitivo y para satisfacer sus
necesidades fundamentales conservaron algunos mecanismos de reacción básicos.
Los organismos autotrofos requieren que su alimento les sea suministrado por otros. El hombre trata de
obtenerlo de vegetales y animales. En un momento de su historia se enfrento con el problema con el problema
de proteger sus alimentos contra la alteración y contra los cambios deletereos del color, el aroma, el gusto, la
textura, y el valor nutritivo.
FOTOSÍNTESIS
Se sabe que los vegetales verdes convierten la energía luminosa en energía química asimilando sustancias
inorgánicas simples, H2O y CO2, de energía potencial muy baja, a las que transforman en hidratos de carbono
con una gran energía potencial , cosa que consigue merced al pigmento verde de los vegetales, las clorofila.
La transformación de la energía luminosa en energía química no es un fenómeno de presentación rara, pues
tiene lugar en pequeño grado siempre que la luz incide sobre un cuerpo capaz de absorberla. Los compuestos
formados durante esta reacción fotoquimica son muy inestables y se descomponen rápidamente, liberando la
energía absorbida en forma de calor. La fotosíntesis es una reacción irreversible y las sustancias creadas
durante el proceso son sustancias orgánicas ricas en energía que se acumulan progresivamente en la célula en
que se sintetizan.
La fotosíntesis plantea estos dos problemas:
a) Habría podido sintetizarse la materia orgánica del planeta apartir de CO2 y H2O bajo la acción del calor
únicamente, sin participación de las radiaciones luminosas ? La respuesta es negativa; cuando la tierra fue
3
creada del polvo primordial, la temperatura era tan alta que cualquier materia orgánica se hubiera
descompuesto en CO2 y H2O. En estas condiciones hubiera habido oxigeno libre disponible, puesto que
hubiera quedado ligado a otros muchos elementos en forma de óxidos estables. Es evidente que la única
fuente posible del oxigeno libre que hay hoy en la atmósfera que rodea a nuestro planeta procede de las
plantas verdes.
b) Porque no se oxida rápidamente a CO2 y agua la materia orgánica producida en la fotosíntesis?
Consideremos el ejemplo simple de un gas orgánico en una mezcla con cantidades adecuadas de oxigeno,
expuesto a la luz a temperaturas ordinarias, en un recipiente de vidrio. Nada sucederá. Para iniciar la reacción
entre la materia orgánica y el oxigeno se precisa añadir energía de activación en forma de calor o de una
chispa eléctrica, porque las temperaturas ordinarias la velocidad a que se mueven las moléculas de gas es mas
bien baja y a pequeñas distancias las moléculas se repelen. Al elevar la temperatura el numero de impactos
entre las moléculas crece, porque la energía cinética es directamente proporcional a las temperaturas
absolutas. Este incremento de la energía cinética permite a las moléculas vencer las fuerzas de repulsión. En
ausencia de tal energía de activación, cualquier reacción se ve contrarrestada por una barrera potencial.
c) Si todas las reacciones requieren energía de activación, generalmente en forma de calor, como pueden
producirse en nuestro cuerpo las reacciones a la temperaturas, relativamente tan bajas a la que se queman los
alimentos que ingerimos a CO2 y H2O para suministrar al organismo la energía necesaria para el crecimiento
y el trabajo ?
Ello solo es posible si la reacción puede dividirse en varias etapas en cada una de las cuales puedan actuar
catalizadores, puesto que los catalizadores, en especial los biológicos, llamados enzima, tienen la propiedad
peculiar de rebajar considerablemente la energía de activación precisa de una reacción dada.
La fotosíntesis necesita energía luminosa; el primer requisito de la misma es la absorción de los rayos
luminosos por la planta. Un rayo luminoso que incide sobre un cuerpo puede ser reflejado , pasar atraves o ser
absorbido. En los tejidos de las plantas verdes la luz es absorber por los pigmentos verdes. No se ha
descubierto aun ninguna reacción fotosintética que transcurra en ausencia de clorofila.
La energia luminosa no es infinitamente divisible; posee una partícula mínima indivisible, el fotón. La
cantidad de energía que cada fotón posee, el cuanto, es directamente proporcional a la frecuencia e
inversamente proporcional, por tanto, menor su cuanto.
Según Einstein, una reacción fotoquimica solo puede tener lugar si la luz es absorbida en cantidades de un
cuento por molécula y si este cuanto es suficientemente grande para el trabajo que tiene que realizar. La
fotosíntesis no puede producirse con ondas infrarrojas por que estas tienen una longitud de onda grande y sus
cuantos son demasiado pequeños aun a intensidades grandes; pero caminando lentamente en dirección a la
región azul del espectro encontraremos una longitud de onda cuyos cuantos sean suficientemente grandes para
iniciar la reacción fotosintética. Fuera del espectro visible se hallan los rayos infrarrojos cuyos cuantos son
demasiado pequeños para la fotosíntesis, y al otro las radiaciones ultravioleta, con cuantos demasiado grandes,
la mayor parte de los cuales son filtrados por la capa de ozono de la porción superior de la ionosfera antes de
que las radiaciones solares alcancen la tierra.
Las radiaciones visibles no son absorbidas en su camino hacia la tierra por la ionosfera, que contiene oxigeno,
nitrógeno, CO2 y agua. El color verde de la clorofila actúa como absorbente de las radiaciones visibles llegan
a la tierra. Se plantea una cuestión: si la clorofila es una complicada sustancia orgánica y la fotosíntesis es la
única fuente de materia orgánica dela tierra Como se pudo producir la fotosíntesis antes de aparecer la
clorofila?
Solo hay una respuesta a esto y es que debe de haber habido algún otro proceso capaz de crear materia
4
orgánica antes de la aparición de la fotosíntesis, proceso al que llamaremos "protofotosintesis". En aquel
tiempo no existía clorofila, pero tampoco existía oxigeno, y por lo tanto no había una capa de ozono que
impidiese el paso de las radiaciones ultravioleta, podrían entonces proporcionar fácilmente al CO2 y al agua la
energía de activación necesaria para comenzar la reacción fotosintética sin necesidad de un pigmento verde.
Es cierto que del mismo modo que podría formarse con facilidad materia orgánica bajo estas condiciones,
podía también desintegrarse bajo el influjo de los mismos rayos ultravioleta. Pero si esta reacción tuviera
lugar en el agua, las radiaciones ultravioleta no podrían destruir fácilmente la materia orgánica. Los biólogos
actuales son de la opinión de que la vida comenzó en el agua.
Esta teoría de la posible existencia de un periodo protofotosintetico ha sido recientemente reforzada por
experimentos sencillos efectuados por Miller en la universidad de Chicago.
Cuando cierta sustancia absorbe energía luminosa, pueden ocurrir varias cosas:
1.−Que la energía absorbida afecte solo a la energía térmica de las moléculas. Esto solo produce un
incremento de la temperatura, cosa que no es lo que sucede en la fotosíntesis.
2.−Si se absorben radiaciones del espectro visible, sus acciones afectan al átomo. El electrón desplazado se
mueve ahora en una órbita mas alejada del centro del átomo, habiendo adquirido por tanto una energía
potencial superior.
3.−Un electrón desplazado no demasiado lejos del centro del átomo vuelve antes o después a su órbita y libera
su exceso de energía de uno de estos dos modos.
Si se detiene o frena la reacción fotosintética, la fluorescencia de las clorifilas se altera proporcionalmente.
Una vez que la molécula ha absorbido un cuanto luminoso, el electrón desplazado conmociona a toda la
molécula, que se hace ahora muy inestable y puede experimentar por ello entonces modificaciones
importantes en otra parte de la misma. Se desconoce aun el verdadero mecanismo del efecto fotoquimico en la
molécula de clorofila durante la fotosíntesis.
La reacción total de la fotosíntesis puede escribirse así:
CO2 + H2O clorofila (CH2O) + O2
De esta actuación podría deducirse que del agua solo puede derivarse un átomo de oxigeno; el otro puede
proceder de CO2 o ambos átomos pueden derivarse del dioxido de carbono.
Las plantas verdes, incluyendo las algas de los océanos, fijan cada año 150 000 millones de toneladas de
carbono, con 25 000 millones de toneladas de hidrogeno para producir materia orgánica, y descargan al
mismo tiempo 400 000 millones de toneladas de oxigeno. Tal vez no se aprecia ordinariamente que el 90% de
esta enorme manufactura química se lleva acabo bajo la superficie del agua del mar por algas microscópicas y
que solo un 10% lo efectúan las plantas superiores.
El interés de la fotosíntesis no radica solamente en crear materia orgánica, sino en almacenar una parte de la
energía solar. Nuestro sol emite 9 10 kcal cada segundo en forma de energía luminosa, lo que disminuye su
peso en 360 000 millones de toneladas cada día. Aparentemente esta perdida carece de importancia si se tiene
en cuenta la enorme masa del sol.
Teóricamente puede obtenerse un rendimiento mas elevado del proceso fotosintético cultivando algas mono
celulares que crecen mas deprisa que las plantas superiores.
La fotosíntesis controlada se ha empleado recientemente para intentar utilizar las basuras y aguas cloacales en
5
la multiplicación de algas, habiéndose afirmado que pueden volver a utilizarse tales desechos infinidad de
veces, con lo que cabe producir así cantidades insospechadas de alimentos en condiciones económicas a la
mayor parte de la sociedad.
La posibilidad de utilizar de nuevo las aguas residuales esta siendo seriamente considerada en los proyectos de
viajes espaciales, en los que se presentan graves problemas de suministro de alimento y oxigeno y eliminación
de resuidos . Los que trabajan en este campo consideran que la única solución al problema estriba en la
producción de un sistema cerrado de este tipo.
Gasto de Energia.
El consumo de alimentos que proporcionan gran cantidad de energia al organismo, acondicionan a este para
desarrollar una actividad fisica intensa, si esa misma cantidad de alimentos energeticos la consume una
persona que realise poca actividad fisica, esta energia se transformara en grasa y esto produce la obecidad.
Dieta
Lunes
Desayuno
− 1 naranja o toronja.
− granola con leche.
− galletas de avena
Comida
− sopa de verduras.
− ensalada de lechuga espinacas y col.
− pollo, sin pellejo, asado o a la plancha.
Cena
− avena con platano o cualquier fruta.
Martes
Desayuno
− huevo.
− pan.
− leche o jugo de frutas.
Comida
− arroz con elote y zanahoria.
6
− pescado a la parrilla con limon.
Cena
− yogourt de frutas o natural, solo o con poca azucar.
Miercoles
Desayuno
− un licuado de fruta, con leche, sin huevo y con poca azucar.
Comida
− sopa de leguminosas.
− ensalada de pepino con limon.
− higado encebollado.
Cena
− cereal con fruta.
Jueves
Desayuno
− coctail de frutas.
− jugo de frutas.
Comida
− paella.
− pollo, sin pellejo, con champiñones.
Cena
− pan con mermelada.
− vaso de leche.
Viernes
Desayuno
− yogurt con granola.
− licuado de fruta.
7
Comida
− sopa de pasta.
− bisteque azado o a la parrilla.
− papa azada con sal o margarina.
Cena
− ensalada al gusto.
Sabado
Desayuno
− 1 manzana.
− galletas de avena.
− vaso de leche.
Comida
− sandwiches de atun con verduras y poca mallonesa.
Cena
− medio melon con queso cotage.
Domingo
Desayuno
− jugo de piña con naranja.
− huevo con calabaza.
− pan.
Comida
− macarron.
− espinacas con papas.
Cena
− licuado de fresa, con leche, sin huevo.
**Las comidas pueden ir acompañadas por agua de frutas, natural, te o cafe sin azucar.
8
**Cocinar todos los alimentos con la menor cantidad de aceite o sin este, sustituyendolo por margarina.
**La leche debe de ser descremada.
**Las ensaladas no llevan adereso, a menos que sea lite.
**El arroz debe de ir cocido no frito.
**El pan debe de ser integral, de centeno o lite.
Esta dieta, en combinacion con ejercicio diario o constante, lo hara sentirse mejor, saludable, en forma y
ligero.
Valores Nutricionales de los Alimentos
**Las frutas citricas proporcionan gran cantidad de vitamina C
**Los cereales proporcionan vitaminas y minerales
**El pescado tiene proteinas y vitaminas
**La leche entera proporciona calcio y tiene una gran cantidad de grasas, por eso la leche descremada es
mejor para el organismo
**El huevo contiene proteinas y minerales
**El platano contiene potacio
**Las pastas proporcionan carbohidratos
**El pollo contiene proteinas
**El higado contiene mucho hierro, proteinas y vitaminas
**La zanahoria, el tomate, en fin, todos los B − carotenos contienen vitamina A
**El pan contiene carbohidratos.
Alimentos Chatarra.− Son los que no aportan al organismo ningun contenido vitaminico ni proteinico, y
proporcionan solamente muchas grasas, sal o azucares
La Desnutricion.− Esta se produce en un organismo cuando este no consume los requerimientos minimos
diarios nutricionales requeridos. La falta de estos requerimientos produce diversas enfermedades.
9