En este tema vamos a tratar:

• Aspectos generales del metabolismo
• Metabolismo a nivel celular
• Metabolismo a nivel del organismo

Materiales

Nuestras células necesitan compuestos químicos de diferente naturaleza

• Agua (70-90%)
• Sales minerales
• Compuestos orgánicos.
  La mayoría de los compuestos orgánicos son macromoléculas formadas por unión de moléculas de menor tamaño.

Resumen de los compuestos químicos del organismo
Compuesto				Función
Inorgánicos
	Agua		H2O	Disolvente Transporte Reactivo
	Sales		Cl- Na+ K+ Ca++ Mg++ CO3-- PO4---....	Equilibrio eléctrico Mensajeros Formación de huesos
	Gases disueltos		O2 . CO2	Respiración
Orgánicos
	Prótidos	Proteínas	Polímeros de aminoácidos	Elementos funcionales: Enzimas Movimientos Receptores de estímulos Estructurales. Defensa Transporte
		Aminoácidos	Moléculas de tamaño mediano con grupos amino y ácido	Formación de péptidos y proteínas
	Glúcidos o Hidratos de carbono	Polisacáridos	Polímeros de monosacáridos	Reserva de energía Elementos estructurales
		Monosacáridos	Moléculas de tamaño mediano con varios grupos alcohol	Obtención de energía Formación de polisacáridos
	Lípidos		Moléculas orgánicas complejas Insolubles en agua	Estructurales (membranas) :Fosfolípidos y colesterol Obtención de energía: Ácidos grasos Reserva de energía: Triglicéridos Hormonas : Esteroides
	Ácidos Nucléicos		Polímeros de nucleótidos	Información genética
	Otros		Muy variables	Variable

Ir a compuestos químicos de los seres vivos

 

Energía

La energía en los seres vivos es necesaria para :

• Síntesis de compuestos orgánicos
  Las grandes moléculas que forman las células son ricas en energía química. Están formadas por moléculas menores a las que hay que proporcionar energía para conseguir su unión química
  Cada célula ha de fabricar sus propios polímeros, especialmente importantes desde el punto de vista energético son las proteínas y polisacáridos.
• Transporte de sustancias
  Las células han de trasportar sustancias por las membranas y dentro de la célula
  Las membranas dejan pasar solo moléculas de pequeño tamaño
• Movimientos
  Muchas células son móviles por orgánulos especializados (cilios y flagelos) , por contracciones (musculares y otras) o por crecimiento interior del citoesqueleto (microtúbulos)

La energía en las células se obtiene y consume en forma de ATP
Los procesos que producen ATP y consumen tiene un rendimiento de aproximadamente 40-50% el resto se pierde en forma de calor

Tipos de metabolismo

Los humanos tomamos materia orgánica para:

• Sintetizar nuestros compuestos celulares y extracelulares
• Obtener energía

Por tanto somos organismos heterótrofos

La obtención de energía se hace habitualmente quemando la materia orgánica con oxígeno - Metabolismo aerobio - aunque en ocasiones puntuales puede no utilizarse el oxígeno - Metabolismo anaerobio

Rutas metabólicas Conjunto de reacciones químicas celulares que trasforman unas moléculas en otras
	Anabolismo Conjunto de reacciones que va de moléculas sencillas a moléculas más complejas Consume energía pues las moléculas mayores tienen más enlaces ricos en energía Necesarias para: Sintetizar proteínas, lípidos de membrana.... Guardar reservas energéticas de glúcidos (glucógeno) y lípidos (triglicéridos)
	Catabolismo Conjunto de reacciones que va de moléculas complejas a moléculas más sencillas Produce energía pues se rompen enlaces ricos en energía La energía útil obtenida es siempre menor que la misma ruta anabólica. Necesarias para: Obtener energía para el anabolismo Obtener energía para el transporte Obtener energía para movimientos Destruir moléculas gastadas o degradadas

Las rutas catabólicas rinden energía que se puede utilizar por las células
No toda la energía química se utiliza. El rendimineto ronda el 50%
No todos los compuestos rinden la misma energía en el metabolismo

• Grasas - 9,2 Kcal/g
• Glúcidos - 4,0 Kcal/g
• Aminoácidos - 5,4 Kcal/g

Nuestras células han de tomar sustancias químicas para:

• Fabricar sus propios componentes celulares. Sobre todo proteínas y lípidos de membrana
• Obtener energía para el anabolismo, trasporte y movimiento

Muchas veces la misma sustnacia química puede servir para energía o como elemento estructural
Muchas moléculas pueden ser transformadas en otras moléculas útiles

El organismo intenta mantener un ambiente estable e ideal para el mejor funcionamied

nto de las células
En el medio intercelular siempre están los compuestos que necesitan lsa células. Esencialmente agua, sales, glucosa, ácidos grasos, oxígeno, y aminoácidos

Los diferentes tipos celulares tienen diferentes requerimientos

Tratar de ver que necesitaría un fibroblasto, un adipocito, una neurona y una fibra muscular

Ejemplos de nutrición de células
Célula aerobia en crecimiento Obtiene del medio interno Glucosa Ácidos grasos Aminoácidos Oxígeno Parte de estos materiales los utiliza para fabricar sus proteínas y moléculas estructurales. Parte de estas moléculas las emplea para guardar reservas (glucógeno y triglicéridos) Quema algunos de los compuestos para obtener energía. Habitualmente glucosa y ácidos grasos Vierte el medio productos de desecho CO2 Compuestos nitrogenados
Célula con metabolismo aerobio obteniendo energía de reservas. Por ejemplo una célula muscular realizando un esfuerzo. El aporte de glucosa externo es insuficiente y se toma glucosa de las reservas de glucógeno El aporte de oxígeno ha de aumentar para metabolizar la glucosa
Célula con metabolismo anaerobio obteniendo energía de reservas y del medio intercelular. Por ejemplo una célula muscular realizando un esfuerzo rápido La glucosa se metaboliza a piruvato y ácido láctico El ácido láctico se exporta La reacción es muy rápida pero se obtiene poca energía

Las células tiene su propio metabolismo pero han de intercambiar sustancias aunque no energía en forma de ATP

Requerimientos materiales y energéticos

Los requerimientos de materiales y energía varían en diferentes tejidos y órganos

Algunos órganos tienen un consumo importante y aproximadamente constante

• Sistema nervioso
• Tegumento
• Digestivo : Renovación y absorción de sustancias
• Excretor

Otros tienen un consumo variable

• Músculos esqueléticos
• Corazón
• Glándulas : Mamarias, sudoríparas ...

Reservas

Los tejidos pueden obtener materiales para su funcionamiento a partir de rerservas
Algunas reservas se acumulan en el propio tejido
Otras lo hacen en órganos o tejidos especializados

• Células musculares tienen un alto y discontinuo consumo de energía
  Almacenan glucógeno y gotas de lípidos
• La grasa es la mayor reserva de energía del organismo
  Se almacena principalmente en grasa subcutánea del tejido adiposo
• El azúcar sobrante de la digestión se almacena en forma de glucógeno en hígado
• El oxígeno es imprescindible para el metabolismo aerobio pero es difícil de acumular
  Lo hace algo el músculo en forma de mioglobina

Intercambio de sustancias entre órganos

Determinados órganos exportan sustancias a otros que las acumulan, trasforman o consumen

El órgano más importante del cuerpo en el mantenimiento de los niveles de nutrientes es el hígado

• La glucosa obtenida por el sistema digestivo se acumula en forma de glucógeno en hígado o músculo
• Los lípidos obtenidos por el sistema digestivos se acumulan en tejido adiposo
• El hígado exporta glucosa de sus reservas de glucógeno en caso de bajos niveles sanguíneos
• El hígado puede trasformar el exceso de glucosa en ácidos grasos
• El músculo en metabolismo anaerobio produce ácido láctico que es trasportado al hígado donde se obtiene glucosa a partir de él.

• Los niveles de metabolitos en el medio interno se mantienen aoroximadamente constantes gracias a diversas hormonas como la insulina y el glucagón que intervienen en los niveles de glucosa.
• Otras hormonas como la adrenalina aumentan los niveles de nutrientes energéticos para prepararnos en situaciones de estres
• El metabolismo normal de los nutrientes se modifica en casos de falta de alimentos.
  • Primero se consumen las reservas de glucógeno en hígado
  • Posteriormente se consumen los triglicéridos del tejido adiposo (la mayor reserva energética del organismo)
  • Por último se consumen las proteínas

Necesidades energéticas del organismo

Metabolismo basal Energía empleada en el mantenimiento de las funciones vitales básicas Habitualmente 60-75% del consumo energético Funcionamiento del sistema nervioso Mantenimineto del sistema circulatorio Renovación de tejidos: Epidermis, epitelio digestivo, células sanguíneas .... Mantenimiento de la temperatura corporal

Efecto termógeno de la dieta

Energía empleada para la digestión, absorción y metabolismo de los nutrientes
6 - 10% del consumo energético total
Se produces desde minutos a horas tras la ingestión de alimento

• Sistema digestivo
• Hígado

Actividad física

Los músculos en actividad consumen gran cantidad de energía y fuerzan a otros órganos a trabajar más y consumir a su vez energía
15-30 % del consumo energético total habitual
Puede suponer más en actividades muy exigentes energéticamente.

• Consumo de musculatura esquelética
• Consumo de músculo cardiaco
• Incremento de consumo del tegumento, hígado y otros órganos

Tipo de metabolismo energético según la intensidad de la demanda

Los tejidos y órganos con demanda constante de energía recurren al metabolismo aerobio de glucosa y ácidos grasos.

Determinados órganos prefieren la glucosa (cerebro) mientras que otros metabolizan preferentemente ácidos grasos (músculo cardiaco).
La mayoría puede variar el tipo de consumo dependiendo de la abundancia de glucosa o ácidos grasos

Los tejidos con demanda fluctuante, especialmente el músculo esquelético y en menor medida cerebro y otros órganos, pueden tener diferentes tipos de metabolismo energético según las necesidades.

Con un funcionamineto habitual tienen un metabolismo aerobio con consumo de glucosa o ácidos grasos

En fuertes demandas utilizan otros tipos de metabolismo basados en reservas energéticas de rápida movilización aunque el rendimiento sea menor y deban ser posteriormente repuestas

La secuencia general es como sigue:

• ATP celular
  Se consume en pocos segundos
• Fosfocreatina
  Es capaz de trasferir energía al ATP
  Se cunsume en unos 2 a 7 segundos en ejercicio intenso y unos 15 segundos en moderado.
  Se recupera en unos 3 minutos de metabolismo aeróbico
• Metabolismo anaeróbico de la glucosa.
  Ruta metabólica rápida pero con poca obtención de energía
  Se consume en 3-5 min en ejercicios moderados.
  Produce como residuo ácido láctico que ha de ser reconvertido en glucosa en hígado
  Es habitual en los ejercicios musculares rápidos
• Metabolismo aeróbico .
  Es el que más energía produce pero es lento y requiere oxígeno además de Glucosa, Ácidos grasos o Aminoácidos
  En condiciones normales se metaboliza primero la glucosa del glucógeno de la células y del medio extracelular con los aportes de oxígeno de mioglobina y medio intercelular
  Posteriormente se consumen ácidos grasos del medio y reservas celulares
  Sólo excepcionalmente se consumen aminoácidos de manera importante.