Estrategias metabólicas de los seres vivos
La estrategia básica del metabolismo es formar ATP, poder reductor y precursores para la biosíntesis. Existen dos principios importantes en el metabolismo; el metabolismo puede dividirse en tres categorías principales:Catabolismo: Procesos relacionados con la degradación de las sustancias complejas.
Anabolismo: Procesos relativos fundamentalmente a la síntesis de moléculas orgánicas complejas.
Anfibolicas: Doble función (catabólica y anabólica).
Revisemos brevemente estos temas centrales:
El ATP es la unidad biológica universal de energía; el elevado potencial para transferir grupos fosforilos capacita al ATP para ser utilizado como fuente de energía en la contracción muscular, transporte activo, amplificación de señales y biosíntesis. El ATP se genera en la oxidación de moléculas combustibles, como glucosa, ácidos grasos y aminoácidos. El intermediario común en la mayoría de estas oxidaciones es el acetil-CoA, los carbonos del fragmento acetilo se oxidan completamente a CO2 en el ciclo del ácido cítrico, con formación simultánea de NADH y FADH2, que transfieren sus electrones de elevado potencial a la cadena respiratoria, con formación final de ATP.
La glucólisis es otro proceso generador de ATP, pero la cantidad que se forma es mucho menor que en la fosforilación oxidativa (2 vrs. 30 0 32 ATP‘s). Sin embargo, la glucólisis puede transcurrir rápidamente durante un corto tiempo en condiciones anaeróbicas, mientras que la fosforilación oxidativa requiere del suministro continuado de O2.
El NADPH es el principal dador de electrones en las biosíntesis reductoras. En la mayoría de la biosíntesis, los productos finales están más reducidos que sus precursores, y por ello, requieren, además de ATP, un poder reductor, los cuales proceden normalmente del NADPH. La vía de las pentosas fosfato suministra gran parte del NADPH que se necesita.
Nutrientes principales
Un nutriente es un producto químico procedente del exterior de la célula y que esta necesita para realizar sus funciones vitales. Es tomado por la célula y transformado en constituyente celular a través de un proceso metabólico de biosíntesis llamado anabolismo, bien, es degradado para la obtención de otras moléculas y de energía. Los alimentos son los encargados de aportar al organismo toda la energía que necesita para llevar a cabo sus funciones y poder mantenerse en perfecto estado. Esta energía se encuentra en forma de calorías contenidas en los nutrientes de los alimentos, principalmente en los hidratos de carbono, presentes en las patatas, las legumbres y los cereales y sus derivados como el pan o la pasta; y en las grasas que se encuentran en aceites, mantequilla y margarina o nata, y camufladas en otros alimentos como es el caso de algunas carnes, pescados y los frutos secos.Por tanto, cuanto mayor sea la ingesta de alimentos ricos en estos nutrientes, mayor será también el valor energético de la dieta.
Los nutrientes son cualquier elemento o compuesto químico necesario para el metabolismo de un ser vivo. Es decir, los nutrientes son algunas de las sustancias contenidas en los alimentos que participan activamente en las reacciones metabólicas para mantener las funciones del organismo. Los seres vivos que no tienen capacidad fotosintética, como los animales, los hongos y muchos protoctistas, se alimentan de plantas y de otros animales vulgarmente, ya sea vivos o en descomposición. Para estos seres, los nutrimentos son los compuestos orgánicos e inorgánicos contenidos en los alimentos y que, de acuerdo con su naturaleza química, se clasifican en los siguientes tipos de sustancias:
- Proteínas
- Glúcidos
- Lípidos
- Vitaminas
- Sales minerales
Clasificación de los nutrientes
- Según la importancia:
En función de la participación en las reacciones metabólicas del organismo en su conjunto, los nutrientes pueden ser:
- Nutrientes no esenciales
Los que no son vitales para el organismo y que, bajo determinadas condiciones, se sintetizan a través de moléculas precursoras (generalmente, nutrientes esenciales). Por tanto, el organismo no necesita el aporte regular de las mismas a condición de que obtenga las sustancias precursoras de su medio ambiente. Estas son producidas por el metabolismo del organismo.
- Nutrientes esenciales
Los que son vitales para el organismo, dado que no los puede sintetizar. Es decir, son las sustancias que de forma ineludible se tienen que obtener del medio ambiente. Para los humanos, éstos incluyen ácidos grasos esenciales, aminoácidos esenciales, algunas vitaminas y ciertos minerales. El oxígeno y el agua también son esenciales para la supervivencia humana, pero generalmente no se consideran nutrientes cuando se consumen de manera aislada. Los humanos pueden obtener energía a partir de una gran variedad de grasas, carbohidratos, proteínas y etanol y pueden sintetizar otros compuestos (por ejemplo, ciertos aminoácidos) a partir de nutrientes esenciales.
2. Según la cantidad de nutrientes
En función de la cantidad necesaria para las plantas y organismos, se clasifican en dos:
- Macronutrientes (hidratos de carbono, proteínas y grasas)
Macronutriente
Se requieren en grandes cantidades diarias (habitualmente del orden de gramos). Estos nutrientes participan como sustratos en los procesos metabólicos.
- Micronutrientes (minerales y vitaminas)
Micronutriente
Se requieren en pequeñas cantidades (habitualmente en cantidades inferiores a miligramos). Estos nutrientes participan en el metabolismo como reguladores de los procesos energéticos, pero no como sustratos.
Macronutrientes
Se consumen en
grandes cantidades.
Aportan energía. |
Micronutrientes
Se consumen en
pequeñas cantidades.
No aportan energía.
Vitales para asimilar los macronutrientes. |
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Carbohidratos
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Proteínas
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Lípidos
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Vitaminas
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Minerales
|
3. Según su función:
Aunque un mismo nutriente puede realizar varias funciones, se pueden clasificar en:
- Energéticos
Los que sirven de sustrato metabólico para obtener energía, con el fin de que el organismo pueda llevar a cabo las funciones necesarias. Por ejemplo, las grasas (lípidos) y los glúcidos.
- Plásticos o estructurales
Los que forman la estructura del organismo. También permiten su crecimiento. Por ejemplo, las proteínas, los glúcidos, ciertos lípidos (colesterol), y algunos elementos minerales tales como calcio, fósforo, etc.
- Reguladores
Los que controlan las reacciones químicas del metabolismo. Los nutrientes reguladores son las vitaminas y algunos minerales (sodio, potasio, etc.). Sustancias que proveen energía.
- Carbohidratos
También llamado Glúcido, los carbohidratos son azúcares integrados por monosacáridos. Los carbohidratos son clasificados por el número de unidades de azúcar: monosacáridos (tales como la glucosa, la fructosa y la galactosa), disacáridos (tales como la sacarosa, lactosa y maltosa) y polisacáridos (tales como el almidón, el glucógeno y la celulosa). Los carbohidratos brindan energía por más tiempo que las grasas. La mayoría de la energía que necesitamos proviene de los carbohidratos. Frutas, frutos secos, verduras, dulces, cereales, tubérculos y legumbres, pescado, etc.
| CONTENIDO EN CARBOHIDRATOS DE ALGUNOS ALIMENTOS (g/100g) | ||||
|---|---|---|---|---|
| Alimento | Cantidad | Alimento | Cantidad | |
| Azúcar | 99.5 | Uva, cerezas | 17 | |
| Arroz | 77 | Guisantes | 16 | |
| Pasta, sémola | 76.5 | Avellanas, nueces | 15 | |
| Miel, harinas | 75 | Pera | 14 | |
| Confitura, pasas, ciruelas secas | 72 | Manzana, piña, melocotón | 12 | |
| Chocolate | 65 | Alachofa | 12 | |
| Judías secas | 60 | Ciruela, albaricoque, cebolla | 10 | |
| Garbanzos, lentejas | 58 | Mandarina, naranja, zanahoria | 9 | |
| Pan blanco | 55 | Remolacha, col, perejil | 8 | |
| Castañas | 40 | Judías verdes, fresas | 7 | |
| Cacahuetes | 26 | Melón | 6.5 | |
| Plátano | 20 | Pomelo | 6 | |
| Patatas | 19 | Setas | 4 | |
- Proteínas
Las proteínas son
compuestos orgánicos que consiste en aminoácidos unidos por enlaces pepiticos.
El organismo no puede fabricar alguno de los aminoácidos (llamados aminoácidos
esenciales). Las proteínas crean enzimas, queratina, energía, anticuerpos, aumenta
el sistema inmune y ayudan al crecimiento y desarrollo celular. En nutrición,
las proteínas son degradadas por la pepsina, hasta aminoácidos libres, durante
la digestión. Son complejas sustancias que se encuentran formando parte de los
tejidos, tanto animales como vegetales. Se encuentran
fundamentalmente en carnes, pescados, huevos, vísceras, leche y derivados.
| CONTENIDO Y VALOR BIOLÓGICO | ||
|---|---|---|
| Alimentos | Cantidad (g/100g) | Calidad |
| Huevos | 13 | 95-100 |
| Leche | 3.5 | 75 |
| Pescado | 18 | 75 |
| Carne | 20 | 75 |
| Patatas | 2 | 75 |
| Soja | 35 | 60 |
| Arroz | 7.6 | 60 |
| Pan blanco | 7 | 50 |
| Guisante | 6 | 60 |
• Grasas
Las grasas
consisten en una molécula de glicerina con tres ácidos grasos unidos. Los
ácidos grasos son una larga cadena hidrocarbonada lineal no ramificada,
conectadas solo por enlaces sencillos (ácidos grasos saturados) o por enlaces
dobles y sencillos (ácidos grasos insaturados). Las grasas son necesarias para
mantener el funcionamiento apropiado de las membranas celulares, para aislar
las vísceras contra el choque, para mantener estable la temperatura corporal y
para mantener saludable el cabello y la piel. El organismo no fabrica ciertos
ácidos grasos (llamados ácidos grasos esenciales) y la dieta debe suplirlos. Las
grasas tienen un contenido energético de 9 Kcal/g (37,7 Kg/g); proteínas y
carbohidratos tienen 4 Kcal/g (16,7 Kg/g). El etanol tienen contenido de
energía de 7 Kcal/g (29,3 Kg/g). Constituyen el
principal nutriente energético y los podemos encontrar en: yema de huevo, Huevos
de pescado, sesos, mariscos, grasa de carne (tocino, manteca, bacón), productos
de pastelería, embutidos y fiambres.
| Alimento | Ácidos grasos (%) | ||
|---|---|---|---|
| Saturados | Monoinsaturados | Polinsaturados | |
| Aceite de coco | 92 | 6 | 2 |
| Aceite de maíz | 16 | 27 | 57 |
| Aceite de oliva | 12 | 80 | 8 |
| Aceite de soja | 14 | 30 | 56 |
| Mantequilla | 58 | 39 | 3 |
| Margarina | 20 | 65 | 15 |
| Carne de buey | 48 | 49 | 3 |
| Carne de pollo | 26 | 50 | 34 |
| Carne de cordero | 40 | 55 | 5 |
| Carne de ternera | 40 | 57 | 3 |
| Carne de cerdo | 50 | 48 | 12 |
| Carne de caballo | 32 | 46 | 22 |
| Carne de venado | 66 | 30 | 4 |
| Pescados | 25 | — | 75 |
| Yema de huevo | 31 | 53 | 16 |
| Leche | 58 | 36 | 6 |
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