Al ver a un ser vivo, en especial uno tan complejo
y grande como lo es el humano, no alcanzamos a comprender lo que sucede dentro
de él, porqué crece, porqué envejece, como se mantiene y se recupera. Todo esto
tiene que ver con muchísimos procesos químicos dentro del cuerpo. El paso, la
producción, la transformación, la destrucción de moléculas y sustancias por las
células.
Los seres vivos transformamos e intercambiamos
energía durante miles de reacciones químicas diferentes, producidas casi
siempre simultáneamente. Son todas estas reacciones las que mantienen vivas
nuestras células corporales, y por lo tanto, a nosotros.
En este trabajo se hablará sobre el metabolismo, lo
cual engloba toda esta serie de reacciones. El metabolismo es el nombre para
una serie de procesos muy complejos que apenas se están empezando a comprender
en su totalidad. Sin embargo, es importantísimo conocerlo, pues es el que
contiene las respuestas a todas las preguntas anteriores. El porqué del
crecimiento, envejecimiento, etc. También se explicarán dos procesos que son
parte del metabolismo, que son el anabolismo y el catabolismo. Estos dos
procesos son de suma importancia. Para poder entender la magnitud del trabajo
químico que realiza la célula, debemos tener en cuenta que la gran mayoría de
los miles de moléculas distintas que se encuentran en la célula son sintetizados
y destruidos ahí. Es aquí donde entran en escena el anabolismo y el catabolismo
pero sus respectivas explicaciones se verán más adelante.
El metabolismo es algo muy, muy complicado y se ve
afectado e influenciado por distintos factores. En este trabajo se hablará
sobre uno de estos factores que es la actividad física, la cual es la que más
nos interesa pues estamos estudiando a la educación física. Siempre hablamos de
lo importante que es la educación física en nuestra vida y en nuestros cuerpos.
Después de las siguientes explicaciones, quedará claro, a un nivel funcional de
nuestro cuerpo, como nos afecta, como nos beneficia, en fin, como nos cambia el
ejercicio físico. Esperamos comprender así en más de un ámbito a la educación
física y a los grandes procesos que ocurren a nivel celular y nos mantienen
vivos.
Defina y explique los conceptos de metabolismo ,
anabolismo y catabolismo. Mencione qué diferencias hay entre cada uno.
Metabolismo
Es el conjunto de procesos fisico-quimicos que
tienen lugar en los seres vivos; comprende escencialmente la degradacion de los
compuestos organicos q integran la dieta, sintetizados por el propio organismo
a fin de obtener la energia necesaria que en parte es usada para la sintesis de
las propias moleculas especificas y tambien para otras actividades organicas.
Tambien se puede definir como las demandas energeticas de un organismo en
reposo y que equivale a las necesidades minimas para el mantenimiento de las
constantes vitales.
Anabolismo
Anabolismo es el conjunto de reacciones metabólicas
que conducen a la síntesis de los compuestos necesarios para el crecimiento,
desarrollo y mantenimiento de las estructuras de un organismo.
Es el proceso completo por el que el organismo
asimila los alimentos ingeridos y los convierte en materia viva. En este
proceso, que se realiza a nivel celular, se incluyen: biosíntesis de proteínas,
tanto estructurales como enzimas; biosíntesis de lípidos y biosíntesis de
carbohidratos. Se produce en oposición al catabolismo o conjuntos de fenómenos
desasimilativos.
Hay dos palabras claves para entender cómo funciona
la alimentación en la musculatura: anabolismo y catabolismo. La anabolización
es el paraíso del deportista musculado. En bioquímica, el anabolismo es el
proceso de fabricación de tejidos a partir de los alimentos, en nuestro caso es
el proceso de creación de nueva masa muscular. El catabolismo corresponde al
infierno del “cachas”, es el proceso inverso al anabolismo y ocurre cuando
falta energía y se descomponen los tejidos como el músculo para suministrar
nutrientes a la sangre.
El término "Anabolismo" se utiliza para
referirse a los procesos metabólicos que implican la construcción de unas
moleculas a partir de otras. Los procesos de biosíntesis son de carácter
anabólico, La sintesis de proteinas, la gluconeogénesis, la síntesis de acidos
grasos, la síntesis de hormonas y vitaminas y en general, los procesos de
reproducción celular y de regeneración de tejidos involucran una gran cantidad
de reacciónes de tipo anabólico.
Características de los procesos anabólicos
'Educación física'
Los procesos de biosíntesis consumen energía , es
decir que son "endergónicos" o "endotérmicos".
'Educación física'
Por su carácter termodinámico, estos procesos
requieren ser catalizados por enzimas.
'Educación física'
Los precursores o materias primas para estos
procesos son , por lo general, productos de procesos catabólicos.
Catabolismo
El término "Catabolismo" se utiliza para
referirse a los procesos metabólicos que implican la destrucción o degradación
de biomoléculas para obtener otras más sencillas que serán utilizadas en otros
procesos y/o para la producción de energía. Los procesos catabólicos más
comunes son los procesos de digestión de alimentos y todos los que están
involucrados en la respiración celular.
Características de los procesos catabólicos
'Educación física'
Los procesos de catabólicos de caracter oxidativos
producen energía, es decir que son "exergónicos" o
"exotérmicos".
'Educación física'
Son procesos catalizados por enzimas o complejos
multienzimáticos para controlar la liberación de energía en el caso que seán
proceso exotérmicos.
'Educación física'
Los productos del catabolismo suelen ser moléculas
de bajo peso que se desechan o sirven para procesos de síntesis de otras
moléculas.
La producción de la energía necesaria para la
realización de todas las actividades físicas externas e internas. El
catabolismo engloba también el mantenimiento de la temperatura corporal e
implica la degradación de las moléculas químicas complejas en sustancias más
sencillas, que constituyen los productos de desecho expulsados del cuerpo a
través de los riñones, el intestino, los pulmones y la piel.
Las reacciones anabólicas y catabólicas siguen lo
que se llaman rutas metabólicas; ambos tipos de rutas se combinan unas con
otras para producir compuestos finales específicos y esenciales para la vida.
La bioquímica ha determinado la forma en que se entretejen algunas de estas
rutas, pero muchos de los aspectos más complejos y ocultos se conocen sólo en
parte. En esencia, las rutas anabólicas parten de compuestos químicos
relativamente simples y difusos llamados intermediarios. Estas vías utilizan la
energía que se obtiene en las reacciones catalizadas por enzimas y se orientan
hacia la producción de compuestos finales específicos, en especial
macromoléculas en forma de hidratos de carbono, proteínas y grasas. Valiéndose
de otras secuencias enzimáticas y moviéndose en sentido contrario, las rutas
catabólicas disgregan las macromoléculas complejas en compuestos químicos
menores que se utilizan como bloques estructurales relativamente simples.
Cuando el anabolismo supera en actividad al
catabolismo, el organismo crece o gana peso; si es el catabolismo el que supera
al anabolismo, como ocurre en periodos de ayuno o enfermedad, el organismo
pierde peso. Cuando ambos procesos están equilibrados, se dice que el organismo
se encuentra en equilibrio dinámico.
El metabolismo es el estudio de la química, la
regulación y la energética de miles de reacciones que proceden en una célula
biológica. Todos los organismos siguen las mismas rutas generales para extraer
y utilizar energía. La diferencia metabólica más importante entre los
organismos es la forma específica en que obtienen energía para llevar a cabo
los procesos de la vida. Los autótrofos requieren del CO2 atmosférico como
única fuente de carbono y energía solar para fabricar otras biomoléculas. En
cambio los heterótrofos obtienen energía de los compuestos complejos de carbono
que ingieren y que habitualmente se encuentran en los autótrofos. Los
organismos aerobios son aquellos que requieren oxígeno molecular para que
tengan lugar las reacciones metabólicas. Mientras que los anaerobios no
requieren de oxígeno; de hecho, para algunos es muy tóxico. El proceso del
metabolismo en todos los organismos toma lugar mediante una secuencia de
reacciones sucesivas catalizadas por enzimas. Cada paso consiste, por lo
general, de un solo cambio químico muy específico que lleva a formar un
producto, que a sus vez se transforma en el reactivo del siguiente paso.
El metabolismo es la suma de todas las
transformaciones químicas que tomen lugar en una célula u organismo y se lleva
a cabo a través de una serie de reacciones catalizadas enzimáticamente que
constituyen las rutas metabólicas. Cada uno de los pasos consecutivos en una
ruta metabólica genera un cambio específico y sutil, generalmente la
eliminación, transferencia o adición de un átomo particular o un grupo
funcional. El precursor es convertido a un producto a través de una serie de
intermediarios metabólicos llamados metabolitos. El término “metabolismo
intermediario” es aplicado con frecuencia a las actividades combinadas de todas
las rutas metabólicas que interconvierten precursores, metabolitos y productos
de peso molecular relativamente bajo, generalmente por debajo de 1000 daltones.
Los procesos metabólicos se pueden agrupar en dos
rutas, dependiendo de su propósito bioquímico. El catabolismo es la fase de
degradación por el cual se degradan moléculas, como carbohidratos, proteínas y
grasas, en moléculas más simples como piruvato, etanol y bióxido de carbono.
Los procesos en las reacciones catabólicas se caracterizan por oxidación,
liberación de energía libre y reacciones de convergencia. El anabolismo es la
síntesis de grandes moléculas complejas a partir de otras precursoras más
pequeñas. Esta ruta se caracteriza por reacciones de reducción, requerimiento
de entrada de energía y divergencia de las vías de reacción. El catabolismo
libera la energía potencial de las moléculas combustibles y la captura de ésta
en el ATP. El anabolismo utiliza la energía libre en el ATP para realizar un
trabajo; en consecuencia el catabolismo y el anabolismo están acoplados.
Algunas rutas metabólicas son lineales, y algunas
son ramificadas, generando múltiples productos terminales útiles a partir de un
precursor único o convirtiendo varios materiales iniciales en un producto
único. En general las rutas catabólicas son convergentes y las rutas anabólicas
son divergentes. Algunas rutas son cíclicas: un componente inicial de la ruta
es regenerado en una serie de reacciones que convierten otros componentes
iniciales en ese producto.
Para su estudio, el metabolismo se organiza en tres
etapas. La etapa I del catabolismo es la ruptura de biomoléculas complejas en
sus respectivos bloques de construcción. En la etapa II, estos bloques se
oxidan en un intermediario común acetil CoA. La etapa III comprende el ciclo
del ácido cítrico (oxidación de acetil CoA a bióxido de carbono, la formación
de NADH y FADH2) seguida del transporte de electrones y fosforilación
oxidativa. Generalmente la energía liberada durante el transporte de los
electrones hacia el oxígeno molecular está acoplada a la síntesis del ATP.
Las miles de reacciones que se realizan en una sola
célula se pueden clasificar en seis tipos de procesos químicos; (1) reacciones
de oxidación-reducción, (2) reacciones de transferencia de grupo funcional, (3)
reacciones de hidrólisis, (4) reacciones de ruptura no hidrolítica, (5)
reacciones de isomerización y rearreglo y (6) reacciones de formación de enlace
utilizando energía de la ruptura de ATP. Estos seis tipos de reacciones se
corresponden con las seis clases de enzimas.
Desde el punto de vista termodinámico, el
metabolismo es un proceso de transformación de energía, donde el catabolismo
proporciona la energía para el catabolismo. El ATP es el acarreador molecular
universal de energía libre útil, la cual es la energía transferida del
catabolismo al anabolismo. La cantidad de energía disponible en el ATP se
define en términos del cambio de energía libre estándar, DG°'. El cambio de
energía libre estándar para la reacción reversible ATP más agua genera ADP es
de 30kJ/mol. Esta es la cantidad de energía disponible que resulta de la
transferencia de un grupo fosforilo del ATP a otra molécula, como el agua. Esta
química involucra la ruptura hidrolítica de un enlace fosfoanhídrido. El ATP es
capaz de transportar y transferir energía útil por: la estabilización por
resonancia de los productos de la transferencia del grupo fosforilo y, los
efectos de repulsión de carga en el ATP.
El ATP pertenece a un grupo de moléculas que se
utilizan en la célula para transferir energía. Este grupo de moléculas se
clasifican según su capacidad de transferir un grupo fosforilo. El ATP se ubica
en el punto medio de las moléculas ricas en energía, por ello puede actuar como
un intermediario común para conectar dos reacciones, en un proceso que libere
energía y otro que la requiera.
Gran parte de lo que sabemos acerca de los detalles
de las reacciones metabólicas, proviene del seguimiento de moléculas marcadas
con isótopos radiactivos a lo largo de las rutas metabólicas o del estudio
directo de cada reacción individual utilizando la enzima implicada aislada del
organismo y células particulares.
Las rutas metabólicas son reguladas a varios
niveles, desde dentro de la célula y desde afuera. La regulación más inmediata
es mediada por la disponibilidad del sustrato. Un segundo tipo de control
rápido desde el interior de la célula es la regulación alostérica por un
intermediario metabólico o coenzima que indica el estado metabólico o interno
de la célula. En los organismo multicelulares las actividades metabólicas de
diversos tejidos son regulas e integradas por factores de crecimiento y
hormonas que actúan desde fuera de la célula. En algunos casos esta regulación
sucede casi instantáneamente (algunas veces en menos de un milisegundo) a
través de cambios en los niveles de mensajeros intracelulares que modifican la
actividad de moléculas enzimáticas existentes mediante mecanismos alostéricos o
por modificaciones covalentes como la fosforilación. En otros casos una señal
extracelular modifica la concentración celular de una enzima alterando la
velocidad de sus síntesis o degradación, de modo que el efecto se observa
después de varios minutos u horas.
El número de transformaciones metabólicas que toman
lugar en una célula típica puede parecer abrumador. Sin embargo, existen
patrones recurrentes en las rutas metabólicas que hace más fácil familiarizarse
con ellas. Ciertos tipos de reacciones suceden en muchas rutas metabólicas
diferentes pero siempre usan la misma coenzima y el mismo mecanismo general.
Una vez entendido el mecanismo general de una reacción así como el papel de la
coenzima necesaria será más fácil reconocer este patrón en otras rutas
metabólicas.
Entendiendo las ventajas de un cambio metabólico en
un organismo, cómo una ruta se interconecta con otras que operan simultáneamente
en la misma célula para producir la energía y los productos requeridos para el
mantenimiento y el crecimiento celular, cómo los mecanismos reguladores en
múltiples niveles cooperan para lograr una entrada y salida de energía así como
un balance metabólico en el estado dinámico estable de la vida nos genera una
idea fascinante y reveladora sobre la vida con incontables aplicaciones en
medicina, agricultura y biotecnología.
Explique la relación o influencia que existe entre
los tres conceptos anteriores y la actividad física y deportiva del alumno.
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. Vimos anteriormente sobre
la molécula energética por excelencia, el adenosin trifosfato, o ATP. 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. 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.
Los esteroides anabolizantes son hormonas
sintetizadas por el ser humano que inducen al aumento de peso y de masa
muscular. En su origen se desarrollaron para ayudar a los pacientes con cáncer
y a las víctimas del hambre y procedían de la hormona sexual masculina testosterona.
En las últimas décadas, se ha producido un abuso del empleo de esteroides por
parte de muchos atletas con la esperanza de mejorar su rendimiento físico.
Además de la deslealtad que supone su uso en las competencias deportivas, los
esteroides pueden tener graves efectos secundarios, psicológicos y
fisiológicos, incluyendo una conducta cada vez más agresiva y el cáncer
hepático. En 1974, el Comité Olímpico Internacional sancionó el uso de
esteroides, a partir de la disponibilidad de la prueba de cromatografía de
gases para detectar su presencia. Desde entonces, algunos atletas han sido
descalificados en diversas disciplinas deportivas.
