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COLEGIO VICTOR FELIX GÓMEZ NOVA.
PROYECTO SUPERNOVA.
AÑO: 2016.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ÁREA: BIOLOGÍA.
PERIODO: UNO (1)
DOCENTES: PILAR COTE-FREDDY SAIZ RODRIGUEZ.
ESTUDIANTE: _________________________________________________________________ GRADO. 7____
NUTRICIÓN, METABOLISMO Y OSMORREGULACIÓN.
METABOLISMO.
El metabolismo hace referencia a todas las relaciones químicas que permiten la supervivencia de las células y que
ocurren al interior de ellas, desde la incorporación de nutrientes al citoplasma, hasta la eliminación de sustancias
de desecho. Tanto en organismos unicelulares como pluricelulares, el objetivo de la digestión y de la circulación
es poner a disposición de las células los nutrientes que estas necesitan para funcionar adecuadamente. Una vez
estos nutrientes ingresan al citoplasma celular, se produce diversas reacciones químicas que están encaminadas
a garantizar el funcionamiento adecuado del organismo.
1.1 TIPOS DE REACCIONES METABÓLICAS
A pesar de su enorme diversidad, todas las reacciones que ocurren en las células se pueden clasificar en dos
grandes grupos denominados anabolismo y catabolismo.
El ANABOLISMO hace referencia a los procesos de formación o síntesis de sustancias que la célula necesita para
vivir. Por ejemplo, a partir de la glucosa se fabrica el glucógeno, a partir de los ácidos grasos se sinterizan
triglicéridos, y a partir de los aminoácidos se sinterizan las proteínas.
El CATABOLISMO corresponde a aquellos procesos a partir de los cuales las sustancias presentes en las células
se degradan o descomponen para liberar la energía en la realización de sus funciones vitales por ejemplo, la
glucosa los ácidos grasos y los aminoácidos, al fragmentarse, se liberan energía y, como producto de desecho,
agua y dióxido de carbono.
Algunos procesos catabólicos se llevan a cabo por procesos oxidativos, es decir con sumo de oxígeno. Este tipo
de reacciones también se denomina catabolismo aerobio. En términos generales, los productos finales de estos
procesos implican la formación de agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2). Las reacciones catabólicas incluyen el
fraccionamiento de proteínas, de azúcares complejos y lípidos. Como resultado, se genera energía, diversas
sustancias que necesitan las células y desechos, entre los que se encuentran la urea, el ácido láctico y el amoniaco.
Los procesos anabólicos y catabólicos trabajan integralmente, conformando procesos especializados,
denominados, denominados RUTA METABÓLICA, que son esenciales para la vida. En estas rutas, un compuesto
generado por una vía puede ser utilizado de diversas formas, dependiendo de las necesidades de la célula en
cada momento.
HERRAMIENTAS DEL METABOLISMO.
En todas las reacciones químicas que ocurren en la naturaleza se produce una transformación de sustancias de
sustancias iníciales - llamadas sustratos- en sustancias finales –llamados productos-. La velocidad de estas
reacciones debe ser tal que resulte útil para los sistemas vivos. Para esto es necesario que el sustrato se “active”,
de forma que sus enlaces se debiliten para facilitar su ruptura. Este paso se conoce como complejo activado. Para
formar el complejo activado se requiere energía. Esta energía se obtiene por elevación de la temperatura o
invirtiendo mucho tiempo para conseguir la energía necesaria.
LAS ENZIMAS:
En nuestras células existen unas proteínas especiales, llamadas enzimas, que se encargan de disminuir la energía
que necesita el sustrato para transformarse en producto.
Las enzimas pueden actuar de dos formas: fijándose a través de enlaces fuertes al sustrato para debilitar sus
enlaces y disminuir la demanda de energía necesaria para romperlos, o atrayendo los sustratos a su superficie
para aumentar la posibilidad de encuentros y facilitar la reacción.
CARACTERÍSTICAS DE LAS ENZIMAS:
Las enzimas son conocidas como biocatalizadores porque pueden compararse con los catalizadores inorgánicos,
sustancias que aceleran la velocidad de las reacciones entre los sustratos. Las enzimas tienen, además,
características que las distinguen de los catalizadores inorgánicos: son muy específicas, actúan a temperatura
ambiente, pueden aumentar la velocidad de la reacción de un millón a un trillón de veces y trabajan en
condiciones de temperatura y acidez particulares.
Muchas enzimas solo trabajan en presencia de una sustancia adicional, que puede ser orgánica o inorgánica. Si
la sustancia es orgánica se denomina coenzima. Las vitaminas son el mejor ejemplo. Si la sustancia es inorgánica
se denomina cofactor; es el caso de algunos minerales como el zinc, el cobre, el hierro o el manganeso.
Más datos:
El nombre de la enzima generalmente consta de dos términos: uno hace referencia al sustrato sobre el que esta
actúa y el otro es el sufijo –asa. Así, por ejemplo, las enzimas que degradan proteínas se denominan proteasas;
las que actúan sobre los lípidos, lipasas, y las de los glúcidos, glucosidasas.
LAS MOLÉCULAS DE ATP:
Las células necesitan un suplemento constante de energía para mantener su organización y funcionamiento. Esa
energía es obtenida principalmente por la degradación de las moléculas orgánicas del alimento.
Mientras tanto, la energía liberada en esa degradación no se usa directamente en las actividades celulares sino
que es transfería a las moléculas de una sustancia almacenadora de energía: el adenosín trifosfato (ATP). Las
moléculas de ATP son almacenes temporales de energía en la célula y actúan como una “moneda energética”
con la cual la célula la “paga” las necesidades de energía que se requiere en los procesos celulares. Todos los
seres vivos utilizan moléculas de ATP en sus células
El ATP es un nucleótido (similar al que conforman los ácidos nucleicos) compuesto por una molécula de adenina
(base nitrogenada), el azúcar ribosa y tres fosfatos.
El ATP: formación y degradación:
Las moléculas de ATP se forman y almacenan energía en sus enlaces fosfatos, tomada de la energía liberada al
romperse los enlaces de las moléculas orgánicas (glucosa generalmente) de los alimentos. En ese proceso, parte
de la energía liberada es utilizada por una molécula semejante al ATP, pero formada por dos fosfatos: el ADP
(adenosín difosfato), que incorpora un grupo fosfato para formar el ATP. Esa reacción consume energía.
Cuando una actividad celular necesita de energía, el ATP es degradado en ADP y Pi y parte de la energía liberada
en esa reacción es utilizada para suplir la demanda energética de la célula.
Función del ATP: moneda energética.
Las reacciones catabólicas liberan energía que se almacena en las moléculas de ATP. La célula utiliza esa energía
almacenada para realizar trabajos como la fabricación de proteínas, el transporte de sustancias a través de la
membrana, la contracción muscular, etc.
1.2 Los nutrientes y el metabolismo
Como se estudió en el año anterior, los alimentos contienen nutrientes de diversos tipos: carbohidratos, lípidos,
proteínas, y cada uno de estos nutrientes puede ser utilizado por las células con distintos fines, ya sea mediante
procesos anabólicos o catabólicos.
1.2.1 Anabolismo de carbohidratos
Los carbohidratos son nutrientes que, al descomponerse, liberan energía. Las plantas los fabrican por medio del
proceso de fotosíntesis, principalmente en forma de moléculas de glucosa. Cuando estas moléculas no se utilizan
de inmediato, las plantas las almacenan formando moléculas más grandes y complejas como el almidón y
la celulosa.
En los hongos y en los animales cuando la glucosa no se utiliza de inmediato, se almacena en forma
de glucógeno. En algunos animales, el glucógeno se acumula en los músculos, el hígado, y en algunas células
especiales del cerebro llamadas células gliales. Al proceso de formación de glucógeno se le
denomina glucogénesis. Cuando la concentración de glucosa disminuye al interior del organismo, el glucógeno se
convierte nuevamente en glucosa.
Si la ingesta de carbohidratos excede a las necesidades del organismo, estas sustancias se convierten en grasas.
En los seres humanos el proceso de conversión de glucosa en ácidos grasos ocurre en el hígado y su
almacenamiento se realiza en células especiales, llamadas adiposas, que se distribuyen especialmente alrededor
de la cintura y la cadera. Si las reservas de glucosa se terminan, las células inician la fabricación de glucosa, a
partir de los lípidos y de las proteínas que posee el organismo. Este proceso es la gluconeogénesis.
1.2.2 Catabolismo de carbohidratos
El carbohidrato más utilizado por las células es la glucosa. Cuando esta se fragmenta, libera energía, junto con
agua y dióxido de carbono. El rompimiento consta de dos etapas: glucólisis y respiración celular o la fermentación,
según se trate de un ambiente aerobio o anaerobio.
La glucolisis ocurre en el citoplasma y consiste en la degradación o fraccionamiento de la glucosa en dos partes,
cada una de las cuales se denomina ácido pirúvico. Este proceso se lleva a cabo tanto en condiciones anaeróbicas,
como en condiciones aeróbicas.
La fermentación ocurre también en el citoplasma celular. Se trata de una degradación incompleta, porque
solamente se obtiene dos moléculas de ATP y, como producto de desechos, ácido láctico o etanol.
En condiciones aeróbicas, y en organismo formados por células eucariotas, ocurre la respiración celular que es un
proceso de degradación total en el que se incluye glucolisis ingresa a las mitocondrias en presencia de oxigeno
es oxidado en acetil-CoAy entra en ciclo el ácido cítrico o ciclo de Krebs. Como resultado se libera 38 moléculas
de ATP (7.200 calorías) y, como productos de desecho, dióxido de carbono y agua.
1.2.3 Anabolismo de lípidos
Los lípidos son nutrientes que almacenan grandes cantidades de energía. Están presentes en los seres vivos a
nivel de sus membranas celulares, dentro de diversos organelos celulares y son materia prima para la fabricación
de diversas sustancias realizadas por las células, como las hormonas.
Las células utilizan los lípidos en la fabricación de diversas sustancias como el colesterol, que es un precursor de
las hormonas sexuales; los fosfolípidos, que utilizan en la reconstrucción o fabricación de sus membranas
celulares, y las lipoproteínas, que transportan las grasas por todo el organismo.
Cuando hay grasas en exceso, son almacenadas en células llamadas adiositos, que conforman el tejido adiposo.
Una parte de las grasas también es almacenada en el hígado. Estas reservas también son utilizadas a medida que
el organismo las necesita.
1.2.4 Catabolismo de lípidos
De la misma forma que ocurre con los carbohidratos, la oxidación de lípidos ocurre en las mitocondrias. El proceso
por el cual se oxidan los ácidos grasos se denominan beta oxidación, que consiste en la separación de segmentos
de dos unidades de carbono de la molécula del ácido graso, generando acetil-Coa. Como resultado, se obtienen
grandes cantidades de energía en forma ATP, dióxido de carbono y agua.
Cuando se excede la oxidación de ácidos grasos, se producen cuerpos cetónicos, es decir, moléculas que
suministran energía al corazón y al cerebro en condiciones de ayuno prolongado. La oxidación completa de un
ácido graso genera en promedio 928.000 calorías como energía química, 128 moléculas de ATP y 13.752.000
calorías como energía calórica. En términos generales, se obtienen 9 kilocalorías por cada gramo oxidado.
1.2.5 Anabolismo de proteínas
Las proteínas son nutrientes constituidos por unidades básicas llamadas aminoácidos. Además de ser bloques de
construcción de las estructuras celulares, participa en la realización de diversas funciones biológicas que incluyen
elaboración y transporte de sustancias, aceleración de reacciones químicas y regulación de funciones biológicas,
entre muchas otras.
Las proteínas están formadas por 21 aminoácidos diferentes y por ello existen diversas vías metabólicas tanto
para su síntesis como para su degradación. Debido a la utilización permanente que se ase de ellas, las proteínas
se gastan rápidamente y, del mismo modo, deben ser remplazadas. Para suplir estas necesidades, las células
poseen unos organelos especiales llamados ribosomas, que permanentemente sintetizan proteínas, de acuerdo
con las necesidades celulares. Las células no almacenan aminoácidos, si no las proteínas que los contienen. Si el
organismo requiere aminoácidos específicos, las proteínas se fragmentan para suplir estas necesidades. En los
mamíferos, este proceso ocurre principalmente en el hígado.
De acuerdo con los requerimientos celulares es posible sintetizar carbohidratos o lípidos a partir de aminoácidos.
Las células humanas solo logran sintetizar 11 delos 21 aminoácidos existentes. Los demás, llamados aminoácidos
esenciales, deben suministrarse en la dieta, incluyendo alimentos ricos en proteína, como los de origen animal.
En la tabla 1 se encuentran los aminoácidos esenciales.
1.2.6 Catabolismo de proteínas
La cantidad de proteínas que una célula puede almacenar tiene un límite determinado. Cuando se llega a dicho
límite, los aminoácidos que aún se encuentran en los líquidos corporales pueden ser metabolizados y, a partir de
ellos, liberan energía. Como resultado de este proceso, el nitrógeno que poseen los aminoácidos es retirado y se
une a otros elementos químicos, originando compuestos nitrogenados de desecho como la urea, el amoniaco y el
ácido úrico. Estas sustancias acumuladas en el organismo son altamente toxicas, por ello el organismo las elimina
constantemente a través de la orina.
El organismo generalmente, obtiene la energía que necesita a partir de los carbohidratos y de los lípidos, sin
embargo, cuando una persona soporta un periodo de inanición prolongado y se agotan las reservas de grasas, el
organismo utiliza aminoácidos sanguíneos para producir energía. Si el proceso continua, las funciones celulares
irremediablemente se alteran.
ACTIVIDADES.
1. Realice un gráfico de los procesos del metabolismo: Anabolismo, catabolismo y las rutas metabólicas.
2. consulta y elabora un mapa conceptual con las principales alteraciones metabólicas en el ser humano.
3. Realiza un cuadro resumen con ejemplos de alimentos que sean fuente de proteínas, carbohidratos o lípidos.