Funciones de Nutrición en el humano: Sistemas Respiratorio, digestivo, circulatorio y excretor
REPASANDO... (resumen del resumen del tema anterior)
En el cuerpo humano hay dos tipos de células:
- Células somáticas o corporales (como las que forman los órganos), obtenidas a partir del proceso de mitosis. En estas células hay 46 cromosomas: 23 provienen de la dotación de la madre y 23, del padre.
- Células sexuales o gametas, (también conocidas como óvulos u ovocitos y espermatozoides) que se obtenien meiosis. Estas células sólo se fabrican en testículos y ovarios (también conocidos con el nombre genérico de gametas) En las células sexuales sólo hay 23 cromosomas.
Breve historia de cómo llegamos hasta aquí:
Durante la fecundación, las células sexuales se unen para formar la primer célula somática del nuevo individuo. Esta célula se llama huevo o cigota. Por sucesivas divisiones mitóticas y organización de células en tejidos y órganos se constituye el embrión -que anida en la pared interna del útero- luego un feto que crece y desarrolla los órganos completando el proceso de gestación. Por último, al nacer, un recién nacido.
Durante la fecundación, las células sexuales se unen para formar la primer célula somática del nuevo individuo. Esta célula se llama huevo o cigota. Por sucesivas divisiones mitóticas y organización de células en tejidos y órganos se constituye el embrión -que anida en la pared interna del útero- luego un feto que crece y desarrolla los órganos completando el proceso de gestación. Por último, al nacer, un recién nacido.
En todo el proceso de gestación y durante nuestro crecimiento y desarrollo resulta imprescindible la actividad que se produce dentro de cada una de las células corporales. El conjunto de actividades, la secuencia de reacciones quimicas, la entrada y salida de sustancias de las mismas y las transformaciones de energía que ocurren en las células se denomina metabolismo.
METABOLISMO CELULAR
Por eso, para explicar un poquito en qué consiste el metabolismo vamos a trabajar con una analogía:
Recorrer un lugar desconocido, especialmente una gran ciudad, puede ser desconcertante. Calles, avenidas, cruces, rutas, atajos, puentes, etc. Seguramente habrá más de una ruta posible que conduzca a destino. Algunas serán cuesta arriba, e implicarán un gran gasto de energía, mientras que otros caminos serán cuesta abajo, y exigirán menor desgaste. Contar con un mapa puede ser de gran ayuda. Algo parecido sucede en las células. La actividad dentro de las mismas se basa en vías, caminos de ingreso y salida de sustancias desde y hacia las células.
Se puede considerar que las moléculas presentes en cada célula se comportan como viajantes en una ciudad, que son las células. Las reacciones celulares en las que están implicadas esas moléculas definen un mapa bastante complejo, llamado metabolismo celular. El metabolismo celular está constituido por el conjunto de reacciones y procesos físico-químicos que ocurren en la célula Algunas moléculas están involucradas en rutas que implican gasto de energía, mientras que otras van “cuesta abajo”, liberando energía.
Como puede apreciarse, las células necesitan tener una fuente de energia permanente para poder "funcionar". Esa energía se almacena en una molécula que por su accionar me recuerda a una pila recargable: puede usarse innumerable veces si recibe aporte de energía. Esa moléculas que almacenan temporalmente la energía en las células se llama ATP (ADENOSIN TRI FOSFATO).
Se trata de un nucleótido que mantiene 3 grupos fosfatos unidos a esta molécula. Dos de ellos a partir de enlaces ricos en energía. Cuando la célula necesita energía ara realizar los procesos internos, se rompe uno o los dos enlaces y se libera la energía.
Por otro lado, cuando las células reciben nutrientes energéticos, producen estos enlaces y la energía se almacena en el ATP. Estos procesos ocurren simultáneamente.
Las actividades metabólicas que fabrican ATP A PARTIR DE LA LIBERACIÓN DE ENERGÍA DE LOS ALIMENTOS SE LLAMA CATABOLISMO Y AQUELLAS QUE CONSUMEN ATP, USANDO LA ENERGÍA PARA LA SÍNTESIS DE SUSTANCIAS DE LA CÉLULA, SE LLAMA ANABOLISMO.
Anabolismo: Es el conjunto de reacciones con las que los organismos vivos sintetizan (fabrican) las biomoléculas que los componen, hidratos de carbono, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos, a partir de compuestos presentes en la célula. La energía necesaria para reacciones anabólicas es provista por moléculas de ATP (Adenosina Tri-Fosfato). La fotosíntesis, biosíntesis de ácidos grasos y aminoácidos son ejemplos de rutas anabólicas.
Catabolismo: Es el conjunto de reacciones de degradación a través de las cuales los seres vivos obtienen energía. Los polímeros o biomoléculas presentes en las células son transformadas en moléculas más simples (orgánicas o inorgánicas), como el piruvato, ácido láctico, amoniaco y CO2. La energía contenida en los enlaces de las moléculas degradadas es liberada y luego almacenada en los enlaces fosfato de alta energía del ATP. La β-oxidación de ácidos grasos, la glucólisis, la fermentación y la respiración celular son ejemplos de rutas catabólicas.
Recorrer un lugar desconocido, especialmente una gran ciudad, puede ser desconcertante. Calles, avenidas, cruces, rutas, atajos, puentes, etc. Seguramente habrá más de una ruta posible que conduzca a destino. Algunas serán cuesta arriba, e implicarán un gran gasto de energía, mientras que otros caminos serán cuesta abajo, y exigirán menor desgaste. Contar con un mapa puede ser de gran ayuda. Algo parecido sucede en las células. La actividad dentro de las mismas se basa en vías, caminos de ingreso y salida de sustancias desde y hacia las células.
Se puede considerar que las moléculas presentes en cada célula se comportan como viajantes en una ciudad, que son las células. Las reacciones celulares en las que están implicadas esas moléculas definen un mapa bastante complejo, llamado metabolismo celular. El metabolismo celular está constituido por el conjunto de reacciones y procesos físico-químicos que ocurren en la célula Algunas moléculas están involucradas en rutas que implican gasto de energía, mientras que otras van “cuesta abajo”, liberando energía.
Como puede apreciarse, las células necesitan tener una fuente de energia permanente para poder "funcionar". Esa energía se almacena en una molécula que por su accionar me recuerda a una pila recargable: puede usarse innumerable veces si recibe aporte de energía. Esa moléculas que almacenan temporalmente la energía en las células se llama ATP (ADENOSIN TRI FOSFATO).
Se trata de un nucleótido que mantiene 3 grupos fosfatos unidos a esta molécula. Dos de ellos a partir de enlaces ricos en energía. Cuando la célula necesita energía ara realizar los procesos internos, se rompe uno o los dos enlaces y se libera la energía.
Por otro lado, cuando las células reciben nutrientes energéticos, producen estos enlaces y la energía se almacena en el ATP. Estos procesos ocurren simultáneamente.
Las actividades metabólicas que fabrican ATP A PARTIR DE LA LIBERACIÓN DE ENERGÍA DE LOS ALIMENTOS SE LLAMA CATABOLISMO Y AQUELLAS QUE CONSUMEN ATP, USANDO LA ENERGÍA PARA LA SÍNTESIS DE SUSTANCIAS DE LA CÉLULA, SE LLAMA ANABOLISMO.
Anabolismo y Catabolismo
Anabolismo: Es el conjunto de reacciones con las que los organismos vivos sintetizan (fabrican) las biomoléculas que los componen, hidratos de carbono, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos, a partir de compuestos presentes en la célula. La energía necesaria para reacciones anabólicas es provista por moléculas de ATP (Adenosina Tri-Fosfato). La fotosíntesis, biosíntesis de ácidos grasos y aminoácidos son ejemplos de rutas anabólicas.
Catabolismo: Es el conjunto de reacciones de degradación a través de las cuales los seres vivos obtienen energía. Los polímeros o biomoléculas presentes en las células son transformadas en moléculas más simples (orgánicas o inorgánicas), como el piruvato, ácido láctico, amoniaco y CO2. La energía contenida en los enlaces de las moléculas degradadas es liberada y luego almacenada en los enlaces fosfato de alta energía del ATP. La β-oxidación de ácidos grasos, la glucólisis, la fermentación y la respiración celular son ejemplos de rutas catabólicas.
- Síntesis de polímeros o moléculas complejas. Ejemplo: el ADN, la síntesis de una proteína o de un lípido como el colesterol.
- Trabajo mecánico en la contracción muscular
- Transporte activo a través de membranas.
- Movimiento celular (cilias, flagelos, movimiento de cromosomas, etc.)
La hidrólisis (o ruptura) del ATP en ADP (adenosin difosfato) o AMP (adenosin monofosfato) libera grandes cantidades de energía, que es aprovechada por reacciones que la absorben para llevarse a cabo.
El metabolismo es organizado por enzimas
Los sustratos de una reacción están separados de sus productos por una barrera energética llamada energía de activación. La velocidad con la que transcurre una reacción en ausencia de catalizadores (aceleradores) es muy baja, ya que sólo las moléculas con energía mayor o igual a esa barrera energética lograrán formar producto. De hecho, las actividades metabólicas no pueden llevarse a cabo a un ritmo que permita la vida, sin la presencia de las enzimas, catalizadores biológicos que tienen la capacidad de disminuir la energía de activación. Al disminuir la barrera entre sustratos y productos, la mayoría de las moléculas tienen energía suficiente para pasar sobre el estado de transición y por lo tanto aumenta la velocidad de la reacción.
Las enzimas sólo aceleran reacciones posibles, es decir, reacciones que ocurrirían aún en su ausencia pero a velocidades imperceptibles. Las reacciones que ocurren en las células son definidas por la presencia de las enzimas que las catalizan. Es por ello, que el metabolismo celular está organizado por enzimas.
Tal como se muestra en la figura 1, el metabolismo es una ordenada serie de cadenas o redes de reacciones en la que los metabolitos son compartidos por diferentes rutas, es decir, el producto de una reacción es el sustrato de la próxima. Las rutas lineales de sucesivas reacciones están conectadas con otras y de esta forma, las células pueden sobrevivir, crecer y reproducirse.
Los organismos autótrofos pueden sintetizar todo su material celular a partir de sustancias simples como única fuente de carbono. Para ello deben obtener energía del entorno en forma de luz o energía química.
La fotosíntesis es un proceso anabólico, por el que se sintetiza materia orgánica (azucares) a partir de CO2, agua y sales minerales. La energía lumínica absorbida se convierte en energía química, contenida en las moléculas orgánicas fabricadas. Como subproducto del proceso de fotosíntesis se libera O2 al entorno.
Hasta en la célula más simple se llevan a cabo miles y miles de reacciones, sumamente ordenadas y que en conjunto están reguladas rigurosamente. Es cierto que las enzimas son las que organizan el metabolismo, pero ellas también reciben “órdenes”. Su actividad catalítica es modificada en función de las necesidades metabólicas de la célula. La regulación enzimática es un asunto complejo, pero básicamente el metabolismo se regula mediante:
a) La cantidad de enzima presente en la célula.
b) La actividad catalítica de las enzimas.
c) La disponibilidad de sustratos.
Energía a partir de los alimentos
Los alimentos que ingerimos están compuestos por proteínas, hidratos de carbono, y lípidos, entre otros componentes. La primera instancia en la obtención de energía a partir de esas biomoléculas, consiste en su degradación hasta los monómeros que las constituyen. De esta forma se producen aminoácidos, azucares simples, glicerol y ácidos grasos.
Estos monómeros, a su vez, sufren reacciones de oxidación que dan origen a un acotado grupo de moléculas que ingresan a la mitocondria, para el proceso de respiración celular.
Estos monómeros, a su vez, sufren reacciones de oxidación que dan origen a un acotado grupo de moléculas que ingresan a la mitocondria, para el proceso de respiración celular.
En la mitocondria suceden diferentes secuencias de reacciones quimicas que dan por resultado la liberación de dióxido de carbono y la acumulación de ión hidrógeno dentro de esta organela. En las reacciones se liberan electrones que migran por la mitocondria.
El último aceptor de electrones es el oxígeno inspirado. Se combina con el hidrógeno libre y forma agua. En el proceso, se sintetiza ATP.
En resumen, como parte del catabolismo celular los alimentos son oxidados hasta CO2, con obtención de agua, de energía y consumo de O2.
Producción de alimentos con el aporte de energía
La fotosíntesis es un proceso anabólico, por el que se sintetiza materia orgánica (azucares) a partir de CO2, agua y sales minerales. La energía lumínica absorbida se convierte en energía química, contenida en las moléculas orgánicas fabricadas. Como subproducto del proceso de fotosíntesis se libera O2 al entorno.
EJERCITACIÓN:
Cuadro comparativo entre catabolismo y anabolismo
Completar el cuadro comparativo entre anabolismo y catabolismo con los siguientes conceptos: síntesis de biomoléculas, oxidación neta, consumo de energía, Degradación de biomoléculas, Reducción neta, Producción de energía
¿Qué son las enzimas y qué función cumplen?
Las enzimas son una clase especial de proteínas que aceleran la velocidad de las reacciones químicas que ocurren en una célula. Por esto se las conoce como “catalizadores biológicos”. Las enzimas ayudan en procesos esenciales tales como la digestión de los alimentos, el metabolismo, la coagulación de la sangre y la contracción muscular. El modo de acción es específico ya que cada tipo de enzima actúa sobre un tipo particular de reacción y sobre un sustrato específico.
Para realizar su función, una enzima reconoce una molécula específica, llamada sustrato. Cada enzima une a su sustrato específico en el sitio activo y provoca en él un cambio químico, por el cual se obtiene un producto. El cambio implica la formación o rotura de un enlace covalente. La enzima que participa en la reacción no sufre modificaciones, y puede volver a actuar sobre otro sustrato del mismo tipo. En ausencia de las enzimas, las reacciones bioquímicas serían extremadamente lentas y la vida no sería posible. Las enzimas pueden aumentar la velocidad de las reacciones en un millón de veces.
Modificado de : http://web.educastur.princast.es/proyectos/
biogeo_o /2bch/b3_metabolismo/t31_metabol/ diapositivas/diapositiva12.gif
Los estudios de laboratorio muestran, que al igual que todas las proteínas, las enzimas son muy sensibles a los cambios de temperatura y acidez. Las enzimas funcionan correctamente dentro un limitado rango de temperatura y pH. En condiciones de temperatura elevada o pH alto (por encima de las condiciones óptimas para su funcionamiento) , se rompen las uniones débiles y se desarma la estructura tridimensional de la proteína (se desnaturaliza) y pierde su capacidad para actuar como enzima.
Cada tipo de enzima funciona óptimamente a una determinada temperatura; si la temperatura del medio en el que está la enzima se aleja de la óptima, la enzima disminuye su actividad. Esta particularidad de las enzimas se puede representar en un gráfico como el siguiente:
El gráfico muestra cómo varía la actividad de la enzima (expresada en porcentajes) a medida que aumenta la temperatura. La temperatura óptima de esta enzima es 40ºC. A esa temperatura la enzima funciona al 100%. A temperaturas por debajo y por encima de los 40ºC la curva desciende, lo que muestra una disminución en la actividad de la enzima. Por debajo de la temperatura óptima la actividad enzimática disminuye porque se reduce la movilidad de la molécula, mientras que a temperaturas por encima de la óptima la reducción en la actividad se atribuye a la desnaturalización. Las enzimas del cuerpo humano actúan preferentemente a temperaturas cercanas a los 36-37ºC.
 Uso de enzimas industriales Si ingresas en este enlaces vas a ver usos de las enzimas en diferentes industrias |
BIOMOLÉCULAS
FUNCIONES DE NUTRICIÓN EN EL CUERPO HUMANO
De aquí en adelante te propongo usar estos cortos educativos para complementar los estudios de clase. No te olvides de sacar fotocopias de los esquemas de los órganos de cada Aparatos y Sistemas para trabajarlos en clase.
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ResponderEliminarvamos a estudiar para el lunes :)
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