Etapas o fases del metabolismo. Es claro, que algo tan complejo como el proceso metabólico, debe suceder por etapas, en forma progresiva e involucrar a todas las células, tejidos, órganos y subsistemas de nuestro organismo. A continuación explico las diferentes etapas del metabolismo para que puedas entender cómo funciona nuestro organismo con relación a las distintas actividades que nos permiten vivir realizando procesos fisiológicos básicos o vitales como respirar, alimentarnos, etc:
Es justo señalar este intercambio como la principal fase del metabolismo. Tomamos del medio ambiente o externo todo lo necesario para que nuestras células puedan trabajar, es decir metabolizar, y regresamos al medio ambiente todos los productos de desecho que nuestro organismo debe eliminar.
El preciado oxígeno tan indispensable en las reacciones químicas que liberan energía. Además requerimos nutrientes (carbohidratos, proteínas, grasas, sales minerales, vitaminas) y agua, es decir absolutamente todo lo necesario para que nuestras células puedan metabolizar.
Productos de desecho, no necesarios para nuestro organismo, pero muchos de ellos indispensables para que la naturaleza cumpla los procesos de reciclaje, garantes del equilibrio ecológico (Ciclo del Carbono, Ciclo del Nitrógeno, etc.).
Por ejemplo, en esta etapa o fase del metabolismo, al respirar, nosotros le entregamos continuamente a la naturaleza gas carbónico (CO2), necesario para el proceso de la Fotosíntesis que ocurre en las hojas de las plantas. Al combinar CO2 con agua y con la participación de la luz solar y la clorofila, las plantas sintetizan carbohidratos. Los carbohidratos producidos por las plantas, servirán de alimento a los animales herbívoros, y la carne de éstos, serán el alimento preferido para los animales carnívoros. Uno de los subproductos de la fotosíntesis es el oxígeno, tan importante en la vida de los animales.
Recordemos que son nuestras células son las que verdaderamente se nutren. En la forma tan compleja como la naturaleza nos brinda los nutrientes, no es posible que puedan ser asimilados por nuestras células, tan pequeñas. Es necesario someter a los alimentos constituidos por moléculas muy complejas y de gran tamaño, a un proceso de simplificación que consiste en degradar las sustancias complejas en simples.
Esta fase del metabolismo le corresponde al Sistema Digestivo, a través de sus acciones mecánicas (masticación, movimientos del estómago, peristaltismo en el intestino) y químicas, con la participación de los fermentos. De esta manera los carbohidratos terminan degradados en glucosa, las proteínas en aminoácidos y las grasas neutras (o triglicéridos) en glicerol y ácidos grasos.
Es necesario tener en cuenta que los procesos degradativos de los alimentos que ocurren a lo largo del tubo digestivo, no son procesos catabólicos en el sentido estricto del término, por cuanto ocurren sin liberación de energía. Ni se consume, ni se libera energía metabólica en este tipo de reacciones químicas, que se llevan a cabo mediante la hidrólisis, proceso que provoca el rompimiento de la molécula en sus partes constituyentes, con la participación de moléculas de agua.
En esta fase los alimentos degradados pasan por primera vez al torrente sanguíneo. Aun se está lejos de que los nutrientes lleguen, por ejemplo, a la células del músculo esquelético (fibras musculares). Sin descartar al estómago como un órgano en donde se absorben ciertas sustancias (agua, sales minerales, alcohol), sin duda alguna la parte del aparato digestivo que cumple a cabalidad la función de absorber los nutrientes, es el intestino delgado, con un trayecto de gran longitud (7 metros) y una inmensa superficie, que garantizan de una manera efectiva los procesos de absorción.
El intestino delgado absorbe los carbohidratos degradados en forma de glucosa, fructosa y galactosa, las proteínas en forma de aminoácidos y las grasas neutras en forma de glicerol y ácidos grasos. También son motivo de absorción una gran cantidad de agua, electrolitos, minerales y vitaminas.
En el torrente sanguíneo ocurre una importante fase del metabolismo porque la glucosa, la fructosa y la galactosa, que son formas como se absorben los carbohidratos una vez degradados en el tubo digestivo, pasarán al hígado por la vía de la vena porta. En el hígado, la glándula más voluminosa de nuestro organismo, la fructosa y la galactosa terminan convertidas en glucosa, la cual se almacenará en forma de glucógeno (polímero de glucosa), hasta una nueva orden, según sean las necesidades energéticas de las células de los demás tejidos. Cuando las situaciones lo exigen, el hígado desdoblará la glucosa a partir del glucógeno hepático (glucogenólisis).
Con relación a los aminoácidos productos de la degradación de las proteínas en el tubo digestivo, podemos decir que también llegan al hígado por la vía de la vena porta. Una vez en el hígado, los aminoácidos son sometidos a procesos muy complejos denominados de "desaminación" (liberación del grupo amino NH2 del aminoácido, con formación de un cetoácido y de amoníaco) y de "transaminación" (proceso reversible con transferencia del grupo amino a un cetoácido, para formar un aminoácido).
Podemos resumir, que por medio de la transaminación, la mayoría de los aminoácidos se convierten en cetoácidos con el concurso de las transaminasas y de la vitamina B6, es decir, se trata de un proceso que garantiza la conversión de unos aminoácidos en otros.
En la actualidad se conocen 20 aminoácidos, 8 de los cuales se conocen como "aminoácidos esenciales", lo que significa que obligatoriamente deben introducirse por medio de la dieta, debido a que nuestras células no los sintetizan. Los 12 aminoácidos restantes, tan "esenciales" como los otros, se les denomina "no esenciales", ya que pueden ser sintetizados por nuestras células y no es esencial que se introduzcan con el consumo de alimentos.
Es necesario señalar, que mientas los procesos de desaminación ocurren en el hígado, las reacciones de transaminación, ocurren en las células de muchos tejidos, incluido el hepático.
Las grasas neutras y sus componentes, el glicerol y los ácidos grasos, llegan a la circulación de las venas yugular interna y subclavia en forma de quilomicrones (gotitas de grasa cubiertas por una capa de proteína) y lo hacen por la vía linfática a nivel del conducto torácico. Una vez en el torrente circulatorio, son conducidos a los depósitos de grasa y al hígado, para posteriormente ser movilizados al resto de las células, cuando éstas lo requieran.
Con todo lo anterior podemos imaginarnos el gran papel que juega el hígado en nuestras vidas, haciendo las veces de una gran fábrica que recibe la materia prima (nutrientes), la reserva, la procesa y la distribuye a las demás células del organismo, en la medida de sus necesidades.
Hasta aquí, los materiales nutritivos aun distan mucho de ser utilizados por las células de los tejidos muy activos como el muscular y el nervioso. Una vez abandonen el hígado, la materia prima nutritiva (glucosa, aminoácidos desaminados, así como los ácidos grasos provenientes de los depósitos grasos), llegará por fin a las células de los tejidos, que como el muscular la requieren para producir energía y material de construcción.
A partir de este momento podemos decir que las células musculares , nerviosas y demás (exceptuando las células hepáticas que las asimilan más tempranamente), finalmente están asimilando los nutrientes.
Desde este punto de vista las células hepáticas asimilan los nutrientes más temprano que el resto de nuestras células, convirtiéndose en células que "trabajan para sí y para las demás", a diferencia del resto de células que solo lo hacen para ellas mismas.
La fase o etapa del metabolismo que tiene que ver con la parte intercelular. En la literatura existe cierta imprecisión en relación con la utilización de los términos catabolismo como sinónimo de desasimilación y anabolismo como sinónimo de asimilación; en muchas ocasiones utilizan los términos anteriormente señalados indistintamente, así se trate de reacciones químicas que ocurren en el interior de nuestras células, como por fuera de éstas.
Por ejemplo, algunos autores de libros dicen que el proceso general del metabolismo consta de dos clases generalizadas de reacciones químicas: aquellas que originan la fragmentación de una molécula en partes cada vez más pequeñas conocidas como reacciones degradativas o catabólicas y aquellas que reúnen los pequeños fragmentos moleculares para formar moléculas mayores, conocidas como reacciones sintéticas o anabólicas.
Generalmente, se define a los procesos catabólicos como procesos degradativos que liberan energía. Es claro que la liberación de energía solo ocurre en el interior de nuestras células, por lo tanto los procesos degradativos que ocurren a lo largo del tubo digestivo, por fuera de las células, no pueden catalogarse como procesos catabólicos, así se trate de procesos que fragmentan las moléculas en partes cada vez más pequeñas.
En relación a los procesos anabólicos, se dice que son responsables de la síntesis de materia viva y son consumidores de energía. La síntesis de una molécula de ATP, a partir de un ADP y un fosfato inorgánico, no podrá concebirse como un proceso anabólico, pese a que se trata de construir una molécula compleja a partir de constituyentes más simples, proceso que requiere energía. Definitivamente, el término "anabolismo", debe ir ligado de una manera exclusiva a todo lo relacionado con la síntesis de proteínas.
No sería correcto entonces catalogar como sinónimos los términos anabolismo y asimilación, ni tampoco los términos catabolismo y desasimilación. Tal vez la confusión surge al querer utilizar términos de diferente precedencia, que pretenden explicar los mismo procesos. Los términos anabolismo y catabolismo, provienen del griego anabolé y catabolé respectivamente, mientras que los términos asimilación y desasimiliación, provienen del latín assimilatio y dissimilatio respectivamente.
En el campo de la fisiología, se considera que los términos anabolismo y catabolismo, deben emplearse solamente cuando se hace referencia a reacciones químicas que sucedan en el interior de nuestras células, nunca por fuera de éstas.
Los conceptos de asimilación y desasimilación presenta una connotación mucho más amplia y no se limitan a los procesos bioquímicos que ocurren en el interior de nuestras células.
Por ejemplo, podemos hablar de asimilación en relación "organismo - medio ambiente" (el organismo asimila del medio ambiente los nutrientes), así como en relación "célula - medio interno (la célula asimila los nutrientes que provienen de la sangre y pasan al líquido intersticial).
Para muchos, la fase del metabolismo conocida como asimilación comprende el ingreso de los nutrientes al organismo provenientes el medio externo, el ingreso a nuestras células de los nutrientes debidamente degradados con anterioridad en el tubo digestivo, los procesos de síntesis de proteína tisular, de fermentos y de ácidos nucleicos, es decir procesos que construyen sustancias complejas a partir de sustancias sencillas y que requieren energía (anabolismo o metabolismo plástico, de construcción).
Por otro lado, la desasimilación incluye los procesos degradativos que ocurren a lo largo del tubo digestivo, la degradación de sustancias ricas en energía que ocurre en el interior de nuestras células, la movilización del recurso energético, la destrucción de los tejidos y los procesos de limpieza de los productos de desecho, etc.
Entonces estaría bien decir que el anabolismo es la parte de los procesos asimilativos que ocurren en el interior de nuestras células, y el catabolismo es la parte de los procesos de desasimilación que también ocurren en el interior de nuestras células.
Lo que debe quedar claro, es que los procesos que ocurren en el interior de nuestras células (anabolismo y catabolismo), son como dos caras de una misma moneda. Mientras que el primero construye , sintetiza materia viva en forma compleja (proteína tisular a partir de aminoácidos) con consumo de energía, el segundo, o sea el catabolismo, degrada sustancias energéticas complejas en simples, liberando una gran cantidad de energía, que utilizarán nuestras células para realizar las más diversas funciones: transporte activo de sustancias a través de las membranas celulares, síntesis de proteína tisular, trabajo mecánico, etc.
Ambos procesos transcurren simultáneamente, pero no siempre con la misma intensidad, lo que significa que en un momento determinado uno de ellos puede predominar sobre el otro. Durante el ejercicio, por ejemplo, predominan los procesos catabólicos generadores de energía. Durante la recuperación predominan los procesos anabólicos de reconstrucción (hipertrofia, hiperplasia).
Durante la fase del metabolismo que tiene que ver con el crecimiento, hasta aproximadamente los 18 - 20 años, predominan los procesos anabólicos; durante la adultez (20 - 45 años) se presenta un equilibrio entre los procesos de síntesis y destrucción. En el período de involución (a partir de los 45 años), los procesos de destrucción tisular empiezan a predominar sobre los procesos de síntesis.
1. Intercambio constante de sustancias entre el organismo y el medio ambiente.
Es justo señalar este intercambio como la principal fase del metabolismo. Tomamos del medio ambiente o externo todo lo necesario para que nuestras células puedan trabajar, es decir metabolizar, y regresamos al medio ambiente todos los productos de desecho que nuestro organismo debe eliminar.
¿Qué tomamos del medio ambiente o externo?
El preciado oxígeno tan indispensable en las reacciones químicas que liberan energía. Además requerimos nutrientes (carbohidratos, proteínas, grasas, sales minerales, vitaminas) y agua, es decir absolutamente todo lo necesario para que nuestras células puedan metabolizar.
¿Qué devolvemos al medio ambiente?
Productos de desecho, no necesarios para nuestro organismo, pero muchos de ellos indispensables para que la naturaleza cumpla los procesos de reciclaje, garantes del equilibrio ecológico (Ciclo del Carbono, Ciclo del Nitrógeno, etc.).
Por ejemplo, en esta etapa o fase del metabolismo, al respirar, nosotros le entregamos continuamente a la naturaleza gas carbónico (CO2), necesario para el proceso de la Fotosíntesis que ocurre en las hojas de las plantas. Al combinar CO2 con agua y con la participación de la luz solar y la clorofila, las plantas sintetizan carbohidratos. Los carbohidratos producidos por las plantas, servirán de alimento a los animales herbívoros, y la carne de éstos, serán el alimento preferido para los animales carnívoros. Uno de los subproductos de la fotosíntesis es el oxígeno, tan importante en la vida de los animales.
2. Procesos degradativos que ocurren en el Sistema Digestivo.
Recordemos que son nuestras células son las que verdaderamente se nutren. En la forma tan compleja como la naturaleza nos brinda los nutrientes, no es posible que puedan ser asimilados por nuestras células, tan pequeñas. Es necesario someter a los alimentos constituidos por moléculas muy complejas y de gran tamaño, a un proceso de simplificación que consiste en degradar las sustancias complejas en simples.
Esta fase del metabolismo le corresponde al Sistema Digestivo, a través de sus acciones mecánicas (masticación, movimientos del estómago, peristaltismo en el intestino) y químicas, con la participación de los fermentos. De esta manera los carbohidratos terminan degradados en glucosa, las proteínas en aminoácidos y las grasas neutras (o triglicéridos) en glicerol y ácidos grasos.
Es necesario tener en cuenta que los procesos degradativos de los alimentos que ocurren a lo largo del tubo digestivo, no son procesos catabólicos en el sentido estricto del término, por cuanto ocurren sin liberación de energía. Ni se consume, ni se libera energía metabólica en este tipo de reacciones químicas, que se llevan a cabo mediante la hidrólisis, proceso que provoca el rompimiento de la molécula en sus partes constituyentes, con la participación de moléculas de agua.
3. Fase de del metabolismo en cuanto a la absorción.
En esta fase los alimentos degradados pasan por primera vez al torrente sanguíneo. Aun se está lejos de que los nutrientes lleguen, por ejemplo, a la células del músculo esquelético (fibras musculares). Sin descartar al estómago como un órgano en donde se absorben ciertas sustancias (agua, sales minerales, alcohol), sin duda alguna la parte del aparato digestivo que cumple a cabalidad la función de absorber los nutrientes, es el intestino delgado, con un trayecto de gran longitud (7 metros) y una inmensa superficie, que garantizan de una manera efectiva los procesos de absorción.
El intestino delgado absorbe los carbohidratos degradados en forma de glucosa, fructosa y galactosa, las proteínas en forma de aminoácidos y las grasas neutras en forma de glicerol y ácidos grasos. También son motivo de absorción una gran cantidad de agua, electrolitos, minerales y vitaminas.
En el torrente sanguíneo ocurre una importante fase del metabolismo porque la glucosa, la fructosa y la galactosa, que son formas como se absorben los carbohidratos una vez degradados en el tubo digestivo, pasarán al hígado por la vía de la vena porta. En el hígado, la glándula más voluminosa de nuestro organismo, la fructosa y la galactosa terminan convertidas en glucosa, la cual se almacenará en forma de glucógeno (polímero de glucosa), hasta una nueva orden, según sean las necesidades energéticas de las células de los demás tejidos. Cuando las situaciones lo exigen, el hígado desdoblará la glucosa a partir del glucógeno hepático (glucogenólisis).
Con relación a los aminoácidos productos de la degradación de las proteínas en el tubo digestivo, podemos decir que también llegan al hígado por la vía de la vena porta. Una vez en el hígado, los aminoácidos son sometidos a procesos muy complejos denominados de "desaminación" (liberación del grupo amino NH2 del aminoácido, con formación de un cetoácido y de amoníaco) y de "transaminación" (proceso reversible con transferencia del grupo amino a un cetoácido, para formar un aminoácido).
Podemos resumir, que por medio de la transaminación, la mayoría de los aminoácidos se convierten en cetoácidos con el concurso de las transaminasas y de la vitamina B6, es decir, se trata de un proceso que garantiza la conversión de unos aminoácidos en otros.
En la actualidad se conocen 20 aminoácidos, 8 de los cuales se conocen como "aminoácidos esenciales", lo que significa que obligatoriamente deben introducirse por medio de la dieta, debido a que nuestras células no los sintetizan. Los 12 aminoácidos restantes, tan "esenciales" como los otros, se les denomina "no esenciales", ya que pueden ser sintetizados por nuestras células y no es esencial que se introduzcan con el consumo de alimentos.
Es necesario señalar, que mientas los procesos de desaminación ocurren en el hígado, las reacciones de transaminación, ocurren en las células de muchos tejidos, incluido el hepático.
Las grasas neutras y sus componentes, el glicerol y los ácidos grasos, llegan a la circulación de las venas yugular interna y subclavia en forma de quilomicrones (gotitas de grasa cubiertas por una capa de proteína) y lo hacen por la vía linfática a nivel del conducto torácico. Una vez en el torrente circulatorio, son conducidos a los depósitos de grasa y al hígado, para posteriormente ser movilizados al resto de las células, cuando éstas lo requieran.
Con todo lo anterior podemos imaginarnos el gran papel que juega el hígado en nuestras vidas, haciendo las veces de una gran fábrica que recibe la materia prima (nutrientes), la reserva, la procesa y la distribuye a las demás células del organismo, en la medida de sus necesidades.
Hasta aquí, los materiales nutritivos aun distan mucho de ser utilizados por las células de los tejidos muy activos como el muscular y el nervioso. Una vez abandonen el hígado, la materia prima nutritiva (glucosa, aminoácidos desaminados, así como los ácidos grasos provenientes de los depósitos grasos), llegará por fin a las células de los tejidos, que como el muscular la requieren para producir energía y material de construcción.
A partir de este momento podemos decir que las células musculares , nerviosas y demás (exceptuando las células hepáticas que las asimilan más tempranamente), finalmente están asimilando los nutrientes.
Desde este punto de vista las células hepáticas asimilan los nutrientes más temprano que el resto de nuestras células, convirtiéndose en células que "trabajan para sí y para las demás", a diferencia del resto de células que solo lo hacen para ellas mismas.
4. Fase del metabolismo de asimilación. Metabolismo intracelular: Anabolismo y Catabolismo.
La fase o etapa del metabolismo que tiene que ver con la parte intercelular. En la literatura existe cierta imprecisión en relación con la utilización de los términos catabolismo como sinónimo de desasimilación y anabolismo como sinónimo de asimilación; en muchas ocasiones utilizan los términos anteriormente señalados indistintamente, así se trate de reacciones químicas que ocurren en el interior de nuestras células, como por fuera de éstas.
Por ejemplo, algunos autores de libros dicen que el proceso general del metabolismo consta de dos clases generalizadas de reacciones químicas: aquellas que originan la fragmentación de una molécula en partes cada vez más pequeñas conocidas como reacciones degradativas o catabólicas y aquellas que reúnen los pequeños fragmentos moleculares para formar moléculas mayores, conocidas como reacciones sintéticas o anabólicas.
Generalmente, se define a los procesos catabólicos como procesos degradativos que liberan energía. Es claro que la liberación de energía solo ocurre en el interior de nuestras células, por lo tanto los procesos degradativos que ocurren a lo largo del tubo digestivo, por fuera de las células, no pueden catalogarse como procesos catabólicos, así se trate de procesos que fragmentan las moléculas en partes cada vez más pequeñas.
En relación a los procesos anabólicos, se dice que son responsables de la síntesis de materia viva y son consumidores de energía. La síntesis de una molécula de ATP, a partir de un ADP y un fosfato inorgánico, no podrá concebirse como un proceso anabólico, pese a que se trata de construir una molécula compleja a partir de constituyentes más simples, proceso que requiere energía. Definitivamente, el término "anabolismo", debe ir ligado de una manera exclusiva a todo lo relacionado con la síntesis de proteínas.
No sería correcto entonces catalogar como sinónimos los términos anabolismo y asimilación, ni tampoco los términos catabolismo y desasimilación. Tal vez la confusión surge al querer utilizar términos de diferente precedencia, que pretenden explicar los mismo procesos. Los términos anabolismo y catabolismo, provienen del griego anabolé y catabolé respectivamente, mientras que los términos asimilación y desasimiliación, provienen del latín assimilatio y dissimilatio respectivamente.
En el campo de la fisiología, se considera que los términos anabolismo y catabolismo, deben emplearse solamente cuando se hace referencia a reacciones químicas que sucedan en el interior de nuestras células, nunca por fuera de éstas.
Los conceptos de asimilación y desasimilación presenta una connotación mucho más amplia y no se limitan a los procesos bioquímicos que ocurren en el interior de nuestras células.
Por ejemplo, podemos hablar de asimilación en relación "organismo - medio ambiente" (el organismo asimila del medio ambiente los nutrientes), así como en relación "célula - medio interno (la célula asimila los nutrientes que provienen de la sangre y pasan al líquido intersticial).
Para muchos, la fase del metabolismo conocida como asimilación comprende el ingreso de los nutrientes al organismo provenientes el medio externo, el ingreso a nuestras células de los nutrientes debidamente degradados con anterioridad en el tubo digestivo, los procesos de síntesis de proteína tisular, de fermentos y de ácidos nucleicos, es decir procesos que construyen sustancias complejas a partir de sustancias sencillas y que requieren energía (anabolismo o metabolismo plástico, de construcción).
Por otro lado, la desasimilación incluye los procesos degradativos que ocurren a lo largo del tubo digestivo, la degradación de sustancias ricas en energía que ocurre en el interior de nuestras células, la movilización del recurso energético, la destrucción de los tejidos y los procesos de limpieza de los productos de desecho, etc.
Entonces estaría bien decir que el anabolismo es la parte de los procesos asimilativos que ocurren en el interior de nuestras células, y el catabolismo es la parte de los procesos de desasimilación que también ocurren en el interior de nuestras células.
Lo que debe quedar claro, es que los procesos que ocurren en el interior de nuestras células (anabolismo y catabolismo), son como dos caras de una misma moneda. Mientras que el primero construye , sintetiza materia viva en forma compleja (proteína tisular a partir de aminoácidos) con consumo de energía, el segundo, o sea el catabolismo, degrada sustancias energéticas complejas en simples, liberando una gran cantidad de energía, que utilizarán nuestras células para realizar las más diversas funciones: transporte activo de sustancias a través de las membranas celulares, síntesis de proteína tisular, trabajo mecánico, etc.
Ambos procesos transcurren simultáneamente, pero no siempre con la misma intensidad, lo que significa que en un momento determinado uno de ellos puede predominar sobre el otro. Durante el ejercicio, por ejemplo, predominan los procesos catabólicos generadores de energía. Durante la recuperación predominan los procesos anabólicos de reconstrucción (hipertrofia, hiperplasia).
Durante la fase del metabolismo que tiene que ver con el crecimiento, hasta aproximadamente los 18 - 20 años, predominan los procesos anabólicos; durante la adultez (20 - 45 años) se presenta un equilibrio entre los procesos de síntesis y destrucción. En el período de involución (a partir de los 45 años), los procesos de destrucción tisular empiezan a predominar sobre los procesos de síntesis.