Temperatura del cuerpo (página 2)

• Catatonía letal

• Hipertiroidismo

• Feocromocitoma

• Intoxicación por salicilatos

• Deprivación alcohólica grave

• Estatus epiléptico

• Tétanos

Por disminución de la eliminación de calor

• Golpe de calor pasivo

• Vestimenta inadecuada (excesiva)

• Deshidratación

• Disfunción autonómica

• Anticolinérgicos

Alteraciones de la función hipotalámica

• Síndrome neuroléptico maligno

• Enfermedad vascular cerebral

• Encefalitis

• Sarcoidosis y enfermedades granulomatosas

• Traumatismos

• Anfetaminas

• Cocaína

• Metanfetaminas

• Administración de hormona tiroidea exógena

CONSECUENCIAS:

• Trastornos psiconeuróticos

• Trastornos sistemáticos

• Agotamiento por efecto del calor

• Anhidrosis

• Deshidratación

• Desalinización

• Deficiencia circulatoria

• Calambres por efecto del calor

• Golpe de calor (hiperpirexia)

• Trastornos de piel

• Erupciones

• Quemaduras

• Muerte

En una contracción muscular, explique el efecto Fenn

Mientras mayor la magnitud del trabajo muscular a realizar, mayor será la cantidad de ATP que se consuma.

Durante el proceso de contracción se hidrolizan grandes cantidades de ATP para formar ADP, cuanto mayor sea el trabajo realizado por el músculo, mayor será la cantidad de ATP hidrolizada, esto se llama Efecto de Fenn.Se dice que esto se produce por medio de la siguiente secuencia de acontecimientos:

• Antes de que comience la contracción, las cabezas de los puentes cruzados se unen al ATP. La actividad ATPasa de la cabeza de miosina escinde inmediatamente el ATP, aunq ue deja los productos de la escisión: ADP y Pi que quedan unidos a ella, en este estado la cabeza de miosina se extiende perpendicularmente hacia el filamento de actina pero aún no está unida a él.

• Cuando el Complejo Troponina –Tropomiosina se une a los iones de calcio quedan al descubierto los puntos activos del filamento de actina y entonces las cabezas de miosina se unen a ellos.

• La unión de la cabeza del puente cruzado con el sitio activo del filamento de actina produce un cambio de conformación en la cabeza que hace que se incline hacia el brazo del puente cruzado. Esto proporciona el golpe de fuerza para atraer el filamento de actina. La energía que activa el golpe activo es la energía que ya se ha almacenado, como un muelle comprimido por el cambio conformacional que se había producido previamente en la cabeza cuando se escindió la molécula de ATP.

• Una vez que se desplaza la cabeza del puente cruzado, esto permite la liberación del ADP y el ion fosfato, que previamente están unidos a la cabeza. En el punto de liberación del ADP se une una nueva molécula de ATP, esta unión hace que la cabeza se separe de la actina.

• Después de que la cabeza se halla separado de la actina, se escinde la nueva molécula de ATP, para comenzar el ciclo siguiente, dando lugar a un nuevo golpe activo.es decir, la energía una vez más comprime la cabeza de nuevo a su situación perpendicular, dispuesta para comenzar el nuevo ciclo de golpe activo.

• Cuando la cabeza comprimida (con su energía almacenada procedente del ATP escindido) se une a un nuevo punto activo del filamento de actina, se estira y una vez más proporciona un nuevo golpe activo.

El proceso se realiza una y otra vez hasta que el filamento de actina ha desplazado la membrana Z contra los extremos de los filamentos de miosina o hasta que la carga que se ejerce sobre el músculo se hace demasiado grande para que se produzca más tracción adicional.

Explique la relación que existe entre energía consumida y el trabajo realizado por el músculo durante una contracción

Cuando un músculo se contrae contra una carga realiza un trabajo, es decir se transfiere energía desde el músculo hacia la carga externa. Matemáticamente el trabajo realizado (T) es igual al producto de la carga (C) y la distancia del recorrido efectuado por esa carga (D):

T = C x D

La energía necesaria para la contracción muscular se obtiene mediante reacciones químicas que suceden en el citoplasma de las células musculares, así podríamos decir que el músculo es una máquina que convierte energía química en trabajo mecánico.

El compuesto involucrado en la provisión de energía a la máquina contráctil es el trifosfato de adenosina: ATP, que es un nucleótido formado por una base púrica (adenina o adenosina), un azúcar (2-desoxiribosa), y tres radicales fosfato, dos de éstos unidos por enlaces de "alta energía" o "ricos en energía". A pH fisiológico el ATP está totalmente ionizado, es un anión tetravalente. Si analizamos la estructura, tenemos que el primer fosfato esta unido al carbono 5" del azúcar (2-desoxiribosa) mediante una "unión éster", mientras que los otros dos fosfatos están formando "uniones anhídrido". Ahora bien, porque decimos que estas dos últimas uniones anhídrido son de alta energía y no así la unión éster; es simplemente por el hecho de que la reacción de hidrólisis de las uniones anhídrido es altamente exotérmica, en cambio Al romperse los enlaces de alta energía, se liberan aproximadamente 7300 cal/mol, que el músculo utiliza para contraerse y relajarse:

ATPasa

ATP ————————- ADP+ Pi

La actividad de ATPasa de la miosina permite que se produzca la hidrólisis de ATP en la propia maquinaria contráctil donde la energía es transferida de ATP al sistema miosina-actina para permitir la contracción muscular. Así casi toda esta energía se usa para el mecanismo de cremallera por el que los puentes cruzados tiran de los filamentos de actina, pero también hacen falta pequeñas cantidades para:

• Bombear calcio desde el sarcoplasma hacia el retículo sarcoplásmico cuando la contracción ha finalizado.

• Bombear iones de sodio y potasio a través de la membrana de la fibra muscular y mantener asía el ambiente iónico adecuado para la propagación de potenciales de acción.

• Sin embargo, la concentración de ATP presente en la fibra muscular es del orden de 4 mM, solo suficiente para mantener la contracción durante 1 o 3 segundos como máximo, entonces es esencial que continuamente se vaya formando nuevo ATP. Pero este no es un problema ya que una vez que el ATP se desdobla en ADP + Pi, ese ADP puede ser fosforilado para formar nuevo ATP. El restablecimiento del ATP se logra a partir tres sistemas metabólicos, estos son los mismos sistemas que se encuentran en otras partes del cuerpo. Los tres sistemas son:

• Sistema de Fosfágenos

• Sistema anaeróbico

• Sistema aeróbico

Midiendo la actividad de estos tres sistemas, podemos saber los límites de la actividad física

Para que un músculo realice un trabajo, deberá contraerse (acortarse) deslizándose sus filamentos de miosina sobre la actina. El resultado de esta contracción es el movimiento de las articulaciones. Este proceso requiere de una energía. Esta energía necesaria para la actividad muscular se encuentra acumulada en forma de energía química en unos compuestos de fosfato, el trifosfato de adenosina 5 (ATP). El ATP es el sustrato que la mayoría de las células utilizan como fuente de energía. La ruptura de un enlace de este compuesto, mediante la acción enzimática, proporciona al músculo una gran cantidad de energía, transformándose en adenosín difosfato (ADP). ATP <—-> ADP + ENERGIA

El metabolismo energético implica una serie de pasos, que en función del tipo de "combustible" disponible (hidratos de carbono, grasas o proteínas), del tipo de ejercicio, de la condición física del individuo y de la disponibilidad de oxígeno determina la vía fisiológica de producción de energía:

El ATP es la única fuente directa de energía para formar y romper puentes transversales durante la contracción de los sarcómeros. Durante el ejercicio máximo, el músculo esquelético utiliza hasta 1 x 10-3 moles de ATP/gramo de músculo/minuto. Esta velocidad de consumo de ATP es de 100 a 1000 veces superior al consumo de ATP del músculo en reposo. Esto último posee solo 5 x 10-6 mol/gramo de ATP acumulados, por lo que habrá depleción de ATP en menos de 1 seg., si no fuera que existen mecanismos para la generación de ATP de considerable capacidad y rapidez.

Los sistemas metabólicos musculares son:

a) Reserva de ATP acumulados intracelularmente

b) Conversión de las reservas de alta energía de la forma de fosfocreatina a ATP

c) Generación de ATP mediante glucólisis anaeróbica

d) Metabolismo oxidativo del acetil-CoA

Con el comienzo del ejercicio de intensidad moderada a grande, la transferencia de fosfato y la glucólisis anaeróbica representan las fuentes iniciales de combustible para reponer el ATP consumido. Los niveles de glucógeno y fosfocreatina descienden rápidamente y aumenta la concentración de lactato en la célula. La preferencia inicial de estas vías metabólicas, está relacionado en parte con la velocidad de las reacciones para la producción de ATP. El metabolismo oxidativo es mucho más lento y además necesita una mayor captación de sustrato y O2, los cuales requieren un incremento del flujo sanguíneo. Una vez alcanzado este estado, la generación de ATP puede atribuirse casi por completo a la captación de O2 y sustratos de la sangre.

Tanto en reposo como en ejercicio, el músculo esquelético utiliza ácidos grasos libres (AGL) como una de las principales fuentes de combustible para el metabolismo aeróbico.

Para el músculo esquelético de cualquier capacidad aeróbica, el transporte de O2 y sustratos (principalmente AGL) limita el nivel de rendimiento del trabajo submáximo de duración apreciable.

En el músculo en reposo el cociente respiratorio (CR=VCO2 /VO2) se acerca a 0,7 (normal en el organismo en reposo = 0,82), lo cual indica una dependencia casi total de la oxidación de AGL. La captación de glucosa representa menos del 10% del consumo total de O2 por el músculo (figura y cuadro Nª1).

Durante la fase inicial del ejercicio el glucógeno muscular constituye la principal fuente de energía consumida.

El índice de glucogenólisis muscular es más elevado durante los primeros 5 a 10 minutos. Si el ejercicio continúa los sustratos llevados por la sangre se convierten en fuentes cada vez más importante de energía.

Entre los 10 a 40 minutos aumenta de 7 a 20 veces la captación de glucosa, representando el 30 al 40% del consumo de O2 total, equiparada a la proporcionada por los AGL.

Si el ejercicio continúa más de 40 minutos la utilización de glucosa alcanza su pico máximo entre los 90 y 180 minutos, declinando luego, aumentando progresivamente la utilización de AGL, que a las 4 hs. alcanza el 61%.

El aumento de la utilización de la glucosa está asociado con un aumento de la excreción de alanina del músculo, que es proporcional a la intensidad del ejercicio efectuado. Si se prolonga el ejercicio pueden ser importantes combustibles energéticos los aminoácidos de cadena ramificada (leucina, isoleucina y valina) que son excretados por el hígado y captados por el músculo, donde se obtienen de 32 a 42 moles de ATP por cada mol de aminoácidos.

En conclusión: durante ejercicios prolongados la utilización de combustibles está caracterizada por una secuencia trifásica, en la cual predomina como sustrato principal para brindar productos de energía el glucógeno muscular, la glucosa sanguínea y los AGL sucesivamente.

Explique por qué el ser vivo no viola la Segunda Ley de la termodinámica

Este principio nos dice que a un sistema no aislado pueden aplicarse uno o más sistemas asociados en los que su incremento de entropía compense la disminución del sistema inicial.

Los organismos vivientes no violan la segunda ley de la termodinámica, pues es evidente que su estado de no-equilibrio térmico es menor que el no-equilibrio térmico del ambiente que les rodea. Si no fuese así, los seres vivientes simplemente no podrían obtener energía desde el ambiente circundante. Para que un organismo se mantenga en un estado de no-equilibrio, ese organismo debe aumentar el estado de equilibrio en el universo. Esto quiere decir que si los organismos se mantienen en un estado de no-equilibrio o entropía estable, deben adquirir no-equilibrio térmico desde un sistema que se encuentre en un estado de mayor no-equilibrio que ellos; en este caso, este sistema en un estado de no-equilibrio térmico mayor que el de los seres vivientes es el universo. Recuerde que la segunda ley de la termodinámica dice que la energía siempre fluye de un estado de mayor densidad a otro estado de menor densidad, o mayor dispersión o difusión. Esto es diferente a considerar que en los sistemas vivientes la difusión de la energía podría ser negativa, cosa que no ocurre con los sistemas químicos o físicos inorgánicos. A medida que un ser vivo pierde su capacidad para adquirir no-equilibrio desde el universo, ese organismo tiende a aumentar su equilibrio térmico. Si el estado de máximo equilibrio se combina con un estado de máxima estabilidad, ello significa la muerte del biosistema. La muerte del biosistema obedece a la ley termodinámica que dice que en todos los sistemas termodinámicos la energía tiende a difundirse o dispersarse espontáneamente hacia un número mayor de microestados disponibles (entropía).

Un ser vivo es un sistema en no equilibrio térmico. Su inequilibrio es obtenido desde el entorno, el cual posee un mayor grado de no equilibrio térmico en comparación con el del ser vivo. Conforme el ser vivo pierde su capacidad para mantener su estado de no equilibrio adquiriendo energía desde el entorno, comienza a adquirir equilibrio; es decir, comienza a morir. Una vez que sus moléculas pierden totalmente su capacidad para controlar la transferencia de energía, el ser vivo se equilibra, o sea, muere.

Decimos que la vida es un proceso irreversible. Si los organismos vivientes fuesen sistemas cerrados, capaces de violar la segunda ley de la termodinámica, entonces no morirían, pero esto no ocurre en el mundo real.

Por otro lado, el metabolismo es un conjunto de mecanismos que pertenecen a sistemas que se mueven en el campo biotérmico; sin embargo, el metabolismo no es la vida, sino un conjunto de procesos biotérmicos realizados por los biosistemas para mantener su posición en el campo biotérmico (plano de la vida, etc.).

Explique sobre algunas aplicaciones de la Segunda Ley de la Termodinámica

• MAQUINAS TERMICAS

Una máquina térmica es un dispositivo que convierte energía térmica en otras formas útiles de energía, como la energía eléctrica y/o mecánica. De manera explícita, una máquina térmica es un dispositivo que hace que una sustancia de trabajo recorra un proceso cíclico durante el cual 1) se absorbe calor de una fuente a alta temperatura

2) la máquina realiza un trabajo

3) libera calor a una fuente a temperatura más baja.

Por ejemplo, en un motor de gasolina:

1) El combustible que se quema en la cámara de combustión es el depósito de alta temperatura

2) se realiza trabajo mecánico sobre el pistón

3) la energía de desecho sale por el tubo de escape. O en un proceso característico para producir electricidad en una planta de potencia, el carbón o algún otro tipo de combustible se queman y el calor generado se usa para producir vapor de agua. El vapor se dirige hacia las aspas de una turbina, poniéndola a girar. Posteriormente, la energía asociada a dicha rotación se usa para mover un generador eléctrico.

Existen tres clases:

1.- Máquinas de vapor

2.- Motores de combustión interna

3.- Motores de reacción.

• BOMBAS DE CALOR Y REFRIGERADORES

Una bomba de calor es un dispositivo mecánico usado en la calefacción y refrigeración de casas y edificios. En el modo de calentamiento, un fluido en circulación absorbe calor del exterior y lo libera en el interior de la estructura. Por lo general, el fluido en circulación se encuentra en la forma de vapor a baja presión en el embobinado de la unidad exterior de la estructura, donde absorbe calor, ya sea del aire o del suelo. El gas se comprime y entra hacia la estructura como vapor caliente a alta presión. En la unidad interior, el gas se condensa en líquido y libera su energía interna almacenada. Cuando la bomba de calor se usa como aire acondicionado, el ciclo anterior se opera en forma inversa.

Un refrigerador trabaja en forma parecida a una bomba de calor, donde éste enfría su interior bombeando el calor de los compartimentos para los productos hacia el aire exterior más caliente. Es un dispositivo cuya finalidad es extraer calor de una fuente fría y cederlo a una fuente caliente. Esto se consigue si se hace trabajo para hacer circular la sustancia refrigerante. En un sistema de refrigeración típico, el motor del compresor (ubicado en su parte inferior) introduce la sustancia refrigerante, en estado gaseoso a alta presión, a través de tubos externos ubicados en la zona posterior (condensador). El gas cede una cantidad de calor QC al ambiente, que es la fuente de alta temperatura y se enfría hasta licuarse. Al llegar a la parte superior, el fluido caliente aún y a alta presión pasa a los tubos de baja presión, a través de una válvula. Estos tubos están en el interior. Ahí el líquido se evapora, absorbiendo del interior, la fuente fría, una cantidad de calor QF. Luego el fluido regresa al compresor y el ciclo se reinicia. Se extrae calor para enfriar los alimentos y compensar el calor absorbido por las paredes o la entrada de aire ambiental cada vez que se abre la puerta. Para especificar la calidad del refrigerador se define el coeficiente de rendimiento, CR, como la razón entre el calor absorbido desde la fuente fría y el trabajo hecho por la máquina térmica, en la forma:

Un refrigerador eficiente es aquel que remueve la mayor cantidad de calor de la fuente fría con la menor cantidad de trabajo. Por lo tanto, un buen refrigerador debe tener un coeficiente de rendimiento alto, normalmente de 5 o 6. Un refrigerador imposible tendría un coeficiente de rendimiento infinito.

• Eficiencia térmica.

La eficiencia térmica, e (o simplemente eficiencia), de una máquina térmica se define como la razón entre el trabajo neto realizado y el calor absorbido durante un ciclo, se escribe de la forma:

Se puede pensar en la eficiencia como la razón de lo que se obtiene (trabajo mecánico) a lo que se paga por (energía). Este resultado muestra que una máquina térmica tiene una eficiencia de 100% (e = 1) sólo si QF = 0, es decir, si no se libera calor a la fuente fría. En otras palabras, una máquina térmica con una eficiencia perfecta deberá convertir toda la energía calórica absorbida QC en trabajo mecánico. La segunda ley de la termodinámica, que enseguida analizamos establece que esto es imposible.

• Forma de Kelvin – Planck de la segunda ley de la termodinámica.

En la práctica, se encuentra que todas las máquinas térmicas sólo convierten una pequeña fracción del calor absorbido en trabajo mecánico. Por ejemplo un buen motor de un automóvil tiene una eficiencia aproximada de 20% y los motores diesel tienen una eficiencia en el rango de 35% a 40%. En base a este hecho, el enunciado de Kelvin – Planck de la segunda ley de la termodinámica es el siguiente:

"es imposible construir una máquina térmica que, operando en un ciclo, no tenga otro efecto que absorber la energía térmica de una fuente y realizar la misma cantidad de trabajo".

Esto es equivalente a afirmar que "es imposible construir una máquina de movimiento perpetuo (móvil perpetuo) de segunda clase", es decir, una máquina que pudiera violar la segunda ley de la termodinámica. (Una máquina de movimiento perpetuo de primera clase es aquella que puede violar la primera ley de la termodinámica (conservación de la energía), también es imposible construir una máquina de este tipo). La figura 15.2 es un diagrama esquemático de una máquina térmica perfecta imposible de construir

Un refrigerador es una máquina térmica que opera en sentido inverso, como se muestra de manera esquemática en la figura 15.3. La máquina absorbe calor QF de la fuente fría y entrega calor QC a la fuente cálida. Esto sólo puede ser posible si se hace trabajo sobre el refrigerador. De la primera ley, se ve que el calor cedido a la fuente caliente debe ser igual a la suma del trabajo realizado y el calor absorbido de la fuente fría. Por lo tanto, se ve que el refrigerador transfiere calor del cuerpo más frío a un cuerpo más cálido (la cocina).

• Enunciado de Clausius de la segunda ley de la termodinámica.

Resulta deseable construir un refrigerador que pueda realizar su proceso con el mínimo de trabajo. Si se pudiera construir uno donde el proceso de refrigeración se realice sin ningún trabajo, se tendría un refrigerador perfecto. Esto es imposible, porque se violaría la segunda ley de la termodinámica, que es el enunciado de Clausius de la segunda ley (Rudolf Clausius, alemán, 1822-

1888): "es imposible construir una máquina cíclica, que no tenga otro efecto que transferir calor continuamente de un cuerpo hacia otro, que se encuentre a una temperatura más elevada".

En términos sencillos, el calor no puede fluir espontáneamente de un objeto frío a otro cálido. Este enunciado de la segunda ley establece la dirección del flujo de calor entre dos objetos a diferentes temperaturas. El calor sólo fluirá del cuerpo más frío al más cálido si se hace trabajo sobre el sistema. Aparentemente los enunciados de Kelvin – Planck y de Clausius de la segunda ley no están relacionados, pero son equivalentes en todos sus aspectos. Se puede demostrar (pero aquí no lo hacemos) que si un enunciado es falso, el otro también lo es. Ejemplo 15.1 a) Calcular la eficiencia de una máquina que usa 2000 J de calor durante la fase de combustión y pierde 1500 J por escape y por fricción. b) Si otra máquina tiene una eficiencia de 20% y pierde 3000 J de calor por fricción, calcular el trabajo que realiza.

Solución: a) la eficiencia de una máquina esta dada por la ecuación 15.2.

b) usando la ecuación 15.2 en la forma se calcula QC y después se despeja W.

• MAQUINA DE CARNOT

El ciclo de Carnot (Sadi Carnot, francés, 1796 – 1832), es de gran importancia desde el punto de vista práctico como teórico. Carnot demostró que una máquina térmica que operara en un ciclo ideal reversible entre dos fuentes de calor, sería la máquina más eficiente posible. Una máquina ideal de este tipo, llamada máquina de Carnot, establece un límite superior en la eficiencia de todas las máquinas. Esto significa que el trabajo neto realizado por una sustancia de trabajo llevada a través de un ciclo de Carnot, es el máximo posible para una cantidad dada de calor suministrado a la sustancia de trabajo. El teorema de Carnot se enuncia de la siguiente forma: "ninguna máquina térmica real que opera entre dos fuentes de calor, puede ser más eficiente que una máquina de Carnot, operando entre las dos mismas fuentes". Para describir el ciclo de Carnot, se debe suponer que la sustancia que trabaja entre las temperaturas TC y TF es un gas ideal contenido en un cilindro con un émbolo móvil en un extremo. Las paredes del cilindro y del émbolo no son conductores térmicos, por lo que no hay pérdida de calor al ambiente. El ciclo de Carnot es un proceso cíclico reversible que utiliza un gas ideal, que consta de dos procesos isotérmicos y de dos procesos adiabáticos, como se muestra en la figura 15.4, donde se indican los cuatro pasos del ciclo.

1. El proceso A-B es una expansión isotérmica a la temperatura TC, donde el gas se pone en contacto térmico con una fuente de calor a esa TC. Durante el proceso, el gas absorbe calor QC de la fuente desde la base del cilindro y realiza trabajo WAB al subir el émbolo.

2. En el proceso B-C, la base del cilindro se reemplaza por una pared térmicamente no conductora y el gas se expande adiabáticamente. Durante el proceso la temperatura baja de TC a TF y el gas realiza trabajo WBC al elevar el émbolo.

3. En el proceso C-D el gas se coloca en contacto térmico con una fuente de calor a temperatura TF y se comprime isotérmicamente a una temperatura TF. Durante el proceso, el gas libera calor QF a la fuente y el trabajo realizado sobre el gas por un agente externo es WCD.

4. En el proceso final D-A, la base del cilindro se reemplaza por una pared térmicamente no conductora y el gas se comprime adiabáticamente. La temperatura del gas aumenta de TF a TC y el trabajo realizado sobre el gas por un agente externo es WDA.

• Entropía en la conducción de calor.

Considerar la transferencia de calor Q, desde una fuente caliente a la temperatura TC hacia una fuente fría que está a la temperatura TF. Como la fuente fría absorbe el calor Q, su entropía aumenta en Q/TF. Al mismo tiempo, la fuente caliente pierde el calor Q, y su entropía disminuye en Q/TC. El aumento en la entropía de la fuente fría es mayor que la disminución de la entropía en l fuente caliente, ya que TF es menor que TC. Por lo tanto, el cambio total en la entropía del sistema es mayor que cero y su valor es:

Ejemplo 15.6 Una fuente fría está a 2°C y una fuente caliente a 127°C. Demostrar que es imposible que una pequeña cantidad de energía calórica, por ejemplo de 10 J, pueda ser transferida desde la fuente fría a la fuente caliente sin disminuir la entropía y en consecuencia violar la segunda ley de la termodinámica. Solución: se supone que durante la transferencia de calor, las dos fuentes no cambian su temperatura. El cambio en la entropía de la fuente caliente es:

La fuente fría pierde calor y su cambio de entropía es:

El cambio total de entropía es:

Explique sobre algunas reacciones bioquímicas (bioenergéticas) que se produce en el organismo.

Anabolismo

El anabolismo es el conjunto de procesos metabólicos constructivos en donde la energía liberada por el catabolismo es utilizada para sintetizar moléculas complejas. En general, las moléculas complejas que dan lugar a estructuras celulares son construidas a partir de precursores simples. El anabolismo involucra tres facetas. Primero, la producción de precursores como aminoácidos, monosacáridos, isoprenoides y nucleótidos; segundo, su activación en reactivos usando energía del ATP; y tercero, el conjunto de estos precursores en moléculas más complejas como proteínas, polisacáridos, lípidos y ácidos nucleicos.

El anabolismo es el responsable de:

• La fabricación de los componentes celulares y tejidos corporales y por tanto del crecimiento.

• El almacenamiento de energía mediante enlaces químicos en moléculas orgánicas (ATP).

Las células obtienen la energía del medio ambiente mediante tres tipos distintos de fuente de energía que son:

• La fotosíntesis en las plantas, gracias a la luz solar.

• Otros compuestos orgánicos como ocurre en los organismos heterótrofos.

• Compuestos inorgánicos como las bacterias quimiolitotróficas que pueden ser autótrofas o heterótrofas.

El anabolismo se puede clasificar académicamente según las biomoléculas que se sinteticen en:

• Replicación o duplicación de ADN.

• Síntesis de ARN.

• Síntesis de proteínas.

• Síntesis de glúcidos.

• Síntesis de lípidos.

Catabolismo

Conjunto de procesos metabólicos que liberan energía. Estos incluyen degradación y oxidación de moléculas de alimento, así como reacciones que retienen la energía del Sol. El propósito de estas reacciones catabólicas es proveer energía, poder reductor y componentes necesitados por reacciones anabólicas. La naturaleza de estas reacciones catabólicas difiere de organismo en organismo. Sin embargo, estas diferentes formas de catabolismo dependen de reacciones de reducción-oxidación que involucran transferencia de electrones de moléculas donantes (como las moléculas orgánicas, agua, amoníaco, sulfuro de hidrógeno e iones ferrosos), a aceptores de dichos electrones como el oxígeno, el nitrato o el sulfato.

Fosforilación Oxidativa

Es una ruta metabólica que utiliza energía liberada por la oxidación de nutrientes para producir adenosín trifosfato (ATP). Se le llama así para distinguirla de otras rutas que producen ATP con menor rendimiento, llamadas "a nivel de sustrato". Se calcula que hasta el 90% de la energía celular en forma de ATP es producida mediante este proceso.

Glucogénesis

La glucogénesis es la ruta anabólica por la que tiene lugar la síntesis de glucógeno (también llamado glicógeno) a partir de un precursor más simple, la glucosa-6-fosfato. Se lleva a cabo principalmente en el hígado, y en menor medida en el músculo, es activado por insulina en respuesta a los altos niveles de glucosa, que pueden ser (por ejemplo) posteriores a la ingesta de alimentos con carbohidratos.

Se forma por la incorporación repetida de unidades de glucosa, la que llega en forma de UDP-Glucosa a un partidor de glucógeno preexistente que consiste en la proteína glucogenina, formada por 2 cadenas, que al autoglicosilarse puede unir cada una de sus cadenas a un octámero de glucosas. Para que la glucosa-6-fosfato pueda unirse a la UDP requiere de la participación de dos enzimas, la primera, fosfoglucomutasa, modifica la posición del fosfato a glucosa-1-fosfato.

La glucosa-1-fosfato es el precursor para la síntesis de glucógeno pero también es el producto de su degradación. La síntesis de glucógeno requiere de aporte energético. El dador de glucosa para la síntesis de glucógeno es la UDP-glucosa donde el residuo glucosilo está activado para su transferencia, por su combinación con un compuesto de alta energía como el UTP.

Autor:

Johanna Alessandra Rojas Lopez