Metabolismo El metabolismo se refiere a todos los procesos f�sicos y qu�micos del cuerpo que convierten o usan energ�a, tales como: Respiraci�n. Circulaci�n sangu�nea. Regulaci�n de la temperatura corporal.

• Contracci�n muscular
• Digesti�n de alimentos y nutrientes
• Eliminaci�n de los desechos a trav�s de la orina y de las heces
• Funcionamiento del cerebro y los nervios

• varios  VERSI�N GENERAL DE METABOLISMOA UN NIVEL PROFUNDO DE LAS CELULAS

  Introducci�n

  �Qu� est� sucediendo en tu cuerpo ahora mismo? Tu primera respuesta podr�a ser que tienes hambre o que tus m�sculos est�n adoloridos despu�s de una carrera o que est�s cansado. Pero vayamos a un nivel m�s profundo, m�s all� de tu consciencia y veamos qu� est� pasando en tus c�lulas.

  Si pudieras echar un vistazo dentro de cualquier c�lula de tu cuerpo, ver�as que es un centro de mucha actividad, m�s parecido a un bullicioso mercado al aire libre que a una habitaci�n tranquila. Tanto si est�s despierto o dormido, corriendo o viendo la televisi�n, la energ�a est� siendo transformada dentro de tus c�lulas, cambiando de forma al tiempo que las mol�culas realizan las reacciones qu�micas interconectadas que te mantienen vivo y funcional.

  Visi�n general del metabolismo

  Las c�lulas est�n continuamente realizando miles de reacciones qu�micas necesarias para mantener vivas y sanas a las c�lulas y a todo tu organismo. Estas reacciones qu�micas a menudo est�n vinculadas en cadenas o v�as. Todas las reacciones qu�micas que suceden dentro de una c�lula se conocen en conjunto como el metabolismo de la c�lula.

  Para darnos una idea de la complejidad del metabolismo, examinemos el diagrama metab�lico a continuaci�n. Para mi, este enredo de l�neas parece un mapa de un enorme sistema de trenes o una elegante placa de circuitos. De hecho, es un diagrama de las v�as metab�licas principales en una c�lula eucarionte, como las c�lulas que conforman el cuerpo humano. Cada l�nea es una reacci�n y cada c�rculo es un reactivo o producto.

  En la red metab�ica de la c�lula, algunas reacciones qu�micas liberan energ�a y pueden suceder espont�neamente (sin aporte de energ�a). Sin embargo, otras necesitan que se agregue energ�a para poder llevarse a cabo. De la misma forma como necesitas alimentarte continuamente para reponer lo que usa tu cuerpo, tambi�n las c�lulas necesitan una entrada continua de energ�a para impulsar sus reacciones qu�micas que requieren energ�a. De hecho, �los alimentos que consumes son la fuente de energ�a que utilizan tus c�lulas!

  Para concretar la idea de metabolismo un poco m�s, examinemos dos procesos metab�licos que son fundamentales para la vida en la Tierra: aquellos que contruyen az�cares y aquellos que los descomponen.

  La degradaci�n de la glucosa: la respiraci�n celular

  Como un ejemplo de una v�a que libera energ�a, veamos c�mo una de tus c�lulas podr�a degradar una mol�cula de az�car (digamos, del dulce que tomaste como postre).

  Muchas c�lulas, incluso la mayor�a de las c�lulas de tu cuerpo, obtienen energ�a de la glucosa (${}_{\mathrm{}}{}_{\mathrm{}}{}_{\mathrm{}}$\[\text C_6\text H_{12}\text O_6\]) en un proceso llamado respiraci�n celular. Durante este proceso, una mol�cula de glucosa se degrada gradualmente, en muchos pasos peque�os. Sin embargo, el proceso tienen la siguiente reacci�n general:

  ${}_{\mathrm{}}{}_{\mathrm{}}{}_{\mathrm{}}$ \[\text C_6\text H_{12}\text O_6\] + $\mathrm{}{}_{\mathrm{}}$\[6\text O_2\] \[→\] $\mathrm{}{}_{\mathrm{}}$\[6\text CO_2\] + $\mathrm{}{}_{\mathrm{}}$\[6 \text H_2\text O\] + ï¿½\[\text{energ�a}\]

  La descomposici�n de la glucosa libera energ�a, y esta es capturada en la c�lula en la forma de trifosfato de adenosina, o ATP. El ATP es una mol�cula peque�a que le da a la c�lula una manera conveniente de almacenar energ�a por un periodo breve.

  Una vez que se produce el ATP, otras reacciones en la c�lula lo pueden usar como fuente de energ�a. De igual forma que los humanos utilizamos dinero porque es m�s sencillo que usar el trueque cada vez que necesitamos algo, as� la c�lulas usan ATP para tener una forma estandarizada para transferir energ�a. Debido a esto, en ocasiones el ATP se describe como la "moneda energ�tica" de la c�lula.

  La fabricaci�n de glucosa: la fotos�ntesis

  Como ejemplo de una v�a metab�lica que requiere energ�a, demos la vuelta al ejemplo anterior para ver c�mo se construye una mol�cula de az�car.

  Las plantas fabrican los az�cares como la glucosa en un proceso llamado fotos�ntesis. En la fotos�ntesis, las plantas utilizan energ�a solar para convertir el gas di�xido de carbono en mol�culas de az�car. Este proceso sucede en muchos pasos peque�os, pero su reacci�n general es justo la reacci�n de la respiraci�n a la inversa:

  $\mathrm{}{}_{\mathrm{}}$ \[6 \text{CO}_2\] + $\mathrm{}{}_{\mathrm{}}$\[6 \text H_2\text O\] + ï¿½\[\text{energ�a}\] \[→\] ${}_{\mathrm{}}{}_{\mathrm{}}{}_{\mathrm{}}$\[\text C_6\text H_{12}\text O_6\] + $\mathrm{}{}_{\mathrm{}}$\[6\text O_2\]

  Al igual que nosotros, las plantas necesitan energ�a para impulsar sus procesos celulares, as� que parte de los az�cares los utiliza la misma planta. Tambi�n pueden proporcionar una fuente de alimento para los animales que se comen la planta, como la ardilla que se muestra a continuaci�n. En ambos casos, la glucosa se degradar� a trav�s de la respiraci�n celular, y generar� ATP para que la c�lula pueda seguir funcionando.

  Rutas anab�licas y catab�licas

  Tanto el proceso de fabricaci�n de glucosa como el de su degradaci�n son ejemplos de v�as metab�licas. Una v�a metab�lica es una serie de reacciones qu�micas conectadas que se alimentan unas a otras. La v�a toma una o m�s mol�culas de inicio y, a trav�s de una serie de mol�culas intermedias, las convierte en productos.

  Las v�as metab�licas se pueden dividir en general en dos categor�as seg�n sus efectos. La fotos�ntesis, que fabrica az�cares a partir de mol�culas m�s peque�as, es una v�a "de construcci�n" o anab�lica. En constraste, la respiraci�n celular descompone el az�car en mol�culas m�s peque�as y es una v�a "de degradaci�n" o catab�lica.

  Las v�as anab�licas construyen mol�culas complejas a partir de mol�culas sencillas y usualmente necesitan el aporte de energ�a. La fabricaci�n de glucosa a partir de di�xido de carbono es un ejemplo. Otros ejemplos incluyen la s�ntesis de prote�nas a partir de amino�cidos, o la producci�n de cadenas de ADN a partir de nucle�tidos, que son los componentes fundamentales de los �cidos nucleicos. Estos procesos biosint�ticos son cruciales para la vida de las c�lulas, se realizan continuamente y utilizan energ�a contenida en el ATP y otras mol�culas que almacenan energ�a de corto plazo.

  Las v�as catab�licas involucran la degradaci�n de mol�culas complejas en mol�culas m�s sencillas y usualmente liberan energ�a. La energ�a almacenada en los enlaces de las mol�culas complejas, tales como la glucosa y los l�pidos, se libera en las v�as catab�licas. Luego se extrae en formas que impulsan el trabajo de la c�lula, por ejemplo a trav�s de la s�ntesis de ATP.

  Una nota final pero importante: las reacciones qu�micas en las v�as metab�licas no suceden autom�ticamente, sin alguna direcci�n. Por el contrario, cada reacci�n en una v�a es facilitada o catalizada por una prote�na llamada enzima. Puedes conocer m�s sobre las enzimas y c�mo controlan las reacciones bioqu�micas en el tema enzimas.

  �Qu� es el metabolismo? en versi�n analizante ?

  • El metabolismo es el conjunto de reacciones qu�micas que se producen en nuestro organismo por el que se sintetizan o degradan las mol�culas que forman los tejidos de nuestro cuerpo para realizar todas sus funciones vitales.

    Estas reacciones qu�micas se producen gracias a unas prote�nas denominadas enzimas que convierten unos compuestos en otros y tambi�n gracias a otras prote�nas encargadas del transporte de �stos compuestos.

�Qu� es el metabolismo? con la ciencia?El t�rmino metabolismo (acu�ado por Theodor Schwann,¹​ proveniente del griego μεταβολή, metabole, que significa cambio, m�s el sufijo -ισμός (-ismo) que significa cualidad, sistema),²​³​ hace referencia a todos los procesos f�sicos y qu�micos del cuerpo que convierten o usan energ�a, tales como: respiraci�n, circulaci�n sangu�nea, regulaci�n de la temperatura corporal, contracci�n muscular, digesti�n de alimentos y nutrientes, eliminaci�n de los desechos a trav�s de la orina y de las heces y funcionamiento del cerebro y los nervios.⁴​ Estos complejos procesos interrelacionados son la base de la vida a escala molecular y permiten las diversas actividades de las c�lulas: crecer, reproducirse, mantener sus estructuras y responder a est�mulos, entre otras.

El metabolismo se divide en dos tipos, el catabolismo y el anabolismo, que son procesos acoplados, puesto que uno depende del otro:

• Las reacciones catab�licas liberan energ�a; un ejemplo de ello es la gluc�lisis, un proceso de degradaci�n de compuestos como la glucosa, cuya reacci�n resulta en la liberaci�n de la energ�a retenida en sus enlaces qu�micos.
• Las reacciones anab�licas, en cambio, utilizan esa energ�a para recomponer enlaces qu�micos y construir componentes de las c�lulas, como las prote�nas y los ï¿½cidos nucleicos.

Este proceso est� a cargo de enzimas localizadas en el h�gado. En el caso de las drogas psicoactivas a menudo se trata simplemente de eliminar su capacidad de atravesar las membranas de l�pidos para que no puedan pasar la barrera hematoencef�lica y alcanzar el sistema nervioso central, lo que explica la importancia del h�gado y el hecho de que ese ï¿½rgano sea afectado con frecuencia en los casos de consumo masivo o continuo de drogas.

La econom�a que la actividad celular impone sobre sus recursos obliga a organizar estrictamente las reacciones qu�micas del metabolismo en v�as o rutas metab�licas en las que un compuesto qu�mico (sustrato) es transformado en otro (producto) y este a su vez funciona como sustrato para generar otro producto, en una secuencia de reacciones en las que intervienen diferentes enzimas (por lo general una para cada sustrato-reacci�n). Las enzimas son cruciales en el metabolismo porque agilizan las reacciones fisicoqu�micas al convertir posibles reacciones termodin�micas deseadas, pero "no favorables", mediante un acoplamiento, en reacciones favorables. Las enzimas tambi�n se comportan como factores reguladores de las v�as metab�licas �de las que modifican la funcionalidad, y por ende la actividad completa� en respuesta al ambiente y a las necesidades de la c�lula o seg�n se�ales de otras c�lulas.

El metabolismo de un organismo determina las sustancias que encontrar� nutritivas y las que encontrar� t�xicas. Por ejemplo, algunas c�lulas procariotas utilizan sulfuro de hidr�geno como nutriente, pero ese gas es venenoso para los animales.⁵​ La velocidad del metabolismo, el rango metab�lico, tambi�n influye en cu�nto alimento va a requerir un organismo.

Una caracter�stica del metabolismo es la similitud de las rutas metab�licas b�sicas incluso entre especies muy diferentes. Por ejemplo, la secuencia de pasos qu�micos en una v�a metab�lica como el ciclo de Krebs es universal entre c�lulas vivientes tan diversas como la bacteria unicelular Escherichia coli y organismos pluricelulares como el elefante.⁶​

Es probable que esta estructura metab�lica compartida sea el resultado de la alta eficiencia de estas rutas y de su temprana aparici�n en la historia evolutiva.⁷​⁸​

El m�todo cl�sico para estudiar el metabolismo consiste en un enfoque centrado en una ruta metab�lica espec�fica. Los diversos elementos que se utilizan en el organismo son valiosos en todas las categor�as histol�gicas, de tejidos a c�lulas, que definen las rutas de los precursores hacia su producto final.⁹​ Las enzimas que catabolizan esas reacciones qu�micas pueden ser purificadas para estudiar su cin�tica enzim�tica y las respuestas que presentan frente a diversos inhibidores. Otro tipo de estudio que se puede llevar a cabo en paralelo es la identificaci�n de los metabolitos presentes en una c�lula o tejido (el estudio del conjunto de esas mol�culas se denomina metabol�mica). Los estudios de ese tipo ofrecen una visi�n de las estructuras y funciones de rutas metab�licas simples, pero son inadecuados cuando se quieren aplicar a sistemas m�s complejos como el metabolismo global de la c�lula.¹⁰​

En la imagen de la derecha se puede apreciar la complejidad de una red metab�lica celular que muestra interacciones entre tan solo cuarenta y tres prote�nas y cuarenta metabolitos, secuencia de genomas que provee listas que contienen hasta 45 000 genes.¹¹​ Sin embargo, es posible usar esta informaci�n para reconstruir redes completas de comportamientos bioqu�micos y producir m�s modelos matem�ticos hol�sticos que puedan explicar y predecir su comportamiento.¹²​ Estos modelos son mucho m�s efectivos cuando se usan para integrar la informaci�n de las rutas y de los metabolitos obtenida por m�todos cl�sicos con los datos de expresi�n g�nica logrados mediante estudios de prote�mica y de chips de ADN.¹³​

Una de las aplicaciones tecnol�gicas de esta informaci�n es la ingenier�a metab�lica. Con esta tecnolog�a, organismos como las levaduras, las plantas o las bacterias son modificados gen�ticamente para tornarlos m�s �tiles en alg�n campo de la biotecnolog�a, como puede ser la producci�n de drogas, antibi�ticos o qu�micos industriales.¹⁴​¹⁵​¹⁶​ Estas modificaciones gen�ticas tienen como objetivo reducir la cantidad de energ�a usada para generar el producto, incrementar los beneficios y reducir la producci�n de desechos.¹⁷​

�Qu� es el s�ndrome ?metab�lico