Los procesos metabólicos son secuencias de reacciones bioquímicas que tienen lugar dentro de las células vivas para mantener la vida. Se pueden dividir en dos tipos principales. Los procesos catabólicos, o vías, implican la descomposición de moléculas complejas de los alimentos en unidades más pequeñas que pueden usarse como bloques de construcción para nuevas moléculas o para proporcionar energía. Las vías anabólicas implican el uso de energía para construir nuevos químicos que se convierten en componentes de las células. Estas reacciones son posibles gracias a una serie de catalizadores orgánicos conocidos como enzimas .

Los procesos anabólicos incluyen las contracciones musculares que proporcionan movimiento en los animales.

Juntos, los dos tipos de procesos metabólicos permiten la transformación de las materias primas, o nutrientes , que son absorbidos por un organismo en tejido. Un compuesto, común a toda la vida celular, es esencial para estas transformaciones. El trifosfato de adenosina (ATP) se utiliza para almacenar energía obtenida de nutrientes, como los carbohidratos, y para liberar energía cuando es necesaria para la formación de nuevas moléculas.

Los procesos catabólicos son procesos metabólicos que descomponen los alimentos en el cuerpo para crear nuevas moléculas o proporcionar energía.

Procesos catabólicos

Algunos organismos, como las plantas verdes, elaboran su propio alimento a partir de materiales inorgánicos, mientras que otros, como los animales, consumen materiales orgánicos para obtener su nutrición. Los alimentos consumidos por los animales se pueden dividir en tres tipos principales: carbohidratos, lípidos (grasas y aceites) y proteínas. La digestión implica procesos catabólicos que los descomponen en componentes más simples. Por ejemplo, los carbohidratos relativamente complejos, como los polisacáridos y los disacáridos, se descomponen en glucosa y las proteínas se descomponen en aminoácidos. Estos compuestos más simples se pueden utilizar mediante procesos anabólicos para construir nuevos materiales, o se pueden descomponer aún más para proporcionar energía.

El ADN se construye a partir de nucleótidos en un tipo de proceso metabólico conocido como anabólico.

La respiración celular es el proceso por el cual los carbohidratos glucosa (C 6 H 12 O 6 ) se descomponen en dióxido de carbono (CO 2 ) y agua (H 2 O), produciendo energía que se almacena en ATP. El procedimiento implica oxidación y, donde hay oxígeno atmosférico disponible, se utiliza en lo que se conoce como respiración aeróbica. Este es el proceso que tiene lugar en animales, plantas y algunos microorganismos. La reacción general se puede resumir como

Los procesos anabaólicos usan los alimentos descompuestos por procesos catabólicos, pero si se descomponen más de los que se usan, puede hacer que la grasa se acumule en el cuerpo.

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 -> 6CO 2 + 6H 2 O

pero el proceso tiene lugar en varias etapas y los detalles son bastante complejos.

En condiciones en las que no hay oxígeno libre, tiene lugar la respiración anaeróbica. Esto se encuentra solo en ciertos microorganismos que viven en el suelo, la materia orgánica en descomposición, debajo del mar, en las profundidades del subsuelo y en los intestinos de los animales. Estos organismos utilizan alternativas como nitratos, sulfatos, fumarato e incluso azufre en lugar del oxígeno libre. La respiración anaeróbica es mucho menos eficiente que el proceso aeróbico y produce mucho menos ATP, pero al principio de la historia de la Tierra, antes de que hubiera oxígeno libre en la atmósfera, esta era la única forma de respiración posible.

Las células funcionan con ATP, que en su mayor parte es sintetizado por mitocondrias.

En los animales, los lípidos también se oxidan a dióxido de carbono y agua, pero los primeros pasos son diferentes. La química de los organismos tiene lugar en un entorno a base de agua, pero las grasas y los aceites no se mezclan con el agua. El primer paso es emulsionar estas sustancias, lo que significa convertirlas en una forma que se mezcle con el agua, de la misma manera que los detergentes pueden ayudar a limpiar los derrames de petróleo. Esto se realiza mediante sustancias similares al jabón contenidas en la bilis que la vesícula biliar libera al intestino delgado. Luego, los lípidos se descomponen en ácidos grasos y glicerol, que pueden ser absorbidos a través de los intestinos y que luego pueden sufrir reacciones de oxidación similares a las que se realizan con los carbohidratos.

Las proteínas son moléculas muy grandes y complejas, formadas por componentes básicos conocidos como aminoácidos. Son metabolizados por diversas reacciones que los dividen en sus aminoácidos, que pueden ser absorbidos y luego utilizados dentro de las células. Por lo general, las proteínas no se utilizan para proporcionar energía, sino que los aminoácidos se utilizan para fabricar nuevas proteínas para construir tejido y músculo. En los casos en los que no haya carbohidratos o grasas disponibles en la dieta y el cuerpo haya agotado sus reservas de grasa, las proteínas pueden usarse para generar energía, por oxidación de sus aminoácidos. En estos casos, el cuerpo puede comenzar a descomponer las proteínas musculares.

Procesos anabólicos

Also known as biosynthesis, these are reactions that use up the energy stored in ATP by catabolic processes. They include the building of proteins from amino acids and the construction of DNA from nucleotides. In animals, the muscle contractions that power movement can also be included, as these require the use of stored energy. In plants, the synthesis of glucose from carbon dioxide and water through photosynthesis is another anabolic pathway.

Metabolic Processes and Body Weight

The energy obtained from food by catabolism may be used straight away, by anabolic processes, but if it is not used, much of it is stored as fat. The amount of energy that can be extracted from a food can be measured in calories. Similarly, the amount used up by various forms of exercise can also be measured this way. If consistently more calories are consumed than are used, fat will build up, resulting in weight gain. Conversely, if more calories are used up than are consumed, the body will obtain energy by using its fat reserves, losing weight.