Fuentes Energéticas y Transformación de los Alimentos en Fuente de Energía

Los alimentos nos proporcionan la energía (química) necesaria para mantener nuestra actividad diaria. Esta energía (quimica se transforma en calorífica) puede calcularse a través del calor producido por el cuerpo, que es consecuencia de la oxidación de los nutrientes y se mide en calorías. Las necesidades calóricas humanas responden a la necesidad de mantener la temperatura corporal constante, de atender al trabajo de ciertos órganos y glándulas, de crecer en una determinada época de la vida y de reponer el desgaste diario de los tejidos. Por supuesto, estas necesidades varían según la actividad física, el tipo de trabajo, la edad o en situaciones fisiológicas especiales.

Cada día el cuerpo humano necesita una cantidad determinada de energía. Las células utilizan esta energía  para vivir y ejecutar sus diversas funciones. Los alimentos que ingerimos contienen una multitud de sustancias que nuestro cuerpo necesita para su correcto funcionamiento y crecimiento. Entre ellas, encontramos tres grupos moleculares a partir de las cuales podemos obtener la energía necesaria. Estos grupos son los hidratos de carbono (o carbohidratos), las grasas (o lípidos) y las proteínas. Los carbohidratos son la fuente principal de energía, las proteínas son la fuente auxiliar y las grasas son la reserva energética más importante del cuerpo.

A lo largo de la respiración aerobia (el proceso que explicarmos a continuación), se originan varias sustancias pero la mas importante es el ATP (trifosfato de adenosina). Esta molécula es el transportador más importante en las células y es considerada como la “moneda energética universal”, porque ejerce la misma función en todos los seres vivos.

En la siguiente imagen observamos un esquema de los pasos necesarios para la producción de ATP:

Paso 1: La digestión

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El fin de la digestión es la desintegración de las moléculas complejas contenidas en la comida en sus componentes más sencillos, para que ellos puedan ser absorbidos en el intestino. Este proceso inicia en la boca con la masticación y la saliva y continúa en el estómago por medio de los movimientos peristálticos y el jugo gástrico. La bilis y el jugo pancreático que son liberados en el intestino completan la digestión. De esa manera obtenemos como productos finales la glucosa (procedente de los carbohidratos mediante la glucolisis), los ácidos grasos (a partir de los lípidos mediante la lipolisis) y los aminoácidos (elementos básicos de las proteínas, mediante un proceso llamado proteólisis).

Paso 2: Absorción y distribución

A lo largo del intestino delgado, las células intestinales absorben los nutrientes fraccionados y los liberan en el torrente sanguíneo o en los vasos linfáticos, que a su vez desembocan en el corriente sanguíneo. De esa manera la glucosa, los lípidos y los aminoácidos llegan a todas las células del cuerpo.

Es importante mencionar que no todas las células utilizan los nutrientes de la misma manera. Los eritrocitos por ejemplo, metabolizan únicamente la glucosa porque no disponen de mitocondrias. En este artículo hablaremos de la respiración aerobia que precisa la presencia de oxígeno y mitocondrias en las células. En defecto de oxígeno o de mitocondrias en una célula, la metabolización se lleva a cabo por medio de la respiración anaerobia, que pero es mucho menos eficaz de la aerobia en cuanto a producción de energía.

Paso 3: Transformación en acetil-CoA

Una vez en las células, las sustancias obtenidas por la digestión sufren transformaciones por la acción de enzimas para formar el anión piruvato (en el caso de la glucosa) o el acetoacetato (en el caso de los aminoácidos y los ácidos grasos). A continuación, estas dos sustancias son oxidadas para convertirse en acetil-coA, una molécula que se compone de un grupo acetil (procedente del piruvato o del acetoacetato) unido a la coenzima A.

Paso 4: Ciclo de Krebs, cadena respiratoria y fosforilación oxidativa

El acetil-coA entra en las mitocondrias, donde toma parte en el Ciclo de Krebs (también denominado ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos). De este ciclo proceden las moléculas NADH y FADH, unos reductores necesarios para el funcionamiento de la cadena respiratoria.

La cadena respiratoria se compone de una serie de reacciones redox (reducción-oxidación), cuyo resultado es la producción de energía térmica (calor). Esta energía en fin se utiliza para la síntesis de ATP a partir de ADP (difosfato de adenosina) y un grupo fosfato mediante el proceso metabólico de fosforilación oxidativa.

Aunque nuestro cuerpo es capaz de obtener energía a partir de los tres grupos moleculares mencionados arriba, pero los carbohidratos son la fuente idónea por la “limpieza” de su metabolización. Durante la metabolización de las proteínas por ejemplo se obtiene el amoníaco tóxico, que necesita ser trasformado para su excreción. Al contrario, del catabolismo de una molécula de glucosa (C₆H₁₂O₆) provienen 36 moléculas de ATP (en neto), 6 moléculas de agua (H₂O) y 6 moléculas de dióxido de carbono (CO₂). No se producen sustancias tóxicas o no deseables que necesitan ser ulteriormente tratadas, en cuanto el CO₂ se elimina desde los pulmones por espiración.