Macronutrientes como fuente de energía

El concepto de homeostasis a groso modo hacer referencia a mantener lo mismo, es decir impedir variaciones en el medio interno que sean incompatibles con el funcionamiento del organismo. Lo esencial en la homeostasis hace referencia mantener constante la organización estructural, lo cual a su vez posibilita la manifestación de las funciones vitales, mientras que a su vez, la función vital más global es precisamente mantener la organización estructural.

Para poder mantener la integridad  estructural se requiere que la composición corporal sea apropiada, por lo cual a pesar de que los constituyentes biológicos del organismo se encuentran en un constante proceso de recambio se logra mantener una composición constante, lo cual se denomina  estado estacionario, para lo cual se requiere de una actividad metabólica constante, basada en la oxidación de los compuestos carbonados de los alimentos, con el objetivo de construir nuestros propios componentes carbonados y a la vez producir sustancias de desecho que posteriormente son eliminadas.

Pese a que todos nuestros constituyentes corporales están en un constante recambio, la velocidad con lo cual se realiza a aquello se modifica según el componente, los cuales se pueden clasificar en dos tipos:

Constituyentes inorgánicos:

  • Agua (60%)
  • Componentes inorgánicos óseos
  • Componentes inorgánicos no óseos.

Constituyentes orgánicos:

  • Lípidos: corresponden al constituyente orgánico de mayor abundancia, los cuales funcionan principalmente como reservorio energético, sin embargo una fracción de los lípidos corporales poseen funciones estructurales, como por ejemplo aquellos que conforman las membranas plasmáticas.
  • Proteínas
  • Carbohidratos: se encuentra en bajas cantidades en el organismo, ya que por lo común son utilizados para el aporte energético inmediato.

El funcionamiento global del metabolismo se basa en la obtención de lípidos, carbohidratos y proteínas provenientes desde los alimentos, los cuales son degradados a nivel del tracto digestivo, con el objetivo de obtener los monómeros elementales de dichas moléculas, vale decir, triglicéridos, glucosa y aminoácidos, los cuales a nivel intracelular, mediante vías catabólicas convergentes, derivan en la síntesis de piruvato, del cual se obtiene la acetil CoA, para posteriormente originar los intermediaros de acople metabólico, siendo el principal el ATP. Durante las fases anabólicas del metabolismo, el proceso anteriormente detallado se invierte, con el objetivo de conformar nuestros propios constituyentes, es decir, lípidos, proteínas y carbohidratos.

En resumidas cuentas, se está generando un acoplamiento constante entre el catabolismo, es decir, degradación de constituyentes orgánicos con la correspondiente generación de energía y el anabolismo, es decir, formación de nuestros propios constituyentes, los cuales requieren de energía. Cuando se degradan moléculas complejas para obtener moléculas simples, se produce la formación de acopladores metabólicos como el ATP, los cuales son utilizados de forma inmediata por las vías anabólicas para  obtener energía y conformar nuestros propios constituyentes.

De lo anterior es posible deducir que una característica fundamental de los acopladores metabólicos en general es que no se almacenan, sino que se están recambiando constantemente, es decir, se forman y degradan inmediatamente con la finalidad de mantener el metabolismo corporal. El recambio diario de ATP es de aproximadamente 30 Kg, es decir, la formación de ATP equivale a 30 Kg, complementado con el hecho de que la degradación simultanea de ATP equivale a la misma cantidad.

El ATP no solamente se sintetiza mediante la oxidación de los componentes orgánicos externos provenientes de los alimentos, sino que ante periodos de baja ingesta, se puede obtener ATP mediante la oxidación de nuestras propias reservas energéticas.

El ATP no se utiliza únicamente durante los procesos anabólicos de síntesis, sino que en todo trabajo biológico en general, por ejemplo la mantención del funcionamiento de las bombas mantenedoras de los gradientes electroquímicos.

Pese a que el gasto energético es constante, el aporte de energía mediante el consumo de alimentos es esporádico, por lo cual la solución es poseer reservas energéticas similares a los alimentos, es de0cir, reservas energéticas basadas en carbohidratos, lípidos y proteínas.

Entre las reservas energéticas del organismo se encuentra:

  • Triglicéridos (85%): corresponde a la reserva energética cuantitativamente más importante, los cuales se almacenan en el tejido adiposo. Químicamente los triglicéridos se conforman mediante tres ácidos grasos esterificados con una molécula de glicerol, es decir, corresponde a un ester orgánico. El proveedor de energía en el triglicérido corresponde específicamente a los ácidos grasos. La causa por la cual los triglicéridos corresponden a la reserva energética más importante desde el punto de vista cuantitativo se debe  a dos razones:
  • Los átomos de carbonos localizados en las cadenas de ácidos grasos, son el carbono mas reducido de los compuestos orgánicos, por lo cual, considerando que el metabolismo es oxidativo, entre más reducido se encuentre el sustrato, mas energía es posible obtener de él.
  • Las grasas son mucho más livianas y densas en comparación a otros compuestos orgánicos como los carbohidratos y proteínas, los cuales se caracterizan por retener agua generando un volumen que dificulta el movimiento y que aumenta el peso, es decir, la energía almacenada seria ocupada casi en su totalidad para el desplazamiento.

Las características de los triglicéridos como las moléculas bioenergeticamente mas apropiadas para el almacenamiento de energía se complementan con el hecho de que casi la totalidad de los tejidos tienen la capacidad de utilizar los ácidos grasos como fuente energética, a excepción del tejido nervioso, cuyo complemento enzimático no tienen la capacidad de utilizar eficientemente  los ácidos grasos. En el caso del glicerol, aunque su almacenamiento es poco relevante desde el punto de vista cuantitativo, cualitativamente es relevante, ya que corresponde a uno de los pocos sustratos gluconeogenicos, es decir, funciona como un sustrato para la conformación de glucosa, sin ser un derivado de la glucosa.

  • Carbohidratos (0.59%): cuantitativamente el almacenamiento de calorías en carbohidratos es mucho menos relevante que en los triglicéridos, sin embargo cualitativamente son muy relevantes, puesto que son de rápida utilización y movilización, por lo cual poseen una inmediata disponibilidad de uso. Uno de los carbohidratos que son importantes en cuanto a reserva energética corresponde al glucógeno, el cual se puede localizar en dos tejidos:
  • Glucógeno hepático: corresponde a un reservorio energético que contribuye al aporte de glucosa hacia la circulación general.
  • Glucógeno muscular: corresponde a un reservorio energético que contribuye al aporte de glucosa exclusivamente para el mismo musculo en el cual se encontraba almacenado, producto de que una vez degradado ingresa de forma inmediata a la via glicolitica.

La glucosa se caracteriza por ser cualitativamente relevante, ya que es utilizada eficientemente por la totalidad de los tejidos, siendo el contribuyente energético principal en aquellos tejidos que no tienen la capacidad de utilizar los acido grados como en el caso del tejido neuronal.

  • Proteínas (15%): por lo general no son utilizadas como reservorio energético, ya que para su propia elaboración se requiere de un gran aporte energético, por lo cual se desempeñan principalmente en funciones especificas, sin embargo en condiciones de ayuno prolongado (sobre 18 horas de ayuno) se comienza a generar consumo gradual de proteínas, primordialmente de origen muscular, las cuales al ser proteolizadas liberan aminoácidos hacia la circulación sanguínea que pueden ser utilizados como sustrato de la gluconeogenesis, con el objetivo de mantener un aporte apropiado de glucosa hacia el sistema nervioso. Cuando el ayuno se prolonga por días, las proteínas pasan a ser consideradas como el principal aporte energético, cuyos aminoácidos son utilizados más eficientemente que el glicerol proveniente de los triglicéridos durante la gluconeogenesis.

Durante evento de aumento de peso corporal, del conjunto de reservas energéticas, la única que experimenta un aumento importante corresponde a la grasa, mientras que proteínas y carbohidratos solamente experimentan pequeñas variaciones, por lo cual la capacidad del organismo de almacenar grasas es tremendamente eficiente.

La capacidad de almacenamiento de reservas energéticas por lo común es contraria a la tasa de recambio, la cual mide la utilización de una determinada reserva energética por unidad de tiempo. Considerando que los carbohidratos corresponden a la reserva energética minoritaria, dicha situación se debe principalmente a que son la reserva energética de mayor utilización, recambiando diariamente el 60% de los carbohidratos, lo cual lógicamente se debe a que son utilizadas por la totalidad de los tejidos. Por lo cual, las calorías provenientes de las reservas energéticas no provienen necesariamente de aquella que se encuentren en mayor cantidad.

En el caso de las proteínas, solamente son recambiables aquellas que son movilizables, siendo su tasa de recambio del 2%, mientras que aquellas que por lo común cumplen un rol estructural y que no son movilizables, no participan del recambio diario. En cuanto a los lípidos, estos tienen la capacidad de recambiar un 1% de sus reservas, lo cual hace referencia a una baja tasa de recambio, considerando la gran cantidad de tejido adiposo presente en el cuerpo.

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