miércoles, 10 de agosto de 2016

1 DIGESTIÓN A NIVEL CELULAR

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1.1 Digestión, absorción y nutrición ¿no son lo mismo?


Existe una confusión común entre la expresión nutrición y la expresión digestión, como si estas dos palabras fueran sinónimas. La nutrición es un proceso mucho más general, y representa la provisión a las células de todos los materiales necesarios para llevar a cabo sus necesidades metabólicas, además del proceso metabólico en sí, y la expulsión de los desechos generados por tales reacciones químicas (Banet & Núñez, 1997).

Aunque la mayoría de estas sustancias en los animales son proveídas a través de sus sistemas digestivos, otros nutrientes como el oxígeno se deben obtener a través del sistema de intercambio de gases. Más aun, dado que no todas las células se encuentran cerca de las zonas de absorción de los nutrientes, se requiere del sistema circulatorio para distribuir los nutrientes a las células más alejadas del cuerpo. En las plantas la mayor parte de la nutrición ocurre en independencia a un sistema digestivo, pues los materiales que se requieren se absorben de la tierra o se obtienen como gases a través de los estomas.

De lo anterior podemos decir que la digestiones un caso especial de la nutrición. Así, para nuestros objetivos definiremos a la digestión como el proceso de degradación, desglosamiento o descomposición de materia para poder absorberla e integrarla al metabolismo (Goodenough & McGuire, 2012; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013).

De esta manera podemos aislar tres momentos, el primero es el del rompimiento, el segundo la absorción y el tercero es el metabolismo. Dado que el metabolismo ya está siendo estudiado como un tema independiente a nivel celular enfocaremos nuestros esfuerzos en esta serie de artículos para hablar de la degradación de la materia y su absorción.

1.2 Digestión como un proceso básico de los seres vivos

Digerir es la capacidad de romper sustancias para transformarlas en otras con el objetivo de integrarlas a una red de reacciones metabólicas. Por tal razón el proceso de digestión se caracteriza por ser un proceso de degradación y también por ser un proceso químico. Adicionalmente, en el estudio del proceso digestivo también debemos tener en cuenta los procesos de absorción, es decir, los mecanismos que permiten que los nutrientes una vez obtenidos por digestión atraviesen las membranas biológicas al interior de tejidos y células (Desjardins, Houde, & Gagnon, 2005).

Las reacciones químicas del metabolismo que caracterizan a la digestión son las reacciones catabólicas, aunque cuando hablamos de digestión generalmente haremos referencia a reacciones catabólicas que ocurren fuera de la célula “o más precisamente de su ambiente interno”. La capacidad de descomponer sustancias mediante reacciones químicas es vital para la vida ya que le permite transformar materiales de su ambiente para poder crecer y proliferar.

El origen de la vida debe tratar con este maravilloso problema, y es el de encontrar mecanismos que permiten a los sistemas prebióticos crecer en complejidad aprovechando la energía de entidades inorgánicas. Sin embargo, como veremos más adelante, la digestión puede realizarse en contextos independientes al de la nutrición celular, sin que esto vaya en contra de la definición que dimos en el primer párrafo del presente escrito.

La digestión puede ser empleada por el sistema circulatorio para activar la cascada de coagulación proceso necesario para mantener la hemostasis “mantenimiento del ambiente sanguíneo” y la homeostasis “mantenimiento del ambiente interno de un ser vivo”. La cascada de coagulación depende de una batería de enzimas líticas llamadas proteasas de serina que se cortan unas a otras activándose entre sí para amplificar una señal bioquímica. Las proteasas de serina también son importantes en el sistema digestivo humano (APPLEBAUM, 2013).

También puede ser empleada por el sistema inmune como un mecanismo para destruir o inclusive para identificar patógenos. En el sistema inmune los patógenos y otras sustancias extrañas son descompuestas mediante un proceso digestivo, luego algunas partes importantes son seleccionadas para presentarlas al resto del sistema inmune y dar las alarmas de invasión (Desjardins et al., 2005).

Por lo anterior aunque discutiremos la digestión en el contexto de la nutrición siempre hay que tener en mente que es un proceso que puede darse en el contexto de otros sistemas de órganos y funciones biológicas.


1.3 La digestión, la química y las enzimas digestivas

La digestión opera a dos niveles, uno mecánico y otro químico. Sin embargo debido a que la mayoría de los seres vivos son unicelulares o tienen una fuerte dependencia de procesos no mecánicos enfocaremos la importancia de la digestión química sobre la mecánica En otras palabras, una bacteria no tiene dientes o piezas duras para apuñalar a su presa, aplastarla, molerla o cortarla, todos estos adjetivos que la digestión mecánica. Las bacterias y la inmensa mayoría de las células de vida libre “por no decir que las células de los seres vivos multicelulares” digieren de manera química.

La digestión química es una serie de reacciones químicas en la que los componentes complejos son descompuestos en otros más simples, que pueden ser manipulados por la célula. Estas reacciones generalmente son oxidaciones “en el sentido orgánico que romper moléculas grandes en otras más simples” mediadas por catalizadores biológicos llamados enzimas.

Las enzimas que se encargan de la digestión se denominan enzimas digestivas, y generalmente poseen una función básica, cortar enlaces, aunque pueden existir otras como aquellas que modifican la estructura “isomerasas”. Las proteínas digestivas reciben el nombre de enzimas líticas (lisis significa corte o rompimiento), de este modo las enzimas líticas se encargan del rompimiento de los nutrientes complejos. Las enzimas líticas son segregadas en todo momento en que un ser vivo desea descomponer algo, luego al estar descompuesto podrá absorberlo.

https://www.youtube.com/watch?v=d2dh1qvyF98.

El proceso de rompimiento enzimático por enzimas líticas bien puede ser denominado como el núcleo fundamental del proceso de digestión, todos los procesos digestivos de los seres vivos sin excepción requieren del uso de una batería de enzimas líticas que degradan lo que desean consumir. Al mismo tiempo, la deficiencia de estas enzimas puede causar casos de desnutrición muy grave.

https://www.youtube.com/watch?v=T8qgjeY5sCU.

En el video anterior podemos ver la digestión en el contexto del sistema inmune. Se observa la digestión al nivel celular por medio de un fagosoma 0:53 que contiene una sustancia compleja de color azul en el modelo, el cual va a ser atacado por las enzimas "amarillo" de un lisosoma. El fagosoma y el lisosoma se fusionan 0:55 y la sustancia se digiere 1:03

Un detalle final con las enzimas líticas es que siempre presentan el riesgo de digerir al ser vivo que las produce, por esta razón otra de las características de los mecanismos digestivos de los seres vivos es el aislamiento, contención, regulación y protección de las enzimas líticas para de digieran los nutrientes y no a ellos mismos.

https://www.youtube.com/watch?v=T77j7wJ6RT8

En el video anterior podemos ver la digestión en el contexto de la cascada de coagulación. La cascada de coagulación depende de una batería de enzimas líticas llamadas proteasas de serina que se cortan unas a otras activándose entre sí para amplificar una señal boquímica. Las proteasas de serina también son importantes en el sistema digestivo humano.

Sin embargo en ocasiones estos mecanismos de salvaguarda fallan, y causan enfermedades, en los seres humanos dos ejemplos relacionados al sistema digestivo son la ulcera o la gastritis, aunque otras patologías relacionadas con la coagulación de la sangre o el sistema inmune están relacionados al mal funcionamiento de las enzimas líticas.

Referencias generales: (Goodenough & McGuire, 2012; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013).

1.4 Transporte de sustancias a través de membrana

Al igual que pasa con el transporte de gase o la excreción, la digestión muchas veces requiere del paso de sustancias a través de membrana, lo cual involucra procesos de transporte pasivo y de transporte mediado por proteínas.

1.4.1 Transporte pasivo

Cuando una sustancia en estado acuoso o disuelto realmente está separada en dos cantidades por una membrana semipermeable a dicha sustancia, esta fluirá libremente de forma tal que las concentraciones a ambos lados tiendan a igualarse. La velocidad de flujo es mayor a medida que la diferencia de concentración –también llamada gradiente –es más alta, y la velocidad aparenta ser cero cuando las concentraciones son las mismas.


Solo los nutrientes más pequeños o que son solubles en grasas son capaces de atravesar las membranas de forma pasiva, todo lo demás requiere de un transporte mediado por proteínas para que sea eficaz y eficiente.

1.4.2 Transporte a través de membrana mediado por proteínas

El transporte de gases también involucra trasladar gases a las malas, ya sea porque se requiere un flujo muy rápido ya que los tejidos demandan un tipo de gas con gran impaciencia; o a que hay un gas acumulándose rápidamente que resulta tóxico

El transporte activo emplea proteínas que gastan energía celular, lo que les permite transportar nutrientes en contra del gradiente de concentración, mientras que el transporte pasivo facilitado emplea proteínas que aceleran el paso de nutrientes a favor del gradiente de concentración.

Algunas proteínas empleadas en el transporte de nutrientes no están ancladas a la membrana, pero si colaboran a que las concentraciones en un lado de la membrana sea lo suficientemente alto como para que el proceso osmótico se acelere.

A diferencia del intercambio de gases, la absorción de nutrientes durante los procesos digestivos requieren de proteínas, y principalmente de transporte activo, por tal razón se dice que la digestión es un proceso que gasta energía, y que algunos alimentos agotan más que otros a la hora de digerirlos.

Referencias generales: (Goodenough & McGuire, 2012; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013).

1.5 Transporte vesicular y la digestión intracelular

La digestión puede llevarse a cabo segregando las enzimas al medio íntimo extracelular o el lumen de un órgano, en cuyo caso se la clasifica como extracelular. En este tipo de digestión se obtienen nutrientes moleculares que se absorben por los mecanismos de transporte a través de la membrana externa.

No todos los seres vivos digieren extracelularmente, y por lo tanto deben emplear métodos que les permita absorber macronutrientes del ambiente íntimo de la membrana y envolverlos en vesículas digestivas para que en su interior se dé la digestión molecular final. Una vez procesado, los nutrientes se absorben por los mecanismos de transporte a través de la membrana vesicular y el material no digerido se elimina de la célula.

Existen varios mecanismos especializados basados en el proceso anterior. La digestión intracelular tiene otros propósitos más allá de los de nutrición, ya que el sistema inmune hace un uso extensivo e intensivo de la digestión vesicular para sus mecanismos de presentación de antígeno.

1.5.1 Endocitosis

La endocitosis es el proceso por el cual una célula cuya membrana externa es flexible rodea a otra partícula, puede ser otra célula u sustancia química, cuando termina de rodearla genera una vesícula interna llamada endosoma. La endocitosis puede dividirse en dos categorías principales, la endocitosis no específica y la endocitosis específica.

La endocitosis no específica también denominada pinocitosis engloba fluidos y todo material que se encuentre diluido en este.

La endocitosis específica también se denomina endocitosis mediada por receptores. En este caso la célula o partícula debe tener una serie de proteínas en si membrana que sirven como marcadores de reconocimiento. La célula que va a realizar la endocitosis también tiene otras  proteínas que sirven como reconocedores. Cuando ambos marcadores entran en contacto íntimo activan a la célula que realiza la endocitosis para iniciar el proceso.

Independientemente del tipo de endocitosis, el resultado final es un endosoma, es decir una vesícula del sistema de membranas internas de la célula eucariota. Esta vesícula y su contenido pueden sufrir diferentes destinos dependiendo del contexto, ya sea en el sistema inmune, en la digestión celular o como una manipulación de endoparásitos para atacar a la célula.

1.5.2 Fagocitosis

La fagocitosis se puede definir literalmente como un tipo de digestión interna por parte de una célula, y probablemente sea la primera digestión interna que existió.

La fagocitosis es un proceso más complejo que la endocitosis aunque muchas veces empleamos estos dos términos de manera indiferenciada. Sin embargo la diferencia está en el tratamiento que recibe el material endocitado, en la fagocitosis en endosoma “llamado en este caso fagosoma” recibe un tratamiento más complejo, poco después de que el fagosoma ingresa a la célula este se fusiona con otra vesícula llamada lisosoma.

Los lisosomas son vesículas que contienen las enzimas digestivas y otras sustancias químicas que degradan a la víctima.

Cuando el fagosoma se fusiona con el lisosoma se forma un fagolisosoma, las enzimas digestivas y las otras sustancias químicas oxidantes empiezan a degradar a la víctima transformándola en sus componentes básicos.

Una vez se han degradado, los componentes básicos que se extraen de allí serán absorbidos por los mecanismos de transporte a través de membrana dependiendo de la naturaleza del nutriente liberado. Este modo de alimentación es muy común en los eucariortes de vida libre unicelulares como las amebas. En los eucariotes multicelulares, especialmente en los animales la fagocitosis cumple una función inmune más que de nutrición.


Muchas células del sistema inmune como los monocitos activados pueden fagocitar activamente a otras células para mantener seguro al organismo. Sin embargo a pesar de esta pequeña escala, la fagocitosis nos muestra todos los pasos que intervienen en una digestión interna: (1) captura de la presa en un compartimiento especializado; (2) digestión de la presa por parte de enzimas líticas y otras sustancias químicas oxidantes; (3) absorción de los nutrientes y procesamiento de estos integradolos a alguna ruta metabólica o bioquímica; (4) eliminación de los desechos que no fueron absorbidos. Aunque ya hemos hablado fuertemente de los puntos (2) enzimas líticas, (3) absorción y someramente del (1) captura “del cual se hablará más específicamente en ecología”. Aún no hemos hablado del (4) eliminación.

La eliminación es el proceso en el cual se desechan compuestos que no fueron absorbidos y que nunca fueron parte de las rutas metabólicas del ser vivo. Otro proceso parecido es el de excreción en el cual se desechan compuestos químicos que hicieron parte de las redes metabólicas y que potencialmente podrían detenerlas de mantenerse en el cuerpo.
En el modelo anterior podemos ver un resumen general del proceso, este esquema sirve para otros sistemas debido a que a nivel celular muchas funciones se realizan por mecanismos conservados evolutivamente. En este caso podemos ver: (1) el retículo endoplasmático rugoso donde se sintetizan enzimas y proteínas, en este caso enzimas digestivas, que luego (2) son trasportadas por vesículas al aparato de Golgi donde (3 y 4) son maduradas en sus formas activas, para (5) ser emitidas al medio externo, o fusionarse con otras vesículas para modificaciones secundarias y ser emitidas al medio externo (5b).

Por lo general la digestión enzimática empieza con (7) fagocitosis o endocitosis, la vesícula formada es enviada al aparato de Golgi directamente (7c) o fusionada a una vesícula que transporta las enzimas líticas (7a, 7b), los productos de la digestión se absorben por los mecanismos de transporte a través de membrana y los desechos eliminados (8). 

Aunque estos dos procesos son semejantes no deben confundirse, la endocitosis crea un endosoma para partículas pequeñas y el fagosoma para partículas grandes, e incluso células.

Referencias generales: (Goodenough & McGuire, 2012; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013).


1.6 La absorción y los capilares

A diferencia del sistema respiratorio donde la absorción o secreción de los gases metabólicos se realiza por transporte pasivo, la digestión emplea prácticamente todos los mecanismos de transporte a través de membrana. De hecho muchas sustancias biológicamente importantes son incapaces de atravesar la membrana por transporte pasivo de una manera perceptible, por lo que requieren del transporte pasivo facilitado y el transporte activo para funcionar.

De hecho, en la digestión humana, la absorción es un proceso muy exigente en términos de transporte activo, cuando se realiza la absorción  grandes cantidades de sangre fluyen hacia el intestino delgado, la energía de la sangre activa a las proteínas del transporte activo permitiendo la absorción de nutrientes como los carbohidratos. Esto implica que durante la absorción de nutrientes el cuerpo ingresa en un estado de aletargamiento ya que grandes cantidades de energía están siendo empleadas para absorber los nutrientes.

Otro aspecto importante en la absorción es la relación superficie de contacto con respecto al volumen de nutrientes que ingresa. Ya sabemos que al incrementar el volumen la superficie que lo cubre se hace más pobre en proporción, por lo que un animal grande requiere de superficies de absorción enormes. Muchos animales solucionan el problema mediante pliegues de superficie capilar.

En el intestino de los vertebrados, la pared de este posee una innumerable cantidad de pliegues "¡y pliegues mas pequeños en la superficie de los primeros pliegues!" que incrementan la superficie de contacto con los nutrientes y disminuyendo la longitud del sistema digestivo necesaria para una absorción eficaz.

Por lo general esta superficie es capilar, es decir compuesta por una capa muy fina de células "o por una sola". El capilar del sistema digestivo se encuentra en contacto íntimo con los capilares del sistema circulatorio siendo esta la puerta de entrada de los nutrientes desde el ambiente externo "tubo del sistema digestivo" al ambiente interno "tubo del sistema circulatorio".

Ya en varias ocasiones hemos mencionado como el plegamiento de un epitelio incrementa la velocidad de flujo de partículas a través de él, y que este epitelio al ser compuesto por una capa de células o por unas pocas se denomina capilar. Los pliegues en el sistema digestivo de los vertebrados adquiere el nombre de vellosidades y microvellosidades.

Referencias generales: (Goodenough & McGuire, 2012; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013).

1.7 La relación área y volumen

Mientras que el área crece de manera cuadrática, el volumen lo hace de manera cubica; esta es una ley matemática muy simple. Lo que nos dice sobre la respiración/absorción de nutrientes/filtración es que, a medida que un ser vivo esférico crece, la superficie de intercambio de gases/electrolitos (y en general de cualquier sustancia) se hace proporcionalmente menos efectiva para sustentar el volumen creciente que encierra.

En otras palabras, los seres vivos más grandes tendrán más problemas para realizar el intercambio de sustancias, y este problema puede solucionarse de dos maneras generales, uno mediante la alteración de sus formas, de modo tal que la mayoría de sus tejidos estén en contacto con los nutrientes, o simplemente mediante el desarrollo de un sistema de órganos especializado en el intercambio de gases/absorción de nutrientes/filtración

Referencias generales: (Goodenough & McGuire, 2012; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013).

1.8 La digestión externa y la digestión interna

La digestión puede ser interna o externa. Una digestión interna es cuando el material a ser digerido se ingiere y en una cavidad especializada se segregan las enzimas líticas que rompen la sustancia en sus componentes constitutivos, los cuales pueden ser absorbidos por las células.

Una digestión externa es aquella en que el material a ser digerido se encuentra afuera del ser vivo, por lo que este segrega sus enzimas digestivas fuera de su cuerpo, la degradación toma lugar fuera del cuerpo del ser vivo quien al final solo tiene que absorber sus nutrientes.

Nosotros los humanos nos alimentamos por digestión interna, por lo que tendemos a pasar por alto la enorme importancia de la digestión externa. Por ejemplo muchos animales que cazan con venenos como las arañas o las serpientes digieren de forma externa en su totalidad o casi totalidad respectivamente. ¿Cómo lo hacen?, la respuesta es el veneno.

El veneno contiene una batería de enzimas líticas que degradan todo a su paso una vez ha sido inyectado. Las serpientes no pueden usar sus dientes para realizar una digestión mecánica, por lo que realiza dos operaciones de digestión química, la primera por medio del veneno digiere desde adentro hacia afuera de la víctima. Esta digestión puede operar mientras la victima aún no está en el interior de la serpiente y por eso se la clasifica como externa. Posteriormente cuando la serpiente se come a la víctima se realiza la digestión interna, donde las enzimas digestivas actuaran desde afuera hacia adentro de la víctima.

En el otro lado del espectro uno esperaría los seres vivos unicelulares se alimenten exclusivamente por digestión externa, pero seres vivos como la ameba pueden al hacer endocitosis generar un fagosoma. El fagosoma es una cavidad interna de la célula especializada en fusionarse con lisosomas los cuales contienen las enzimas digestivas.

Referencias generales: (Goodenough & McGuire, 2012; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013).

1.9 Trofías y sus tipos

Trofos es el sufijo empleado para referirse a la expresión “modo de alimentación o bocas, depende del contexto”. Por ejemplo un heterótrofo es un modo de alimentación diferente o autótrofa que es un modo de alimentación autónomo. En base a los prefijos y modos de alimentación podemos clasificar a los seres vivos en tres rangos.

1.9.1 Los bio-heterótrofos 

Serán aquellos cuyo modo de alimentación se basa en cosas diferentes a si mismos y que además están vivas. Los seres humanos y la inmensa mayoría de los animales son bio-heterótrofos, pero también algunos tipos de bacterias como aquellas que causan la lepra.

Las bacterias como Mycobacterium leprae se alimentan de seres vivos diferentes a ellos mismos.

1.9.2 Los quimio-heterótrofos 

Son aquellos seres vivos cuyo modo de alimentación se basa en cosas diferentes a ellos mismos y que además son minerales y no están vivos. Se diferencian de los autótrofos en el sentido de que tanto materia como energía están contenidas en la roca y ellos simplemente explotan ambas cosas de ella.

1.9.3 Los foto-autótrofos 

Son aquellos que se alimentan de manera empleando la luz “fotosíntesis”. Las cianobacterias como muchos fotoautótrofos se encuentran libres de los minerales y crecen literalmente en cualquier parte donde exista agua, luz y dióxido de carbono.

1.9.4 Quimio-autótrofos

De todos los modos de alimentación se presume que es el de los quimioheterótrofos es el más antiguo debido a que en el modelo de origen de la vida originalmente las sustancias biológicas eran minoría y debían integrar sustancias no biológicas en sus procesos tal como hacen los quimiolitotrofos que significa comedores de roca de forma química.

Las fuentes hidrotermales son condiciones duras, pero allí abundan los seres vivos que se alimentan de roca por una razón, el calor de los volcanes favorece reacciones de reducción, es decir emiten compuestos químicos reducidos que contienen grandes cantidades de energía que pueden ser digeridos mediante reacciones de oxidación.

Sin embargo, los fotoautótrofos aún conservan grandes rasgos del pasado quimieheterótrofo, pues muchos de los procesos de la fotosíntesis involucran la conversión de sustancias inorgánicas en sustancias orgánicas, por ejemplo la transformación de agua y dióxido de carbono en biomasa.

Referencias generales: (Goodenough & McGuire, 2012; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013).

1.10 Relaciones depredador-presa

El proceso de digestión es uno de los que tiene un mayor impacto en las relaciones ecológicas. Asumiendo el modelo del origen de la vida primero debieron ser los quimio-heterótrofos como los quimio-litótrofos; sin embargo pronto debieron aparecer aquellos seres vivos que toman una ruta más fácil.

¿Por qué tomarse el trabajo de convertir en biológico a lo no biológico si puedo matar a un ser biológico y convertir sus partes ya biológicas en las propias?

Los bio-heterótrofos nacen para consumir a otros seres vivos matándolos o importunándolos “parasitismo”, pero los productores “quimio-litótrofos o foto-autótrofos” no se quedan pasmados esperando a ser eliminados. De este modo se entablan las relaciones depredador presa, que es uno de los ejes fundamentales de las relaciones ecológicas y que tienen un fuerte impacto sobre el modo en que los seres vivos digieren.

Los productores y en general todas las presas tienden a tener una estrategia r es decir reproductiva. Las plantas así como las cianobacterias proliferan en masa, tanto que aun los heterótrofos que se alimentan de ellas no pueden eliminarlas a todas. Lo mismo sucede con cada escalón. A demás en cada nivel existe una pérdida de energía asegurando que los consumidores más grandes siempre estén en un menor número.

Lo anterior implica que los procesos biológicos implican grandes pérdidas de energía para el sistema como un todo, la energía que recibe un productor como una planta se gasta y solo una fracción es aprovechada por un consumidor de primer orden. De hecho mucha energía es desperdiciada durante la digestión.

Cuando analicemos los modos en que los seres vivos digieren siempre deberemos tener en cuenta las relaciones depredador-presa en nuestras mentes.

Referencias generales: (Sadava, Berenbaum, & Hillis, 2014).

1.11 Metabolismo

El conjunto de reacciones químicas que mantienen todos los procesos vitales en movimiento, es decir, mantienen a lo vivo, ¡vivo!.  Lo anterior es una vasta generalización ya que acumula una tremenda diversidad de conversiones bioquímicas. El metabolismo carga con energía a la mayoría de los procesos biológicos, sin embargo, en el estudio clásico, el metabolismo generalmente estudia aquellas series de reacciones químicas involucradas con el flujo inicial de energía, o con el almacenaje de energía.

De esta manera podemos agrupar series de reacciones en rutas metabólicas, las cuales poseen redes de reacciones químicas catalizadas por enzimas.

La evidencia estructural sugiere que las enzimas de una ruta metabólica se encuentran físicamente interconectadas, lo que permite que los productos intermedios de una reacción puedan ser entregados a la siguiente enzima de manera eficiente para posteriores transformaciones. Los compuestos producidos en cada paso intermedio se denominan intermediarios metabólicos o (metabolitos), los cuales en sucesivas transformaciones general los productos.

Los productos finales son moléculas con roles importantes en la célula, como los aminoácidos, los azucares o el ATP.

Referencias generales: (Karp, 2013)

1.11.1 La digestión como un proceso catabólico

Las rutas metabólicas pueden agruparse en dos grupos generales que son opuestos y complementarios.
  
Las rutas catabólicas son aquellas que se encargan de la destrucción de moléculas muy complejas para generar compuestos más simples. En el proceso generalmente se libera energía que luego es aprovechada por la célula para alimentar los procesos anabólicos.

Las rutas catabólicas se caracterizan porque como un todo se las puede clasificar como un proceso oxidante, y exergónicas “generalmente exotérmico, pero puede liberar otras formas de energía diferente”. Las rutas anabólicas por el contrario son aquellas que ensamblan moléculas complejas a partir de compuestos más simples, e inclusive de naturaleza completamente inorgánica. Para esto utiliza energía celular obtenida por las rutas catabólicas o de fuentes externas como el calor, o el Sol.

En el centro de todo existe una serie de moléculas de almacenamiento de energía que conectan ambos tipos de rutas metabólicas, es decir, son producidas por el catabolismo, y gastadas en el anabolismo, estas moléculas son el ATP y el NADP.

Referencias generales: (Karp, 2013)

1.11.2 La digestión enzimática como un proceso oxidativo

Si bien en sentido último todo depende del flujo de electrones, existen métodos holísticos para evaluar el estado de oxidación de una molécula orgánica como un todo y es mediante la presencia de agentes reductores y agentes oxidantes.

Una molécula orgánica se oxida cuando pierde agentes reductores, gana agentes oxidantes o es degradada “digerida” a compuestos más simples. De manera opuesta una molécula se reduce cuando gana agentes reductores, pierde agentes oxidantes o su masa se incrementa por adición de cadenas de carbonos.

En orgánica los procesos de oxidación comprenden también la simplificación de moléculas pesadas en moléculas más livianas, y la reducción a la síntesis de moléculas más complejas. De este modo en las condiciones celulares la oxidación es análoga al catabolismo y la reducción al anabolismo.

En términos del proceso de digestión, cada una de las reacciones que rompen los compuestos en nutrientes fácilmente absorbibles debe estar mediadas por compuestos químicos. Si la sustancia es grande se emplean ácidos poco específicos, pero cuando las sustancias a digerir se hacen tan pequeñas como moléculas, se emplean enzimas digestivas específicas que cortan en puntos concretos, transformando las macromoléculas alimenticias en nutrientes absorbibles.

Referencias generales: (Karp, 2013)

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