Para la actividad física es siempre necesario un gasto considerable de energía por parte de los músculos. Los procesos del metabolismo influyen de manera directa y de gran importancia en la posibilidad de llevar a cabo este tipo de actividades. Como vimos anteriormente, el anabolismo es el responsable de la síntesis de biomoléculas, que se traduce en la fabricación de tejidos. Para un deportista esto puede llegar a ser una necesidad primordial, porque es el medio por el cual aumenta su masa muscular y corporal y desarrolla su físico. Un deportista bien alimentado, con una nutrición balanceada y un metabolismo correcto conseguirá ir aumentando gradualmente el tamaño de sus músculos y fortalecerlos.
Por otro lado, el catabolismo durante la actividad física tiene la importancia directa en la obtención y utilización de energía a partir del rompimiento de biomoléculas energéticas. Vimos anteriormente sobre la molécula energética por excelencia, el adenosin trifosfato, o ATP. Para poder llevar a cabo una actividad física adecuadamente, e incluso una actividad académica (Se ha observado que lo niños que no ingieren un desayuno fuerte rinden en sus estudios la tercera parte de lo que son capaces, porque dan muestras de cansancio, de abulia o de escasa actividad), es necesario tener una buena alimentación. En el catabolismo, la obtención de energía permitirá mantener el cuerpo en actividad física constante, realizar los movimientos y soportar el esfuerzo físico durante un tiempo determinado. Esto no quiere decir que mientras más comida se ingiera, mayor energía se tendrá. El proceso de mejoramiento del rendimiento se da combinando factores como nutrición y condición física con el desempeño, interés y constancia de una manera equilibrada y gradual.
Problemas metabólicos o alimenticios llevan a un bajo desempeño en la actividad física por desequilibrio entre lo que se fabrica (anabolismo) y lo que se destruye. Estos trastornos pueden ser fatales para las personas. Entre los ejemplos comunes de estas dificultades están la obesidad, la anorexia y la bulimia.
Las reacciones anabólicas y catabólicas siguen lo que se llaman rutas metabólicas; ambos tipos de rutas se combinan unas con otras para producir compuestos finales específicos y esenciales para la vida. La bioquímica ha determinado la forma en que se entretejen algunas de estas rutas, pero muchos de los aspectos más complejos y ocultos se conocen sólo en parte. En esencia, las rutas anabólicas parten de compuestos químicos relativamente simples y difusos llamados intermediarios. Estas vías utilizan la energía que se obtiene en las reacciones catalizadas por enzimas y se orientan hacia la producción de compuestos finales específicos, en especial macromoléculas en forma de hidratos de carbono, proteínas y grasas. Valiéndose de otras secuencias enzimáticas y moviéndose en sentido contrario, las rutas catabólicas disgregan las macromoléculas complejas en compuestos químicos menores que se utilizan como bloques estructurales relativamente simples.
Los procesos metabólicos se pueden agrupar en dos rutas, dependiendo de su propósito bioquímico. El catabolismo es la fase de degradación por el cual se degradan moléculas, como carbohidratos, proteínas y grasas, en moléculas más simples como piruvato, etanol y bióxido de carbono. Los procesos en las reacciones catabólicas se caracterizan por oxidación, liberación de energía libre y reacciones de convergencia. El anabolismo es la síntesis de grandes moléculas complejas a partir de otras precursoras más pequeñas. Esta ruta se caracteriza por reacciones de reducción, requerimiento de entrada de energía y divergencia de las vías de reacción. El catabolismo libera la energía potencial de las moléculas combustibles y la captura de ésta en el ATP. El anabolismo utiliza la energía libre en el ATP para realizar un trabajo; en consecuencia el catabolismo y el anabolismo están acoplados.
Desde el punto de vista termodinámico, el metabolismo es un proceso de transformación de energía, donde el catabolismo proporciona la energía para el catabolismo. El ATP es el acarreador molecular universal de energía libre útil, la cual es la energía transferida del catabolismo al anabolismo. La cantidad de energía disponible en el ATP se define en términos del cambio de energía libre estándar, DG°'. El cambio de energía libre estándar para la reacción reversible ATP más agua genera ADP es de 30kJ/mol. Esta es la cantidad de energía disponible que resulta de la transferencia de un grupo fosforilo del ATP a otra molécula, como el agua. Esta química involucra la ruptura hidrolítica de un enlace fosfoanhídrido. El ATP es capaz de transportar y transferir energía útil por: la estabilización por resonancia de los productos de la transferencia del grupo fosforilo y, los efectos de repulsión de carga en el ATP.
El ATP pertenece a un grupo de moléculas que se utilizan en la célula para transferir energía. Este grupo de moléculas se clasifican según su capacidad de transferir un grupo fosforilo. El ATP se ubica en el punto medio de las moléculas ricas en energía, por ello puede actuar como un intermediario común para conectar dos reacciones, en un proceso que libere energía y otro que la requiera.
Gran parte de lo que sabemos acerca de los detalles de las reacciones metabólicas, proviene del seguimiento de moléculas marcadas con isótopos radiactivos a lo largo de las rutas metabólicas o del estudio directo de cada reacción individual utilizando la enzima implicada aislada del organismo y células particulares.
La transformación de los alimentos
En cada paso de la conversión energética de un nivel a otro hay una pérdida de materia y energía utilizable asociada a la mantención de tejidos y también a la degradación del alimento en partículas más pequeñas, que después se reconstituirán en moléculas tisulares más complejas.
También es el proceso en que los alimentos al pasar por el sistema digestivo son transformados en nutrientes y minerales que necesita nuestro cuerpo.
En los humanos, la digestión empieza en la cavidad oral, donde los alimentos son masticados. La saliva es secretada en la boca, en grandes cantidades (1-1,5L/d) por tres pares de glándulas salivales (parótida, submaxilar y sublingual) y es mezclada por la lengua, con la comida masticada.
Al tragar, se transporta la comida masticada hasta el esófago, pasando a través de la orofaringe y la hipofaringe. El mecanismo para tragar es coordinado por el centro de tragado en la médula espinal. El reflejo inicial es iniciado por receptores de tacto en la faringe cuando el bolus de alimentos es empujado hasta la parte de atrás de la boca.
La comida llega al estómago, después de pasar a través del esófago y superar el esfínter llamado cardias. En el estómago, la comida es degradada adicionalmente y minuciosamente mezclada con el ácido gástrico y las enzimas digestivas que degradan las proteínas en su gran medida pepsina. El ácido por sí mismo, no degrada las moléculas de alimento, más bien el ácido proporciona un pH óptimo para la reacción de la enzimapepsina. Las células parietales del estómago, también secretan una glicoproteína llamada factor intrínseco, el cual permite la absorción de vitamina B12. Otras moléculas pequeñas, tales como el alcohol son absorbidas en el estómago pasando a través de la membrana y entrando al sistema circulatorio directamente. Un corte transverso del canal alimentario, revela cuatro capas distintas y bien desarrolladas, llamadas serosa, capa muscular, submucosa y mucosa.
- Serosa: Es la capa más externa, formada por una delgada capa de células mesoteliales.
- Capa muscular: esta bien desarrollada para agitar la comida. Tiene una capa externa longitudinal, una media lisa y una interna oblicua.
- Submucosa: tiene tejido conectivo conteniendo vasos linfáticos, vasos sanguíneos y nervios.
- Mucosa: contiene grandes pliegues llenos con tejido conectivo. Las glándulas gástricas están en lámina propia. Las glándulas gástricas pueden ser simples o tubulares ramificadas y secretan ácido clorhídrico, moco, pepsinógeno y renina
