Metabolismo

El término metabolismo (acuñado por Theodor Schwann,^[1]​ proveniente del griego μεταβολή, metabole, que significa cambio, más el sufijo -ισμός (-ismo) que significa cualidad, sistema),^[2]​^[3]​ hace referencia a todos los procesos físicos y químicos del cuerpo que convierten o usan energía, tales como: respiración, circulación sanguínea, regulación de la temperatura corporal, contracción muscular, digestión de alimentos y nutrientes, eliminación de los desechos a través de la orina y de las heces y funcionamiento del cerebro y los nervios.^[4]​ Estos complejos procesos interrelacionados son la base de la vida a escala molecular y permiten las diversas actividades de las células: crecer, reproducirse, mantener sus estructuras y responder a estímulos, entre otras.

El metabolismo se divide en dos tipos, el catabolismo y el anabolismo, que son procesos acoplados, puesto que uno depende del otro:

• Las reacciones catabólicas liberan energía; un ejemplo de ello es la glucólisis, un proceso de degradación de compuestos como la glucosa, cuya reacción resulta en la liberación de la energía retenida en sus enlaces químicos.
• Las reacciones anabólicas, en cambio, utilizan esa energía para recomponer enlaces químicos y construir componentes de las células, como las proteínas y los ácidos nucleicos.

Este proceso está a cargo de enzimas localizadas en el hígado. En el caso de las drogas psicoactivas a menudo se trata simplemente de eliminar su capacidad de atravesar las membranas de lípidos para que no puedan pasar la barrera hematoencefálica y alcanzar el sistema nervioso central, lo que explica la importancia del hígado y el hecho de que ese órgano sea afectado con frecuencia en los casos de consumo masivo o continuo de drogas.

La economía que la actividad celular impone sobre sus recursos obliga a organizar estrictamente las reacciones químicas del metabolismo en vías o rutas metabólicas en las que un compuesto químico (sustrato) es transformado en otro (producto) y este a su vez funciona como sustrato para generar otro producto, en una secuencia de reacciones en las que intervienen diferentes enzimas (por lo general una para cada sustrato-reacción). Las enzimas son cruciales en el metabolismo porque agilizan las reacciones fisicoquímicas al convertir posibles reacciones termodinámicas deseadas, pero "no favorables", mediante un acoplamiento, en reacciones favorables. Las enzimas también se comportan como factores reguladores de las vías metabólicas —de las que modifican la funcionalidad, y por ende la actividad completa— en respuesta al ambiente y a las necesidades de la célula o según señales de otras células.

El metabolismo de un organismo determina las sustancias que encontrará nutritivas y las que encontrará tóxicas. Por ejemplo, algunas células procariotas utilizan sulfuro de hidrógeno como nutriente, pero ese gas es venenoso para los animales.^[5]​ La velocidad del metabolismo, el rango metabólico, también influye en cuánto alimento va a requerir un organismo.

Una característica del metabolismo es la similitud de las rutas metabólicas básicas incluso entre especies muy diferentes. Por ejemplo, la secuencia de pasos químicos en una vía metabólica como el ciclo de Krebs es universal entre células vivientes tan diversas como la bacteria unicelular Escherichia coli y organismos pluricelulares como el elefante.^[6]​

Es probable que esta estructura metabólica compartida sea el resultado de la alta eficiencia de estas rutas y de su temprana aparición en la historia evolutiva.^[7]​^[8]​

1. ↑ Capítulo "El largo aliento de Hans Krebs", capítulo XIII (pp. 367-474) de Monteverde, E. (2015). Historias épicas de la medicina: demonios, pócimas, enfermedades y curaciones que alguna vez fueron mortales. México: Crítica. 488 pp. ISBN 978-607-8406-61-6 (Consultado lunes, 12 de septiembre del 2022.)
2. ↑ Origen de las palabras, en Diccionario etimológico, consultado en [1] el 9 de octubre de 2015.
3. ↑ Sobre el origen etimológico de "metabolismo" (Consultado lunes, 12 de septiembre del 2022.)
4. ↑ «Metabolismo». Enciclopedia Médica. MedlinePlus. 25 de octubre de 2006. Consultado el 26 de octubre de 2007. 
5. ↑ Friedrich C.G., “Physiology and genetics of sulfur-oxidizing bacteria”, Adv Microb Physiol 1998, 39: 235-289. PMID 9328649.
6. ↑ Smith E. y Morowitz H., "Universality in intermediary metabolism", Proc Natl Acad Sci USA 2004, 101(36): 13168-13173. DOI: 10. 1073/pnas. 0404922101. PMCID: PMC516543.
7. ↑ Ebenhöh O. y Heinrich R., “Evolutionary optimization of metabolic pathways. Theoretical reconstruction of the stoichiometry of ATP and NADH producing systems”, Bull Math Biol 2001, 63 (1): 21-55. PMID 11146883.
8. ↑ Meléndez-Hevia E., Waddell T. y Cascante M., “The puzzle of the Krebs citric acid cycle: assembling the pieces of chemically feasible reactions, and opportunism in the design of metabolic pathways during evolution”, J Mol Evol 1996, 43 (3): 293-303. PMID 8703096. Disponible en formato PDF en [2] Archivado el 23 de noviembre de 2015 en Wayback Machine..