Relación del Proceso Metabólico y la Actividad Física
La nutrición es
principalmente el aprovechamiento de los nutrientes, manteniendo el equilibrio
homeostático del organismo a nivel molecular y macro-sistémico, y por tanto
garantizando que todos los eventos fisiológicos se efectúen de manera correcta,
logrando una salud adecuada y previniendo enfermedades.
Los procesos macro
sistémicos están relacionados a la absorción, digestión, metabolismo y
eliminación. Los procesos moleculares o micro sistémicos están relacionados al
equilibrio de elementos como enzimas, vitaminas, minerales, aminoácidos,
glucosa, transportadores químicos, mediadores bioquímicos, hormonas, etc.
La nutrición también es
la ciencia que estudia la relación que existe entre los alimentos y la salud,
especialmente en la determinación de una dieta.
Aunque alimentación y
nutrición se utilizan frecuentemente como sinónimos son en realidad términos
diferentes ya que:
·
La nutrición
hace referencia a los nutrientes que componen los alimentos y comprende un
conjunto de fenómenos involuntarios que suceden tras la ingesta de los
alimentos, es decir, la digestión, la absorción o paso a la sangre desde el
tubo digestivo de sus componentes o nutrientes, y su asimilación en las células
del organismo. La nutrición es la ciencia que examina la relación entre dieta y
salud. Los nutricionistas son profesionales de la salud que se especializan en
esta área de estudio, y están entrenados para proveer consejos dietéticos.
·
La
alimentación comprende un conjunto de actos voluntarios y conscientes que van
dirigidos a la elección, preparación e ingestión de los alimentos, fenómenos
muy relacionados con el medio sociocultural y económico (medio ambiente) y
determinan, al menos en gran parte, los hábitos dietéticos y estilos de vida.
Muchas enfermedades
comunes y sus síntomas frecuentemente pueden ser prevenidas o aliviadas con una
buena nutrición; por esto, la ciencia de la nutrición intenta entender cómo y
cuales son los aspectos dietéticos específicos que influyen en la salud.
El propósito de la
ciencia de la nutrición es explicar la respuesta metabólica y fisiológica del
cuerpo ante la dieta. Con los avances en biología molecular, bioquímica y
genética, la ciencia de la nutrición está profundizando en el estudio del
metabolismo, investigando la relación entre la dieta y la salud desde el punto
de vista de los procesos bioquímicos. El cuerpo humano está hecho de compuestos
químicos tales como agua, aminoácidos (proteínas), ácidos grasos (lípidos),
ácidos nucleicos (ADN/ARN) y carbohidratos (por ejemplo azúcares y fibra).
Una nutrición adecuada es
la que cubre:
·
Los
requerimientos de energía a través de la metabolización de nutrientes como los
carbohidratos, proteínas y grasas. Estos requerimientos energéticos están
relacionados con el gasto metabólico basal, el gasto por la actividad física y
el gasto inducido por la dieta.
·
Las
necesidades de micronutrientes no energéticos como las vitaminas y minerales.
·
La correcta
hidratación basada en el consumo de bebidas, en especial el agua.
·
La ingesta
suficiente de fibra dietética.
Los objetivos dietéticos
se representan mediante diferentes recursos gráficos, uno de ellos es la
pirámide de los alimentos.
DIETA
Una dieta es la pauta que
une el consumo habitual de alimentos. Etimológicamente la palabra «dieta»
proviene del griego dayta, que significa ‘régimen de vida’. Se acepta como
sinónimo de régimen alimenticio, que alude al ‘conjunto y cantidades de los
alimentos o mezclas de alimentos que se consumen habitualmente’. También puede
hacer referencia al régimen que, en determinadas circunstancias, realizan
personas sanas, enfermas o convalecientes en el comer, beber y dormir.1
Popularmente, y en el caso de los humanos, la dieta se asocia erróneamente a la
práctica de restringir la ingesta de comida para obtener sólo los nutrientes y
la energía necesarios, y así conseguir o mantener cierto peso corporal.
La dieta humana se considera equilibrada si
aporta los nutrientes y energía en cantidades tales que permiten mantener las
funciones del organismo en un contexto de salud física y mental.2 Esta dieta
equilibrada es particular de cada individuo y se adapta a su sexo, edad y
situación de salud. No obstante, existen diversos factores (geográficos,
sociales, económicos, patológicos, etc.) que influyen en el equilibrio de la
dieta.
TIPOS DE DIETA
Desde el punto de vista
cultural, y en función del origen biológico de los alimentos, las dietas
humanas contemporáneas pueden ser:
dieta vegetariana: cuando no se consume ni
carne ni pescado. Los motivos por los que se sigue una dieta vegetariana pueden
ser económicos, religiosos, ideológicos, éticos (veganismo), ecológicos y de
salud. Hay diferentes tipos de vegetarianismo. Entre ellos, el en que no se
consume ningún producto procedentes de un animal (vegetarianismo estricto) y
aquel en el que se no consumen productos prodecentes de animales excepto la
leche (lactovegetarianismo), huevos (ovovegetarianismo) y/o miel
(apivegetarianismo).
dieta omnívora: cuando se consumen alimentos
de origen animal y vegetal. Es el tipo de dieta más frecuente en la especie
humana.
dieta carnívora: si los alimentos de
procedencia animal son los predominantes. No es común en la especie humana.
La dieta saludable y
equilibrada
Un aspecto que hay que
señalar respecto a la dieta es que esta es colectiva, es decir, adaptada a las
necesidades y a las características de las personas. Pero en cada etnia se
sigue un patrón regular que es común a casi todos los individuos, de tal manera
que se configura una dieta típica de una sociedad o cultura. Un ejemplo es la
que se conoce popularmente como dieta mediterránea, atribuida al estilo de vida
seguido en algunos países de la costa mediterránea. No obstante, para que
cualquier dieta se considere saludable y equilibrada, se debe basar en el
consumo irregular de una amplia variedad de alimentos. La razón es que no
existe un único alimento que contenga todos los nutrientes necesarios. Es
importante tener en cuenta que para llevar a cabo una dieta saludable no se
debe de excluir ningún tipo de nutriente, y debe de ir acompañada de un régimen
de actividad física para tener óptimos resultados y ser saludables cada día.
Para que la población tenga una referencia sobre las pautas dietéticas más
apropiadas con el fin de alcanzar y mantener un adecuado estado de salud,
ciertos organismos o instituciones públicas proponen unas guías y objetivos
dietéticos.9 En tales guías se suele recoger unos recursos gráficos, basados en
la clasificación de los alimentos según sus características nutricionales
predominantes, que facilitan la elaboración de una dieta equilibrada. Ejemplos
de estos recursos gráficos son la pirámide alimentaria o la rueda alimentaria.
En la tabla 1 se recoge las recomendaciones propuestas para la población
española con objeto de que su dieta sea saludable
ALIMENTO
El alimento es cualquier
sustancia normalmente ingerida por los seres vivos con fines:
1.nutricionales: regulación del anabolismo y
mantenimiento de las funciones fisiológicas, como el calentamiento corporal.
2.psicológicos: satisfacción y obtención de
sensaciones gratificantes.
Estos dos fines no han de
cumplirse simultáneamente para que una sustancia sea considerada alimento. Así,
por ejemplo, las bebidas alcohólicas no tienen interés nutricional, pero sí
tienen un interés fruitivo. Por ello, son consideradas alimento. Por el contrario,
no se consideran alimentos las sustancias que no se ingieren o que, una vez
ingeridas, alteran las funciones metabólicas del organismo. De esta manera, la
goma de mascar, el tabaco, los medicamentos y demás drogas no se consideran
alimentos.
Los alimentos son el
objeto de estudio de diversas disciplinas científicas: la biología, y en
especial la ciencia de la nutrición, estudia los mecanismos de digestión y
metabolización de los alimentos, así como la eliminación de los desechos por
parte de los organismos; la ecología estudia las cadenas alimentarias; la
química de alimentos analiza la composición de los alimentos y los cambios
químicos que experimentan cuando se les aplican procesos tecnológicos, y la
tecnología de los alimentos que estudia la elaboración, producción y manejo de
los productos alimenticios destinados al consumo humano.
NUTRIMENTO
Un nutrimento o nutriente
es un producto químico procedente del exterior de la célula y que ésta necesita
para realizar sus funciones vitales. Éste es tomado por la célula y
transformado en constituyente celular a través de un proceso metabólico de
biosíntesis llamado anabolismo o bien es degradado para la obtención de otras
moléculas y de energía.
Los nutrientes son
cualquier elemento o compuesto químico necesario para el metabolismo de un ser
vivo. Es decir, los nutrientes son algunas de las sustancias contenidas en los
alimentos que participan activamente en las reacciones metabólicas para
mantener las funciones del organismo, los nutrimentos básicos son el oxígeno,
el agua y los minerales necesarios para la vida de las plantas, que a través de
la fotosíntesis incorporan la materia viva, constituyendo así la base de la
cadena alimentaria, una vez que estos vegetales van a servir de alimento a los
animales.
Desde el punto de vista
de la botánica y la ecología, los nutrimentos básicos son el oxígeno, el agua y
los minerales necesarios para la vida de las plantas, que a través de la
fotosíntesis incorporan la materia viva, constituyendo así la base de la cadena
alimentaria, una vez que estos vegetales van a servir de alimento a los animales.
Los seres vivos que no
tienen capacidad fotosintética, como los animales, los hongos y muchos
protoctistas, se alimentan de plantas y de otros animales, ya sea vivos o en descomposición.
Para estos seres, los nutrimentos son los compuestos orgánicos e inorgánicos
contenidos en los alimentos y que, de acuerdo con su naturaleza química, se
clasifican en los siguientes tipos de sustancias:
·
Proteínas.
·
Glúcidos.
·
Lípidos.
·
Vitaminas.
·
Sales
minerales.
Mención aparte hay que
realizar con la fibra alimentaria, ya que estrictamente no es un nutriente.
Ciertamente forma parte de algunos alimentos (los vegetales), desarrolla
funciones de interés fisiológico (contribuye a la motilidad intestinal, puede
regular los niveles de lipoproteínas plasmáticas o modifica la glucemia
postprandial), pero sus constituyentes no participan activamente en procesos
metabólicos necesarios para el organismo.
Clasificación de
nutrientes
Según la importancia
En función de la
participación en las reacciones metabólicas del organismo en su conjunto, los
nutrientes pueden ser:
Nutrientes no esenciales
Los que no son vitales
para el organismo y que, bajo determinadas condiciones, se sintetizan a través
de moléculas precursoras (generalmente, nutrientes esenciales). Por tanto, el
organismo no necesita el aporte regular de las mismas a condición de que
obtenga las sustancias precursoras de su medio ambiente. Estas son producidas
por el metabolismo del organismo.
Nutrientes esenciales
Los que son vitales para
el organismo, dado que no los puede sintetizar. Es decir, son las sustancias
que de forma ineludible se tienen que obtener del medio ambiente. Para los
humanos, éstos incluyen ácidos grasos esenciales, aminoácidos esenciales,
algunas vitaminas y ciertos minerales. El oxígeno y el agua también son
esenciales para la supervivencia humana, pero generalmente no se consideran
nutrientes cuando se consumen de manera aislada. Los humanos pueden obtener
energía a partir de una gran variedad de grasas, carbohidratos, proteínas y
etanol y pueden sintetizar otros compuestos (por ejemplo, ciertos aminoácidos)
a partir de nutrientes esenciales.
Los nutrientes tienen una
función significativa sobre la salud, ya sea benéfica o tóxica. Por ejemplo, el
sodio es un nutriente que participa en procesos de equilibrio
hidroelectrolítico cuando se proporciona en cantidades adecuadas. Pero su
aporte excesivo en la dieta puede favorecer la hipertensión arterial.
Según su cantidad
En función de la cantidad
necesaria para las plantas y organismos, se clasifican en dos:
Macronutrientes
Se requieren en grandes
cantidades diarias (habitualmente del orden de gramos). Estos nutrientes
participan como sustratos en los procesos metabólicos.
Micronutrientes
Se requieren en pequeñas
cantidades (habitualmente en cantidades inferiores a miligramos). Estos
nutrientes participan en el metabolismo como reguladores de los procesos
energéticos, pero no como sustratos. Son las vitaminas y los minerales.
Según su función
Aunque un mismo nutriente
puede realizar varias funciones, se pueden clasificar en:
Energéticos
Los que sirven de
sustrato metabólico para obtener energía, con el fin de que el organismo pueda
llevar a cabo las funciones necesarias. Por ejemplo, las grasas, los glúcidos y
las proteínas.
Plásticos o estructurales
Los que forman la
estructura del organismo. También permiten su crecimiento. Por ejemplo, las
proteinas, los glúcidos, ciertos lípidos (colesterol), y algunos elementos minerales
(calcio, fósforo, etc.).
Reguladores
Los que controlan las
reacciones químicas del metabolismo. Los nutrientes reguladores son las
vitaminas y algunos minerales (sodio, potasio, etc.).
Sustancias que proveen energía
Carbohidratos
Los carbohidratos son
compuestos integrados por monosacáridos. Los carbohidratos son clasificados por
el número de unidades de azúcar: monosacáridos (tales como la glucosa y la
fructosa), disacáridos (tales como la sacarosa y lactosa) oligosacáridos y
polisacáridos (tales como el almidón, el glucógeno y la celulosa). Los
carbohidratos brindan energía por más tiempo que las grasas.
Proteínas
Las proteínas son
compuestos orgánicos que consiste en aminoácidos unidos por enlaces peptídicos.
El organismo no puede fabricar alguno de los aminoácidos (llamados aminoácidos
esenciales). La dieta debe suplir estos aminoácidos. En nutrición, las
proteínas son degradadas por la proteasa, hasta aminoácidos libres, durante la digestión.
Grasas
Las grasas consisten en
una molécula de glicerina con tres ácidos grasos unidos. Los ácidos grasos son
una larga cadena hidrocarbonada lineal no ramificada, conectadas sólo por
enlaces sencillos (ácidos grasos saturados) o por enlaces dobles y sencillos (ácidos
grasos insaturados).
Las grasas son necesarias
para mantener el funcionamiento apropiado de las membranas celulares, para
aislar las vísceras contra el shock, para mantener estable la temperatura
corporal y para mantener saludable el cabello y la piel. El organismo no
fabrica ciertos ácidos grasos (llamados ácidos grasos esenciales) y la dieta
debe suplirlos.
Las grasas tienen un
contenido energético de 9 kcal/g (37,7 kJ/g); proteínas y carbohidratos tienen
4 kcal/g (16,7 kJ/g). El etanol tienen contenido de energía de 7 kcal/g (29,3
kJ/g).
ENERGIA
¿Qué es la energía?
El ser humano necesita
materiales con los que reparar el desgaste que sufre su cuerpo constantemente y
energía para poder moverse y mantener las funciones vitales. Mediante la
función de nutrición el hombre toma del exterior materiales (alimentos) que él
se encarga de convertir en sustancias propias.
¿Cómo obtenemos energía?
La energía la obtenemos
de los alimentos. Todo proceso vital supone un sistema de intercambio con el
medio que nos rodea, del que conseguimos lo necesario para mantenernos con
vida, mediante el consumo de alimentos. Los organismos superiores, entre los
que se encuentra el hombre, no somos capaces de fabricar por nosotros mismos
las sustancias que necesitamos para vivir; de manera que hemos de obtenerlas
del exterior; pero no somos capaces de utilizar todas las sustancias
nutritivas, sólo podemos usar hidratos de carbono, proteínas, grasas,
minerales, vitaminas y agua. Estos materiales forman parte, en mayor o menor
proporción, de los alimentos que tomamos en las comidas.
Ciclo de la energía
Los organismos se pueden
dividir en dos grupos; aquellos que son capaces de alimentarse por sí mismos
(autótrofos) y los que tienen que conseguir la energía del exterior
(heterótrofos). En el primer grupo están incluidas las plantas superiores, sobre
todo vegetales verdes que usan la clorofila (sustancia que da color verde a las
hojas) para conseguir energía mediante la fotosíntesis o función clorofílica.
Esta función consiste en aprovechar la luz del sol, el agua y las sustancias
minerales contenidas en ella, para fabricar las sustancias necesarias para
mantenerse con vida. Aproximadamente la mitad de la energía que obtienen por
este medio es consumida por el propio vegetal para su respiración, y el resto
es almacenado en sus hojas y queda a disposición de otros seres.
¿En qué empleamos la
energía?
Si comparamos nuestro
cuerpo con un coche, la energía liberada al consumir gasolina (alimentos) sirve
para que el coche ande (trabajo mecánico), que suene la radio (trabajo
eléctrico) o para proporcionar calor o frío, según las necesidades (trabajo
térmico).
En el cuerpo humano, la
energía liberada por los alimentos puede utilizarse de las siguientes formas:
•Como calor para mantener la temperatura
corporal.
•Como impulsos eléctricos para transmitir
mensajes a través del sistema nervioso nervioso.
•Como energía para mantener el trabajo
muscular.
•En forma de reserva, cuando consumimos
demasiada.
La mayor parte de la
energía que consumimos (90 %) la empleamos en el trabajo interno de nuestro
organismo; como transportar las sustancias nutritivas a todas las células del
cuerpo.
¿A qué llamamos valor
energético de los alimentos?
Es la cantidad de
calorías que se desprende cuando se quema completamente un gramo de los mismos.
Si la reacción se produce en laboratorio se habla de calor de combustión
química, y si se produce en vivo se habla de calor de combustión fisiológica
(energía metabólica).
La unidad de energía en
nutrición es la Kilocaloría (Kcal) que es igual a 1000 calorías (cal) y es la
cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 litro de agua en 1
grado centígrado (de 14,5º a 15,5º, a 4 atmósferas de presión). Cuando hablamos
de la energía contenida en un alimento debemos hablar de Kilocalorías y no de
calorías, como solemos hacer.
Los principios inmediatos
nos proporcionan la siguiente cantidad de Kcal:
•Hidratos de carbono 4 Kcal por gramo.
•Proteínas 4 Kcal por gramo.
•Grasa 9 Kcal por gramo.
KILOCALORIA
La caloría (kilocaloría,
cal o. Keal) es una unidad de medida del calor energía producido por los
alimentos. Por definición, una caloría equivale a la cantidad de calor
necesaria para que, a presión atmosférica normal, un litro de agua destilada
alcance de 14,5 a 15,5 ~C.
Los alimentos
introducidos en nuestro organismo y quemados en las distintas fases de
transformación producen calor-energía y son por tanto capaces de satisfacer las
necesidades calóricas individuales. Si se queman en una estufa las mismas
cantidades de paja, papel, carbón fósil, aceite o gasolina se obtienen una
duración y una potencia de calor muy distintas para cada elemento. Del mismo
modo, los principios alimentarios capaces de producir energía, como proteínas,
grasas e hidratos de carbono, poseen distinto valor calórico (vitaminas, sales
minerales, enzimas, hormonas, etc., tienen únicamente una función reguladora).
Un gramo de grasa
desarrolla unas q calorías, un gramo de proteínas unas 4,5 calorías y un gramo
de hidratos de carbono unas 4,5 calorías.
Los distintos alimentos
presentes en nuestra mesa pocas veces son puros, es decir la mayoría de las
veces contienen grasas. proteínas e hidratos de carbono en distintas
proporciones, además de agua, sales minerales, enzimas, etc. Para determinar el
valor calórico de los alimentos es necesario consultar unas tablas creadas a
tal fin y que especifican las proporciones de los distintos elementos presentes
en cada alimento e indican el valor calórico total.
Para seguir con
conocimiento de causa una dieta razonable es necesario conocer el valor
calórico de los distintos alimentos. Esto evita que se cometan siempre los
mismos errores y que se ganen los kilos perdidos con tanto esfuerzo.
METABOLISMO
El metabolismo es el
conjunto de reacciones bioquímicas y procesos físico-químicos que ocurren en
una célula y en el organismo. 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, responder a estímulos,
etc.
La metabolización es el
proceso por el cual el organismo consigue que sustancias activas se transformen
en no activas.
Este proceso lo realizan
en los seres humanos enzimas localizadas en el hígado. En el caso de las drogas
psicoactivas a menudo lo que se trata simplemente es de eliminar su capacidad
de pasar a través de las membranas de lípidos, de forma que ya no puedan pasar
la barrera hematoencefálica, con lo que no alcanzan el sistema nervioso
central.
Por tanto, la importancia
del hígado y el porqué este órgano se ve afectado a menudo en los casos de
consumo masivo o continuado de drogas.
El metabolismo se divide
en dos procesos conjugados: catabolismo y anabolismo. Las reacciones
catabólicas liberan energía; un ejemplo 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 esta energía liberada para recomponer enlaces
químicos y construir componentes de las células como lo son las proteínas y los
ácidos nucleicos. El catabolismo y el anabolismo son procesos acoplados que
hacen al metabolismo en conjunto, puesto que cada uno depende del otro.
La economía que la
actividad celular impone sobre sus recursos obliga a organizar estrictamente
las reacciones químicas del metabolismo en vías o rutas metabólicas, donde un
compuesto químico (sustrato) es transformado en otro (producto), y este a su
vez funciona como sustrato para generar otro producto, siguiendo una secuencia
de reacciones bajo la intervención de diferentes enzimas (generalmente una para
cada sustrato-reacción). Las enzimas son cruciales en el metabolismo porque
agilizan las reacciones físico-químicas, pues hacen que posibles reacciones
termodinámicas deseadas pero "desfavorables", mediante un
acoplamiento, resulten en reacciones favorables. Las enzimas también se
comportan como factores reguladores de las vías metabólicas, modificando su
funcionalidad –y por ende, la actividad completa de la vía metabólica– en
respuesta al ambiente y necesidades de la célula, o según señales de otras
células.
El metabolismo de un
organismo determina qué sustancias encontrará nutritivas y cuáles encontrará
tóxicas. Por ejemplo, algunas procariotas utilizan sulfuro de hidrógeno como
nutriente, pero este gas es venenoso para los animales. 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.3 Esta estructura metabólica compartida es
probablemente el resultado de la alta eficiencia de estas rutas, y de su
temprana aparición en la historia evolutiva.
CATABOLISMO
El catabolismo es el
conjunto de procesos metabólicos que liberan energía. Estos incluyen degradación
y oxidación de moléculas de alimento, así como reacciones que retienen la
energía del Sol. El propósito de estas reacciones catabólicas es proveer
energía, poder reductor y componentes necesitados por reacciones anabólicas. La
naturaleza de estas reacciones catabólicas difiere de organismo en organismo.
Sin embargo, estas diferentes formas de catabolismo dependen de reacciones de
reducción-oxidación que involucran transferencia de electrones de moléculas
donantes (como las moléculas orgánicas, agua, amoníaco, sulfuro de hidrógeno e
iones ferrosos), a aceptores de dichos electrones como el oxígeno, el nitrato o
el sulfato.
En los animales, estas
reacciones conllevan la degradación de moléculas orgánicas complejas a otras
más simples, como dióxido de carbono y agua. En organismos fotosintéticos como
plantas y cianobacterias, estas transferencias de electrones no liberan
energía, pero son usadas como un medio para almacenar energía solar.
El conjunto de reacciones
catabólicas más común en animales puede ser separado en tres etapas distintas.
En la primera, moléculas orgánicas grandes como las proteínas, polisacáridos o
lípidos son digeridos en componentes más pequeños fuera de las células. Luego,
estas moléculas pequeñas son llevadas a las células y convertidas en moléculas
aún más pequeñas, generalmente acetilos que se unen covalentemente a la
coenzima A, para formar la acetil-coenzima A, que libera energía. Finalmente,
el grupo acetil en la molécula de acetil CoA es oxidado a agua y dióxido de
carbono, liberando energía que se retiene al reducir la coenzima nicotinamida
adenina dinucleótido (NAD+) en NADH.
ANABOLISMO
El anabolismo es el
conjunto de procesos metabólicos constructivos en donde la energía liberada por
el catabolismo es utilizada para sintetizar moléculas complejas. En general,
las moléculas complejas que dan lugar a estructuras celulares son construidas a
partir de precursores simples. El anabolismo involucra tres facetas. Primero,
la producción de precursores como aminoácidos, monosacáridos, isoprenoides y
nucleótidos; segundo, su activación en reactivos usando energía del ATP; y
tercero, el conjunto de estos precursores en moléculas más complejas como
proteínas, polisacáridos, lípidos y ácidos nucleicos.
Los organismos difieren
en cuántas moléculas pueden sintetizar por sí mismos en sus células. Los
organismos autótrofos, como las plantas, pueden construir moléculas orgánicas
complejas y proteínas por sí mismos a partir moléculas simples como dióxido de
carbono y agua. Los organismos heterótrofos, en cambio, requieren de una fuente
de sustancias más complejas, como monosacáridos y aminoácidos, para producir
estas moléculas complejas. Los organismos pueden ser clasificados por su fuente
de energía:
·
Fotoautótrofos
y fotoheterótrofos, que obtienen la energía del Sol.
·
Quimioheterótrofos
y quimioautótrofos, que obtienen la energía mediante reacciones oxidativas.
METABOLISMO BASAL
El metabolismo basal es
el valor mínimo de energía necesaria para que la célula subsista. Esta energía
mínima es utilizada por la célula en las reacciones químicas intracelulares
necesarias para la realización de funciones metabólicas esenciales, como es el
caso de la respiración.
En el organismo, el
metabolismo basal depende de varios factores, como sexo, talla, peso, edad,
etc. Como claro ejemplo del metabolismo basal está el caso del coma. La persona
«en coma», está inactiva, pero tiene un gasto mínimo de calorías, razón por la
que hay que seguir alimentando al organismo.
El metabolismo basal es
el gasto energético diario, es decir, lo que un cuerpo necesita diariamente
para seguir funcionando. A ese cálculo hay que añadir las actividades extras
que se pueden hacer cada día. La tetraiodotironina (T4) o Tiroxina estimula el
metabolismo basal aumentando la concentración de enzimas que intervienen en la
respiracion aumentando el ritmo respiratorio de las mitocondrias en ausencia de
ADP.
La tasa metabólica
disminuye con la edad y con la pérdida de masa corporal. El aumento de la masa
muscular es lo único que puede incrementar esta tasa. Al gasto general de
energía también pueden afectarle las enfermedades, los alimentos y bebidas
consumidos, la temperatura del entorno y los niveles de estrés. Para medir el
metabolismo basal, la persona debe estar en completo reposo pero despierta. Una
medida precisa requiere que el sistema nervioso simpático de la persona no esté
estimulado. Una medida menos precisa, y que se realiza en condiciones menos
estrictas, es la tasa metabólica en reposo.
El metabolismo basal de
una persona se mide después de haber permanecido en reposo total en un lugar
con una temperatura agradable (20 °C) y de haber estado en ayunas 12 o más
horas.
El metabolismo basal
diario se puede calcular de manera muy aproximada de la siguiente forma
mediante las ecuaciones de Harris Benedict:
Hombre: 66,473 + (13,751 x masa (kg)) +
(5,0033 x estatura (cm)) - (6,55 x edad (años))
Mujer: 655,1 + (9,463 x masa (kg)) + (1,8 x
estatura (cm)) - (4,6756 x edad (años))
El metabolismo basal se
calcula en kilocalorías/día y depende del sexo, la altura y el peso, entre
otros factores. La FAO propone este método para edades comprendidas entre 10 y
18 años:
Mujeres: 7,4 x peso en kilogramos + 428 x
altura en metros + 572
Hombres: 16,6 x peso en kilogramos + 77 x
altura en metros + 572
Los siguientes factores
aumentan el metabolismo basal:
Mayor masa muscular Mayor
superficie corporal total Género Masculino (Los varones casi siempre tienen
mayor masa corporal magra que las mujeres) Temperatura corporal, (fiebre o
condiciones ambientales frías) Hormonas tiroideas (un regulador clave del metabolismo
basal las concentraciones altas aumentan la BMR. Aspectos de la actividad del
sistema nervioso (liberación de hormonas de estrés) Etapas de crecimiento en el
ciclo vital. Consumo de cafeína o tabaco ( no se recomienda el uso de tabaco
para controlar el peso corporal ya que aumenta demasiado los riesgos a la
salud.
REQUERIMIENTO NUTRICIONAL
¿Cómo se debe afrontar la
alimentación del adolescente?
La adolescencia es una
etapa de la vida marcada por importantes cambios emocionales, sociales y
fisiológicos. Sobre estos últimos la alimentación cobra una especial
importancia debido a que los requerimientos nutricionales, para hacer frente a
estos cambios, son muy elevados y es necesario asegurar un adecuado aporte de
energía y nutrientes para evitar situaciones carenciales que puedan ocasionar
alteraciones y trastornos de la salud.
Se debe hacer frente a la
alimentación del adolescente conociendo los requerimientos nutricionales,
sabiendo elegir los alimentos que garantizan una dieta suficiente en energía y
nutrientes, organizando y estructurando las comidas a lo largo del día. Por
último es importante conocer aquellas situaciones que pueden afectar a los
adolescentes y en las que se debe llevar a cabo alguna modificación de la
dieta.
Necesidades y recomendaciones
nutricionales
Las necesidades
nutricionales de los adolescentes vienen marcadas por los procesos de
maduración sexual, aumento de talla y aumento de peso, característicos de esta
etapa de la vida. Estos procesos requieren una elevada cantidad de energía y
nutrientes, hay que tener en cuenta que en esta etapa el niño gana
aproximadamente el 20% de la talla que va a tener como adulto y el 50% del
peso. Estos incrementos se corresponden con aumento de masa muscular, y masa
ósea. Toda esta situación se ve directamente afectada por la alimentación que
debe estar dirigida y diseñada para cubrir el gasto que se origina.
Es muy difícil establecer
unas recomendaciones standard para los adolescentes debido a las peculiaridades
individuales que presenta este grupo de población. La mayor parte de las
recomendaciones se basan en el establecimiento de raciones que se asocian con
"una buena salud".
Las más recientes
recomendaciones dietéticas (RDA), respecto de energía y proteínas, de la Food
and Nutrition Board of the National Research Council (1989) para adolescentes
se han establecido en función del peso, edad y sexo y son las que más se
utilizan y mejor orientan.
Recomendaciones en
macronutrientes
Con respecto a los
hidratos de carbono y proteínas las recomendaciones en cantidad y calidad son
las mismas que para un adulto sano. Se deben mantener las raciones de una dieta
sana y equilibrada Se recomienda que, al menos, el 50% de la energía total de
la dieta proceda de hidratos de carbono y de un 15 a un 20% de las proteínas
asegurando una buena parte de origen vegetal.
En cuanto a grasas, deben
representar el 30-35% del total de calorías de la dieta con la relación ácidos
grasos saturados / monoinsaturados / poliinsaturados adecuada. No hay que
olvidar que el aporte correcto de grasas supone cubrir adecuadamente las
necesidades de ácidos grasos esenciales (necesarios para formar diferentes
metabolitos) y de vitaminas liposolubles.
¿Qué minerales y
vitaminas tienen especial importancia en la adolescencia?
Son tres los minerales
que tienen especial importancia en la adolescencia: el calcio, el hierro y el
zinc. Cada uno de ellos se relaciona con un aspecto concreto del crecimiento:
El calcio con el
crecimiento de la masa ósea. El hierro con el desarrollo de tejidos hemáticos
(los glóbulos rojos) y del muscular. El zinc con el desarrollo de la masa ósea
y muscular. También está relacionado con crecimiento del cabello y uñas.
De Calcio: se recomiendan
unos 1200 mg/día. La disponibilidad es diferente dependiendo del alimento del
que proceda siendo los alimentos más adecuados la leche y todos sus derivados.
La vitamina D, la lactosa y las proteínas facilitan su absorción mientras que
la fibra, la cafeína y el azúcar la dificultan.
De Hierro: La RDA
recomienda un suplemento de 2 mg/día para varones en edad adolescente durante
el periodo de máximo crecimiento, entre los 10 y 17 años. Para las chicas se
recomienda un suplemento de 5mg/dia a partir de la menarquia. El hierro que
mejor se absorbe es el procedente de la carne, mientras que el procedente de
legumbres, verduras y otros alimentos se absorbe peor.
El Zinc está directamente
relacionado con la síntesis de proteínas y por lo tanto con la formación de
tejidos por lo que es especialmente importante en la adolescencia. La carencia
de Zinc, se relaciona con lesiones en la piel, retraso en la cicatrización de
heridas, caída del cabello, fragilidad en las uñas etc. El déficit crónico
puede causar hipogonadismo (pequeño tamaño de órganos reproductores). Las RDA
establecen una ingesta diaria de zinc en torno a los 12 mg/día para chicas y
15mg/día para chicos.
La fuente principal de
zinc la constituyen las carnes, pescado y huevos. También los cereales
complejos y las legumbres constituyen una fuente importante. La fibra actúa
dificultando su absorción.
Para los adolescentes se
recomiendan, especialmente, las vitaminas que de una u otra forma se relacionan
con la síntesis de proteínas, el crecimiento y el desarrollo: vitamina A, D, y
Ácido Fólico, B12, B6, Riboflavina, Niacina, y Tiamina, sin que se recomiende
cantidad mínima o específica de ninguna de ellas. La fuente principal de todas
ellas son las frutas y las verduras.
RECOMENDACIÓN NUTRIMENTAL
El valor óptimo o deseado
de suministro de un nutriente determinado siempre se encuentra por encima de su
requerimiento real. La recomendación nutricional con todas las adiciones en
relación con los requerimientos reales se corresponde con la cantidad de un
nutriente determinado que en diferentes condiciones ambientales y en todas las
posibles situaciones de la vida es capaz de facilitar un óptimo o normal
funcionamiento del metabolismo del ser humano. Mientras que el establecimiento
de los requerimientos nutricionales ha sido obtenido mediante la realización de
ensayos bioquímicos, fisiológicos o clínicos, el establecimiento de las
recomendaciones nutricionales responde más a fines prácticos y tiene un enfoque
meramente poblacional.1,3
Como ejemplos pioneros de
recomendaciones nutricionales para grupos poblacionales se toman siempre las
primeras existentes establecidas por la Liga de las Naciones en el año 1938 y
la primera edición de las Recommended Dietary Allowances de EE.UU. en el año
1943, las cuales cumplieron funciones de hilo conductor en consejería
nutricional en conexión con la defensa nacional en esos años. Las guerras y las
limitaciones alimentarias de diverso tipo contribuyeron de forma significativa
al desarrollo del establecimiento de recomendaciones nutricionales al nivel
internacional.
Las recomendaciones para
el suministro de alimentos al ser humano deben reflejar los resultados
obtenidos u observados por vías experimentales y clínicas y no deben ser solo
un ejemplo de justeza estadística o de buenos resultados epidemiológicos, sino
que deben reflejar lo más exactamente posible, la necesidad real cuantificada
de la cantidad de alimentos a suministrar para cubrir los requerimientos
exactos de cada nutriente para el ser humano.
Los campos de aplicación
y la capacidad de dictamen de las recomendaciones nutricionales para la población
son los siguientes:
La planificación de una
alimentación que cubra requerimientos nutricionales.
La producción alimentaria
y el abastecimiento nutricional de diferentes grupos de población.
La orientación en la toma
de decisiones sobre el abastecimiento nutricional.
La calificación de datos
de consumo de alimentos.
La valoración de la
oferta nutricional en relación con las necesidades fisiológicas.
El desarrollo de nuevos
productos en la industria alimentaria.
El etiquetado de
alimentos que contenga informaciones nutricionales.
La estructuración de
guías alimentarias para la población.
El desarrollo de
programas de formación en nutrición y alimentación.
En el tema de
recomendaciones nutricionales son de uso común los conceptos siguientes:
Suministro dietario
recomendado (RDA): es la ingestión dietética diaria promedio de un nutriente
suficiente para abastecer los requerimientos de 97,5 % de los individuos sanos
de un grupo particular de edad y sexo de la población.
Ingestión adecuada (IA):
es la ingestión dietética diaria promedio basada en aproximaciones o
estimaciones observadas o determinadas de forma experimental, del nivel de
ingestión de nutrientes en grupos de personas aparentemente sanas, el cual se
asume es adecuado y que se usa cuando no se puede determinar la RDA.
Requerimiento estimado
promedio (REP): es el nivel de ingestión dietética diaria promedio que se
estima sea capaz de mantener los requerimientos de la mitad de los individuos
saludables de un determinado grupo de edad y sexo.
Niveles seguros y
adecuados de ingestión (NSA): en años anteriores se había establecido este
término cuando las evidencias existentes eran suficientes para establecer un
rango de requerimientos, pero insuficientes para la estructuración de una recomendación
propia. Esta categoría, junto con la observación de mantener para los
oligoelementos el nivel máximo en el rango de seguridad apropiado, se mantuvo
en las recomendaciones desde 1985. Porque la vitamina K y el selenio han
avanzado ya desde este nivel a recomendaciones establecidas, se movieron a la
tabla principal de recomendaciones nutricionales. Se ha considerado que el
establecimiento de NSA para sodio, potasio y cloro era difícil de justificar y
solo se estimaron los “requerimientos mínimos deseados” para esos electrólitos.
Sodio de 120 en los primeros 6 meses de vida a 500 mg/d en el adulto, potasio
de 500 a 2 000 mg/d para los mismos grupos y se consideró que 3 500 mg/d de
potasio podían reducir la prevalencia de hipertensión y afecciones cardiacas.
Requerimiento estimado de
energía (REE): en el caso particular de energía se establece el requerimiento
estimado de energía, definido como el nivel de ingestión dietética diaria
promedio que se predice sea capaz de mantener el balance energético de un
adulto saludable de determina edad, sexo, peso, talla y nivel de actividad
física, el cual a su vez, es consistente con un buen estado de salud. En niños,
mujeres embarazadas y que lactan, el REE se establece de forma tal que incluye
las necesidades asociadas con la deposición tisular y la secreción de leche
materna a un ritmo consistente con la buena salud.
Niveles máximos de
ingestión tolerable (IT): es el nivel máximo de ingestión dietética diaria
promedio que se propone sin riesgos ni efectos adversos para la salud de casi
todos los individuos de una población. Cuando la ingestión sobrepasa este
límite, se elevan los riesgos para la salud.
Las recomendaciones para
la ingestión de energía y nutrientes para el ser humano han sido periódicamente
revisadas y actualizadas por los Comités de Expertos de FAO/OMS/UNU, por el
Consejo de Alimentación y Nutrición de EE.UU. (FNB/USA) y por los comités
nacionales de alimentación y nutrición de diversos países. Las informaciones
más recientes de estos grupos datan de los años 20043 y 2002.
Las más recientes
recomendaciones de energía y nutrientes se caracterizan en líneas generales por
las modificaciones o innovaciones siguientes:
Grupos de edades: como el
pico de masa ósea no se alcanza hasta los 25 años, el grupo de edades de 19 a
22 se ha extendido hasta 24 años.
Pesos de referencia: los
valores de peso corporal para el establecimiento de recomendaciones habían sido
situados en los años 70 en un valor arbitrario ideal; estos fueron sustituidos
en 1989 por el valor de la mediana de los valores de peso y talla de los
adultos de referencia de cada grupo de edades de la Encuesta Nacional de Salud
y Nutrición (NHANES II)9 de EE.UU. y en el 2002 por los valores de la encuesta
NHANES III (Johnson CI, Wright JD. Third National Health and Nutrition
Examination Survey (NHANES III), 1988-1991, unpublished data on B
vitamins intake from food. National Center for Health Statistics, Center for
Disease Control and Prevention:USA;1997). La Organización Mundial de la Salud ha establecido valores de referencia de
peso y talla para diferentes grupos poblacionales.10 En Cuba se dispone de
valores establecidos por el Grupo Nacional de Crecimiento y Desarrollo del
MINSAP.11 Una alternativa razonable ha sido recientemente propuesta para el
caso particular de las recomendaciones de energía, que se basa en la selección
de valores de talla y el valor de peso ideal para esa talla, con el objetivo de
alcanzar un índice de masa corporal (IMC) que se encuentre dentro de los
límites aceptables (18,5-24,99).
El establecimiento de
REEs para 4 niveles de gasto energético.
Actividad física.3
Paralelo a las recomendaciones de energía alimentaria, se han establecido en el
año 2004 recomendaciones de niveles a desarrollar de actividad física, para el
sostenimiento de la salud y la disminución del riesgo de enfermedades crónicas.
El establecimiento de
RDAs para carbohidratos dietarios y proteínas.
El desarrollo de
definiciones de fibra dietética, fibra funcional y fibra total.
El establecimiento de
ingestiones adecuadas para fibra total
El establecimiento de
ingestiones adecuadas para ácido linoleico y ácido α-linolénico.
El establecimiento de
rangos aceptables de distribución de macronutrientes como porcentaje de la
ingestión de energía para grasas, carbohidratos, proteínas y ácidos linoleico y
α-linolénico.
El estimado de nuevos
factores de conversión de carotenoides provitamina A, a equivalentes de
retinol.
Definición de
antioxidante dietario.
Similares recomendaciones
de vitamina E y selenio para adultos de uno y otro sexos.7
Diferente recomendación
de vitamina C para hombres y mujeres basadas en distinta composición corporal.
Establecimiento de
requerimientos de vitamina E basados solo en niveles de α-tocoferol
Utilización de los
equivalentes dietarios de folato para establecimiento de sus requerimientos,
requerimientos diferenciados para hombres y mujeres y recomendación especial
para el folato proveniente de alimentos enriquecidos
Recomendación del uso de
alimentos fortificados o suplementos de vitamina B12 con vistas a cubrir los
requerimientos.
Elevación de las
ingestiones adecuadas de calcio y fósforo y de las recomendaciones
nutricionales de magnesio.
Nuevas recomendaciones
para la ingestión de colina.
Establecimiento de RDAs
para cobre y molibdeno.
Establecimiento de nuevos
niveles máximos de ingestión tolerable para vitamina A, vitamina C, vitamina E,
niacina, vitamina B6, vitamina D, fólico de alimentos fortificados, colina,
calcio, fósforo, magnesio, selenio, flúor, boro, cobre, yodo, manganeso,
molibdeno, níquel, vanadio y cinc.
Termogénesis
La Termogénesis (del
griego: termo temperatura génesis inicio). Es la capacidad de generar calor en
el organismo debido a las reacciones metabólicas. La disipación de calor equilibra
esta generación interna dando lugar a una homeostasis térmica (equilibrio
térmico) en las células que en los mamíferos como el hombre alcanza un valor
estático de aproximadamente 37 °C. La termogénesis puede ser inducida por la
dieta (ingesta de alimentos con capacidad de termogénesis) o por la inclusión
de suplementos dietéticos termogénicos.1 A veces se define la termogénesis como
la energía sobrante por encima de la consumida en el metabolismo basal. La
termogénesis explica la activación del calor típica de los mamíferos.
Características
El calor en algunos los
organismos vivos surge de las características exotérmicas de las reacciones
metabólicas oxidativas, esta liberación de calor tiene como efecto un aumento
de la temperatura en los tejidos cercanos, no obstante el cuerpo humano posee
unos mecanismos para la disipación que contrarrestan estos efectos
termogénicos.2 Estas operaciones se realizan en las mitocondrias de la células.
El balance energético de este proceso se puede resumir de la siguiente forma:
Producción de energía =
Pérdida de energía +/- Almacenamiento de Energía
Por lo tanto si la
energía contenida en el cuerpo humano (en forma de grasa, proteína y glucógeno)
no se ve alterada (lo que viene a indicar Almacenamiento de Calor igual a cero)
la energía entrante es igual a la que sale, y por lo tanto se produce un
equilibrio energético. Si este proceso no fuera equilibrado, el almacenamiento
se activaría en un aumento de las capacidades almacenativas del organismo (en
forma de grasa, proteína y glucógeno) si la producción es baja. O en una
disminución del almacenamiento si la pérdida es alta (aumento de la
termogénesis).
Este concepto se suele
aplicar en algunas dietas reductoras de peso corporal (control de la obesidad).
Los alimentos que ingerimos suelen consumir en diferentes procesos digestivos
casi el 15% de la energía consumida.1 La termogénesis se puede analizar y medir
por diversos medios calorimétricos: directos (cámaras infrarojas) e indirectos
(midiendo el factor VO2 max denominado también capacidad aeróbica).
Los métodos para
determinar la energía digestible y la energía metabolizable que aportan los
alimentos.
La digestibilidad de la
energía bruta que contienen los alimentos se determina con los métodos ya
comentados para determinar la digestibilidad de los nutrientes.
Para determinar la
metabolicidad de la energía bruta es necesario recoger la orina producida por
los animales, así como conocer la producción de metano:
- para recoger la orina se utilizan jaulas
de metabolicidad; posteriormente se calcula en un calorímetro la energía
excretada en forma de orina. Debido a que la preparación de la muestra de orina
para su combustión en un calorímetro es un proceso engorroso, la energía excretada
en la orina se suele estimar a partir de su contenido en nitrógeno (pues se
supone, aunque no es estrictamente cierto, que la orina está compuesta
solamente de agua, minerales y urea); en concreto se supone que por cada gramo
de nitrógeno urinario se han excretado 23 kJ en la orina. Obviamente, en aves
no se determina el contenido energético de la orina, sino la energía de la
combinación heces más orina, determinando directamente la energía metabolizable
que aportan los alimentos; no obstante, puede ser interesante saber que cada
gramo de nitrógeno excretado en la orina de las aves equivale a una pérdida
energética de 35 kJ.
- el metano es producido por las bacterias
metanogénicas del intestino grueso: CO2 + 4 H2
® CH4 + 2 H2O. Para determinar la
producción de metano se utilizan cámaras respiratorias, como se comenta más
adelante; la pérdida de energía asociada a la producción de metano es de 40 kJ
por litro expulsado.
DETERMINACION DEL VALOR ENERGETICO DE LOS
ALIMENTOS
Se desea calcular la ED,
EM y EN que aporta una ración de caballos que contiene 18 MJ EN/kg MS.
Alimentación:
A un caballo de 500 kg se
le suministran diariamente 8 kg de MS de esta ración.
Energía digestible
Recogida de datos
* El caballo produce
diariamente 5 kg de heces con un contenido en MS del 65%.
*la EB de las heces se
determinó en un calorímetro y fue de 17 MJ EB/kg MS.
Cálculos
* ED de la ración: EB
ingerida: 8 x 18 = 144 MJ, EB en heces: 5 x 0.65 x 17 = 55 MJ, ED = 144 - 55 =
89 MJ ED
* Concentración
energética de la ración: 89 MJ ED/8 kg MS = 11.1 MJ ED/kg MS
* Digestibilidad de la
energía bruta de la ración: 89 MJ ED/144 MJ EB = 62 %
Energía metabolizable
Recogida de datos
* El caballo excreta diariamente
130 g de nitrógeno en la orina.
* El caballo produce
diariamente 75 litros de metano.
Cálculos
* EM de la ración: ED
ingerida: 89 MJ, EB en orina: 130 x 23 = 3 MJ, EB en metano: 75 x 40 = 3 MJ, EM
= 89 - 6 = 83 MJ EM
* Concentración
energética de la ración: 83 MJ EM/8 kg MS = 10.4 MJ EM/kg MS
* Eficacia de utilización
de la ED de la ración: 83 MJ EN/89 MJ ED = 93 %
* Metabolicidad de la
energía bruta de la ración: 83 MJ EM/144 MJ EB = 58 %
Energía neta
Recogida de datos
* El caballo produce
diariamente 25 MJ de extracalor.
Cálculos
* EN de la ración: EM
ingerida: 83 MJ, Extracalor: 25 MJ, EN = 83 - 25 = 58 MJ EN
* Concentración
energética de la ración: 58 MJ EN/8 kg MS = 7.3 MJ EN/kg MS
* Eficacia de utilización
de la EM de la ración: 58 MJ EN/83 MJ EM = 70 %
* Eficacia de utilización
de la ED de la ración: 58 MJ EN/89 MJ ED = 65%
* Biodisponibilidad de la
energía bruta de la ración: 58 MJ EN/144 MJ EB = 40%
Cuando no se dispone de
instalaciones para determinar la energía digestible ó metabolizable, el aporte
energético de las raciones se puede estimar a partir de su composición química.
Sin embargo, estas ecuaciones no tienen en cuenta los efectos del posible
contenido de sustancias indeseables en los alimentos, ó las interacciones de
nutrientes, ó el efecto de los aditivos. Un par de ejemplos de estas ecuaciones
son:
Aves: EM (kJ/kg) = 15.5 x g proteína +
34.3 x g grasa + 16.7 x g almidón + 13.0 x g azúcares
Cerdos: ED (kJ/kg) = 17.5 + 7.7 x g
proteína + 15.7 x g grasa - 32.4 x g cenizas - 14.8 x g FND
6.- Los métodos para
determinar la energía neta que aportan los alimentos.
La energía neta obtenida
de los alimentos va a ser utilizada para cubrir los gastos de mantenimiento
(ENm) y de producción (ENp):
- la energía neta de producción (ó energía
retenida) es la que contienen los compuestos químicos que forman las estructuras
corporales y los productos animales.
- la energía neta de mantenimiento es el
ATP utilizado para cubrir los gastos de mantenimiento; este ATP se consume
integramente produciendo calor. Por lo tanto, la producción total de calor de
los animales tiene dos componentes: por una parte el extracalor (debido a la
ineficacia del metabolismo orgánico), y por otra el calor producido al
utilizarse la energía neta de mantenimiento.
La energía neta que
aportan los alimentos se puede determinar bien estimando la producción de
extracalor (por calorimetría directa ó por intercambio respiratorio), ó
estimando la energía retenida (por balance de carbono y nitrógeno ó por otros
métodos). En la realidad, estas técnicas solamente se utilizan en casos de
alimentos muy concretos, y la mayoría de los valores de EN que se utilizan
habitualmente son estimaciones a partir de la composición química y de la
metabolicidad de los alimentos.
Las técnicas de
calorimetría también se utilizan para determinar las necesidades energéticas de
mantenimiento de los animales.
Calorímetro animal
a) La calorimetría
directa.
La determinación del
extracalor mediante la calorimetría directa se realiza con calorímetros
animales, y consiste en introducir al animal en un calorímetro y, mediante
microsensores, determinar el calor que produce a partir de la variación de la
temperatura, humedad y volumen del aire en el interior del calorímetro. Los
calorímetros utilizados son del tipo de capa gradiente, que son caros y de
delicada utilización, por lo que la calorimetría directa se utiliza poco.
b) La calorimetría
indirecta.
La determinación de la
energía neta mediante la calorimetría indirecta se realiza con cámaras
respiratorias, pudiendo utilizarse dos técnicas: el intercambio respiratorio, y
el balance de carbono y nitrógeno. El animal se introduce en la cámara
respiratoria, donde se realizan una serie de determinaciones. Mediante la
técnica del intercambio respiratorio se determina el extracalor producido por
una ración a partir de la cantidad de O2 consumido, la cantidad de CO2 y CH4
producidos y la cantidad de nitrógeno excretado en la orina. Mediante la
técnica del balance de carbono y nitrógeno se determina directamente la energía
retenida al ingerir una ración; para aplicar esta técnica se determina la
cantidad y composición del alimento ingerido y de las heces producidas, así
como la cantidad de nitrógeno urinario excretado y la cantidad de CO2 y CH4
producidos.
c) Otros métodos.
Además de los métodos
calorimétricos, también se puede estimar la energía retenida estudiando la
composición del incremento de peso del animal alimentado con la ración a
estudiar. Los principales métodos para estudiar la composición corporal de los
animales son:
- método de los sacrificios comparativos:
un lote de animales se sacrifica al principio del estudio, se tritura y en una
bomba calorimétrica se determina la energía que contiene. Otro lote se alimenta
con la ración a estudiar y al final del experimento también se sacrifica y se
determina la energía que contiene. La diferencia entre ambos contenidos es la
energía retenida procedente de la ración.
- método de densitometría: la densidad de
los animales está relacionada con su composición química, por lo que conociendo
las variaciones de densidad debidas al aporte de una ración se puede determinar
la energía retenida. La densidad de los animales se puede determinar por
inmersión de la canal en agua.
- método de la humedad corporal: el contenido
en agua del cuerpo animal también está relacionado con su contenido energético.
Para determinar el contenido en agua de los animales se estudia la cinética de
dilución en los líquidos orgánicos de ciertas sustancias administradas al
animal.
REQUERIMIENTOS
ENERGETICOS DEL ORGANISMO
El organismo humano
requiere en condiciones basales alrededor de 1 Kcaloría/kg de peso/hora o bien
4o Kcalorías/m1/hora, requerimiento que crece proporcionalmente con la
actividad. Así por ejemplo, al caminar por un terreno plano y sin carga, el
metabolismo aumenta aproximadamente en un 200%. Un trabajo intenso, como saltar
o correr. puede incrementarlo hasta en 25 Kcalorías/ kg de peso/hora. La
producción de esta cantidad de calorías consume, siendo el cuociente respiratorio
igual a 1, alrededor de 5 1 de O2/minuto. Esta energía, en caso de trabajo
muscular intenso y repentino. proviene exclusivamente de la combustión de los
hidratos de carbono.
En competencias
deportivas el requerimiento energético puede llegar hasta 2oo Kcalorías por kg
de peso /hora, cantidad cuya producción requiere un volumen de O2 que la sangre
es incapaz de aportar. En estos casos el trabajo se realiza en condiciones
anaeróbicas: el organismo contrae una »deuda de oxígeno, que pagará una vez
finalizado el trabajo excesivo. Sólo excepcionalmente, sin embargo, la fase
anaeróbica llega a sobrepasar 1 /3 del metabolismo total.
En reposo, el organismo
de un adulto consume alrededor de o.25 I/de O2/hora/Kg de peso. Un volumen de 1
1/minuto de O2 es suficiente para satisfacer los requerimientos energéticos de
un individuo durante un trabajo moderado y no es necesario. por consiguiente,
recurrir a la degradación anaeróbica. Ya hemos explicado que únicamente un
trabajo exagerado obliga al organismo a contraer una deuda de oxígeno, cuya
magnitud sólo excepcionalmente sobrepasará 1 litro/minuto y que será pagada
rápidamente al terminar el trabajo.
Una persona entrenada, al
realizar un trabajo intenso, puede consumir hasta 5 litros de oxígeno por
minuto y continuar el esfuerzo durante horas. Mientras no contraiga deuda de
O2, no se producirá fatiga. Sólo cuando las exigencias energéticas no pueden
ser satisfechas por el metabolismo aeróbico y el organismo se ve obligado a
contraer dicha deuda, aparecerán los primeros signos de cansancio. Un
requerimiento energético superior a 30Kcal/minuto, puede realizarse, aun por
personas entrenadas, sólo durante un corto tiempo. En esta condición, por
ejemplo en una carrera de 100 m, el metabolismo se desarrolla predominantemente
en forma anaeróbica, produciendo se metabolitos ácidos (ácido láctico) que
disminuyen el pH de la sangre, reduciendo la capacidad de la hemoglobina para
ligar 02 (véase Sangre). El descenso de la p(h sanguínea, al cual se agrega un
incremento del PCO2, aumentan el volumen-minuto cardiaco (véase Circulación),
pero este aumento no puede sobrepasar cierto límite. El volumen-minuto
constituye tal vez el factor más limitante del trabajo muscular.
Como ya hemos explicado,
cuando un trabajo muscular requiere una cantidad de energía superior a la que
el O2 aportado por la respiración puede producir, el organismo contrae una
deuda de oxígeno. Esta deuda es, en realidad, una deuda de energía, ya que el
O2 es utilizado en la combustión de grasas, proteínas e hidratos de carbono,
por consiguiente en la producción de energía y en la síntesis de compuestos
ricos en energía. Una vez terminado el trabajo, cl organismo paga esta deuda,
mediante el aumento de la frecuencia respiratoria. Generalmente esta deuda está
pagada dentro de una hora y sólo excepcionalmente requiere mayor tiempo. El
mayor volumen de O2 aportado por la respiración sirve, no sólo para pagar la
deuda de O2, sino también para normalizar el pH sanguíneo, disminuido por el
aflujo de cantidades elevadas de productos ácidos del metabolismo anaeróbico.
En efecto, la mayor disponibilidad de O2 permite la conversión del ácido
láctico, principal producto del metabolismo anaeróbico, en hidratos de carbono,
proceso que se realiza en el hígado. La elevación del nivel de los lactatos en
la sangre, que puede alcanzar valores co veces superiores a lo normal, limita
de por sí el trabajo muscular. Este efecto es menor en personas entrenadas.
Es obvio que la ingestión
de alimentos no puede ajustarse exactamente a los requerimientos energéticos
del momento, por lo menos en los seres humanos. Los animales ingieren
generalmente sólo la cantidad de alimentos que permite cubrir sus exigencias.
La ingestión en el hombre está regulada por los diversos factores que han sido
ya analizados: apetito, gusto, costumbre y muchas veces factores emocionales.
La insuficiente ingestión disminuye, a la larga, la capacidad de trabajo, si
bien induce inicialmente mayor actividad. Se ha demostrado experimentalmente
que lesiones de ciertos núcleos hipotalámicos, cercanos a los centros de
saciedad y de hambre, estimulan o disminuyen, respectivamente, la actividad
muscular. Esto ha llevado a plantear la existencia de conexiones entre las
diversas agrupaciones neuronales mencionadas.
En general, en el
organismo animal el porcentaje de conversión de los alimentos en energía
(eficiencia o rendimiento) es relativamente bajo; no sobrepasa en condiciones
óptimas un 3o%a. En otras palabras, aproximadamente sólo un tercio del valor
energético de un alimento es utilizado para la realización de trabajo. El resto
se convierte en, calor. Este grado de eficiencia, aparentemente muy bajo, es
sustancialmente superior al de una máquina de vapor, cuyo rendimiento es sólo
un 10 a 15% . Ninguna máquina supera en eficiencia al organismo animal. La
eficiencia de éste varía de acuerdo a las condiciones ambientales del trabajo.
Disminuye a un 8% por ejemplo, durante la natación en agua de temperatura
inferior a la del cuerpo. En esta condición es necesaria una mayor conversión
de energía a calor, para mantener constante la temperatura corporal.
Los alimentos ingeridos
en exceso son almacenados hasta cierto límite en el organismo, para ser
utilizados en caso de necesidad. Por consiguiente el alimento ingerido se
convierte en el organismo en energía de trabajo, en calor y energía almacenada
en forma de glucógeno o de grasa:
ALIMENTO INGERIDO =
ENERGIA DE TRABAJO + CALOR + ENERGIA ALMACENADA
Para mantener la
constancia del peso corporal es necesario un control estricto de la ingestión
de alimentos. Basta, por ejemplo, una mayor ingestión de100 Kcalorías por día,
lo que equivale aproximadamente a t o g de grasa, para incrementar en el curso
de un año el peso corporal en alrededor de 3,5 kg. Para contrarrestar el
aumento de peso, el organismo dispone de diversos mecanismos. Uno de éstos es
el aumento de su metabolismo, mediante la acción dinámica específica de los
¡alimentos, que hemos mencionado en páginas precedentes.
En caso de que el
organismo necesite utilizar sus reservas para satisfacer los requerimientos
energéticos del momento, recurre primeramente a los hidratos de carbono que es
la fuente de energía más prontamente movilizable. Pero la cantidad total de
glucógeno almacenado no sobrepasa aproximadamente a 300-400 g, cantidad que se
agota rápidamente, lo que obliga al organismo a recurrir a sus reservas de
grasas. Las reservas de glucógeno se recuperan con la ingestión de alimentos, y
son las primeras que aumentan en condiciones de sobrealimentación.
Un régimen rico en
proteínas aumenta el contenido proteico del organismo, que es normalmente
alrededor de un 2o% del peso corporal. La ingestión exagerada de proteínas
eleva la eliminación de nitrógeno, lo que indica su mayor utilización, o sea,
su mayor participación en el metabolismo energético. Las proteínas ingeridas en
exceso no se depositan en un ó gano especial, sino que incrementan el contenido
proteico de cada célula.
El aumento del contenido
de hidratos de carbono y de proteínas del organismo es, en caso de sobrealimentación,
insignificante. El aumento de peso por sobrealimentación se debe en realidad a
la conversión de los hidratos de carbono y proteínas en grasa, cuya acumulación
no reconoce prácticamente límites.
La disminución o aumento
del peso corporal depende, por lo tanto, de la ingestión de alimentos en
cantidad menor o mayor que lo requerido. En condiciones fisiológicas un
conjunto de mecanismos reguladores ajusta la ingestión al requerimiento. La
alteración patológica de este mecanismo es la causante de la disminución o
aumento exagerado del peso corporal. De esto se desprende que la distinción de
una obesidad endógena y otra exógena se justifica sólo hasta cierto punto.
Es evidente que ciertos
trastornos endocrinos pueden causar obesidad. No obstante, en la mayoría de los
casos, exceptuando la obesidad causada por lesiones hipotalámicas, los
trastornos psíquicos, al influir sobre los centros de la saciedad y/o del
hambre, son los factores principales modificadores del peso corporal. En
general, un examen clínico detenido revela siempre en la obesidad algún
trastorno de la emotividad.
Establecer el peso ideal
de un individuo es muy difícil. Esto se debe a que, como ya hemos señalado, el
peso corporal depende de un complejo de factores: alimentos ingeridos,
actividad de los centros reguladores del apetito, de la saciedad y del hambre,
nivel de ingestión establecido por estos centros, etc. No es tarea fácil
aumentar o disminuir el peso corporal. Es importante Tener presente,
finalmente, que la obesidad es un problema grave de salud, ya que no sólo
disminuye la capacidad de trabajo, sino que acorta la vida.
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