Los cambios químicos son procesos en los que una sustancia se transforma en otra, con estructura, composición y propiedades diferentes a la inicial. La oxidación, la fermentación y la combustión son ejemplos de estas reacciones, las cuales ocurren de forma constante en nuestro día a día.
Oxidación
Fermentación
Combustión
Definición
Cambio químico que ocurre cuando una sustancia entra en contacto con el oxígeno para formar óxido.
Cambio químico producido por microorganismos que transforman una sustancia en un compuesto orgánico simple.
Cambio químico que se produce cuando un material oxidable arde al entrar en contacto con el oxígeno del aire.
Tipo de reacción
Oxidación.
Oxidación.
Oxidación.
Velocidad
Puede ser rápida o lenta; todo depende del tipo de sustancia.
Suele ser lenta; por ejemplo, el proceso de fermentación del vino dura una dos semana.
Suele ser rápida; por ejemplo, la combustión del butano dura solo unos segundos.
El organismo humano es un conjunto de estructuras físicas y de órganos que forman el cuerpo humano. La estructura física está compuesta por la cabeza, el tronco, las extremidades superiores y las extremidades inferiores, y la estructura órganos por el cerebro, el corazón, los pulmones, el hígado, el estómago y los riñones, entre otros.
Se pueden observar por separado los elementos anatómicos del cuerpo humano.
CUERPO HUMANO COMO SISTEMA INTEGRADO Y ABIERTO
El cuerpo humano es considerado sistema integrado complejo debido a que está formado por diferentes componentes y órganos que están coordinados e interactúan entre sí para mantener un buen funcionamiento en el transcurso de la vida.
Este sistema integrado también es considerado un sistema abierto porque interactúa e intercambia materia y energía con su entorno.
Algunas interacciones e intercambios que ocurren con el entorno
Alimentos
Estos contienen sustancias nutritivas que utiliza el cuerpo para su desarrollo y para realizar sus procesos vitales.
Oxigeno
Indispensable para el proceso de respiración, además permite la liberación de energía contenida en la sustancia nutritiva.
Estímulos externos
Las ondas sonoras, la luz y el calor son captados por los receptores sensoriales del cuerpo y son procesados como información de los cambios ambientales para generar una respuesta que mantiene la estabilidad del organismo.
¿Sabías qué?
El promedio de respiraciones por día de un adulto es de 20.000.
¿CUÁLES SON LAS FUNCIONES VITALES?
Cada uno de los seres vivos posee tres funciones vitales básicas que son la nutrición, la reproducción, la de relación y coordinación. Pueden llevarse a cabo de manera simultánea debido a que la interacción entre todos los sistemas de órganos que forman el cuerpo posibilita el mantenimiento de la vida.
La función de nutrición: es la función que capta y transforma la materia y la energía. Esta función corresponde a la transformación del alimento, el intercambio de gases, el transporte de sustancias y la eliminación de desechos.
Es llevar una buena nutrición con la alimentación adecuada para cuidar nuestro cuerpo y tener energía.
La función de reproducción: es una función que no es indispensable, sin embargo, asegura que la especie pueda continuar con su existencia.
La función de relación y coordinación: permite mantener la estabilidad del medio interno del organismo con respecto al medio externo, capta los estímulos, la emisión de respuestas y la defensa del organismo.
El cuerpo puede coordinar de tal manera que realiza ejercicios complicados.
¿CÓMO SE INTEGRAN LOS SISTEMAS DEL CUERPO HUMANO?
Los sistemas del cuerpo humano funcionan coordinadamente para que el organismo pueda desarrollar tareas complejas. Entre estos sistemas tenemos:
Sistema digestivo: está formado por la boca, el esófago, el estómago, el intestino delgado, el intestino grueso, el recto y el ano.
El sistema digestivo realiza la transformación del alimento para obtener los aminoácidos esenciales que necesita el cuerpo.
Sistema circulatorio: está formado por cuatro cavidades, dos aurículas y dos ventrículos.
El corazón es el órgano principal del sistema circulatorio, bombea la sangre por todo el organismo humano.
Sistema respiratorio: está formado por la nariz, la laringe, la tráquea, los bronquios, los pulmones y el diafragma.
El sistema respiratorio es de gran importancia para el humano, toma el oxígeno, lo transporta por el cuerpo para las funciones vitales y lo espira como dióxido de carbono.
Sistema excretor: es el encargado de eliminar las sustancias tóxicas y los desechos de nuestro organismo. Está compuesto por los pulmones, el intestino grueso, la piel y el sistema urinario.
Sistema endocrino u hormonal: es el conjunto de órganos y tejidos encargados de producir hormonas. Las glándulas que lo conforman son el hipotálamo, la hipófisis, la tiroides, la paratiroides, el páncreas, los suprarrenales, los ovarios y los testículos.
Sistema nervioso: consta de un conjunto de órganos y una red de tejidos nerviosos. Se divide en sistema nervioso central (SNC) y periférico (SNP).
Sistema óseo: está formado por el esqueleto, los músculos y las articulaciones.
El esqueleto humano da firmeza y protección al cuerpo, casi todos los huesos están articulados entre sí.
Sistema reproductor: tanto el femenino como el masculino tienen características particulares.
Sistema inmunitario: está constituido por órganos, tejidos, proteínas y células especiales.
¿Sabías qué?
La piel es el órgano más grande del cuerpo.
¿QUÉ COSAS INTERCAMBIA CON EL MEDIO EL CUERPO HUMANO?
Los seres humanos intercambiamos materia con el ambiente. Al inspirar incorporamos aire, y al comer y beber incorporamos los nutrientes necesarios para cada día. Además, eliminamos materia en la expiración, y también en las heces, el sudor y la orina.
¿Sabías qué?
Los adultos excretan alrededor de 1,42 litros de orina cada día.
¿QUÉ ES EL METABOLISMO?
El metabolismo es el proceso que permite a los seres vivos obtener la energía necesaria para realizar sus funciones vitales, tanto en organismos autótrofos como en heterótrofos.
¿QUÉ REACCIONES INCLUYE EL METABOLISMO?
Hay dos tipos de reacciones químicas que se dan en los seres vivos por las cuales se regula el proceso metabólico:
El catabolismo: es un proceso donde se degradan moléculas complejas en otras moléculas más sencillas, esto libera energía como resultado.
El anabolismo: es una serie de procesos de síntesis donde se elaboran moléculas a partir de otras, requiere energía para poder efectuarse.
El metabolismo es un proceso bioquímico que permite que un organismo viva, crezca, se reproduzca, sane y se adapte a su entorno. El anabolismo y el catabolismo son dos procesos o fases metabólicas, uno construye moléculas que el cuerpo necesita y el otro transforma las moléculas complejas en moléculas más pequeñas mediante la liberación de energía.
Anabolismo
Catabolismo
Definición
Los procesos anabólicos usan moléculas simples dentro del organismo para crear compuestos más complejos y especializados.
Los procesos catabólicos descomponen compuestos complejos y moléculas para liberar energía.
Moléculas
Las construye.
Transforma las moléculas más complejas en otras más pequeñas.
Energía
Requiere energía.
Libera energía.
Conversión de la energía
La energía cinética se convierte en energía potencial.
La energía potencial se transforma en energía cinética.
Hormonas
Estrógeno, testosterona, insulina y la hormona del crecimiento.
Adrenalina, cortisol, glucagón y citosinas.
Oxígeno
No utiliza oxígeno.
Utiliza oxígeno.
Importancia
Apoya el crecimiento de nuevas células, el almacenamiento de energía y el mantenimiento de tejidos corporales.
Proporciona energía para el anabolismo, calienta el cuerpo y permite la contracción muscular.
Efecto sobre el ejercicio
Los ejercicios anabólicos generalmente desarrollan masa muscular.
Los ejercicios catabólicos suelen ser buenos para quemar grasas y calorías.
Ejemplos
Asimilación en los animales y fotosíntesis en las plantas.
Después de la glucólisis, sigue otro mecanismo de la respiración celular que consta de múltiples etapas: el ciclo de Krebs, también conocido como el ciclo del ácido cítrico o el ciclo de ácido tricarboxílico.
¿Qué es el ciclo de Krebs?
Ciclo de ácido tricarboxílico, también conocido como ciclo de Krebs o ciclo de ácido cítrico, es la segunda etapa del proceso de respiración celular, mecanismo mediante el cual las células vivas descomponen moléculas de combustible orgánico en presencia de oxígeno para recoger la energía que necesitan para crecer y dividirse.
Se lleva a cabo en las mitocondrias, específicamente en la matriz, a excepción de las bacterias.
El ciclo de Krebs desempeña un papel central en la descomposición o catabolismo de moléculas de combustible orgánico, es decir, la glucosa, los ácidos grasos y algunos aminoácidos. Antes de que estas moléculas puedan entrar en el ciclo, deben ser degradadas en un compuesto de dos carbonos llamado acetil coenzima A (acetil CoA).
El ciclo de Krebs se produce en la mayoría de los organismos, tanto animales como vegetales.
¿Qué es el acetil CoA?
Es una molécula sintetizada a partir del piruvato e imprescindible para la síntesis de sustancias como ácidos grasos, colesterol y acetilcolina. Está formado por un grupo acetil unido a la coenzima A, el cual finalmente es degradado en CO2 H2O a través del ciclo de Krebs, la síntesis de ácidos grados o la fosforilación oxidativa.
El acetil CoA, es una molécula sumamente energética.
Etapas del ciclo de Krebs
El ciclo de Krebs consiste en ocho etapas catalizadas por ocho enzimas diferentes. Se inicia cuando el acetil CoA reacciona con un compuesto denominado oxaloacetato para formar citrato y liberar coenzima A (CoA-SH).
¿Sabías qué...?
El ciclo de Krebs en total forma 1 molécula de GTP, NADH y FADH2, las cuales en su paso por la cadena transportadora de electrones, realizada en la mitocondria, serán transformadas por ATP sumamente energética.
Luego, el citrato se reordena para formar isocitrato; el cual posteriormente pierde una molécula de dióxido de carbono y sufre oxidación para formar alfa-cetoglutarato; seguidamente este pierde una molécula de dióxido de carbono y se oxida para formar succinil CoA; el succinil-CoA se convierte en succinato y se oxida a fumarato, el cual se hidrata para producir malato, finalmente el malato se oxida a oxaloacetato.
Reacciones del ciclo de Krebs.
Reacción 1: citrato sintasa
La primera reacción del ciclo de Krebs es catalizada por la enzima citrato sintasa, durante esta etapa, el oxaloacetato, un intermediario metabólico, se une con el acetil-CoA para formar ácido cítrico. Una vez unidas las dos moléculas, una de agua ataca al acetilo para provocar la liberación de la coenzima A.
Reacción 2: acontinasa
La siguiente reacción del ciclo del ácido cítrico es catalizada por la enzima acontinasa. En esta reacción, una molécula de agua se retira del ácido cítrico y se coloca en otra ubicación. El efecto de esta conversión es que el grupo -OH se mueve de la posición 3′ a la posición 4′ sobre la molécula, esto trae como consecuencia la transformación de citrato a isocitrato.
Reacción 3: Isocitrato deshidrogenasa
En esta etapa ocurren dos eventos dependientes de la enzima isocitrato deshidrogenasa, localizada en la mitocondria. En la primera fase dicha enzima cataliza la oxidación del isocitrato, el cual se transforma en oxalsuccinato (un intermediario), lo que libera una molécula de NADH formada a partir de NAD.
Seguidamente, se produce la descarboxilación (liberación del CO2) del oxalsuccinato, lo que conlleva a la formación de alfa-cetoglutarato, una molécula compuesta por dos grupos carboxilos en los extremos y una cetona en posición alfa a uno de los carboxilos.
Reacción 4: alfa-cetoglutarato deshidrogenasa
Durante esta reacción se produce otra descarboxilación, el alfa-cetoglutarato es quien pierde la molécula de dióxido de carbono y en su lugar se añade la coenzima A. Esta descarboxilación se produce con la ayuda de NAD, quien es transformado durante el proceso en NADH.
La enzima catalizadora de esta reacción es la alfa-cetoglutarato deshidrogenasa u oxoglutarato deshidrogenasa, como resultado de esta etapa se forma la molécula succinil CoA.
Reacción 5: succinil CoA sintetasa
La enzima succinil-CoA sintetasa es la protagonista de esta reacción y se encarga de catalizar la síntesis de trifosfato de guanosina o GTP. El GTP es una molécula muy similar en estructura y propiedades energéticas al ATP, por lo que puede ser utilizado por las células de la misma manera.
El GTP es formado por la adición de un grupo fosfato libre a una molécula de GDP. En esta reacción, el grupo fosfato libre ataca primero a la molécula de succinil-CoA lo que provoca la liberación de la coenzima A. Después de que el fosfato se une a la molécula, se transfiere al GDP para formar GTP, el producto final es una molécula denominada succinato.
Reacción 6: succinato deshidrogenasa
La enzima succinato deshidrogenasa cataliza la eliminación de dos hidrógenos del succinato en la sexta reacción del ciclo del ácido cítrico. En esta etapa, una molécula de FAD, se reduce a FADH2 debido a que recibe los hidrógenos provenientes del succinato, de esta reacción se genera el fumarato.
Reacción 7: fumarasa
Esta reacción se produce gracias a la catálisis de la enzima fumarasa, la cual genera la adición de una molécula de agua en forma de OH al fumarato para dar lugar a la molécula L-malato.
Reacción 8: malato deshidrogenasa
Es la reacción final del ciclo, en ella es regenerado el oxaloacetato mediante la oxidación del L-malato, se utiliza otra molécula de NAD como aceptor de hidrógeno y se forma un NADH.
Energía en los alimentos
La mayor parte de nuestra energía la obtenemos de nuestros alimentos, los cuales por varias reacciones metabólicas nos permiten obtener moléculas energéticas como el ATP, FADH2 y el NADH, por ejemplo, el ciclo de Krebs logra aprovechar el 62 % de la energía contenida en la glucosa.
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