Tema 4. Vitaminas, Minerales, Proteínas, Lípidos, Carbohidratos.

Como ya vimos en clase, en los procesos bioquímicos de todos los seres vivos encontramos que es necesaria la existencia de nutrientes que desarrollen funciones específicas en pos de la preservación de los procesos biológicos de los organismos.

Estos nutrientes se categorizan en 2: Micronutrientes y Macronutrientes.

Micronutrientes y Macronutrientes son explicados en la entrada anterior del blog en http://biologiageun.blogspot.com.co/2016/01/tema-3-nutrientes.html

Sin embargo, ahora definiremos cada micronutriente y cada macronutriente de una manera más específica.

1. Micronutrientes.
1.1 Vitaminas.

Las vitaminas son substancias químicas no sintetizables por el organismo, presentes en pequeñas cantidades en los alimentos y son indispensables para la vida, la salud, la actividad física y cotidiana.

Las vitaminas no producen energía y por tanto no implican calorías. Intervienen como catalizador en las reacciones bioquímicas provocando la liberación de energía. En otras palabras, la función de las vitaminas es la de facilitar la transformación que siguen los sustratos a través de las vías metabólicas.

Identificar las vitaminas ha llevado a que hoy se reconozca, por ejemplo, que en el caso de los deportistas haya una mayor demanda vitamínica por el incremento en el esfuerzo físico, probándose también que su exceso puede influir negativamente en el rendimiento.

Conociendo la relación entre el aporte de nutrientes y el aporte energético, para asegurar el estado vitamínico correcto, es siempre más seguro privilegiar los alimentos de fuerte densidad nutricional (legumbres, cereales y frutas) por sobre los alimentos meramente calóricos.

Las vitaminas se dividen en dos grandes grupos:

Vitaminas Liposolubles: Aquellas solubles en cuerpos lípidos.

Vitamina A	Vitamina D	Vitamina E	Vitamina K

Vitaminas Hidrosolubles: Aquellas solubles en líquidos.

Vitamina B1	Vitamina B2	Vitamina B3	Vitamina B6	Vitamina B12	Vitamina C

Principales funciones de las vitaminas

Vitamina A	Es necesaria para el crecimiento y desarrollo de huesos. Escencial para el desarrollo celular Ayuda al sistema inmune Es fundamental para la visión, el Retinol contribuye a mejorar la visión nocturna Antioxidante
Vitamina B1	En la transformación de los alimentos en energía Absorción de glucosa por parte del sistema nervioso
Vitamina B2	Interviene en la transformación de los alimentos en energía Ayuda a conservar una buena salud visual. Conserva el buen estado de las células del sistema nervioso. Interviene en la regeneración de los tejidos de nuestro organismo (piel, cabellos, uñas) Produce glóbulos rojos junto a otras vitaminas del complejo B, y en conjunto con la niacina y piridoxina mantiene al sistema inmune en perfecto estado. Complementa la actividad antioxidante de la vitamina E.
Vitamina B3	Obtención de energía a partir de los glúcidos o hidratos de carbono. Mantiene el buen estado del sistema nervioso junto a la piridoxina (vitamina B6) y la riboflavina (vitamina B2). Mejora el sistema circulatorio Mantiene la piel sana mantiene sanas las mucosas digestivas. Estabiliza la glucosa en sangre.
Vitamina B6	Interviene en la transformación de hidratos de carbono y grasas en energía Interviene en el proceso metabólico de las proteínas Mejora la circulación general Ayuda en el proceso de producción de ácido clorhídrico en el estómago Mantiene el sistema nervioso en buen estado Mantiene el sistema inmune Interviene en la formación de hemoglobina en sangre Es fundamental su presencia para la formación de Niacina o vitamina B3 Ayuda a absorber la vitamina B12 o cobalamina.
Vitamina B12	Interviene en la síntesis de ADN, ARN y proteínas Interviene en la formación de glóbulos rojos. Mantiene la vaina de mielina de las células nerviosas Participa en la síntesis de neurotransmisores Es necesaria en la transformación de los ácidos grasos en energía Ayuda a mantener la reserva energética de los músculos Interviene en el buen funcionamiento del sistema inmune Es necesaria para el metabolismo del ácido fólico.
Vitamina C	Antioxidante Mejora la visión Es antibacteriana, por lo que inhibe el crecimiento de ciertas bacterias dañinas para el organismo. Repara y mantiene cartílagos, huesos y dientes. Reduce las complicaciones derivadas de la diabetes tipo II Disminuye los niveles de tensión arterial y previene la aparición de enfermedades vasculares Tiene propiedades antihistamínicas Ayuda a prevenir o mejorar afecciones de la piel como eccemas o soriasis. Es imprescindible en la formación de colágeno. Aumenta la producción de estrógenos durante la menopausia Mejora el estreñimiento por sus propiedades laxantes.
Vitamina D	El rol más importante de esta vitamina es mantener los niveles de calcio y fósforo normales. Participa en el crecimiento y maduración celular. Fortalece al sistema inmune ayudando a prevenir infecciones.
Vitamina E	Es un antioxidante natural Cumple un rol importante en cuanto al mantenimiento del sistema inmune saludable Protege al organismo contra los efectos del envejecimiento. Es esencial en el mantenimiento de la integridad y estabilidad de la membrana axonal (membrana de las neuronas). Previene la trombosis. Es importante en la formación de fibras elásticas y colágenas del tejido conjuntivo. Promueve la cicatrización de quemaduras. Protección contra la destrucción de la vitamina A, selenio, ácidos grasos y vitamina C. Protección contra la anemia.
Vitamina K	Coagulación sanguínea Participa en el metabolismo oseo ya que una proteína ósea llamada osteocalcina requiere de la itamina K para su maduración.
Acido Fólico (Vitamina B9)	Participa en el metabolismo del ADN, ARN y proteínas, Necesario para la formación de glóbulos rojos, Reduce el riesgo de aparición de defectos del tubo neural del futuro bebé como lo son la espina bífida y la anencefalia, Disminuye la ocurrencia de enfermedades cardiovasculares, Previene algunos tipos de cáncer, Estimula la formación de ácidos digestivos.
Acido Pantotenico (Vitamina B5)	Forma parte de la Coenzima A. Interviene en la síntesis de hormonas antiestrés (adrenalina) en las glándulas suprarrenales, a partir del colesterol. Interviene en el metabolismo de proteínas, hidratos de carbono y grasas. Es necesaria para la formación de anticuerpos Interviene en la síntesis de hierro. Interviene en la formación de insulina. Ayuda a aliviar los síntomas de la artritis. Reduce la acidez estomacal junto a la biotina y la tiamina. Ayuda a disminuir los niveles de colesterol en sangre. Mejorar y aliviar trastornos ocasionados por el estrés. Mejora algunas afecciones de la piel.
Biotina (Vitamina B8)	Interviene en la formación de hemoglobina. Interviene en procesos celulares a nivel genético. Interviene en el proceso de obtención de energía a partir de la glucosa. Es necesaria su presencia para la correcta metabolizacion de hidratos de carbono, proteínas y lípidos. Funciona en conjunto con el ácido fólico y el ácido pantoténico. Mantiene las uñas, piel y cabellos sanos. Ayuda a prevenir la neuropatía diabética y estabiliza los niveles de azúcar en sangre (glucemia).
Carnitina (Vitamina B11)	Participa en la metabolización de grasas para producir energía. Mejora la circulación sanguínea. Desintoxica a nuestro organismo del amoníaco, sustancia que deriva de la descomposición de las proteínas. Falicita la oxidación de la glucosa. Disminuye el riesgo de depósitos grasos en el hígado.

1.2 Minerales

Los minerales son, por lo menos, tan importantes como las vitaminas para lograr el mantenimiento del cuerpo en perfecto estado de salud. Pero, como el organismo no puede fabricarlos, debe utilizar las fuentes exteriores de los mismos, como son los alimentos, los suplementos nutritivos, la respiración y la absorción a través de la piel, para poder asegurar un adecuado suministro de ellos. Después de la incorporación al organismo, los minerales no permanecen estáticos, sino que son transportados a todo el cuerpo y eliminados por excreción, al igual que cualquier otro constituyente dinámico.

Un mineral es un elemento inorgánico (comúnmente un metal) combinado con algún otro grupo de elementos, o elemento, químicos como puede ser un oxido, un carbonato, un sulfato, un fosfato, etc.

Sin embargo en el organismo, los metales no están combinados de esta forma, sino de modo más complejo o de quelatos, combinados con otros constituyentes orgánicos, que son las enzimas, las hormonas, las proteínas y sobre todo, los aminoácidos.
Los alimentos naturales son la principal fuente de metales para nuestro organismo, tanto si el alimento es de origen vegetal como animal.
En dichos alimentos, el metal se presenta en forma de un complejo orgánico natural que puede ser ya utilizado por el organismo.
Sin embargo, los alimentos no son siempre suficientes en calidad y cantidad para poder satisfacer todas las necesidades del organismo en dichos metales, y en tal caso hemos de recurrir a los suplementos minerales para aumentar la ingestión de metales.

La quelación es un proceso natural por el cual los elementos inorgánicos minerales, son transformados en formas orgánicas, que pueden ser absorbidas perfectamente por las vellosidades intestinales, y pasar así al torrente sanguíneo. En esta forma son absorbidos los metales como el hierro, el calcio, el cinc, el magnesio, etc., es decir unidos a aminoácidos procedentes de la digestión de la proteína.
La quelación podría definirse como un proceso en el que el mineral es envuelto por los aminoácidos, formando una especie de pelota con el mineral en el centro, evitándose así que reaccione con otras sustancias.
A través de experimentos realizados, se ha comprobado que la absorción de los quelatos de aminoácidos y minerales, es muy superior a la de cualquier otro tipo de suplementos minerales.

2. Macronutrientes.

2.1 Proteínas.

Las proteínas son macromoléculas compuestas por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. La mayoría también contienen azufre y fósforo. Las mismas están formadas por la unión de varios aminoácidos, unidos mediante enlaces peptídicos. El orden y disposición de los aminoácidos en una proteína depende del código genético, ADN, de la persona.

Las proteínas constituyen alrededor del 50% del peso seco de los tejidos y no existe proceso biológico alguno que no dependa de la participación de este tipo de sustancias.

Funciones de las proteínas

Las funciones principales de las proteínas en el organismo son:

• Ser esenciales para el crecimiento. Las grasas y carbohidratos no las pueden sustituir, por no contener nitrógeno.
• Proporcionan los aminoácidos esenciales fundamentales para la síntesis tisular.
• Son materia prima para la formación de los jugos digestivos, hormonas, proteínas plasmáticas, hemoglobina, vitaminas y enzimas.
• Funcionan como amortiguadores, ayudando a mantener la reacción de diversos medios como el plasma.
• Actúan como catalizadores biológicos acelerando la velocidad de las reacciones químicas del metabolismo. Son las enzimas.
  Actúan como transporte de gases como oxígeno y dióxido de carbono en sangre. (hemoglobina).
• Actúan como defensa, los anticuerpos son proteínas de defensa natural contra infecciones o agentes extraños.
  Permiten el movimiento celular a través de la miosina y actina (proteínas contráctiles musculares).
• Resistencia. El colágeno es la principal proteína integrante de los tejidos de sostén.

Energéticamente, las proteínas aportan al organismo 4 Kilocalorías de energía por cada gramo que se ingiere. 

Las proteínas están mayormente presentes en alimentos de origen animal: carnes, huevos, lechey en menor proporción en vegetales como la soja, legumbres, cereales y frutos secos.

2.2 Aminoácidos.

Los aminoácidos son las unidades químicas o elementos constitutivos de las proteínas que a diferencia de los demás nutrientes contienen nitrógeno.

Las proteínas están compuestas por cadenas de aminoácidos unidos por enlaces pépticos. Tanto los aminoácidos que las componen, como la secuencia en que éstos están organizados, es lo que otorga a cada proteína sus características y funciones individuales. 

Las proteínas que consumimos con la dieta, se descomponen en sus aminoácidos constituyentes. El organismo utiliza esos aminoácidos para elaborar las proteínas específicas que necesita. Por lo tanto se puede decir que los nutrientes esenciales no son las proteínas, sino los aminoácidos que las forman.

Funciones de los aminoácidos en el organismo: 

Forman parte de las proteínas

Actúan como neurotransmisores o como precursores de neurotransmisores (sustancias químicas que Transportan información entre células nerviosas)

Ayudan a minerales y vitaminas a cumplir correctamente su función

Algunos son utilizados para aportar energía al tejido muscular

Se los utiliza también para tratar traumas, infecciones y deficiencias de minerales o vitaminas

Clasificación de aminoácidos 

Existen 28 aminoácidos conocidos, que combinados de diferentes formas crean cientos de proteínas.

El 80% de estos nutrientes se producen en el hígado, son los llamados aminoácidos no esenciales, y el 20% restante debe proveerse a través de la dieta y reciben el nombre de aminoácidos esenciales.

Aminoácidos no esenciales: alanina, arginina, asparagina, ácido aspártico, citrulina, cisteina, cistina, ácido gama-aminobutírico, ácido glutámico, glutamina, glicina, ornitina, prolina, serina, taurina y tirosina.

Aminoácidos esenciales: histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofano y valina.

Deficiencia de aminoácidos 

El organismo produce las diferentes clases de proteínas de acuerdo a sus necesidades. Pero si alguno de los aminoácidos esenciales faltara, esa síntesis no se realizaría adecuadamente. Esto ocasionaría una deficiencia de proteínas vitales para el organismo, generando problemas tales como indigestión, depresión o retraso en el crecimiento.

¿Qué consecuencias puede tener la deficiencia de aminoácidos? 

La deficiencia de aminoácidos será debido a una dieta desequilibrada e inadecuada en proteínas. Una dieta que no nos proporcione una cantidad suficiente de aminoácidos esenciales, conducirá a padecer alguna enfermedad o trastorno. 

Pero existen situaciones donde a pesar de tener una dieta adecuada, la deficiencia aminoácidos ocurre de todas formas. Esa falta puede provocarse por: 

Mala absorción de nutrientes:

Infecciones

Traumas

Estrés

Consumo de drogas

Edad

Desequilibrio de otros nutrientes

Para evitar confusiones, es importante aclarar que la solución no es la ingesta excesiva de proteínas, ya que no sería saludable, y se produciría una sobrecarga en los riñones y en el hígado. 

Siempre se debe ingerir una cantidad adecuada de proteínas. Así, el hígado metabolizará correctamente el amoníaco, generado por el mismo metabolismo proteico, y de esta manera no será perjudicial para nuestra salud.

Para que el amoníaco no se acumule, el hígado lo convierte en urea, compuesto de menor toxicidad y luego es filtrado por los riñones para finalmente ser excretado.

2.3 Lípidos.

Las grasas, también llamadas lípidos, conjuntamente con los carbohidratos representan la mayor fuente de energía para el organismo.

Como en el caso de las proteínas, existen grasas esenciales y no esenciales.

Las esenciales son aquellas que el organismo no puede sintetizar, y son: el ácido linoléico y el linolénico, aunque normalmente no se encuentran ausentes del organismo ya que están contenidos en carnes, fiambres, pescados, huevos, etc.

Bioquimicamente, las grasas son sustancias apolares y por ello son insolubles en agua. Esta apolaridad se debe a que sus moléculas tienen muchos átomos de carbono e hidrógeno unidos de modo covalente puro y por lo tanto no forman dipolos que interactuen con el agua. Podemos concluir que los lípidos son excelentes aislantes y separadores. Las grasas están formadas por ácidos grasos.

En términos generales llamamos aceites a los triglicéridos de origen vegetal, y corresponden a derivados que contienen ácidos grasos insaturados predominantemente por lo que son líquidos a temperatura ambiente. (aceites vegetales de cocina, y en los pescados, ver cuadro)

Para el caso de las grasas, estas están compuestas por triglicéridos de origen animal constituidos por ácidos grasos saturados, sólidos a temperatura ambiente. (manteca, grasa, piel de pollo, en general: en lácteos, carnes, chocolate y coco).

Las grasas cumplen varias funciones: 

• Energeticamente, las grasas constituyen una verdadera reserva energética, ya que brindan 9 KCal (Kilocalorías) por gramo.
• Plásticamente, tienen una función dado que forman parte de todas las membranas celulares y de la vaina de mielina de los nervios, por lo que podemos decir que se encuentra en todos los órganos y tejidos. Aislante, actúan como excelente separador dada su apolaridad.
• Transportan proteínas liposolubles.
• Dan sabor y textura a los alimentos.

Las ácidos grasos insaturados son importantes como protección contra la ateroesclerosis (vulgarmente arteriosclerosis) y contra el envejecimiento de la piel. Estos vienen dados en los aceites de girasol, maíz, soja, algodón y avena. Siempre que se somete al calor a estos aceites, ocurre el proceso conocido como hidrogenación, cambiando su configuración a aceite saturado, por lo que su exceso es nocivo para la salud. (generando la aparición de ateromas - ateroesclerosis). La ateroesclerosis consiste en la formación de placas de ateroma que tapan la luz de las arterias.

2.4 Carbohidratos. 

Los carbohidratos, también llamados glúcidos o hidratos de carbono, se pueden encontrar casi de manera exclusiva en alimentos de origen vegetal. Constituyen uno de los tres principales grupos químicos que forman la materia orgánica junto con las grasas y las proteínas.

Los carbohidratos son los compuestos orgánicos más abundantes de la biosfera y a su vez los más diversos. Normalmente se los encuentra en las partes estructurales de los vegetales y también en los tejidos animales, como glucosa o glucógeno. Estos sirven como fuente de energía para todas las actividades celulares vitales.

Aporte energético de los carbohidratos

Aportan 4 kcal/gramo al igual que las proteínas y son considerados macro nutrientes energéticos al igual que las grasas. Los podemos encontrar en una innumerable cantidad y variedad de alimentos y cumplen un rol muy importante en el metabolismo. Por eso deben tener una muy importante presencia de nuestra alimentación diaria.

Cantidad en la dieta diaria

En una alimentación variada y equilibrada aproximadamente unos 300gr./día de hidratos de carbono deben provenir de frutas y verduras, las cuales no solo nos brindan carbohidratos, sino que también nos aportan vitaminas, minerales y abundante cantidad de fibras vegetales.
Otros 50 a 100 gr. diarios deben ser complejos, es decir, cereales y sus derivados. Siempre preferir a todos aquellos cereales que conservan su corteza, los integrales. Los mismos son ricos en vitaminas del complejo B, minerales, proteínas de origen vegetal y obviamente fibra.

Fibras

La fibra debe estar siempre presente, en una cantidad de 30 gr. diarios, para así prevenir enfermedades y trastornos de peso como la obesidad.
En todas las dietas hipocalóricas las frutas y verduras son de gran ayuda, ya que aportan abundante cantidad de nutrientes sin demasiadas calorías.

Funciones en el organismo

Las funciones que los glúcidos cumplen en el organismo son, energéticas, de ahorro de proteínas, regulan el metabolismo de las grasas y estructural.

• Energeticamente

  , los carbohidratos aportan 4 KCal (kilocalorías) por gramo de peso seco. Esto es, sin considerar el contenido de agua que pueda tener el alimento en el cual se encuentra el carbohidrato. Cubiertas las necesidades energéticas, una pequeña parte se almacena en el hígado y músculos como glucógeno (normalmente no más de 0,5% del peso del individuo), el resto se transforma en grasas y se acumula en el organismo como tejido adiposo.
  Se suele recomendar que minimamente se efectúe una ingesta diaria de 100 gramos de hidratos de carbono para mantener los procesos metabólicos.
• Ahorro de proteínas: Si el aporte de carbohidratos es insuficiente, se utilizarán las proteínaspara fines energéticos, relegando su función plástica.
• Regulación del metabolismo de las grasas: En caso de ingestión deficiente de carbohidratos, las grasas se metabolizan anormalmente acumulándose en el organismo cuerpos cetónicos, que son productos intermedios de este metabolismo provocando así problemas (cetosis).
• Estructuralmente, los carbohidratos constituyen una porción pequeña del peso y estructura del organismo, pero de cualquier manera, no debe excluirse esta función de la lista, por mínimo que sea su indispensable aporte.

Clasificación de los hidratos de carbono:

• Carbohidratos simples:

  
  Los hidratos de carbono simples son los monosacáridos, entre los cuales podemos mencionar a la glucosa y la fructosa que son los responsables del sabor dulce de muchos frutos.
  Con estos azúcares sencillos se debe tener cuidado ya que tienen atractivo sabor y el organismo los absorbe rápidamente. Su absorción induce a que nuestro organismo secrete la hormona insulina que estimula el apetito y favorece los depósitos de grasa.El azúcar, la miel, el jarabe de arce (maple syrup), mermeladas, jaleas y golosinas son hidratos de carbono simples y de fácil absorción.
  Otros alimentos como la leche, frutas y hortalizas los contienen aunque distribuidos en una mayor cantidad de agua.
  Algo para tener en cuenta es que los productos industriales elaborados a base de azucares refinados es que tienen un alto aporte calórico y bajo valor nutritivo, por lo que su consumo debe ser moderado.

• Carbohidratos complejos:

  
  Los hidratos de carbono complejos son los polisacáridos; formas complejas de múltiples moléculas. Entre ellos se encuentran la celulosa que forma la pared y el sostén de los vegetales; el almidón presente en tubérculos como la patata y el glucógeno en los músculos e hígado de animales.El organismo utiliza la energía proveniente de los carbohidratos complejos de a poco, por eso son de lenta absorción. Se los encuentra en los panes, pastas, cereales, arroz, legumbres, maíz, cebada, centeno, avena, etc.

Tema 3. Nutrientes.

Nutriente es toda sustancia contenida en los alimentos que no puede ser creada en el organismo y cuyo fin es aportar energía, aminoácidos o elementos reguladores del metabolismo. Los nutrientes son un producto químico procedente del exterior de la célula y que ésta necesita para realizar sus funciones vitales. 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 energía.

   La pizza, el alimento más rico en nutrientes*

Los alimentos son sustancias necesarias para el mantenimiento de los fenómenos que ocurren en el organismo sano y para la reparación de las pérdidas que constantemente se producen en él. No existe ningún alimento completo (salvo la pizza), en nuestra dieta debemos incluir una diversidad de alimentos que hagan que ésta sea lo suficientemente rica como para poder mantener funcionando de manera correcta nuestro organismo.

Del consumo equilibrado de los nutrientes básicos que contienen los alimentos depende especialmente el buen funcionamiento del cuerpo humano y la ausencia de trastornos y enfermedades.


Los grupos de nutrientes básicos que necesita el ser humano para desarrollar y mantener el organismo en buenas condiciones de salud son seis: agua, proteínas , grasas, hidratos de carbono, vitaminas y minerales. Aunque todos ellos se encuentren en la mayoría de los alimentos naturales que se consumen normalmente, su proporción es desigual y ninguno los posee todos. Así, por ejemplo, los aceites sólo contienen grasas, mientras que en los huevos se encuentra el mayor contenido de proteínas. De ello se deduce que, para obtener un dieta equilibrada, es recomendable combinar los productos alimentarios de la mejor forma posible, según los nutrientes fundamentales que contenga.


CLASIFICACIÓN DE LOS NUTRIENTES SEGÚN SU CANTIDAD NECESARIA

No todos los nutrientes son necesarios en la misma cantidad debido a las necesidades y la demanda biológica de cada organismo. Por esta razón es necesario hacer una distinción entre MICRONUTIENTES y MACRONUTRIENTES.


MICRONUTRIENTES

Son aquellos nutrientes que se requieren en menor cantidad en la dieta. (habitualmente en cantidades inferiores a miligramos). Estos nutrientes participan en el metabolismo como reguladores de los procesos energéticos, pero no como sustratos. Son sustancias indispensables para los diferentes procesos metabólicos de los organismos vivos y sin ellos morirían. Desempeñan importantes funciones catalizadoras en el metabolismo como cofactores enzimáticos, al formar parte de la estructura de numerosas enzimas (grupos prostéticos) o al acompañarlas (coenzimas). En los animales engloba las vitaminas y minerales y estos últimos se dividen en minerales y oligoelementos. Estos últimos se necesitan en una dosis aún menor. En las plantas, sólo son necesarios los minerales.

MACRONUTRIENTES

Son los nutrientes requeridos en grandes cantidades por el organismo humano y que además aportan la energía necesaria para las diversas reacciones metabólicas, así como construcción de tejidos, sistemas y mantenimiento de las funciones corporales en general. Entre ellos tenemos los carbohidratos, los lípidos y las proteínas 



CLASIFICACIÓN DE LOS NUTRIENTES SEGÚN SU FUNCIÓN

No todos los macronutrientes ni los micronutrientes tienen la misma función. Por esta razón es necesario clasificarlos según su participación en los procesos metabólicos.

Bajo esta primicia, encontramos 3 tipos de nutrientes:

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 lípidos y los glúcidos.

ESTRUCTURALES: Los que forman la estructura del organismo. También permiten su crecimiento. Por ejemplo, las proteínas, los glúcidos, ciertos lípidos (colesterol), y algunos elementos minerales tales como calcio, fósforo, etc.


REGULADORES: Los que controlan las reacciones químicas del metabolismo. Los nutrientes reguladores son las vitaminas y algunos minerales como sodio, potasio, etc

Tema 2. Evolución.

"Los conceptos modernos sobre evolución proporcionan una explicación científica para la historia de la vida en la Tierra, expresada por el registro fósil y en las evidentes semejanzas entre la pluralidad de los organismos vivientes." (Evolution on the Front Line: An abbreviated Guide for Teaching Evolution, from Project 2006 at American Association for the Advancement of Science. 19 de Febrero de 2006).

¿QUÉ ES EVOLUCIÓN? 

Evolución es la rama de la Biología que se refiere a todos los cambios que han originado la diversidad de los seres vivientes en la Tierra, desde sus orígenes hasta el presente.

Actualmente los biólogos estamos convencidos, por las evidencias acumuladas, que todas las formas vivientes, incluyendo al ser humano, surgieron paulatinamente en el curso de la historia de la Tierra, y de que todos los organismos se originaron a partir de formas primitivas simplificadas.

La evolución es una teoría por el contexto de las pruebas científicas confirmadas por la observación del proceso evolutivo en comunidades modernas. Ésto nos permite mantener un alto grado de certeza acerca de la presencia actual de los mecanismos evolutivos que trabajan en la naturaleza, de tal forma que no podemos interpretar erróneamente el Método Científico. Sólo la gente obstinada no ve evidencia en la evolución.

Cuando un enunciado no se ha verificado se denomina "hipótesis", pero si la hipótesis es sometida a pruebas experimentales y se verifica como cierta, entonces alcanza el nivel de "Teoría".

La evolución depende directamente de las leyes genéticas y se considera como un principio de orden en la naturaleza. 

ESTRATEGIAS EVOLUTIVAS

LA EVOLUCIÓN DE LOS SERES VIVOS OCURRE POR LA CONFLUENCIA DE TRES COMPONENTES INTERDEPENDENTES DETERMINANTES:

SELECCIÓN NATURAL: Es el conjunto de modificaciones en el ambiente de los organismos (puede ser ejercido a un nivel de individuo o a nivel comunitario), graduales o repentinas, las cuales provocan una tensión particular capaz de aniquilar a los individuos o a las especies menos adaptables, y hacer para prevalecer a los mejor adaptables. Un buen ejemplo de Selección Natural es la pericia para realizar movimientos natatorios. Históricamente, los genes que determinan esta característica estaban en la pila genética de la población antes de que se presentara la ocasión de utilizarla. Algunos miembros de la población poseían los genes, mientras que otros carecían de ellos. Cuando ocurrió una inundación, los que poseían los genes ventajosos sobrevivieron; por otro lado, los que eran incapaces de ejecutar los movimientos natatorios perecieron, porque ellos carecían de los genes que determinan dicha habilidad.

NEUTRALIDAD: Este concepto se refiere a la presencia de genes que determinan características fenotípicas nuevas, las cuales se acumulan en el caudal genético de la población, sin actuar favoreciendo a los genes en la supervivencia del individuo, ni contribuyendo para su exterminio. Una ilustración perceptible es la presencia de pezones en mamíferos macho, cuya funcionalidad es obsoleta porque los machos no amamantan a sus crías. Sin embargo, el gene que determina el desarrollo de los pezones continúa expresándose y transmitiéndose a la descendencia. 

ESTRUCTURACIÓN: Aún cuando  no se produzca una presión selectiva sobre los individuos, ocurren en ellos algunos cambios estructurales que propician una ventaja funcional sobre aquellos individuos que carecen de esas modificaciones. De esta manera, los cambios estructurales que conducen a una variación en la función, transfiere al individuo hacia otra línea evolutiva, incrementando también su habilidad para ocupar otros nichos ecológicos, o para ser movidos entre varios nichos de acuerdo con sus requisitos para sobrevivir. Un ejemplo de Estructuración es la posición erecta y locomoción bípeda de los seres humanos. Los humanos no se enderezaron por necesidad, pues el cambio estructural ocurrió como un acontecimiento al azar, y no en función de un acontecimiento selectivo en el entorno. Cuando se modificó la postura de los humanos, los individuos se encontraron ante la disyuntiva de abandonar su nicho ecológico previo o de permanecer en él sometidos a una desventaja peligrosa para la supervivencia de la especie; la nueva postura los calificó para habitar en áreas más abiertas y menos limitadas en recursos. No impidió que los individuos pudieran seguir habitando en su nichos ecológicos previos, así se amplió el mundo del Homo sapiens.

Algunas partes del Genoma son más capaces de tomar la sucesión de nucleótidos, y la manera de llevarse a cabo reside en la recombinación del material genético, basado sobre la historia de éxito de los antepasados. Así, las biomoléculas tienen la capacidad de "ver" y "escoger" los cambios más apropiados para producir una función nueva, o la menos viable que podría suspender algo esencial. Los genomas codifican esta estrategia, y los organismos han intercambiado información genética por la transferencia horizontal de genes. Sucedió en el pasado, sucede ahora, y estará sucediendo en el futuro. La Biodiversidad es una fuente de información genética, y los intercambios de información ocurren entre organismos variados, así que ésta llega a ser una buena razón para comenzar con la prioridad en la conservación de la Biodiversidad.

Hay un factor determinante que favorece y dirige los cambios evolutivos: la Selección Natural. La selección natural es el conjunto de presiones externas e internas que provocan una tensión dentro de una comunidad específica afectando a cada individuo. Los óptimos genes propicios sobrevivirán a esas presiones, y los menos adecuados desaparecerán. Pero ésto no siempre es así, pues en muchas ocasiones los genes para la conducta de cooperación en grupo favorecen la supervivencia de los "débiles". Si un individuo posee una combinación propicia de alelos, entonces esos alelos serán transmitidos a su progenie, de tal manera que los alelos favorables aparecerán en una proporción mayor en las generaciones siguientes. 

Ejemplo:

Una población de 200 000 hormigas caminaban a través de un bosque, devorando todo lo que encontraban a su paso. Su correr los llevó a tener que cruzar una corriente de agua (presión del entorno). Muchas de ellas se aventuraron a cruzar la corriente para ser arrastradas y ahogadas por el agua. Éstas hormigas carecían de alelos para determinar la conducta de cooperación en grupo. Pero muchas de ellos unieron sus cuerpos para formar un puente sobre el cual las hormigas restantes cruzaron la corriente sin dificultad. Positivamente, estas hormigas poseían alelos que determinaron su conducta en grupo y sobrevivieron (Supervivencia del mejor adaptado). 

Muchas hormigas masculinas fértiles poseían esos alelos y sobrevivieron (conservación de la variación genética en las poblaciones), así que los alelos favorables fueron añadidos al Depósito Genético de la comunidad. Cada vez más genes favorables serán agregados, porque aquéllas que poseían genes desfavorables perecerían a causa de su incompetencia. 

Este hecho nos conduce a pensar acerca de una tendencia hacia la distribución uniforme. Sin embargo, los alelos no favorables persistieron todavía en la comunidad porque muchas hormigas con el defecto fueron capaces de cruzar el agua encima del puente viviente, además, esos alelos persistieron también en el genoma de las mejores hormigas adaptadas, pero sin expresión debido a mecanismos moleculares específicos de stopgap. Además, si las hormigas sobrevivientes poseían una característica nueva en su aspecto (Fenotipo) físico, entonces su constitución anatómica también cambiaría y constituiría un cambio macroscópico. 

Hormigas Argentinas

Ya que hablo de hormigas, recientemente ha sido descubierto que una cierta especie de hormigas argentinas (Iridomyrmex humilis) han estado invadiendo el territorio de Estados Unidos de América. En este caso, lo que nos interesa es que ellas han evolucionado según las diferencias en las condiciones del entorno. En su lugar de origen ellas muestran una conducta intraespecífica agresiva. Ellas se atacan unas a otras, de tal manera que ellas no pueden establecerse en colonias grandes y no pueden estar prosperando permanentemente como colonia en un determinado lugar. 

Por otro lado, esta característica del comportamiento ha sido reemplazada en Estados Unidos de América por una conducta de la cooperación en grupo. Ellas construyen colonias grandes y se han adaptado perfectamente al ambiente, de tal manera que muchas especies nativas de Estados Unidos de América han sido desplazadas de sus hábitats naturales por las hormigas invasoras. El cambio se determinó por modificaciones en la expresión de un gene. 

Muchos cambios evolutivos ocurren visiblemente en un tiempo muy corto, como el polimorfismo en comunidades de los pinzones de la Islas Galápagos con modificaciones en sus picos, los cuales fueron provocados por la dureza de las semillas que ellos rompían (Presión Selectiva). Los pinzones que tenían el pico más fuerte sobrevivieron (Supervivencia del mejor adaptado). Como éstos tenían un pico más ancho que los otros de la misma variedad, entonces una característica anatómica (Fenotipo) nueva - determinada por alelos (Genotipo) - fue hecha visible en menos de 30 años. 

Pero no siempre ocurre de esta manera: Ecólogos Evolutivos han mostrado que las hembras de una especie de patos son estimuladas por el atractivo de los machos para determinar la fuerza de su progenitura por medio de una adición mayor de testosterona a sus huevos.

CAUSAS DE EVOLUCIÓN EN LOS SERES VIVIENTES

Hasta ahora, los científicos hemos identificado las siguientes estrategias evolutivas moleculares:

1. Cambios simultáneos múltiples en un solo genoma.

2. Transferencia Horizontal. Implica mecanismos que adaptan a un ADN funcional preexistente para nuevos propósitos.

3. Cuando los límites entre Intrones/Exones concurren en sitios en los cuales la variación en las estructuras de las proteínas pueden acomodarse.

4. Duplicación de genes. Permite que un genoma explore la variación en un contexto funcional sin perder la funcionalidad de la copia original.

5. Módulos de Translocación y transposición de secuencias de ADN, en vez de mutaciones puntuales.

6. Transposones, o ADN invasivo, por ejemplo, los plásmidos bacterianos.

En suma, la evolución no se debe tan solo a las mutaciones puntuales. Podría decirse que las mutaciones al azar y puntuales son poco incidentes en la evolución.

No todos los cambios son evolución. Evolución es un proceso que implica variación, reproducción, herencia y selección.

Variación se refiere a cambios en el genotipo individual que podría o no expresarse en el fenotipo de ese individuo. La evolución no es posible sin variación.

Reproducción es una función de los sistemas vivientes que permite la producción de entidades nuevas que podrían o no compartir los cambios genotípicos de sus antepasados. Evidentemente, la evolución es imposible sin reproducción. 

Herencia es la aptitud de transferir la información genética de entidades preexistentes a sus descendientes. La evolución biológica es irrealizable sin herencia.

Selección es el sistema de variaciones en el medio externo o interno que proporciona situaciones de tensión para los individuos, las poblaciones, las comunidades, la biota, etc. La evolución puede ocurrir sin selección a través de radiación estocástica.

CIENCIA Y RAZÓN

A pesar de las evidencias, muchas personas (aún algunos científicos) creen que la evolución es tan sólo una hipótesis, e incluso algunas personas piensan que es una opinión autoritaria (dogma) de los biólogos. Ésto ha hecho que se hayan formado grupos que se oponen a la enseñanza de la evolución en las escuelas e incluso ha propiciado la invención de algunas pseudo-ciencias como el Creacionismo, la Ciencia de la Creación, y la Creación Evolutiva, que se han establecido sin tener alguna base experimental, sino sólo en declaraciones filosóficas (sofismas). Ambas, la Astronomía y la Biología (especialmente la Evolución) son las ciencias que han roto el taburete de los dogmas religiosos, y ésta es la razón por la cual estas dos especialidades han sido elegidas para sus feroces agresiones.

Sin embargo, la razón debe prevalecer. Nosotros no podemos forzar a la ciencia para que concuerde con nuestras creencias personales. Los hechos son llanamente los hechos, y lo no verdadero es simplemente lo no verdadero. Mientras los científicos se dedican al estudio de los mecanismos complejos de la evolución, esas personas no se vierten en verificar si su "evolución creadora" existe, demostrándolo con hechos científicos. Y así ocurre simplemente porque esa "evolución creadora" no existe, y ellos lo saben.

La ambigüedad de la frase "Ciencia de la Creación" es evidente, ya que existe una gran contradicción entre las dos palabras que la forman. ¿Podrían verificar ellos el momento de la creación? ¿Hay una sola prueba acerca de un proceso especial de la creación? Si ellos no son capaces de verificarle es porque una creación especial dirigida no existe. ¿Podría explicar el creacionismo la existencia de los dinosaurios, los trilobites, las extinciones masivas, las deformidades congénitas, las mutaciones, la patogénesis, los parásitos, los virus, los animales y plantas venenosos, los depredadores de hombres silvestres, etc., sin los principios científicos de la evolución?

Si tuviéramos un corazón obtuso, entonces podríamos insistir en que todo fue creado por las hadas y los dioses griegos y romanos, creencias que, para el caso, nos conducirían a las mismas estructuras de pensamiento impuestas por la "Ciencia de la Creación".

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