Necesidades de energía

Los seres vivos, y por tanto el organismo humano, son sistemas sumamente inestables que para subsistir necesitan un continuo aporte de energía. Esta energía procede de la oxidación en las células que componen nuestros tejidos de los tres componentes orgánicos principales de la materia viva, a los que habitualmente llamamos principios inmediatos: los hidratos de carbono, las grasas y las proteínas. El organismo humano puede obtener energía de la oxidación del alcohol contenido en las bebidas alcohólicas.

La cantidad de oxígeno consumida por una persona en un momento dado nos da, pues, una medida de las oxidaciones que tienen lugar en el organismo y, por tanto, de sus necesidades de energía. Pero la cantidad de energía liberada al consumir una cierta cantidad de oxígeno depende de la naturaleza de las sustancias oxidadas por el organismo en cada momento. El consumo de un litro de oxígeno corresponde a la liberación de 5,0 kilocalorías cuando se oxidan hidratos de carbono, de 4,9 kilocalorías cuando se oxida grasa, y de 4,6 kilocalorías cuando se oxidan proteínas.

De acuerdo con la llamada Ley de Hess, que es un corolario del primer principio de termodinámica, o principio de conservación de la energía, la cantidad de calor liberada durante la oxidación de una unidad de peso de hidratos de carbono o de grasa, en el organismo, es igual a la liberada cuando la misma cantidad de estas sustancias es quemada en un calorímetro en el laboratorio, porque en ambos casos los productos de oxidación son los mismos: anhídrido carbónico (CO2) agua (H2O). Las proteínas, en cambio, al ser oxidadas el organismo, dan a lugar a la formación de productos nitrogenados (principalmente urea en el caso del hombre) que aún poseen un cierto calor de combustión. La cantidad de calor liberada por la oxidación de 1 g. de proteína en el organismo es, por tanto, igual a la diferencia entre el calor de combustión de la proteína y el de los productos de su oxidación eliminados por la orina. El calor de combustión de 1 g. de proteína de huevo es de 5,58 kilocalorías, pero el correspondiente a los productos derivados de la misma cantidad de proteína eliminados por la orina es 1,25 kilocalorías. En consecuencia, la cantidad de energía liberada por la oxidación de 1 g. de proteína en el organismo será 5,58 —1,25 4,33 kilocalorías.

La utilización digestiva de los principios inmediatos no es completa. En consecuencia, los valores calóricos utilizados en los cálculos dietéticos son los valores corregidos por Atwater, a saber: 4 kilocalorías por gramo para los hidratos de carbono y las proteínas y 9 kilocalorías por gramo para las grasas. La oxidación de 1 g. de alcohol etílico en el organismo libera 7 kilocalorías.

La energía liberada por la oxidación de los principios inmediatos y el alcohol, en contra de una creencia muy arraigada, no está primariamente destinada a mantener la temperatura corporal de los animales que como el hombre mantienen temperatura corporal constante, es decir, los animales homeotermos. Como escribió Armsby hace muchos años: “No metabolizamos para mantenernos calientes, nos mantenemos calientes porque metabolizamos.”

Dicha energía se utiliza principalmente para sufragar el costo de ciertos procesos indispensables para la vida. Dos de ellos son de particular importancia: la síntesis proteica y el transporte activo de sustancias a través de la membrana celular.

Las proteínas, que constituyen el componente fundamental de la materia viva (de ahí su nombre), se renuevan continuamente. Un hombre normal de 70 kg contiene un 15 por ciento aproximadamente de proteínas, es decir, unos 10,5 kg. Entre 200 y 300 g. de proteínas corporales son destruidos diariamente, pero el organismo sintetiza la misma cantidad, de modo que su contenido proteico permanece prácticamente constante durante la vida adulta. Pero la síntesis de proteínas es un proceso costoso en términos de energía.

La síntesis proteica de un sujeto adulto requiere entre un 30 y un 40 por ciento, aproximadamente, de lo que llamamos energía de mantenimiento, es decir, la cantidad de energía necesaria para mantener la vida del organismo humano en condiciones de reposo y ayuno. Estas necesidades de mantenimiento corresponden aproximadamente a lo que llamamos metabolismo basal.

Los órganos que componen nuestro organismo difieren unos de otros en sus necesidades de energía y en la naturaleza de los combustibles que emplean. El cerebro, que sólo pesa un 2 por ciento del total del cuerpo humano en el adulto, es responsable de un 20 por ciento de las necesidades totales de energía de mantenimiento.

 El cerebro utiliza normalmente glucosa como combustible (unos 140 g. por día), y lo mismo ocurre con los glóbulos rojos y la retina, que utilizan alrededor de otros 40 g. diarios de glucosa. En cambio, la musculatura, que constituye un 40 por ciento del peso corporal aproximadamente, tiene una demanda de energía de mantenimiento (es decir, en reposo) del mismo orden de magnitud que la del cerebro, y puede utilizar como combustible glucosa y ácidos grasos.

Las células que componen nuestro organismo mantienen un continuo intercambio con los líquidos orgánicos que las rodean. Reciben de ellos las sustancias que necesitan para su nutrición, y devuelven a dichos líquidos los productos derivados de las transformaciones que dichas sustancias experimentan en la célula. El transporte de sustancias a través de la membrana celular requiere también energía, por ello lo llamamos transporte activo. Además, la distribución iónica a los dos lados de la membrana celular se caracteriza porque el potasio (K*) es el principal ion intracelular, mientras que el sodio-(Na*) se encuentra principalmente en los líquidos extracelulares.

El mantenimiento de esta distribución iónica se lleva a cabo mediante un mecanismo que denominamos bomba de sodio, que también requiere energía. El coste del transporte activo y el del mantenimiento de la distribución iónica son responsables, en algunos tejidos al menos, de otro 30 a 40 por ciento de las necesidades de energía de mantenimiento.

Las funciones mecánicas indispensables para la vida, como los movimientos del corazón y los movimientos respiratorios y digestivos, no representan más de un 10 por ciento de las necesidades de energía de mantenimiento del cuerpo humano.

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