Taxiologia

TOXICOLOGIA AMBIENTAL

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2.3.4 Metabolismo

Anteriormente se mencionó que, para reducir la posibilidad de que una substancia produzca una respuesta tóxica, se debe de disminuir la cantidad de substancia que llega en forma activa al tejido blanco, así como disminuir el tiempo de permanencia de ésta en su sitio de acción.

Lo anterior se logra disminuyendo la difusibilidad del tóxico e incrementando la velocidad de excreción, ambos fenómenos se producen cuando se incrementa la polaridad del xenobiótico.

Los lípidos se difunden más rápidamente, así que al transformar el xenobiótico en un compuesto más polar se reduce la velocidad de difusión, se aumenta su solubilidad en agua, y esto facilita la excreción en orina. Por ejemplo; la destoxificación del benceno, que tiene una solubilidad de 1 g en 1500 ml de agua, consiste en su oxidación a fenol, que es 100 veces más soluble en agua, y la posterior sulfatación del fenol produciendo un compuesto que tiene una solubilidad en agua de 1g en 3 ml. El resultado de estas dos reacciones es la producción de un compuesto que es 500 veces más soluble en el agua que el xenobiótico original y que, por lo tanto se excreta mucho más fácilmente en orina.

Al conjunto de caminos metabólicos por medio de los cuales los tejidos incrementan la polaridad de un tóxico se le denomina biotransformación. Podemos decir que la biotransformación de un tóxico consiste fundamentalmente en convertir un xenobiótico no polar en un compuesto soluble en agua. Este es el mecanismo más común que usan los organismos para eliminar los tóxicos ambientales.

Al igual que la absorción y distribución, dos procesos de transferencia, la biotransformación también se lleva a cabo utilizando los mecanismos existentes en los tejidos. Se usa la misma maquinaria bioquímica con la que se metabolizan los compuestos endógenos de estructura química similar.

En algunos casos, la biotransformación resulta en la producción de un metabolito que es más tóxico que el compuesto original, al proceso se le denomina bioactivación. Si estos metabolitos se acumulan y vencen las defensas del organismo entonces pueden producir un daño que se manifieste en una respuesta tóxica.

El estudio de las reacciones que constituyen la biotransformación es de gran importancia, porque nos permiten entender los mecanismos por medio de los cuales los tejidos se defienden de los tóxicos que logran penetrar y también cómo es que en algunas ocasiones sucede lo contrario y de hecho se incrementa la toxicidad en el interior del cuerpo. Estas reacciones se agrupan en dos conjuntos a los cuales se le denominan Biotransformación Fase I y Biotransformación Fase II.

La Fase I biotransforma los xenobióticos conviertiéndolos en substratos de las enzimas de la Fase II, al mismo tiempo que los hacen más hidrófilos. La Fase II son reacciones de conjugación en las cuales un metabolito con enlaces de alta energía sede un grupo funcional polar al xenobiótico, o su producto de transformación por la Fase I. En el ejemplo de la destoxificación del benceno, la oxidación a fenol es una reacción de la Fase I y la sulfatación del fenol es una reacción de la Fase II.

Metabolismo

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Esquema del adenosín trifosfato, una coenzima intermediaria principal en el metabolismo energético.

El metabolismo es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos físico-químicos que ocurren en una célula y en el organismo.1 Éstos 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.

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.2 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.4 5

METABOLISMO CELULAR

Es el conjunto de reacciones químicas a través de las cuales el organismo intercambia materia y energía con el medio

Reacciones Celulares Básicas.

Los sistemas vivos convierten la energía de una forma en otra a medida que cumplen funciones

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