Sobre el metabolismo y la cuantificación de sus causas

SOBRE EL METABOLISMO Y LA CUANTIFICACIÓN DE SUS CAUSAS de Alfredo Salvador C. García; Ciudad de México

La pirámide alimenticia, símbolo del metabolismo en un individuo humano sano.

EL PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA A partir del principio de conservación de la energía se identifica lo siguiente:

P =P P c

i

r

donde •

P c es la potencia de consumo. Es decir, la energía consumida por una persona durante un periodo corto de tiempo. Y con “corto” se hace referencia a un periodo razonablemente disminuido de acuerdo a las mediciones realizadas; por ejemplo, 0.001 s si el individuo es observado durante

1 día . •

P i es la potencia de consumo inmediato. Sea así la energía consumida para satisfacer requerimientos repentinos y breves. Por ejemplo, en una carrera de velocidad de 50m , dado que su duración no sería apreciable 1

en el tiempo si el individuo es observado durante •

P

r

1 día .

es la potencia de consumo extendido.

En contraposición con la potencia anterior, corresponde ésta a la satisfacción de requerimientos de energía progresivos y duraderos. Por ejemplo, la calefacción del individuo –mantener fija la temperatura corporal–. Entonces se ha establecido una relación de potencia para un individuo.

RELACIONES METABÓLICAS Estas cantidades de energía se obtienen de reacciones químicas entre las substancias que genera el cuerpo del individuo y el alimento que ingiere. Por ello es razonable establecer las siguientes relaciones: •

P i =k i · Mi siendo M i la masa metabolizable de materia energizante. En adelante se la mencionará sólo como masa energizante. Por supuesto,

ki

es la

constante de proporcionalidad entre la masa energizante y la potencia de consumo inmediato. Cabe mencionar que el valor de esta constante depende del tipo de reacciones que se lleven a cabo entre el cuerpo del individuo y el alimento ingerido. Así, porque el individuo no modifica tan rápidamente su fenotipo –sus características físicas y fisiológicas–, se asumirá que el valor de

ki

depende de forma significativa sólo de la naturaleza

química de la masa energizante. Se le ha nombrado masa energizante, porque corresponde a la materia que reacciona rápidamente con el cuerpo y que permite la liberación de grandes cantidades de energía en periodos cortos de tiempo, es decir, que energizan el cuerpo eficazmente. En cuanto a la denominación metabolizable, se refiere a la cualidad de ser susceptible del metabolismo. Éste último a su vez hace referencia en esta exposición al acto de permitir la liberación de energía a través de las reacciones entre el cuerpo de un individuo y el alimento ingerido. •

P =k · M r

r

r

siendo

M i la masa metabolizable de materia reservante.

También se abreviará dicho nombre como masa reservante. Asimismo,

kr

es la

correspondiente constante de proporcionalidad, que también se considerará dependiente únicamente de la naturaleza química, para el caso, de la masa reservante. Y, más aun, incluso materia ingerida que no sea metabolizable, o sea, que no intervenga ni como masa energizante ni como reservante, puede alterar las concentraciones de las anteriores y también modificar el valor de

k i y de k r . 2

Se denomina reservante porque el cuerpo tiende a conservarla –o reservarla– dado que reacciona lentamente con ella.

RELACIÓN DE EMERGENCIA En virtud de las relaciones establecidas, se obtiene la expresión

P c =k i · Mi k r · Mr que define cuantitativamente el metabolismo de un individuo. A continuación se asumirá una relación entre la masa energizante y la reservante, dado que, por lo general, el cuerpo de un individuo tiende a conservar aún más masa reservante en el caso de que la ingesta de masa energizante haya disminuido. En ese sentido se propone

M i=

 Mr ,

ecuación que define cuantitativamente lo indicado y que se denomina relación de proporcionalidad emergente porque la tendencia del cuerpo a conservar más masa reservante está dada para casos de emergencia donde la masa energizante se encuentre escasa. Cabe mencionar que el valor  no depende de los hábitos de ingesta del individuo, lo que es, en qué proporción generalmente consume masa energizante respecto a la masa reservante, sino de la naturaleza misma del individuo, de cómo su cuerpo asimila la masa energizante respecto a cómo asimila la reservante.

RELACIÓN METABÓLICA DE POTENCIA Esta última relación interviene con la relación de potencia y se obtiene

P c =k i · Mi k r ·

 Mi

Esta última relación metabólica de potencia es equivalente a



2

P c  P c −4· k i · k r ·  M= i 2·ki si se resuelve la ecuación de segundo grado que implica. No se ha seleccionado la raíz negativa porque en el caso de que el individuo lleve a cabo actos con alto requerimiento de consumo energético se obtendrían valores de masa energizante muy bajos, lo cual no concuerda con las observaciones en la realidad (por ejemplo, los corredores de maratón necesitan cada vez más

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bebida –masa– energizante a medida que avanza la carrera). Al contrario, con la raíz positiva se obtiene

1.

2.

3.



lím lím Pc  P c2 −4 · k i · k r ·  M=1 1 , que indica un alto consumo energético. →0 i →0 2 ·k i Pc Pc lím lím M = 1 1 →0 i →0 Pc Pc



Pc P c · 1−4 · k i ·k r · ·

1 2 Pc , equivalente a lo anterior.

 

2· k i

lím Pc Mi = 1 →0 k i , calculando el límite. Pc

Esto último menciona que la cantidad de masa energizante requerida para casos de alto consumo energético es proporcional a dicho consumo, lo cual concuerda con las observaciones experimentales (y así cada cierta distancia fija el corredor de maratón consume una cantidad también fija de bebida energizante). De la relación metabólica de potencia también se observa que existe un valor mínimo de potencia de consumo: 1.

P c 24· k i · k r ·  , condición establecida por el discriminante en la relación.

2.

P c, mín2 =4 · k i · k r ·  , que corresponde al mínimo valor posible, o bien

3.

P c, mín =2 ·  k i · k r ·  que es el valor mínimo de potencia de consumo.

Ello significa que el metabolismo siempre se ha de efectuar en un individuo (mientras esté vivo), y que esta facultad depende únicamente del tipo de alimentos que consume, así como de la rapidez con que el cuerpo reacciona con las masas energizante y reservante.

OBSERVACIONES ADICIONALES Se debe recordar que

Mi

y

Mr

sólo son las masas metabolizables ya sean de materia

energizante o reservante. Esto quiere decir que son las cantidades con las cuales el cuerpo de un individuo puede reaccionar. Si se exceden dichas cantidades, la potencia de consumo no se modifica (no aumente en valor) y el cuerpo, primeramente, tenderá a consumir la mayor cantidad de masa energizante que sea posible, pues es con la cual reacciona rápidamente. En consecuencia, de acuerdo a la relación de emergencia, metabolizará poca masa reservante y en general conservará sin metabolizar la mayor parte de aquella que fue ingerida. Este exceso de masa 4

reservante sin metabolizar se denomina masa de materia engrosante o masa engrosante, dado que engruesa –o incrementa– las dimensiones del cuerpo, donde ésta se aloja. Esto no quiere decir que la complexión (la forma del cuerpo) de un individuo dependa inicialmente de su ingesta de alimentos: como fue mencionado, el individuo tiene un fenotipo con la forma de su cuerpo, y que no se modifica significativamente en periodos cortos de tiempo (en condiciones ordinarias). Entonces, cada individuo presenta una complexión propia casi invariable. La forma del cuerpo –sea la que sea– puede engrosarse solamente en el caso de consumir excesivamente las masas energizante y reservante. Tampoco se puede concluir que para un individuo con una complexión dada, la disminución de la ingesta de masa energizante y reservante por debajo de los valores metabolizables permita el adelgazamiento de las dimensiones de su cuerpo.

Gráfica. De la relación metabólica de potencia.

Como se observa en la gráfica, la disminución de la ingesta de masa energizante sólo implica la disminución de la potencia de consumo. En términos cotidianos, ello significaría un aletargamiento del individuo al carecer de la masa que reaccionaría para liberar la energía necesaria en su metabolismo diario. Y mientras menor sea la ingesta de masa energizante, mucho menor sea la potencia de consumo, y se observará un aletargamiento acelerado. Para incrementar la cantidad de masa energizante que reaccione, sin disminuir la potencia de consumo es necesario que el individuo ingiera alimentos que reaccionen con la mayor facilidad

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posible con su cuerpo. Ello aumentaría, principalmente, el valor

k

i tal que con poca cantidad de alimento ingerido se liberasen grandes cantidades de energía. Por lo tanto, la masa energizante reaccionaría rápidamente y la reservante se mantedría casi sin reaccionar. En estas circunstancias si se ingiere gran cantidad de masa energizante es posible dejar de ingerir masa reservante, sin disminuir la potencia de consumo. Finalmente, el cuerpo del individuo no conservará gran cantidad de masa reservante, porque se ha ingerido una cantidad baja, y la masa energizante habrá sido aprovechada para liberar la potencia de consumo correspondiente. Todo esto justifica las recomendaciones nutriológicas que suelen realizar los médicos: que el individuo sano ingiera pocas grasas –masa reservante– y de éstas las saturadas –aquellas que reaccionan con mayor rapidez–, y en mayor cantidad verduras y cereales – masa energizante que reacciona rápidamente–. Con ello se evita, más allá del engrosamiento del cuerpo del individuo, que las arterias del mismo no se vean obstruidas, que no se almacene gran cantidad de masa energizante en la sangre (por ejemplo, azúcar en la sangre que cause diabetes), y que no se tenga un sobrepeso que dificulte el funcionamiento de cualesquiera órganos. De estas indicaciones se calcula un incremento en la mínima potencia de consumo dado el incremento del valor

k i . Ello significa que el metabolismo se acelera –que se libera energía más rápidamente–. ·

El modelo propuesto no se reduce al cuerpo de un individuo animal en conjunto, sino que también es válido para cualquier ser vivo –con las observaciones pertinentes sobre el qué tipo de materia energizante y reservante que consume cada individuo biológico–. Incluso es posible implementarlo al consumo de energía en sistemas industriales (máquinas, dispositivos eléctricos, electrónicos, etc.) 11 de Julio de 2015

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