Etapas Previas Al Metabolismo

Introducción

Este trabajo hablara sobre las etapas previas que suceden en nuestro cuerpo antes de que el metabolismo se lleve a cabo.

Serán tratados los temas de carbohidratos, de lípidos, de proteínas y de nucleótidos.

Veremos cómo es su digestión en el cuerpo además de cómo se absorben y como es su transporte, si es pasivo si es activo y como es que llega a la sangre.

Y el porqué es necesario consumirlos en nuestra dieta para poder estar saludables.

Carbohidratos

Almidón.

El almidón es un homopolimero de glucosa que forma una cadena a-glucosidica, llamada glucosano o glucano. Es el carbohidrato más importante de la dieta en cereales, papas, legumbres y otras verduras. Los dos constituyentes principales son amilosa (13 a 20%), que tiene una estructura helicoidal no ramificada y amilopectina (80 a 85%), que consta de cadenas ramificadas compuestas de 24 a 30 residuos de glucosa unidos por enlace a1-4 en las cadenas y por los enlaces a1-6 en los puntos de ramificación. (Murray, Bender, Katheleen M, Kennelly, Rodwell, & Weil, 2010)

El grado en el cual la amilasa hidroliza el almidón en los alimentos está determinado por su estructura, el nivel de cristalización o hidratación y por el hecho de si esta encerado en paredes de células vegetales intactas. El índice glucémico de un alimento feculento es una medida de su digestibilidad con base en el grado al cual aumenta la concentración de glucosa en sangre en comparación con una cantidad equivalente de glucosa o un alimento de referencia, como pan blanco o arroz hervido.

En las células vegetales, uno de los destinos de la molécula de glucosa es convertirse, por un mecanismo semejante, en almidón. Tanto el glucógeno como el almidón y otros polímeros de los azúcares forman sistemas de reserva en los organismos. Por lo tanto, también hay vías para la degradación de estas sustancias. La misma figura II.4 muestra también que la conversión de la glucosa en glucógeno es un camino reversible. De hecho, cuando comemos se sintetiza el glucógeno para guardar los azúcares que hemos ingerido. Luego, este polímero se va degradando lentamente entre una comida y otra y mantiene el nivel de glucosa de nuestra sangre, pues muchos tejidos requieren azúcar en forma constante. En los animales el glucógeno sirve para almacenar azúcar, la cual se gasta entre una comida y otra; en las plantas el almidón se almacena en las estructuras que aseguran su reproducción, como las semillas de los cereales, o en los tubérculos, como las papas. El otro camino que puede seguir la glucosa es su degradación. (EL METABOLISMO, O LAS TRANSFORMACIONES DE LAS MOLÉCULAS EN LAS CÉLULAS, 2011)

Glucógeno

La glucosa es el recurso preferido del organismo para sintetizar ATP.

El glucógeno (o glicógeno) es un polisacárido de reserva energética formado por cadenas ramificadas de glucosa; es insoluble en agua, en la que forma dispersiones coloidales. Abunda en el hígado y en menor cantidad en los músculos, así como también en varios tejidos.

Los hepatocitos y las fibras musculares pueden llevar a cabo la glucogénesis, en la que cientos de monómeros de glucosa se combinan para formar el polisacárido del glucógeno. La capacidad de almacenamiento total del glucógeno es de alrededor de 125g en el hígado y de 375g e el musculo esquelético. (Trudy & McKee, 2009)

Antes de que las células puedan usar la glucosa, esta debe atravesar primero la membrana plasmática y entrar en el citosol.

La absorción de la glucosa en el tracto gastrointestinal se realiza por transporte activo secundario (cotransportadores de Na+- glucosa). La glucosa entra en la mayoría de las células mediante moléculas GluT, una familia de transportadores que transporta la difusión facilitada.

El glucógeno es el polisacárido de reserva energética en los animales que se almacena en el hígado (10% de la masa hepática) y en los músculos (1% de la masa muscular) de los vertebrados. Además, pueden encontrarse pequeñas cantidades de glucógeno en ciertas células gliales del cerebro.

Gracias a la capacidad de almacenamiento de glucógeno, se reducen al máximo los cambios de presión osmótica que la glucosa libre podría ocasionar tanto en el interior de la célula como en el medio extracelular.

Cuando el organismo o la célula requieren de un aporte energético de emergencia, como en los casos de tensión o alerta, el glucógeno se degrada nuevamente a glucosa, que queda disponible para el metabolismo energético.

En el hígado la conversión de glucosa almacenada en forma de glucógeno a glucosa libre en sangre, está regulada por la hormona glucagón y adrenalina. El glucógeno hepático es la principal fuente de glucosa sanguínea, sobre todo entre comidas. El glucógeno contenido en los músculos es para abastecer de energía el proceso de contracción muscular.

El glucógeno se almacena dentro de vacuolas en el citoplasma de las células que lo utilizan para la glucólisis. Estas vacuolas contienen las enzimas necesarias para la hidrólisis de glucógeno a glucosa.

Sacarosa, Maltosa y Lactosa.

En la boca la amilasa salival convierte al almidón (un polisacárido) en maltosa (un disacárido), maltriosa (un trisacárido) y a-dextrinas.

Las moléculas de sacarosa, maltosa y lactosa ingeridas –tres disacáridos- no se degradan hasta llegar al intestino delgado. Res enzimas del ribete cepillo digieren a estos disacáridos en monosacáridos. La sacarasa desdobla la sacarosa en una molécula de glucosa y una de fructosa, la lactasa digiere la lactosa en una molécula de glucosa y una de galactosa y la maltasa degrada la maltosa y la maltriosa en dos o tres moléculas de glucosa, respectivamente. La digestión de los hidratos de carbono termina con la producción de monosacáridos que el sistema digestivo puede absorber.

Los monosacáridos pasan la luz del intestino a través de la membrana apical por difusión facilitada o transporte activo. La fructosa, un monosacárido que se encuentra en las frutas, es transportada por difusión facilitada; la glucosa y la galactosa pasan a través de las células absortivas de las vellosidades por transporte activo secundario que esta acoplado al transporte activo de Na+.

Los disacáridos son azucares compuestos de los residuos de monosacárido unidos por un enlace glucosidico. Los disacáridos importantes en el aspecto fisiológico son maltosa, sacarosa y lactosa. La hidrolisis de la sacarosa de una mezcla de glucosa fructosa denominada azúcar invertido porque la fructosa es fuertemente levorrotatoria y cambia, invierte la acción dextrorrotatoria más débil de la sacarosa.

Proteínas

Polipeptidos, péptidos, dipéptidos y Aminoácidos.

Los péptidos son una clase de moléculas señalizadoras que utilizan los organismos multicelulares para regular sus complejas actividades.

Durante la digestión las proteínas se desdoblan en aminoácidos. (Tortora & Derrickson, 2006).

La digestión de las proteínas comienza en el estómago donde se desdoblan en péptidos por la acción de la pepsina. Las enzimas del jugo pancreático –tripsina, quimotripsina, carboxipeptidasa y elastasa- continúan la degradación de las proteínas en péptidos. Si bien todas esas enzimas convierten a la mayoría de las proteínas en péptidos, sus acciones difieren ligeramente en cuanto a la ruptura de las uniones peptídicas entre los distintos aminoácidos. La tripsina, la quimiotripsina y la elastasa rompen la cadena peptídica entre un aminoácido y el siguiente; la carboxipeptidasa separa al aminoácido en el extremo carboxilo del péptido. La digestión proteica se completa por la acción de dos peptidasas del borde en cepillo: la aminopeptidasa y la dipeptidasa. La aminopeptidasa actúa sobre el aminoácido en el extremo amino del péptido. La dipeptidasa actúa sobre los dipéptidos (dos aminoácidos unidos por un enlace peptídico) y los convierte en aminoácidos simples.

La mayor parte de las proteínas se absorben como aminoácidos por un proceso de transporte activo que ocurre sobre todo en el duodeno y en el yeyuno. Alrededor de la mitad de los aminoácidos absorbidos están presentes en los alimentos; la otra mitad proviene del propio organismo como proteínas de los jugos digestivos y células muertas que se descaman de la superficie mucosa. Normalmente, el 95-98% de las proteínas presentes en el intestino delgado se digiere y se absorbe. Diferentes transportadores acarrean distintos tipos de aminoácidos. Algunos aminoácidos entran en las células absortivas de la vellosidad por un proceso de transporte activo secundario dependiente de Na+ similar al transporte de glucosa; otros aminoácidos son transportados activamente ellos solos. Al menos un cotransportador transporta hacia adentro a dipéptidos y tripeptidos junto con el H+, los péptidos se hidrolizan a aminoácidos simples dentro de las células absortivas. Los aminoácidos salen de estas células por difusión y entran en os capilares de la vellosidad. Tanto los monosacáridos como los aminoácidos se transportan en la sangre hacia el hígado por el sistema porta hepático. Si no son eliminados por los hepatocitos, entran en la circulación general.

La digestión de las proteínas se lleva a cabo en 3 fases:

• Comienza en el estomago

• Continua de manera importante en el intestinal

• Finaliza dentro del enterocito

Por su gran tamaño molecular, las proteínas aportadas por la dieta no pueden ser absorbidas directamente en el proceso de la digestión. Para hacerlo, deben ser descompuestas en sus aminoácidos constituyentes, tarea que realizan las enzimas proteolíticas (que degradan proteínas) producidas en el estómago, en el páncreas y en el intestino delgado.

La digestión de proteínas se inicia en el estómago gracias a la acción conjunta del ácido clorhídrico y de la pepsina.

El ácido clorhídrico se sintetiza en las células parietales del estómago y tiene como funciones matar algunas bacterias, desnaturalizar a las proteínas y activar el pepsinógeno para convertirlo en pepsina y así iniciar la hidrólisis enzimática proteica.

El pepsinógeno es un zimógeno o proenzima (precursor enzimático inactivo; es decir, no cataliza ninguna reacción como hacen las enzimas) que para activarse necesita de un cambio bioquímico en su estructura. El ácido clorhídrico se encarga de hacerlo y así el zimógeno se convierte en una enzima activa, la pepsina.

Al llegar al intestino delgado, los péptidos que se producen en el estómago por acción de la pepsina son fragmentados a oligopéptidos y aminoácidos libres por acción de las proteasas de origen pancreático: la tripsina, la quimotripsina, la elastasa y las carboxipeptidasas A y B.

Tripsina

La tripsina al igual de la pepsina puede ejercer un efecto autocatalítico generando más moléculas de tripsina.

Quimotripsina

Se secreta como zimógeno y se activa por acción de la tripsina. Reconoce y corta específicamente triptófano, tirosina, fenilalanina, metionina y leucina en el extremo carbonilo de la unión peptídica.

Elastasa

Se secreta como zimógeno o proelastasa, se activa por la tripsina y reconoce alanina, glicina y serina en el extremo carbonilo de la unión peptídica

Carboxipeptidasas A y B

Son exopeptidasas que se secretan como procarboxipeptidasas A y B y se activan por acción de la tripsina, la carboxipeptidasa A reconoce casi todos aminoácidos en el extremo C-terminal.

La superficie luminal del intestino contiene una aminopeptidasa, exopeptidasa, que degrada repetidamente el residuo N-terminal de los oligopéptidos para producir aminoácidos libres y péptidos de tamaño pequeño.

Absorción de aminoácidos y dipéptidos

Las células epiteliales del intestino absorben aminoácidos libres mediante un mecanismo de transporte activo secundario acoplado al transporte de sodio.

También se pueden absorber pequeños péptidos mediante pinocitosis.

En el citosol del enterocito todos los oligopéptidos se terminan de hidrolizar de forma tal que solo pasan aminoácidos a la vena porta.

Lípidos

Acilgliceroles, fosfoglicerolípidos, esfingolípidos, colesterol.

Los lípidos más abundantes de la dieta son los triglicéridos, constituidos por una molécula de glicerol unida a tres moléculas de ácidos grasos. Las enzimas que degradan los triglicéridos y fosfolípidos se llaman lipasas.

Hay tres tipos de lipasas que pueden participar en la digestión de los lípidos: la lipasa lingual, la lipasa gástrica y la lipasa pancreática. Si bien una parte de la digestión lipídica tiene lugar en el estómago por la acción de las lipasas lingual y gástrica, la mayor parte se produce especialmente en el intestino delgado por la acción de la lipasa pancreática. La lipasa pancreática degrada a los triglicéridos en ácidos grasos y monogliceridos. Los ácidos grasos liberados pueden ser ácidos grasos de cadena corta (con menos de 10 a 12 carbonos) o ácidos grasos de cadena larga.

Antes de que un gran glóbulo lipídico y que contiene trigliceridos pueda ser digerido el intestino delgado debe experimentar primero la emulsificación, proceso en el cual el glóbulo lipídico grande se fracciona en muchos globulos lipídicos pequeños. Recuérdese que la bilis contiene sales biliares y sales de sodio de potasio de los ácidos biliares (principalmente ácido quenodesoxicólico y ácido cólico). Las sales biliares son antipáticas, lo cual significa que cada sal biliar tiene una región hidrófoba (no polar) y una región hidrófila (polar). La naturaleza antipática de las sales biliares les permite emulsionar a un glóbulo lipídico grande; las regiones hidrófobas de las sales biliares interactúan con el glóbulo lipídico grande mientras que las regiones hidrófilas de las sales biliares interactúan con el contenido acuoso intestinal. De tal manera, el glóbulo lipídico grande se divide en muchos glóbulos lipídicos pequeños, de alrededor de 1um de diámetro. Los glóbulos lipídicos pequeños formados en el proceso de emulsificación representan una enorme superficie que le permite a la lipasa pancreática realizar su función más efectivamente.

Todos los lípidos de la dieta se absorben por difusión simple. Los adultos absorben un 95% de los lípidos presentes en el intestino delgado; como consecuencia de la escasa producción de bilis, los neonatos absorben solo el 85% de los lípidos. Tras su emulsificación y digestión los trigliceridos se degradan principalmente en monogliceridos y ácidos grasos, que pueden ser de cadena corta o de cadena larga. A pesar de que los ácidos grasos de cadena corta son hidrófobos, tienen un tamaño muy pequeño. A causa de su tamaño pueden disolverse en el medio acuoso intestinal, pasar a través de la célula absortivas por difusión simple y seguir la misma vía de los monosacáridos y los aminoácidos dentro del capilar de la vellosidad. Los ácidos grasos de cadena larga y los monogliceridos son grandes e hidrófobos y se disuelven con dificultad en el medio acuoso del quimo intestinal. Junto a su papel en la emulsificación, las sales biliares contribuyen a hacer más solubles a los ácidos grasos y los monogliceridos. Las sales biliares dentro del quimo intestinal rodean a los ácidos grasos de cadena larga y a los monogliceridos y forman esferas pequeñas llamadas micelas, cada una de las cuales mide 2-10mm de diámetro e incluye a 20-50 moléculas de sales biliares. Las micelas se forman por la naturaleza antipática de aquellas.

Las regiones hidrófobas de las sales biliares interactúan con los ácidos grasos de cadena larga y con los monogliceridos y las regiones hidrófilas interactúan con el medio acuoso del quimo intestinal. Una vez formadas, las micelas se mueven desde la luz del intestino delgado hacia el borde en cepillo de las células absortivas. En este punto, los ácidos grasos de cadena larga y los monogliceridos se difunden fuera de las micelas hacia el interior de las células absortivas y se dejan atrás las micelas en el quimo. Las micelas repiten continuamente esta función transportadora mientras se mueven desde el borde en cepillo de nuevo en el quimo hacia la luz del intestino delgado para incorporar más ácidos grasos de cadena larga y monogliceridos.

Colesterol esterasa es otra enzima pancreática que hidroliza los ésteres de colesterol.

Fosfolipasa es otra enzima pancreática, de la que existen dos formas A1 y A2, que hidroliza ácidos grasos de los fosfolípidos. Fosfolipasa A2 hidroliza también la lecitina y se produce lisolecitina y un ácido graso, que son absorbidos con facilidad. Para la formación de quilomicrones es necesaria la presencia de fosfolípidos.

La bilis, es un factor importante en la digestión de las grasas. Además de factores emulsificadores, como los ácidos y las sales biliares, los fosfolípidos y el colesterol contiene bilirrubina, producto derivado de la hemoglobina. La bilis es secretada por el hígado y se deposita entre las comidas en la vesícula biliar, donde se concentra 5-10 veces, vertiéndose posteriormente al intestino delgado para tomar activa en el proceso digestivo.

Nucleótidos.

Ácidos nucleicos, de alta energía, coenzimas.

El jugo pancreático contiene dos nucleasas: la ribonucelasa que digiere el ARN y la desoxirribonucleasa, que digiere el ADN. Los nucleótidos resultantes de la acción de estas dos nucleasas son luego digeridos por las enzimas nucleotidasas y fosfatasas del ribete de cepillo en pentosas, fosfatos, y bases nitrogenadas. Estos productos son absorbidos por transporte activo.

Los ácidos nucleicos que ingresan con los alimentos son degradados en el intestino, sobres ellos actúan nucleasas (ribo y desoxirribonucleasa) pancreáticas e intestinales, que los separan en sus nucleótidos constituyentes. Estos sufren entonces la acción de fosfatasas intestinales que liberan el resto fosfato de los nucleótidos convirtiéndolos en nucleósidos, los cuales pueden ser absorbidos como tales, o ser degradados por nucleosidasas intestinales, que separan las bases nitrogenadas púricas o pirimídicas de la pentosa ribosa

O desoxirribosa.

La mayoría de las bases liberadas en la luz intestinal son degradadas aquí por acción de bacterias de la flora normal; el resto es absorbido y pasa a la circulación portal.

Aun cuando los humanos consuman una dieta rica en nucleoproteínas, las bases púricas y pirimídicas de estas no se incorporan de manera directa a los ácidos nucleicos de las células tisulares, sino que se biosintetizan de nuevo a partir de intermediarios anfibólicos. Sin embargo, los análogos de purinas y pirimidinas inyectados (incluyendo medicamentos potenciales contra el cáncer) pueden incorporarse al DNA, lo cual se utiliza como terapia curativa.

El ser humano no depende de las bases nitrogenadas de la dieta para atender a las necesidades de la síntesis de ácidos nucleicos y nucleótidos libres. Las bases son producidas en casi todas las células con tal eficacia, que el organismo puede prescindir totalmente del aporte exógeno. (Brandan & Aispuru, 2000)

Conclusión

Podemos concluir que para que nuestro cuerpo pueda absorber en su totalidad los nutrientes que adquirimos en nuestra dieta diaria es necesario para empezar tener una dieta saludable, en segundo que mastiquemos muy bien nuestra comida, para que sea más fácil para nuestro cuerpo poder digerirla.

También que para que nuestro cuerpo pueda absorber los nutrientes que la mayoría de las veces es en el intestino delgado todos los micro y macronutrientes se tienen que sintetizar o llegar a su forma más pequeñas para que así puedan llegar al enterocito.

Otra conclusión podría ser que aunque la Bomba sodio potasio se vea muy simple tiene muchas funciones en nuestro cuerpo y se necesita tener muy bien equilibrado nuestra ingesta de sales.

Que el agua en nuestra dieta también es muy importante porque una de las reacciones más importantes es la hidrolisis que por ejemplo sucede en los enlaces peptídicos, para romperse.

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