Nutrición y Metabolismo

Introducción

• La nutrición es fundamental para la buena salud, la recuperación y la rehabilitación de enfermedades.

Concepto de Nutrición

• Es un conjunto de procesos biológicos que permiten al cuerpo digerir, transformar y utilizar nutrientes para crecer y funcionar correctamente.
• Es un proceso involuntario que se rige por leyes fisiológicas.

Concepto de Alimentación

• Consiste en una secuencia de actos conscientes y voluntarios que van desde la planificación hasta la ingestión de alimentos.
• Está influenciada por factores como la sociedad, la economía y la religión.

Concepto de Metabolismo

• Conjunto de reacciones químicas que transforman los nutrientes en los tejidos tras la digestión y absorción.
• El metabolismo catabólico libera energía.
• El metabolismo anabólico utiliza energía para construir biomoléculas.

Nutrientes como combustibles metabólicos

• Los combustibles metabólicos son compuestos que las células utilizan para producir energía.
• Existen combustibles exógenos, derivados de la ingesta de alimentos, y combustibles endógenos, derivados de los almacenes tisulares (glucógeno y triglicéridos) o de la oxidación incompleta de otros combustibles (lactato y cuerpos cetónicos).
• Los macronutrientes pueden oxidarse parcialmente, produciendo lactato y cuerpos cetónicos, o completamente.

Nutrientes como sillares estructurales

• Los alimentos proporcionan energía y son la fuente principal de compuestos estructurales.
• Las proteínas son la fuente fundamental de aminoácidos para la construcción de las proteínas corporales.
• Los lípidos aportan energía y son la fuente de ácidos grasos esenciales y colesterol.
• La glucosa se utiliza para la energía y para la formación de estructuras que contienen glucoproteínas y glucolípidos.
• Los minerales son esenciales para el desarrollo y mantenimiento del tejido óseo, entre otros.
• Las vitaminas actúan como biocatalizadores en numerosas reacciones metabólicas y regulan la expresión de genes implicados en el crecimiento.

Nutrientes esenciales, no esenciales y semiesenciales

• Los nutrientes esenciales se deben ingerir a través de la dieta, como vitaminas y aminoácidos.
• Los nutrientes semiesenciales pueden ser sintetizados por el organismo, pero en cantidades que pueden ser insuficientes en algunos casos.

El metabolismo

• El metabolismo se divide en metabolismo energético (producción y utilización de energía) y metabolismo intermedio (estudio detallado de las vías metabólicas).
• Los macronutrientes suministran energía y se convierten en ATP, una molécula que almacena energía.
• El ATP se obtiene a través de la fosforilación oxidativa (con oxígeno) y la fosforilación a nivel de sustrato (sin oxígeno).
• El creatín-fosfato es otra molécula que se convierte fácilmente en ATP y viceversa, especialmente en el tejido muscular donde la demanda de energía es alta.
• El metabolismo intermedio se divide en tres fases:
  • Relaciona las macromoléculas con las moléculas simples.
  • Relaciona estas moléculas simples con el acetil-CoA.
  • Rutas que finalmente permiten la obtención de ATP.

Compartimentación tisular

• Los principales combustibles celulares son los glúcidos, los ácidos grasos y los aminoácidos. Se catabolizan por vías independientes y convergen en el ciclo de Krebs (CK).
• El organismo también utiliza cuerpos cetónicos y ácido láctico como fuentes alternativas de energía.

Energía de los alimentos

• La energía metabolizable representa la cantidad de energía que el organismo puede utilizar después de restar la energía no digerible y las pérdidas orgánicas por sudor, cabello y orina.
• La energía bruta es la cantidad de energía liberada al quemar un alimento con aire hasta obtener los productos finales oxidados.

Los hidratos de carbono

• Aportan energía y se almacenan en el hígado y el músculo.
• Tienen funciones energéticas, estructurales, reguladoras y detoxificadoras.

Monosacáridos

• Se dividen en aldosas y cetosas.
• Tienen alta solubilidad en agua.
• Su sabor es dulce.
• Todos los monosacáridos tienen poder reductor.

Disacáridos

• Se forman por la unión de dos monosacáridos.
• No tienen poder reductor, excepto la lactosa.

Polisacáridos

• Tienen un sabor menos dulce.
• Son poco solubles en agua.
• Muchos actúan en el organismo como reserva de energía.

La inulina y los oligosacáridos

• La inulina y los fructooligosacáridos (FOS) son polímeros que se fermentan completamente en el colon.
• Galactooligosacáridos (GOS): se encuentran en la leche de mamíferos y productos procesados; no se absorben en el intestino delgado y se fermentan en el colon proximal.
• Fructooligosacáridos (FOS): constituidos por sacarosa unida a fructosa; se fermentan rápidamente por la flora colónica.

Flora intestinal

• La microbiota intestinal tiene una actividad metabólica equivalente a la del hígado.
• Existen 10 veces más bacterias en el intestino que células en el cuerpo.
• La composición bacteriana varía entre individuos.
• Las bacterias más comunes pertenecen a los filos Firmicutes y Bacteroidetes.
• Funciones de la flora intestinal:
  • Protección contra patógenos (efecto barrera).
  • Metabolismo y nutrición.
• La permeabilidad intestinal juega un papel crucial en el eje intestino-hígado.

Probióticos

• Microorganismos vivos que se agregan a productos para obtener beneficios para la salud.
• Para ser considerados probióticos, deben demostrar un beneficio para la salud.
• No colonizan de forma permanente el huésped y se deben consumir regularmente.
• Los preparados comerciales suelen contener Lactobacilos y Bífidobacterias.

Prebióticos

• Componentes de la dieta que benefician al huésped al estimular el crecimiento de bacterias beneficiosas en el colon.
• Se componen de polisacáridos y oligosacáridos.
• Características:
  • Resistencia a la digestión intestinal.
  • Hidrólisis y fermentación por la microflora colónica.
  • Estimulación selectiva del crecimiento de bacterias en el colon.

Tema 4: Las vitaminas

• Compuestos orgánicos presentes en los alimentos que actúan como biocatalizadores en reacciones bioquímicas.
• No proporcionan energía, pero son esenciales para la vida.
• Son producidas principalmente por los vegetales, los animales las sintetizan en cantidades insuficientes.
• Las alteraciones por deficiencia o exceso de vitaminas pueden ser:
  • Avitaminosis
  • Hipovitaminosis
  • Hipervitaminosis

Clasificación

• Según su función:
  • Función coenzima (apoyan el funcionamiento metabólico).
• Otra clasificación:
  • Liposolubles (A, D, E, K)
  • Hidrosolubles (B, C)

### Vitamina B12 (Cianocobalamina)

• Se encuentra unida a proteínas en los alimentos.
• La digestión gástrica libera la cobalamina que se une a la proteína R y luego al factor intrínseco.
• La vitamina se absorbe en el íleon y se excreta por la bilis.
• Participa en reacciones metabólicas, junto al ácido fólico, en la oxidación de ácidos grasos y algunos aminoácidos.
• Previene la anemia megaloblástica.
• No se encuentra en alimentos vegetales, pero es abundante en carnes.
• La deficiencia se produce por una ingesta disminuida y causa anemia megaloblástica.

### Proteínas

• Componente clave en todos los organismos vivos.
• Forman parte del citoplasma y núcleo celular.
• Son la fuente de nitrógeno de la dieta.
• Son polímeros formados por aminoácidos unidos por enlaces peptídicos.
• Están compuestas por 20 α-aminoácidos en configuración L.
• Se diferencian por las cadenas laterales.

### Clasificación de las Proteínas

• Simples: Después de la hidrolisis, se obtienen aminoácidos. Su solubilidad las clasifica en proteínas de fluidos animales (más soluble) y tejidos (menos soluble). Algunos ejemplos son albumina, globulina, glutenina y prolamina.
• Conjugadas: Son combinaciones de proteínas simples con sustancias no proteicas (grupo prostético). Ejemplos son la nucleoproteína, glucoproteína y lipoproteína.
• Derivados proteicos: Resultan de la digestión de proteínas y son las más simples estructuralmente. Algunos ejemplos son péptidos y polipéptidos.
• Fibrosas: Tienen función estructural y están formadas por una estructura secundaria repetitiva, como el colágeno y la queratina.
• Globulares: Son proteínas biológicamente activas con una estructura terciaria.

### Clasificación de las Proteínas según su Valor Nutricional

• Completas: Contienen todos los aminoácidos esenciales en cantidades suficientes para mantener el equilibrio del nitrógeno. Se encuentran en alimentos de origen animal y la soja.
• Incompletas: Carecen de algunos aminoácidos esenciales (limitantes). Generalmente son de origen vegetal, pero algunas fuentes de origen animal como la gelatina también las poseen.
• Complementarias: Los requerimientos diarios se pueden cubrir combinando distintos tipos de proteínas, ya sean completas, incompletas, o una mezcla de ambas.

### Funciones de las Proteínas

• Plástica: Proporcionan aminoácidos para la síntesis tisular. En organismos adultos, están en equilibrio dinámico (se degradan y regeneran continuamente).
• Energética: En ausencia de otras fuentes o cuando hay un exceso de proteínas, se produce la oxidación de las mismas, lo que genera urea.
• Reguladora: Las proteínas forman parte de numerosas enzimas, hormonas, anticuerpos o inmunoglobulinas que regulan las reacciones químicas del organismo.
• Transportadora: Contribuyen al equilibrio osmótico transportando gases (hemoglobina), lípidos (seroalbúmina), o mediando el intercambio entre el interior y exterior de la célula.

### Aminoácidos

• Esenciales: Son indispensables para el crecimiento y mantenimiento de las estructuras. Deben ser aportados por la dieta porque no se sintetizan en el cuerpo humano.
• No esenciales: Pueden ser sintetizados por el organismo.
• Condicionalmente esenciales: Se sintetizan a partir de otros aminoácidos, pero su síntesis puede ser limitada en algunas situaciones.
• Ramificados: Se utilizan a nivel muscular como fuente de energía y modulan el metabolismo proteico del músculo. Algunos ejemplos son leucina, isoleucina y valina.
• Aromáticos: Poseen una cadena cerrada, como la fenilalanina, tirosina y triptófano.

### Utilización Metabólica de Aminoácidos

• Glucogénicos: El esqueleto carbonado de los aminoácidos puede transformarse en piruvato u otros intermediarios del ciclo de Krebs, que son precursores de la glucosa a través de la gluconeogénesis. Todos los aminoácidos, excepto la lisina y la leucina, son glucogénicos.
• Cetogénicos: El esqueleto carbonado de estos aminoácidos se transforma en acetil-CoA o acetoacetil-CoA. Los únicos aminoácidos cetogénicos son la lisina y la leucina.
• Gluco y cetogénicos: Un pequeño grupo de aminoácidos, como la isoleucina, fenilalanina, treonina, triptófano y tirosina, pueden dar lugar tanto a precursores de la glucosa como de los ácidos grasos.

### Funciones de los Aminoácidos

• Fenilalanina: Necesario para la síntesis de proteínas, es precursor de tirosina, catecolaminas y melanina.
• Histidina: Esencial para los recién nacidos. Es importante para la reparación y el crecimiento de los tejidos, necesario para la síntesis proteica y precursor de la histamina.
• Homocisteína: Su síntesis requiere SAMe. Niveles moderadamente elevados aumentan el riesgo de afecciones vasculares prematuras.
• Glicina: Indispensable durante períodos de crecimiento rápido. Se utiliza en la síntesis de numerosos compuestos nitrogenados, como el glutatión, la creatina y las purinas.
• Alanina: No esencial, considerado glucogénico. Participa en el transporte de nitrógeno desde tejidos periféricos hacia el hígado para la síntesis de urea.
• Ácido glutámico: Interviene en el metabolismo de los hidratos de carbono, es precursor de otros aminoácidos y algunos neurotransmisores.
• Glutamina: Transporta grupos nitrogenados desde los tejidos periféricos al tejido muscular. Es fundamental en la sepsis para el funcionamiento de las células del sistema inmune y la reparación de los tejidos.
• Arginina: Condicionalmente indispensable en pacientes críticos.
• Cisteína: Importante para la síntesis de colágeno y alfa-queratina.