Unidad 1 Semana 1 (Carbohidratos) PDF

UNIANDES FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS CARRERA DE MEDICINA DOCENTE: BQF. RENATO INCA T. Ph.D TEMA 1: DIGESTIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS UNIDAD 1  Bioquímica: Los Carbohidratos LOS CARBOHIDRATOS SON MOLÉCULAS CONSTRUÍDAS DE UNIDADES LOS MONOSACARÍDOS, ESTOS A SU...

UNIANDES FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS CARRERA DE MEDICINA DOCENTE: BQF. RENATO INCA T. Ph.D TEMA 1: DIGESTIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS UNIDAD 1  Bioquímica: Los Carbohidratos LOS CARBOHIDRATOS SON MOLÉCULAS CONSTRUÍDAS DE UNIDADES LOS MONOSACARÍDOS, ESTOS A SU VEZ ESTÁN FORMADOS DE TRES A SIETE CARBONOS.  3 Grupos Funcionales “Los carbohidratos son aldehídos y cetonas con múltiples grupos hidroxilo” ). (Stryer, 2008, p. 303)  PARTE DE LAS Funciones PAREDES 4 CELULARES DE ESe conocen como: COMBUSTIBL METABOLITOS INTERMEDIOS BACTERIAS Y PLANTAS. Carbohidratos Glúcidos Hidratos ALAMACEN DE ENERGÍA de Carbono ESTRUCTURA ASOCIADA A PROTEINAS Y L (RIBOSA Y LIPIDOS DESOXIRIBOS Base de energía viva en la tierra. A PARTE DEL ADN Y ARN). Provienen de fotosíntesis Normalmente contienen C, O e H y tienen la fórmula aproximada (CH2O)n.  Clasificación 5 Por estructura química, dividen en 2 grupos: azúcares y no azúcares. Azúcares más simples: monosacáridos, dividen: – Triosas (C3H6O3) (3 Carbonos) – Tetrosas (C4H8O4) (4 Carbonos) – Pentosas (C5H10O5) (5 Carbonos) – Hexosas (C6H12O6) (6 Carbonos) Monosacáridos pueden unirse entre sí por deshidratación para formar di, tri ó polisacáridos, conteniendo 2, 3 ó más unidades de monosacáridos.  Clasificación 6 “No azúcares”: tienen > 10 monosacáridos y no poseen sabor dulce. No azúcares dividen 2 subgrupos: – Hemopolisacáridos (consistiendo los primeros en unidades de monosacáridos idénticas ) – Heteropolisacáridos (mezclas distintos monosacáridos)  7 Monosacáridos También llamados azúcares simples, son las formas más simples de azúcar y las unidades más básicas ( monómeros) a partir de las cuales se construyen todos los carbohidratos. Estos pequeños azúcares tienen un papel fundamental en nuestro cuerpo y en la naturaleza. Desde la energía que utilizamos para movernos, hasta la estructura de las plantas que nos rodean, los monosacáridos están en todas partes. 8  Hexosas más importantes 9 Glucosa: Glucosa Existe en su forma libre en tejidos de : vegetales, y en sangre. En la mayoría de los ingredientes alimenticios naturales, la glucosa existe en forma combinada, tanto con un monosacárido como un componente exclusivo de los disacáridos (p. ej. maltosa) y de polisacáridos (p. ej. almidón, glicógeno, celulosa) ó bien combinada con otros monosacáridos en forma de lactosa (azúcar de la leche), sucrosa y heteropolisacáridos. Fructosa: Fructosa: A semejanza de la glucosa, la fructuosa existe en su forma libre en los jugos de vegetales, frutas y en la miel. Es un componente del disacárido sucrosa y es el azúcar más dulce que existe en la naturaleza (p. ej. es responsable del sabor excepcionalmente Galactosa: dulce de la miel). Galactosa Aunque no existe en forma libre en la naturaleza, : se presenta como un componente del disacárido lactosa y de muchos polisacáridos, incluyendo los galactolípidos, gomas y mucílagos. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS MONOSACÁRIDOS - Propiedades físicas: Los monosacáridos son sólidos, cristalinos, incoloros o blancos, de sabor dulce. Como los grupos hidroxilo son polares, los monosacáridos son muy solubles en agua, pues se establecen enlaces polares con las moléculas de agua.  Disacáridos 11 Están formados por dos azúcares hexosas, de cuya unión se elimina como residuo el agua: C6H12O6 + C6H12O6 = C12H22O12 + H2O Disacáridos de mayor importancia que existen en la naturaleza son la maltosa, sucrosa y lactosa.  Maltosa 12 No se encuentra en naturaleza, pero es producto obtenido de degradación almidón. Por ejemplo, durante el proceso de germinación de la cebada, se obtiene maltosa a partir del almidón, gracias a la acción enzimática de la amilasa; una vez germinada y secada la cebada (que ahora se le denomina “malta”) se le emplea para la elaboración de cerveza y Whisky de malta.  Lactosa 13 Compuesta de glucosa y galactosa, unidas por un enlace β-1, 4-glucosídico. A semejanza de la maltosa tiene propiedades reductoras. Principal azúcar en la leche y exclusivo de mamíferos. Fácilmente sufre fermentación bacteriana, por ejemplo agriamiento de la leche por Streptococcus lactis, causado por la fermentación de lactosa a ácido láctico.  14 Homopolisacáridos  HOMOPOLISACÁRIDOS  Carbohidratos muy diferentes de azúcares.  Alto peso molecular y compuestos de gran número de hexosas o en menor grado de residuos de pentosas.  Muchos de ellos se les encuentra en vegetales y animales como  Material de reserva (almidón o glicógeno)  Elementos estructurales (celulosa o quitina).  ALMIDÓN  Dos tipos: amilosa y amilopectina.  Forma química de almacenaje azúcar en vegetales  Se encuentra en tallos, frutos, semillas y hojas  Representa mayor reserva alimenticia de carbohidratos para vegetales  Constituye mayor componente de carbohidratos en los alimentos de animales.  Almidón puede representar hasta 70% de las semillas y hasta 30% de los frutos, tubérculos o raíces  ALMIDÓN  Cada gránulo rodeado por capa delgada celulosa que hace insoluble al agua e indigestibles para no rumiantes, incluyendo peces y camarones, al ser ofrecidos en forma cruda o no cocidos.  Palentamiento en presencia de humedad, facilitará ruptura membrana celulósica, dando lugar a la absorción del agua por el almidón, que en presencia de calor provoca la gelatinización del mismo, formándose una solución gelatinosa o pastosa.  GLUCÓGENO  Compuesto por cadenas ramificadas de unidades alfa-Dglucosa, ligadas entre sí por enlaces alfa-1, 4 y alfa-1, 6; siendo los últimos los más abundantes en el glicógeno (como amilopectina)  Forma que carbohidratos almacenados en cuerpo de animales; en particular en músculo e hígado GLUCÓGENO  FIBRA  A veces calificadas como compuestos celulósicos, no tienen una definición precisa.  Polisacáridos complejos no hidrolizables por enzimas de vertebrados superiores.  No son digeribles.  Juegan papel de relleno y dan volumen a bolo alimenticio.  Función estimulante sobre tracto digestivo.  CELULOSA  Formada por cadenas muy largas de unidades de D-glucosa, enlazadas entre sí por uniones β - 1, 4,  Polisacárido muy estable y además es el carbohidrato más abundante en la naturaleza, siendo la estructura fundamental de la pared celular vegetal.  La celulosa tiene una gran resistencia a la tensión y al ataque químico HETEROPOLISACÁRIDOS  HEMICELULOSA  Insolubles al agua y a semejanza de la celulosa no son fácilmente digeridas por otros animales que los rumiantes  MUCÍLAGOS  Son carbohidratos complejos presentes en ciertas plantas y semillas. Muchas algas, especialmente las marinas producen mucílagos, mismos que son solubles al agua caliente y forman un gel al enfriarse.  PRINCIPALES CARBOHIDRATOS DE LA DIETA Constituyen la principal fuente de energía para el cuerpo, siendo determinantes para el buen rendimiento físico y mental. Además, intervienen en las funciones del metabolismo y son claves en la síntesis de proteínas y lípidos. De hecho, son la base de la pirámide alimentaria, pues su consumo recomendado debe corresponder al 55% de las calorías diarias requeridas. Por esta razón es importante entender por qué no se deben excluir de la dieta. Características principales de los carbohidratos Almacenan energía. Son determinantes para la vida de las moléculas orgánicas. Dentro de los carbohidratos completos está la fibra dietética. Los alimentos de origen vegetal son las principales fuentes de  PRINCIPALES CARBOHIDRATOS DE LA DIETA Los carbohidratos se clasifican en función de su estructura química y del tipo de asimilación que tienen en el cuerpo. Todas las variedades tienen el efecto principal de proporcionarle energía al cuerpo. Sin embargo, algunos están más recomendados en la dieta porque no afectan la digestión ni elevan los niveles de glucosa. Carbohidratos simples En este grupo se encuentran los monosacáridos y disacáridos. También se conocen como carbohidratos de absorción rápida y se caracterizan por su alto índice glucémico. Algunos ejemplos son: la fructosa, glucosa, maltosa y lactosa. Carbohidratos completos Los carbohidratos complejos tienen un índice glucémico bajo y se recomiendan por su significativo aporte de fibra dietética. Se forman por la unión de varias moléculas de monosacáridos, lo que obliga al organismo a trabajar más para degradarlos y producir energía. También se conocen como carbohidratos de asimilación  PRINCIPALES CARBOHIDRATOS DE LA DIETA Función de los carbohidratos en la dieta Los carbohidratos en la dieta se conocen por su valor energético. Sin embargo, su correcta asimilación también está relacionada con otros aspectos de la salud y las funciones del organismo. Repasemos en detalle las más importantes.  Aportan energía  Ahorran proteínas  Forman parte de tejidos importantes  Previenen enfermedades  Mejoran la salud digestiva  PRINCIPALES CARBOHIDRATOS DE LA DIETA Función de los carbohidratos en la dieta Aportan energía Este importante nutriente funciona como reserva energética, siendo determinante para todas las funciones del cuerpo. Las células lo pueden emplear al instante porque las despensas energéticas se movilizan con mayor rapidez para producir glucosa cuando es necesario. Ahorran proteínas Un aporte adecuado de hidratos de carbono permite que el organismo guarde sus “reservas” de proteína. Si su consumo es deficiente, el cuerpo empieza a utilizar este último nutriente para obtener energía. Un gasto innecesario de proteínas puede derivar muchos inconvenientes en la salud. Forman parte de tejidos importantes Los carbohidratos son una parte importante de los tejidos conectivos y nerviosos. Además, también se encuentran, en cierta medida, en las moléculas de ADN y un nucleótido conocido como trifosfato de adenosina (ATP), que el cuerpo usa para obtener energía.  PRINCIPALES CARBOHIDRATOS DE LA DIETA Previenen enfermedades Un aporte adecuado de este nutriente evita que se presenten descompensaciones que afectan la salud inmunitaria. Los carbohidratos intervienen en la correcta asimilación de varios nutrientes que aumentan las defensas. Por otro lado, evita la aparición excesiva de cuerpos cetónicos, un tipo de desecho metabólico que se da porque el cuerpo debe utilizar la grasa como fuente de energía. Estos, al acumularse en el cuerpo, pueden causar arritmias cardíacas, cálculos y osteoporosis. Mejoran la salud digestiva La fibra alimentaria que contienen algunas fuentes de hidratos de carbono es ideal para regular la salud digestiva. Su asimilación promueve el movimiento intestinal y aumenta el volumen de las heces para evitar trastornos como el estreñimiento. Por otro lado, reduce la absorción de colesterol y prolonga la sensación de saciedad. Además, fortalece la microbiota intestinal, gracias a la fermentación de algunos tipos de azúcares.  PRINCIPALES CARBOHIDRATOS DE LA DIETA Alimentos para añadir carbohidratos en la dieta A la hora de añadir carbohidratos en la dieta es fundamental considerar la calidad nutricional del alimento. Aunque muchos contienen este nutriente, solo ciertas variedades le aportan beneficios significativos al organismo. Carbohidratos recomendados  Legumbres  Frutas y vegetales  Tubérculos y raíces  Frutos secos y semillas  Cereales o granos integrales Carbohidratos desaconsejados  Productos lácteos enteros  Pastas y harinas refinadas  Dulces y bebidas azucaradas  Pan y productos de bollería industrial  PRINCIPALES CARBOHIDRATOS DE LA DIETA Los carbohidratos en la dieta son esenciales para garantizar un óptimo nivel de energía. Aunque se debe moderar su consumo para no sobrepasar la cantidad recomendada, su inclusión en la dieta es irremplazable.  DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN El objetivo de la digestión es descomponer los carbohidratos en moléculas pequeñas que el cuerpo puede absorber. El cuerpo humano contiene las enzimas digestivas para romper el almidón en disacáridos y los disacáridos en monosacáridos. Los productos finales de la digestión de los carbohidratos son los monosacáridos.  DIGESTIÓN DE CARBOHIDRATOS La digestión de los alimentos empieza en la cavidad oral tanto mecánicamente, gracias a la acción masticatoria ejercida por los dientes, lengua y músculos orofaciales, como bioquímicamente a través de la actividad de la enzima salival alfa amilasa salival (Figura 1). Es importante reconocer la importancia de este órgano en el inicio de procesos metabólicos y que su alteración, mal funcionamiento se considera factor de riesgo para condiciones tales como malnutrición. Otros carbohidratos que también suelen ser ingresados a través de la dieta son los disacáridos lactosa, constituido por una glucosa unido a galactosa (presente en productos lácteos), así como también la sacarosa, constituida por una glucosa unida a fructosa (comúnmente conocida como azúcar de mesa).  DIGESTIÓN DE CARBOHIDRATOS Una vez empezada la digestión en la cavidad bucal a través de los procesos mencionados, a continuación se forma el bolo alimenticio donde va incluida una mezcla del resultado de la trituración (saliva, enzimas, carbohidratos) que gracias a la deglución pasa del esófago hasta el estómago, lugar donde se inactivará la amilasa salival pues el pH al que tiene su estado nativo es cercano a la neutralidad (6.8 – 7.2) y el pH estomacal se encuentra entre 1 y 3, por lo que en este lugar no ocurrirá más la digestión de carbohidratos a través de esta enzima. A continuación se envían los carbohidratos simplificados al lumen del intestino delgado (duodeno), que es el lugar donde tiene lugar la mayor parte de la digestión y absorción de este polímero, pues el objetivo es la eventual obtención de monómeros de glucosa que puedan ser enviados al torrente sanguíneo. DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN  DIGESTIÓN DE CARBOHIDRATOS Enzimas que digieren carbohidratos Amilasa Disacaridasa Maltasa Sacarasa Lactasa En el intestino delgado se encuentran libres las enzimas alfa amilasa pancreática, la cual tiene la misma función hidrolítica que su contraparte salival, cortar enlaces alfa 1-4 glucosídicos. Su acción permitirá continuar con la degradación del carbohidrato a este nivel. Esta enzima proviene del páncreas que gracias a su acción exocrina, libera enzimas (incluida la amilasa) hacia el intestino delgado. DIGESTIÓN DE CARBOHIDRATOS Constituyendo al epitelio del intestino delgado se encuentran los enterocitos también denominados células absorbentes, que participan tanto en la digestión como en la absorción de nutrientes. En el lumen de estas células están las enzimas, como la maltasa, que hidroliza maltosa (dos glucosas unidas a través de enlace glucosídico); la sacarasa/isomaltasa, la cual hidroliza enlaces alfa, 1-4 y alfa, 1- 6 (esta enzima permitirá cortar los puntos de ramificación que no pueden hidrolizar las enzimas que sólo cortan enlaces alfa, 1-4); la lactasa que toma como sustrato a la lactosa para hidrolizarla y generar como producto glucosa y galactosa. A través de la digestión de estas enzimas se empezaran a obtener glucosas, fructosas y lactosas libres. ABSORCIÓN DE CARBOHIDRATOS Los monosacáridos se absorben por el intestino delgado, se liberan en el torrente sanguíneo y son transportados por la sangre hasta el hígado, donde la fructosa y la galactosa se convierten en glucosa, la cual es el monosacárido primario utilizado por el cuerpo para obtener energía.  Dado que el cuerpo humano carece de las enzimas para descomponer la fibra en azúcares simples para la absorción, las fibras llegan al intestino grueso intactas. Hay muchos tipos diferentes de fibra y en general, las fibras se dividen en dos tipos básicos: fibras solubles y fibras insolubles. Ambas tienen roles importantes en la salud y en regular el paso de los alimentos a través del intestino.  ABSORCIÓN DE CARBOHIDRATOS La absorción se lleva a cabo en el yeyuno y en el inicio de íleon. MECANISMOS DE ABSORCIÓN  Difusión Simple  Difusión Facilitada. Los monosacáridos son absorbidos tanto por difusión simple como por transporte activo dependiente de adenosina trifosfato (ATP). Una proteína de transporte de glucosa dependiente de sodio une glucosa y Na+ y los transporta a través del enterocito y los libera en el  ABSORCIÓN DE CARBOHIDRATOS Si no se logra digerir todo el carbohidrato en el intestino delgado (almidón resistente a la digestión), este eventualmente alcanzará el colon, lugar donde sufrirá fermentación a través de las microbiota de esta región, las cuales producirán ácidos grasos de cadena corta, los cuales pueden ser absorbidos por el epitelio.  TRANSPORTE DE CARBOHIDRATOS En el intestino delgado también se encuentran iones de sodio libres los cuales jugarán un papel en la absorción de las glucosas a través de transportadores denominados transportadores ligados a sodio-glucosa (SGLT) de los cuales se han identificado dos isoformas (SGLT 1 y SGLT2) presentes en la superficie apical de los enterocitos. Funcionan como contransportadores de glucosa y sodio (Una molécula de glucosa por cada dos sodios), mientras que en la superficie basal de estas células epiteliales se encuentran los transportadores de glucosa-2 (GLUT2) que permite el paso de los carbohidratos simples (monoméricos) hacia el torrente sanguíneo. Algunos destinos que pueden tener dichos carbohidratos es servir como fuente de energía para los tejidos y órganos o tener como destino almacenamiento (p. ej: en forma de glucógeno). TRANSPORTE DE CARBOHIDRATOS TERMINOLOGIA CARACTERISTICAS DE LA VÍA GLICOLÍTICA (GLICOLISIS) FOSFORILACIÓN DE LA GLUCOSA  ACTIVIDAD Realizar la siguiente actividad: Consultar cuales son las funciones de los carbohidratos y las enzimas que intervienen en la digestión y absorción de carbohidratos (cuales son y como actúan).