sábado, 10 de abril de 2010

CARBOHIDRATOS:FUNCIONES, CLASIFICACION Y DIGESTION

LOS CARBOHIDRATOS

Los hidratos de carbono constituyen el grupo de biomoléculas más abundantes en la naturaleza y, dentro de ellos, el de mayor importancia metabólica es la glucosa, que es el combustible por excelencia de todas las células.

Otra de las rutas de degradación de la glucosa es la vía de las pentosas fosfato, en la que se obtienen pentosas y poder reductor en forma de NADPH, que serán utilizados en reacciones biosintéticas y en la defensa antioxidante. La conversión de glucosa en ácido glucurónico representa otra vía de interés, ya que una de las formas de eliminación de xenobióticos implica su conjugación con este ácido.

La gluconeogénesis, que es la síntesis de glucosa a partir de precursores no glucídicos, es una ruta que sólo se realiza en todas sus etapas en el hígado y en la corteza renal. Se describen de forma conjunta los mecanismos de regulación de la glucólisis y de la gluconeogénesis hepáticas, dado que, al ser dos rutas que funcionan en sentido opuesto, deben estar muy bien coordinadas.

Si bien la glucosa es la molécula de mayor importancia de entre los hidratos de carbono, otros monosacáridos procedentes de la dieta, como la fructosa y la galactosa y, en menor proporción, la manosa, se metabolizan a intermediarios de la ruta central del metabolismo.

De los hidratos de carbono, la glucosa es el más importante, ya que es el combustible por excelencia de todas las células. Su degradación puede realizarse por vía aerobia, oxidándose completamente hasta CO2, dando lugar a gran cantidad de energía, o por vía anaerobia, hasta lactato, en la que la cantidad de energía que se obtiene es baja. La degradación anaerobia, aunque no es rentable desde el punto de vista
energético, tiene la ventaja de que se puede realizar en aquellos tejidos que carecen de
mitocondrias o en situaciones en las que el aporte de oxígeno está comprometido.
ð° La glucosa debe mantenerse constante en sangre para poder ser suministrada a las células que la requieren como combustible exclusivo. El glucógeno constituye la reserva de glucosa en el organismo y se almacena de forma importante en el hígado y el músculo. Cuando los niveles sanguíneos de glucosa caen por debajo de unos determinados niveles normales, el glucógeno hepático se degrada para liberar glucosa. Por el contrario, cuando los niveles de glucosa se elevan, se retira de la sangre y se almacena en forma de glucógeno. La regulación del metabolismo del glucógeno en el hígado se lleva a cabo principalmente por las hormonas adrenalina y glucagón, que son hiperglucemiantes, y por la insulina, que es hipoglucemiante. El glucógeno muscular se sintetiza en las mismas situaciones que el hepático. Sin embargo, su degradación se realiza para suministrar combustible al propio músculo, con el fin de llevar a cabo la contracción muscular. La regulación de su degradación, en líneas generales, es semejante a la del hígado, pero sobre éste no influye el glucagón, que no tiene receptores en la célula muscular.
ð° Una vía que sirve para la obtención de glucosa en el hígado y la corteza renal es la gluconeogénesis. En ella se sintetiza glucosa a partir de precursores no glucídicos proporcionados por otros tejidos. Esta ruta, junto con la glucólisis, que sería el proceso opuesto, está muy bien regulada tanto a nivel de actividad de las enzimas implicadas como a nivel de expresión génica, participando en su regulación entre otras varias hormonas y la propia glucosa.
ð° Aunque las vías anteriores podrían considerarse las más importantes desde el punto de vista metabólico, también la glucosa puede seguir otras rutas que tienen finalidades diferentes.

Una de ellas es la vía de las pentosas fosfato, por la que se obtienen pentosas, para la síntesis de nucleótidos, y poder reductor para la síntesis de ácidos grasos o para eliminar especies de oxígeno reactivas. Otra es la ruta es la conversión de glucosa en ácido glucurónico. Este ácido participa en reacciones de destoxificación y en la biosíntesis de mucopolisacáridos.

ð° También otros azúcares y polialcoholes son metabolizados en el organismo humano y convertidos en otros derivados glucídicos de interés biológico o degradados para la obtención de energía.

FUNCIONES DE LOS CARBOHIDRATOS:
Las funciones que los glúcidos cumplen en el organismo son, energéticas, de ahorro de proteínas, regulan el metabolismo de las grasas y estructural.
Energeticamente, los carbohidratos aportan 4 KCal por gramo de peso seco. Esto es, sin considerar elconsiderar el contenido de agua que tenga el alimento, en el cual se encuentra el carbohidrato. Cubiertas las necesidades energéticas, una pequeña parte se almacena en el hígado y músculos como glucógeno (normalmente no más de 0,5% del peso del individuo), el resto se transforma en grasas y se acumula en el organismo como tejido adiposo. Se suele recomendar que minimamente se efectúe una ingesta diaria de 100 gramos de hidratos de carbono para mantener los procesos metabólicos.
Ahorro de proteínas: Si el aporte de carbohidratos es insuficiente, se utilizarán las proteínas para fines energéticos, relegando su función plástica.
Regulación del metabolismo de las grasas: En caso de ingestión deficiente de carbohidratos, las grasas se metabolizan anormalmente acumulándose en el organismo cuerpos cetónicos, que son productos intermedios de este metabolismo provocando así problemas (cetosis).
Estructuralmente, los carbohidratos constituyen una porción pequeña del peso y estructura del organismo, pero de cualquier manera, no debe excluirse esta función de la lista, por mínimo que sea su indispensable aporte.
En el caso que faltaran carbohidratos en la alimentación, esa energía se obtiene de las grasas y las proteínas, produciéndose acetonas, las cuales no resultan beneficiosas para la buena salud.

CLASIFICACIÓN DE LOS HIDRATOS DE CARBONO:
LOS CHOS SIMPLES:
Los carbohidratos simples son los monosacáridos entre los cuales podemos mencionar a la glucosa, la galactosa, la manosa y la fructosa que son los responsables del sabor dulce de muchos frutos. Con estos azúcares sencillos se debe tener cuidado ya que tienen atractivo sabor y el organismo los absorbe rápidamente. Su absorción induce a que nuestro organismo secrete la hormona insulina que estimula el apetito y favorece los depósitos de grasa.
Otros alimentos como la leche, frutas y hortalizas, los contienen aunque distribuidos en una mayor cantidad de agua.
Algo para tener en cuenta es que los productos industriales elaborados a base de azucares refinados es que tienen un alto aporte calórico y bajo valor nutritivo, por lo que su consumo debe ser moderado.
Monosacáridos que se subdividen Pentosas y Hexosas
Las Pentosas


Xilosa
Se encuentra como componente en la madera

Ribosa
Es un constituyente de los ácidos nucleicos

Arabinosa
Forma parte de las gomas, mucilagos y pectinas (de este grupo, estas son las únicas que normalmente ingerimos dentro de mermeladas y dulces)

Las Hexosas
(son 24 pero, solamente 4 tienen importancia biológica)

D-glucosa
aparece en los frutos maduros, sangre y tejidos animales. Esta constituye el azúcar del organismo, es muy soluble en agua, y es el carbohidrato que transporta la sangre y el que principalmente utilizan los tejidos.

D-manosa
Siempre aparece combinado en la naturaleza. Nunca libre por tanto preferimos no enunciar ningún componente.

D-galactosa
Aparece en lípidos complejos. El hígado puede convertirla en glucosa y después en energía.



D-fructosa
Se lo denomina azúcar de frutas. Aparece libre en la miel y en los jugos de frutas. Tiene un sabor muy dulce.

LOS CHOS COMPLEJOS:
Los carbohidratos complejos son los polisacaridos; formas complejas de múltiples moléculas. Entre ellos se encuentran la celulosa que forma la pared y el sostén de los vegetales; el almidón presente en tubérculos, cereales y el glucógeno en los músculos e hígado de animales.
El organismo utiliza la energía proveniente de los carbohidratos complejos de a poco, por eso son de lenta absorción. Se los encuentra en los panes, pastas, arroz, legumbres, maíz, cebada, centeno, avena, etc.
- Disacáridos se subdividen en maltosa, lactosa y sacarosa

Maltosa:
Aparece en la malta o cebada germinada y es muy soluble en agua.

Lactosa:
Es el azúcar de la leche y es poco soluble en agua.

Sacarosa:
Es el azúcar de mesa. Se obtiene de la caña de azúcar y de la remolacha, y como todos saben, es muy soluble en agua.
- Oligosacáridos:

Trisacáridos:
La rafignosa se encuentra en las legumbres.

Tetrasacáridos:
La esteaquiosa, el más estudiado, se encuentra en las semillas de soja.
- Polisacáridos:

Almidón:
Este se encuentra en los vegetales en forma de granos, ya que son la reserva nutritiva de ellos. Aparecen en la papa, arroz, maíz, y demás cereales.

Glucógeno:
Se encuentra en los tejidos animales, donde desempeña la función de reserva nutritiva. Aparece en el hígado y en los músculos.

Celulosa:
Cumple funciones estructurales en los vegetales.

Inulina:
Aparece en los tubérculos de dalia, en alcauciles, ajos y cebollas.

Liquenina:
Aparece en los musgos y líquenes.

Mucopolisacáridos:
Cumplen función de sostén, nutrición y comunicación intercelular.
Inicialmente solamente se les dio un papel estructural y energético, pero se han reconocido nuevas funciones celulares como decir que son combustibles o reservas energéticas celulares

DIGESTION DE LOS CARBOHIDRATOS:
La digestión de los carbohidratos complejos, comienza en la boca, a través de la AMILASA salival, la cual descompone los almidones.
Luego en el estómago, gracias a la acción del acido clorhídrico, la digestión continúa, y termina en el intestino delgado. Allí una enzima del jugo pancreático llamada AMILASA PANCREATICA, actúa y trasforma al almidón en maltosa (dos moléculas de glucosa). La maltosa, en la pared intestinal, vuelve a ser trasformada en glucosa.
Estas mismas enzimas intestinales son las encargadas de trasformar a todos los carbohidratos, como por ejemplo la lactosa, sacarosa, etc. Entonces todos serán convertidos en monosacáridos: glucosa, fructuosa, sacarosa. Ya en forma de monosacáridos es como nuestro organismo los absorbe, pasando al hígado donde posteriormente serán transformados en glucosa.
La glucosa pasa al torrente sanguíneo, y es oxidada en las células proporcionándonos 4 kilocalorías por cada gramo. La glucosa que no es oxidada dentro de las células, se transforma en glucógeno, el cual se almacena en hígado y en músculos. El resto de la glucosa se transforma en grasa que se acumula generando un aumento de peso corporal.

Metabolismo de la glucosa
Entrada de la glucosa a las células
La mayoría de las células de los mamíferos captan la glucosa, además de otros azúcares y polialcoholes, a través de unas proteínas transportadoras de membrana que se denominan GLUT (GlucoseTransporters, transportadores de glucosa). Hasta el momento, se conocen 13 miembros de esta familia, que se caracterizan por poseer 12 fragmentos transmembrana y una serie de aminoácidos muy conservados, los cuales se consideran directamente implicados en su función.

Las distintas isoformas de GLUT difieren en su localización tisular, sus características cinéticas y su dependencia o no de insulina. De hecho, la absorción de glucosa se regula en función de la expresión y localización de los distintos GLUT en distintas células y en distintos estados metabólicos.
Los GLUT2, 3 y 4 constituyen ejemplos válidos para ilustrar la regulación de la absorción de glucosa por este tipo de transportadores. Así, el GLUT3 es el principal transportador de glucosa en el cerebro y posee una Km (1 mM), muy por debajo de los niveles de glucemia normales (4-7 mM), lo que indicaría que transporta glucosa de manera constante al interior de las células que lo expresan. Por su parte, el GLUT2 posee una Km alta (15-20 mM), por lo que las células que lo expresan sólo absorben glucosa cuando la glucemia está elevada. Este transportador se expresa, entre otras, en las células â pancreáticas, en las que la entrada de glucosa es señal de que la glucemia sanguínea se encuentra elevada y de que deben desencadenarse los mecanismos necesarios para la liberación de insulina (producción de ATP por degradación de glucosa con la consiguiente inhibición del canal K+-ATP, activándose la entrada de calcio y, como consecuencia, la liberación de insulina de los endosomas a la sangre). Por último, el GLUT4 es un transportador que se expresa en el músculo y en el tejido adiposo.
La localización en la célula de este transportador, y por tanto su actividad, depende de los niveles sanguíneos de insulina, ya que ésta es necesaria para que el receptor, que normalmente se encuentra almacenado en unas vesículas intracelulares, se inserte en la membrana plasmática.

Glucólisis
La glucólisis es la ruta central del catabolismo de la glucosa. En la misma se degrada la glucosa con un doble objetivo: obtener energía en forma de ATP y suministrar precursores para la biosíntesis de componentes celulares. La glucólisis se produce en
todas las células de mamíferos, siendo la fuente exclusiva o casi exclusiva de energía en algunas células y tejidos, como los eritrocitos, la médula renal, el cerebo y los testículos.


Gluconeogénesis
La gluconeogénesis es la ruta por la que se sintetiza glucosa a partir de precursores no glucídicos.
La importancia de esta vía viene dada por la necesidad que tienen algunos tejidos y órganos (el cerebro y el sistema nervioso central, la médula renal, el cristalino, la retina, los testículos y los eritrocitos) de disponer de glucosa de forma permanente, dado que es su combustible metabólico de forma prácticamente exclusiva.

Consumo de etanol y gluconeogénesis
El etanol no es un sustrato gluconeogénico. Al contrario, su consumo inhibe la gluconeogénesis y puede provocar hipoglucemia. El etanol se metaboliza en el hígado principalmente por la alcohol deshidrogenasa, que utiliza NAD+ como coenzima, originando NADH. El aumento en NADH eleva la relación NADH/NAD+, desplazando hacia la izquierda las reacciones de la lactato deshidrogenasa, la gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa y la malato deshidrogenasa. En estas condiciones, no están disponibles para la gluconeogénesis ni el piruvato ni el oxalacetato y, por lo tanto, la gluconeogénesis estará inhibida.

Gluconeogénesis renaly acidosis metabólica
La acidosis metabólica es un desequilibrio ácido básico en el que el pH del suero es menor de 7,35, la concentración de H+, mayor de 40 mEq/l y el bicarbonato sérico, menor de 25 mEq/l. La acidosis puede deberse bien a disminución de bicarbonato, por la pérdida de dicho ión por el riñón o el colon, o bien a la aparición de otros ácidos (láctico, â-hidroxibutírico, cetoacético) en concentraciones anormales en el plasma.
En condiciones normales, la glutamina no se metaboliza en el riñón, aunque sí en distintos tejidos, como el hígado, el cerebro, los linfocitos, el epitelio intestinal, etc. En el riñón, un porcentaje relativamente alto (20%) de la glutamina plasmática es filtrado constantemente por los glomérulos, entra en la nefrona y, a continuación, se reabsorbe, para volver a entrar en la circulación. En la acidosis metabólica, la glutamina es metabolizada en el riñón con el fin de producir NH3. Para que esta metabolización se produzca, la glutamina es transportada al interior de la mitocondria, utilizando un transportador específico para glutamina y asparragina.
Una vez en la mitocondria, es transformada por la glutaminasa en NH3 y glutamato. El NH3 se exporta hacia el lumen del túbulo colector, donde se combina con un H+, originando NH4 +, que se elimina por la orina como sales amónicas. El H+ procede del ácido carbónico, que se disocia en ión bicarbonato (HCO3-) y H+. Los iones bicarbonato producidos son liberados al torrente sanguíneo, con el fin de compensar la acidosis metabólica. El esqueleto carbonado del glutamato se transforma en á-cetoglutarato por acción de la glutamato deshidrogenasa y, posteriormente, es convertido en glucosa. Los pasos limitantes en este proceso son el transporte al interior de la mitocondria y el catalizado por la glutaminasa. La gluconeogénesis renal en condiciones de acidosis es muy importante, llegando a producir hasta el 50% de la glucosa circulante.

El incremento en la degradación de la glutamina en la acidosis metabólica es el resultado del incremento de la liberación de glutamina al plasma por el hígado, del transporte de la glutamina al interior de la célula y de la mitocondria, y de la inducción
de la glutaminasa, como consecuencia de la estabilización de su RNA mensajero. Además, se produce la activación de la á-cetoglutarato deshidrogenasa y de la fosfoenolpiruvato carboxikinasa. El incremento de la actividad de esta última enzima es producto de la inducción de transcripción del gen que la codifica. En resumen, en condiciones de acidosis metabólica se induce la gluconeogénesis renal

Regulación coordinada de la glucólisis y de la gluconeogénesis
Los procesos de glucólisis y de gluconeogénesis son procesos opuestos en los que la mayoría de las reacciones tienen lugar en el citosol. Es necesario que los dos procesos se encuentren regulados de forma recíproca, para asegurar que no se produzcan ciclos de sustrato. Las etapas reguladas en ambas rutas son las que catalizan reacciones irreversibles.
Se analiza a continuación la regulación de la glucólisis y la gluconeogénesis en el hígado. Ésta regulación se lleva a cabo fundamentalmente mediante efectores alostéricos y de hormonas.

Fructosa
Aunque la glucosa es el monosacárido más abundante, también llega fructosa (libre o como sacarosa) al organismo en la dieta. La fructosa se absorbe más lentamente que la glucosa, aunque es captada y metabolizada más rápidamente por el hígado.
Su efecto estimulante sobre la liberación de insulina es inferior al de la glucosa, y su captación es independiente de la misma.
La fructosa se metaboliza mediante su conversión en intermediarios de la vía glucolítica.
En la mayor parte de los tejidos se fosforila por la hexokinasa hasta fructosa-6-fosfato, que es un intermediario glucolítico. En el hígado, sigue una ruta diferente, se fosforila para dar fructosa-1- fosfato en una reacción catalizada por la cetohexokinasa o fructokinasa.
Esta vía de utilización de fructosa evita la etapa de control de la fosfofructokinasa-1, lo que explica la rápida conversión de la sacarosa de la dieta en triacilgliceroles.
Se ha demostrado que la fructosa, administrada por vía endovenosa en personas sanas, puede provocar hiperuricemia y acidosis láctica. Estas observaciones han conducido a recomendar grandes precauciones en su administración parenteral.
Los problemas de la administración endovenosa de fructosa pueden atribuirse a su rápido metabolismo hepático, que produce acúmulo de fructosa-1- fosfato, cuya metabolización posterior es mucho más lenta, por lo que se acumula. El acúmulo de fructosa-1-fosfato es tóxico para el hígado, ya que inhibe la degradación de glucógeno y puede provocar cambios importantes en la concentración de otros metabolitos.

Galactosa
La principal fuente de galactosa del organismo es la lactosa, que es el azúcar de la leche. El metabolismo de la galactosa transcurre a través de su conversión en glucosa. La primera etapa de su metabolización es la formación de galactosa- 1-fosfato, en una reacción catalizada por la galactokinasa. Esta enzima está presente en los glóbulos rojos y blancos y en el hígado. La enzima de los glóbulos rojos y del hígado se inhibe por sustrato y producto, lo que tenderá a disminuir la formación de galactosa-1-fosfato.


LAFIBRA DIETARIA
La fibra se encuentra en las paredes de las células de origen vegetal. Está constituida por celulosa, hemicelulosa y demás glúcidos complejos. Las fibras vegetales transitan a través del tubo digestivo sin ser modificadas dado que nuestro organismo carece de enzimas para poder metabolizarlas. Es así que estas logran barrer con todos los desechos formados, los cuales se eliminan a través de las heces.
La fibra al no ser asimilada por nuestro organismo, permanece en el intestino, estimulando los movimientos peristálticos, aumentando el volumen de las heces, con lo cual la evacuación diaria se ve notoriamente beneficiada.
Un perfecto equilibrio
Tanto la falta como el exceso en el consumo de fibras vegetales puede ser perjudicial para mantener un buen estado de salud.
Como consecuencia de su déficit aparece el estreñimiento, aumenta la posibilidad de padecer hemorroides y/o divertículos intestinales. Por otra parte, el exceso de fibras reduce la absorción del calcio, zinc y hierro a través del intestino. Cuando se consumen de manera excesiva en un breve período de tiempo puede generar gases, flatulencias, distensión abdominal y cólicos. Estos síntomas se reducen hasta desaparecer cuando las bacterias naturales de nuestro tracto digestivo se adaptan al aumento de fibra en la dieta.
La fibra debe formar parte de nuestra alimentación diaria, dado que beneficia el correcto funcionamiento de los intestinos. Si el consumo diario fibra vegetal es escaso o nulo, la recomendación es de incorporarla progresivamente, aumentando día a día su consumo, hasta llegar a los 25-30 gramos diarios.
Como mencionamos anteriormente, la fibra no puede ser digerida y por consiguiente metabolizada. Esto no significa que la misma no sea aprovechable, sino todo lo contrario, ya que sus efectos son varios y beneficiosos desde que es consumida hasta ser eliminada.
A nivel de la boca, la fibra estimula la salivación, ya que requiere mayor masticación.
En el estómago capta una alta cantidad de agua, lo cual retrasa el vaciamiento gástrico y genera así una mayor sensación de saciedad. Por eso es que en la mayoría de las dietas de adelgazamiento la fibra es muy aconsejada.
A nivel intestinal, favorece los movimientos intestinales, aumenta el volumen de las heces y estimula la propulsión de las mismas hacia el exterior.
Tipos de fibras vegetales Existen dos grandes grupos de fibra: las solubles y las insolubles. Ambas, solubles y no solubles provocan esa sensación de saciedad una vez ingeridas, por su gran captación de líquidos. Ambas previenen el estreñimiento y el cáncer colorrectal. Las fibras solubles enlentecen la absorción de glucosa y de colesterol, lo cual es beneficioso para las personas diabéticas y aquellas con altos niveles de grasa en sangre.
Las fuentes de fibra soluble son: El salvado de avena, los frutos secos (nueces), cebada, semillas, legumbres (lentejas), cáscara de manzana y patata y demás frutas y hortalizas.
Las fuentes de fibra insoluble son: Los granos enteros, el salvado de trigo y los cereales integrales.
Otras buenas razones para consumir alimentos con fibra Además de lo anteriormente dicho, otras razones para incorporar fibra a nuestra alimentación diaria son:
su importante ayuda para tratar la obesidad y otros problemas de peso,
Su eficacia contra la formación de cálculos biliares,
La mejora en el tratamiento de la diverticulosis,
La prevención ante la aparición de cáncer de colon y recto,
Su acción para prevenir y controlar la diabetes tipo 2,
Su eficacia contra los síntomas del síndrome de colon irritable,
Su acción preventiva ante la hipertensión y demás patologías cardiovasculares (arteriosclerosis, infartos, etc.)
Y por último lo que ya hemos dicho, su potente efecto hacia una buena digestión, y tránsito intestinal.
Para una correcta selección de alimentos ricos en fibra, ponemos a su disposición un cuadro con los gramos de fibra contenidos por cada 100 gramos de alimento.
Alimento
gr. de fibracada 100 gr.
Salvado de trigo 44,0
Almendras 14,3
Coco 13,6
Pan integral 8,5
Rábanos, cacahuetes 8,1
Habas, judías 7,4
Espinacas y avellanas 6,3
Arroz integral 5,5
Lentejas 3,7
Pera, plátano 3,3
Zanahoria 3,0
Coles de Bruselas 2,9
Betarraga Remolacha 2,5
Ciruelas, manzanas y naranjas 2,0
Coliflor, repollo y apio 1,7
Como cubrir el requerimiento diario de fibras vegetales Para poder cumplir con la recomendación diaria aproximada de 30 gr. de fibra se debe ingerir al día:
2 frutas,
150 gr. de vegetales,
50-60 gr. de pan integral o 2 cucharas de salvado de trigo +
50 gr. de legumbres
Las modificaciones en nuestra alimentación deben ser de manera gradual evitando la ingestión de altas cantidades de fibra. Si nuestro organismo no esta habituado, podemos comenzar aumentando las raciones de frutas y verduras, hasta llegar a 5 al día, reemplazar los panes, harinas y arroces, por su versión integral, es decir pan blanco y el arroz en su variedad integral. Tomar legumbres y granos enteros 2-3 veces por semana, y habituarnos a incorporar salvado de trigo en nuestras preparaciones, con 2 cdas/día será suficiente, junto a todo lo antes mencionado.
A medida que consumamos más fibra, deberemos aumentar la cantidad de agua ingerida, puesto que la fibra consume grandes cantidades de agua de nuestro organismo. Por lo tanto, tomar 1.5 a 2 litros diarios de agua, es suficiente para evitar una deshidratación y una posible obstrucción intestinal.