Rodrigo Ricardo

Digestión de macromoléculas: catabolismo, anabolismo y moléculas no digeribles

Publicado el 25 enero, 2022

Digestión de macromoléculas

Las macromoléculas incluyen proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos y lípidos. Para que tales nutrientes se utilicen en el cuerpo, deben digerirse en formas más simples que puedan absorberse en el intestino delgado, aunque la digestión inicial de tales moléculas complejas puede comenzar más arriba en el tracto gastrointestinal. Consideraremos dónde y cómo se digieren tales macromoléculas.

Las proteínas se descomponen en péptidos y aminoácidos a través de la digestión enzimática. Tres enzimas principales son esenciales para regular esta digestión:

  • Pepsina
  • Tripsina
  • Quimotripsina

El pepsinógeno es producido por las células principales del estómago. La escisión de esta proteína a su forma enzimática activa, la pepsina , requiere un pH bajo. Para lograr este pH bajo, las células parietales del estómago producen ácido clorhídrico (HCL) que reduce el pH en el estómago a aproximadamente 2,0. La producción de pepsinógeno y HCL está regulada por hormonas producidas en el tracto gastrointestinal, incluida la gastrina . Por lo tanto, la digestión inicial de proteínas comienza en el estómago. Sin embargo, se producirá una mayor digestión y absorción real de péptidos / aminoácidos en el intestino delgado, donde la tripsina y la quimotripsina del páncreas se liberan en esta área y ayudan en la digestión de proteínas.

Los ácidos nucleicos se digieren y absorben en el intestino delgado. Las nucleasas del páncreas se liberan en esta área y descomponen los ácidos nucleicos en nucleótidos constituyentes.

Los carbohidratos se digieren en azúcares simples (monosacáridos, glucosa). Las amilasas de las glándulas salivales y pancreáticas descomponen el almidón en oligosacáridos. Algunos carbohidratos también pueden ser digeridos por bacterias en el intestino delgado y grueso. Las enzimas que recubren el glucocáliz (borde en cepillo) , la dextrinasa y la glucoamilasa, digieren aún más los oligosacáridos.

Los lípidos son degradados por las glándulas salivales, las lipasas gástricas y pancreáticas en glicerol y ácidos grasos. Los lípidos se absorben en el intestino delgado de la siguiente manera: el glicerol, los ácidos grasos y el colesterol se agregan como micelas que se difundirán a través de la membrana de las células epiteliales intestinales. Dentro de la célula, volverán a formar triglicéridos, y los triglicéridos y el colesterol se empaquetan en la célula como quilomicrones . Los quilomicrones se transfieren a través de la membrana de las células epiteliales intestinales hacia los vasos linfáticos subyacentes, lácteos que transportarán los lípidos a otros tejidos, como el tejido adiposo, donde los lípidos se pueden descomponer y absorber más.

Macronutrientes no digeribles

Algunos macronutrientes, como la fibra y la quitina, no son digeribles. La fibra o forraje es la porción de alimentos de origen vegetal que las enzimas digestivas no pueden digerir. La fibra se puede dividir en dos tipos: fibra soluble y fibra insoluble.

Fibra soluble

La fibra soluble (fibra fermentable) se disuelve en agua. Es fermentado en el colon por bacterias intestinales en gases y subproductos activos, incluidos los ácidos grasos de cadena corta (AGCC). Los ejemplos de dicha fibra incluyen betaglucanos, como avena, cebada y champiñones, y goma guar cruda. Si bien el psyllium es soluble, es una fibra no fermentable que retiene el agua a medida que transita por el tracto gastrointestinal. Ayuda a facilitar la defecación, por lo que se recomienda para el estreñimiento. Las fibras solubles tienden a ser viscosas y muestran un vaciado gástrico retardado en el intestino delgado, lo que da como resultado una sensación de saciedad después de una comida. Sin embargo, hay una excepción de las fibras solubles que no son viscosas, y estas incluyen: inulina (en cebolla), dextrina de trigo, oligosacáridos y almidones resistentes, como los de las legumbres y los plátanos.

Fibra insoluble

Las fibras insolubles no se disuelven en agua y son inertes a las enzimas digestivas del tracto gastrointestinal. Los ejemplos que entran en esta categoría incluyen el salvado de trigo, la celulosa y la lignina. En un estado triturado grueso, estas fibras insolubles aumentan la secreción de moco en el intestino grueso que agrega volumen a las heces. Por el contrario, las fibras insolubles finamente molidas no afectan la secreción de la glándula mucosa y, en cambio, pueden provocar estreñimiento. Algunas fibras insolubles pueden fermentarse en el colon.

Componentes de la fibra dietética

La fibra dietética contiene una mezcla de:

  • Polisacáridos sin almidón
  • Componentes vegetales, que incluyen celulosa, almidón resistente y dextrinas, inulina, ligninas, quitinas (en hongos), pectinas, betaglucanos y oligosacáridos.

La fibra dietética, incluidas las quitinas, puede afectar el contenido del tracto gastrointestinal y cómo se absorben otros nutrientes y sustancias químicas. Las fibras solubles seleccionadas pueden absorber agua que conduce a una sustancia gelatinosa y viscosa, y las bacterias en el intestino pueden fermentar algunas pero no todas esas fibras solubles. Algunas fibras insolubles no se pueden fermentar y aumentan el volumen general de las heces, mientras que el salvado de trigo puede ser fermentado lentamente por las bacterias intestinales y también tener un efecto de volumen.

Catabolismo y anabolismo en la descomposición y construcción de macromoléculas

Los nutrientes deben digerirse en moléculas más pequeñas que se pueden absorber a través del tracto intestinal, como se detalla anteriormente. El intestino delgado absorberá estas moléculas más pequeñas y simples que pueden convertirse en otras moléculas y en el proceso proporcionará combustible (energía química en forma de ATP) para impulsar el movimiento, impulsar reacciones fisiológicas básicas y promover el crecimiento y desarrollo del organismo. . Dos reacciones regulan tales procesos:

  • Anabolismo
  • Catabolismo

La combinación de reacciones de anabolismo y catabolismo se denomina metabolismo .

Anabolismo

El anabolismo es el proceso en el que moléculas más pequeñas o más simples se combinan para formar sustratos más grandes y complejos. Un ejemplo de anabolismo es la combinación de glucosa y fructosa para formar sacarosa. Los procesos anabólicos requieren energía para unir moléculas tan simples. Otros ejemplos de reacciones anabólicas son la formación de diversas hormonas esteroides a partir del colesterol.

Catabolismo

El catabolismo es donde las moléculas más grandes y complejas se descomponen en moléculas más pequeñas y simples. A diferencia del anabolismo, este proceso produce energía (ATP) que las células pueden utilizar. Un ejemplo de catabolismo es la descomposición del glucógeno en glucosa o de proteínas en los aminoácidos constituyentes.

Factores fisiológicos que promueven o inhiben la digestión de macromoléculas

Como se detalló anteriormente, la digestión de todas las macromoléculas que se pueden digerir depende de las enzimas. Estas enzimas pueden originarse en:

  • Glándulas salivales, p. Ej., Amilasa, lipasa
  • Estómago, p. Ej., Pepsinógeno (pepsina), renina y lipasas gástricas
  • Páncreas, amilasa, tripsinógeno (tripsina), quimotripsinógeno (quimotripsina), lipasa, fosfolipasa A2, lisofosfolipasa, colesterol esterasa, ribonucleasa, desoxirribonucleasa, gelatinasa y elastasa
  • Intestino delgado
  • Bacterias intestinales en el intestino grueso

El pepsinógeno, el tripsinógeno y el quimotripsinógeno deben escindirse en sus formas activas de tripsina y quimotripsina, respectivamente. El pepsinógeno requiere un pH bajo proporcionado por la producción de HCL por las células parietales gástricas.

La enteropeptidasa del intestino delgado escinde el tripsinógeno en tripsina. La tripsina luego escinde automáticamente el tripsinógeno adicional a tripsina, así como el quimotripsinógeno a quimotripsina. Las secreciones de enzimas pancreáticas contienen ion bicarbonato que es producido por las células del conducto pancreático (células centroacinares) para aumentar el pH, ya que estas enzimas muestran una actividad mejorada a un pH alcalino.

Las hormonas y otros factores regulan las enzimas esenciales para la digestión.

  • Secretina : producida por las células S que recubren el duodeno en respuesta a los jugos gástricos estimula las enzimas pancreáticas
  • Péptido intestinal vasoactivo (VIP) : producido por el intestino delgado estimula las enzimas pancreáticas
  • Colecistoquinina (CCK) : producida por las células del revestimiento del duodeno y yeyuno en respuesta a los ácidos grasos de cadena larga estimula la liberación de enzimas pancreáticas y la liberación de ácidos biliares de la vesícula biliar.
  • Acetilcolina de inervación parasimpática: promueve la secreción de enzimas pancreáticas.
  • Gastrina: producida por células endocrinas en el estómago en respuesta a la distensión del estómago, la comida en el estómago y la cafeína estimula la liberación de pepsinógeno y la producción de HCL.

Existen mecanismos para evitar que la tripsina digiera las células acinares pancreáticas, que incluyen:

  • El tripsinógeno y el quimotripsinógeno solo se secretan en sus formas inactivas ( zimógenos )
  • Las células acinares producen un inhibidor de tripsina que inactiva la tripsina activa en el páncreas.
  • El ion bicarbonato solo es producido por las células centroacinares cuando es estimulado por secretina y VIP.
  • El calcio bajo dentro de las células acinares mantiene a la tripsina en un estado inactivo

La bilis que se almacena y libera de la vesícula biliar contiene ácidos biliares que son anfipáticos (contienen regiones tanto hidrófilas como hidrófobas), y estos son esenciales en la digestión y absorción de grasas por:

  • Emulsionar o descomponer los glóbulos de grasa, lo que da como resultado un aumento de las áreas de superficie a las que se dirigen las lipasas.
  • Los ácidos biliares transportan lípidos, lo que da como resultado la formación de micelas de glicerol, ácidos grasos y colesterol, como se detalla anteriormente.
MacromoléculaRegión en Sistema Alimentario DigeridoEnzimas responsables de la digestión
ProteinasEstómago e intestino delgadoPepsina, tripsina, quimotripsina
Ácidos nucleicosIntestino delgadoRibonucleasa, desoxirribonucleasa y otras nucleasas
CarbohidratosCavidad oral e intestino delgadoamilasas (glándula salival y páncreas), dextrinasa y glucoamilasa
LípidosCavidad oral, estómago e intestino delgadoLipasas (glándula salival, estómago e intestino delgado), fosfolipasa A2, lisofosfolipasa y colesterol esterasa

Resumen de la lección

Las macromoléculas se consumen en la dieta e incluyen proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos y lípidos. Las proteínas se descomponen en péptidos y aminoácidos a través de la digestión enzimática a través de pepsina, tripsina y quimotripsina. Los ácidos nucleicos son digeridos por nucleasas del páncreas y absorbidos en el intestino delgado. Los carbohidratos son digeridos en azúcares simples (monosacáridos, glucosa) por las glándulas salivales y las amilasas pancreáticas. Las bacterias del intestino delgado y grueso también pueden digerir los carbohidratos. Las enzimas que recubren el glucocáliz (borde en cepillo) , dextrinasa y glucoamilasa, digieren oligosacáridos. Lípidos son degradados por las glándulas salivales, las lipasas gástricas y pancreáticas en glicerol y ácidos grasos que eventualmente formarán quilomicrones y serán absorbidos por los lácteos.

Algunos macronutrientes, como la fibra y la quitina, no son digeribles. La fibra o forraje es la porción de alimentos de origen vegetal que las enzimas digestivas no pueden digerir. La fibra se puede descomponer en dos tipos: fibra soluble, que en algunos casos puede ser fermentable por las bacterias intestinales, y fibra no soluble. La fibra dietética, incluidas las quitinas, puede afectar el contenido del tracto gastrointestinal y cómo se absorben otros nutrientes y productos químicos, lo que puede afectar el contenido a granel de las heces.

El anabolismo es el proceso en el que moléculas más pequeñas o más simples se combinan para formar sustratos más grandes y complejos. El catabolismo es donde las moléculas más grandes y complejas se descomponen en moléculas más pequeñas y simples. A diferencia del anabolismo, este proceso produce energía (ATP) que las células pueden utilizar. Las enzimas digestivas, el pH, la bilis y las hormonas gástricas pueden influir en la digestión de las macromoléculas.

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