Digestión y Absorción de Nutrientes (marco teorico)
Todos los procesos bioquímicos intracelulares inician con un sustrato. Este sustrato tiene que salir del medio externo. En organismos complejos, como los seres humanos, el sistema digestivo se encarga de tomar estos compuestos del medio, y de descomponerlos para que sean aprovechables.
Resulta que la mayoría de compuestos no se encuentran en formas que puedan entrar al interior de la célula. Incluso, hay compuestos que de entrar directamente serían peligrosos, ya que interfieren con las funciones celulares. Es por eso que el aparato digestivo se encarga de descomponer todo lo que se come a monómero y dímeros. Los macronutrientes son aquellos necesarios en grandes cantidades relativas, y se dividen en carbohidratos, proteínas y grasas. Los carbohidratos se suelen ingerir como polisacáridos (almidón, glucógeno), y se suelen absorber como monosacáridos, disacáridos y unos oligosacáridos. Las proteínas vienen como tales, con sus estructuras 1, 2, y 3, pero se absorben como amino ácidos, o di y tri péptidos. Las grasas vienen como triacilgliceroles o fosfolípidos. Aunque estas formas se encuentran en el plasma, primero se descomponen en ácidos grasos libres, fosfatos, glicerol, monoacilgliceroles, etc.
Carbohidratos
Oral:
trituración para exponer mayor superficie a enzimas
saliva da líquido para que se difundan y actúen hidrolasas
hay amilasa (pyalin) (endosacaridasa) Puede degradar almidón y glucógeno a maltosa
poco significativo... poco tiempo en boca, y desactivación de amilasa a pH<4
Gástrico
No es significativo para carbohidratos
se desactiva amilasa salivar en la superficie del bolo.
Duodeno-intestino
se incorporan amilasas pancreáticas
a su entrada se alcaliniza contenido estomacal
ocurre la mayor decomposicion: 1mL de contenido duodenal puede hidrolizar 5g de almidón/hora
A los 10 min de entrar el almidón al duodeno, está convertido en trisacáridos
Las amilasas secretadas producen hidrólisis del enlace a(1-4). Esto hace que se produzca principalmente:
-maltosa
-dextrina (con enlaces a(1-6)
Todo esto sigue al yeyuno, donde se termina de descomponer en monosacáridos y es absorbido.
En las células de borde de cepillo del yeyuno y primera parte del ilium, hay enzimas que degradan estos di, tri y oligosacáridos a monosacáridos. Estas enzimas son:
exo 1,4, a glucosidasa (glucoamilasa) (amilosa)
oligo-1,6 glucosidasa (isomaltasa) (isomaltosa y dextrina)
a-glucosidasa (maltasa)
sucrasa (sucrosa y un poco de maltosa), tambien es invertasa
a,a, trehalasa (enalces a(1-1), degrada trehalosa
B glucosidasa (B-glucosa), degrada glucosilceramida
lactasa
Hay azúcares, como la rafinosa, que es una sucrosa unida a varias galactosas, que no se pueden digerir. Algunas son digeridas por bacterias intestinales, sin que los productos de esta digestión puedan ser aprovechados por el cuerpo. Mas bien, causan molestias GI.
Los monosacáridos liberados son entonces absorbidos por el yeyuno y primera porción del ilium. En algunos casos, la misma enzima "atrapa" a los productos de la reacción para su transporte. Existen mecanismos de transporte activo para todos los monosacáridos , con excepción de la fructosa.
La fructosa se transporta por difusión facilitada a través de las células epiteliales del intestino. Este transporte es por GLUT5, específicos para D-fructosa
La D-galactosa y D-glucosa se transportan por un SGLT acoplado al sodio. Este es un tetrámero 4 péptidos de 75 KDa.
Este transportador está en íntima relación con la ATPasa Na,K. Esta saca de la célula 3 Na y entra 2 K, produciendo una carga negativa en el interior de la célula. En las células epiteliales, esta enzima está del lado contraluminar. Además hay canales de potasio, que permiten la formación de un potencial de membrana.
El transportador SGLT transporta 2 Na por cada glu. Debido a la alta concentracion de Na en el lumen, y la carga negativa interna de la célula, la reacción va en el sentido de transportar la glu hacia adentro.
Del lado contraluminal de la membrana hay transportadores GLUT2, que facilita la difusión hacia afuera de la célula. Este transporte es completamente pasivo.
La fructosa, por su parte, no necesita transportador para salir de la célula, y se difunde libremente, al no ser que sea fosfatada en el interior de la célula para su uso local.
Ocurre un poco de transprote paracelular de monosacáridos, pero no es cuantitativamente importante.
Proteínas
(70-100 g dieta; 35-200 g endogenas; 6-12g en heces)
La digestión de las proteínas se puede dividir en dos partes:
denaturalización
hidrólisis
Oral: trituración
Estómago
La denatrualización empieza en el estómago, y es causada principalmente por el pH bajo (0.8-4) .
El HCl es secretado por las células parietales del estómago, en un mecanismo en el que se intercambian hidronios internos de la celula (provenientes de acido carbonico) por potasio del lumen (transporte activo). A la vez cloro y potasio se difunden libremente hacia el lumen, mientras que del lado contraluminal se intercambia bicarbonato interno por cloro (para evitar la alcalinziacion interna)
La denatrualización desactiva proteínas con posible efecto fisiológico, pero principalmente, la expone para la acción de las peptidasas.
se segrega pepsinógeno
se vuelve pepsina al remover 44 aa de extremo N
esto es espontáneo a pH <5;
también se da por autocatálisis
el inhibidor de pepsina se mantiene unido, al no ser que pH<2
Al final del estómago, los polipéptidos se han convertido en cadenas más cortas, con unos cuantos aa libres. Estos estimulan la producción de colecistokinina, que activa producción de enzimas digestivas pancreáticas.
En algunos animales, el calostro de la leche viene con aclorhidria e inhibidor de tripsina. El primero evita el daño del HCl sobre las IgG, y el segundo el de la tripsina (en el intestino). En humanos, la Absorción de IgG se puede llevar a cabo solo durante los primeros días de vida, ya que luego, esta es destruida.
En infantes, también hay renina en el estómago. Esta enzima coagula la leche, y en la presencia de Ca, convierte la caseina en paracaseina, la cual es más susceptible a la acción de la pepsina.
Duodeno-intestino
Enteropeptidasa activa trypsinogeno a tripsina, por corte de hexapeptido de N-terminal.
Tripsina activa mas tripsinogeno, y activa elastina, quimotripsina, carboxipeptidasa A y B
Endopeptidasas
Pepsina A (en el estomago): aa aromaticos
Tripsina : aa basicos (deja c terminal de aa basicos en el peptido)
quimotripsina: aa aromaticos, LEUcina, METionina, GLUtamina (deja c terminal con ellos)
elastasa: deja c terminal con aa neutros alifaticos
Exopeptidasas
carboxipeptidasa A: alifaticos y nuetros, alifaticos en c terminal deja
carboxipeptidasa B: deja basicos en terminal c
las endopeptidasas funcionan con catalisis con residuo esencial de serina, las exo lo hacen con Zn.
El resultado hasta ahora es 40% amino ac. Libres, y 60% en péptidos de 2-8 residuos.
Los neonatos pueden absorber proteinas libres por pinocitosis (IgG)
Los adultos conservan alguna capacidad, reacciones antigeno anticpo
La absorbción de los aa libres puede llevarse a cabo entre las paredes de las células, aunque principalmente se lleva por transporte activo.
Los péptidos son degradados por enzimas presentes en el borde de cepillo. Estas son aminopeptidasas y dipeptidasas
Aminopeptidasa A oligopéptido con NH2 acido
Aminopeptidasa B oligopéptido con NH2 neutro
Dipeptidil aminopeptidasa IV con PRO o ALA en n terminal
leucina aminopeptidasa
Realmente la activad dipeptídica no es mucha, por lo que se transportan al interior de las células aa y dipeptidos. Todos entran por medio de uno de estos:
transportadores para aa neutros o con ramas cortas o acidas (serina, treonina alanina)
transportadores para aa neutros con cadenas aromaticas o hidrofobicas (Phe, tirosina, metinonina, valina, leucina, isoleucina)
transportadores para aa imino (prolina, hydroprolina)
transportadores para aa B
transportadores para aa basicos y cysteina (lisina, arginina)
transportadores para aa acidos (aspartato, glutamato)
transportadores para dipeptidos
los primeros dos tipos de transportadores funcionan igual que el de glucosa
Los otros funcionan de forma similar, pero con otros y/o mas iones en cotransporte
Grasas
(60-150g)
Posiblemente es el macronutrientes con una digestión más difícil, y por ende, menos compleja a nivel GI
El 90% de la grasa es TAG
el resto es fosfolípidos, acidos grasos libres y colesterol
1-2 g colesterol y 7-22 g fosfatidilcolina son secretados como bilis
El problema es que no son solubles en agua, por lo que las enzimas no pueden llegar a ellos con facilidad
Oral:
Trituración (no significativo en lipidos)
lipasas en parte posterior de la lengua
Estomacal
Las lipasas de la lengua son estables en acido, por lo que empiezan a trabajar
Esta rompe un poco de TAG a DAG y AG, lo que hace que haya aunque sea una parte soluble, y da mas chance a otras enzimas. Esto provoca sulfactación, luego dispersión, para emulsificación
El medio acido tambien favorece, aunque sea un poco, la hidrolisis de TAG
Aquí, el movimiento hace que se separen las grasas, lo que facilita luego su ataque enzimatico y detergente.
Absorción de ácidos grasos libres de cadena muy corta (8-10 C o menos)
Duodeno-intestino
En el duodeno se descarga la bilis (colédoco).
La bilis contiene los ácidos biliares junto con la fosfatidilcolina.
Los ácidos biliares son el ácidos cólico, principalmente
la secreción es de ácidos conjugados con taurina y glicina. Estos ácidos biliares no son emulsificantes poderosos por si solos, pero junto a la fosfatidilcolina, y otros lípidos polares, sí.
La bilis logra dispersar a las grasas hasta hacer gotas de 0.5 a 1 micras de diámetro. Los ácidos biliares recubren la gota, y al tener carga negativa, hace que las gotas se repelan, manteniendo su tamaño.
El páncreas secreta 4 enzimas importantes
lipasa pancreática (pH=8, y con ac. Biliares 6).
produce 2-MAG. Trabaja en la interfase lipido-acuosa
debido a que la superficie está cubierta por ácidos biliares, se necesita a otra enzima:
colipasa: desplaza acido biliar, y se une a él (en su micela), permite que actue la lipasa, y luego, une al acido biliar a los productos de la lipasa, solubilizándolos.
Ester de colesterol hidrolasa: libera ácidos grasos unidos al colesterol. También hidroliza toda union ester en cualquier posición de un TAG. (por lo tanto, produce glicerol)
Fosfolipasa A: libera 1-acilglicerolfosfato (asi se absorbe)
La leche materna tiene una lipasa que se activa con bajas concentraciones de ácidos biliares. Hidroliza las tres uniones de TAG
Hasta ahora hay:
ácidos grasos libres
DAG
2-MAG
1-acilglicerolfosfato
glicerol
Estos se transportan al interior de la célula, donde se unen con Beta lipoproteina, para formar quilomicrones. Estos se van por la linfa, hasta llegar a la sangre.
Los ácidos grasos con cadenas de menos de 12 C, se absorben directamente a la circulación porta.
El glicerol, por su parte, entra a la célula por difusión. Adentro se puede usar para formar más TAG, que van en la Beta lipoproteina.
Ácidos nucleicos
Estos no son fuente importante de energía. Como se suelen comer otros seres vivos, se ingieren su ácidos nucleicos. Es importante degradarlos antes que entren a alguna célula, ya que podrían inducir alguna síntesis proteíca indeseada.
Oral:
no pasa nada
Estómago:
No pasa nada
Duodeno-intestino delgado
Se secretan nucleasas.
De estas hay endonucleasas y exonucleasas, producen polinucleótidos.
En el borde de cepillo hay fosfodiesterasas, que separan los nucleótidos con pirimidina de los con purina.
Luego, en el borde de cepillo hay nucleotidasas, que separan en nucleósidos de purina y pirimidina, respectivamente. Luego pasa a la adenosina desaminasa, que rome las nucleosidos en purinas, adeninas y pentosas y , y pirimidinas, tiamina y pentosa. Las fosforilasas luego separan los grupos fosfatos, para que solo queden las bases nitrogenasas, sepradasas de pentosa 1-P.
Simultáneamente, conforme se producen, se absorbe:
pentosa
fosfato
pentosa 1 fosfato
al final, se absorben las bases nitrogenadas
las primidinas se absorben por un sistema de transporte, mientras que las purinas se metabolizan en las células intestinales.