METABOLISMO DE LÍPIDOS

METABOLISMO DE LÍPIDOS

El intestino absorbe los lípidos y son digeridos y metabolizados antes de ser utilizados por el cuerpo. La mayor parte de los lípidos son grasas y moléculas complejas que el cuerpo tiene que descomponer antes de se las pueda utilizar y  se pueda obtener energía de ellas.

Digestión de los lípidos

La digestión de los lípidos se compone de las siguientes etapas:

1. Absorción
2. Emulsión
3. Digestión
4. Metabolismo
5. Degradación

Absorción de los lípidos

Los ácidos grasos de cadena corta (hasta 12 átomos de carbono) son absorbidos directamente.

Los triglicéridos y otras grasas de la dieta son insolubles en el agua lo que dificulta su absorción. Para lograrlo, las grasas son descompuestas en pequeñas partículas que aumentan el àrea de la superficie expuesta a las enzimas digestivas.

Emulsión de las grasas

Las grasas de la dieta pasan a ser una emulsión descomponiéndose en ácidos grasos. Esto tiene lugar mediante una simple hidrólisis de los enlaces éster en los triglicéridos.

Las grasas se descomponen en pequeñas partículas por la acción detergente y la agitación mecánica dentro del estómago. La acción detergente es producida por los jugos digestivos en especial por grasas parcialmente digeridas (ácidos grasos saponificables y monoglicéridos) y las sales biliares.

Las sales biliares (tales como el àcido cólico) tienen una parte hidrofóbica (insoluble en agua) y otra hidrofílica (soluble en agua). Esto permite que se disuelvan en una interfaz óleo-acuosa, en la cual la superficie hidrofóbica está en contacto con el lípido y la superficie hidrofílica entra en contacto con el medio acuoso. Esto se llama acción detergente y emulsifica las grasas dando como resultado micelas mixtas. Las micelas mixtas sirven de vehículo de transporte a las grasas menos hidrofílicas provenientes de la dieta así como para el colesterol y las vitaminas liposolubles A, D, E y K.

Digestión de las grasas

Trás la emulsión, las grasas son hidrolizadas o descompuestas por enzimas secretadas por el páncreas. La enzima más importante es la lipasa pancreática. La lipasa pancreática descompone enlaces de tipo éster (del 1er o 3er enlace éster). Esto convierte los triglicéridos en 2-monoglicéridos (2-monoacilgliceroles). Menos del 10% de los triglicéridos quedan sin hidrolizar en el intestino.

Metabolismo de las grasas

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Los ácidos grasos de cadena corta penetran la sangre de forma directa pero la mayoría de los ácidos grasos son re-esterificados con glicerol en el intestino para formar triglicéridos que se incorporan en la sangre como lipoproteínas conocidas como quilomicrones. La lipasa lipoproteica actúa sobre estos quilomicrones para sintetizar àcidos grasos. Estos pueden almacenarse como grasa en el tejido adiposo; utilizándolos como energía en cualquier tejido con mitocondrios utilizando oxígeno, y convertidos en triglicéridos en el hígado para ser exportados como lipoproteínas llamadas VLDL (very low density lipoproteins - lipoproteínas de muy baja densidad).

El VLDL obtiene resultados similares a los quilomicrones y acaban por convertirse en LDL (proteínas de baja densidad o Low Density Lipoproteins).La insulina estimula los efectos de la lipasa lipoproteica.

Bajo circunstancias de ayuno prolongado o inanición las lipoproteínas pueden también convertirse en cuerpos cetónicos en el hígado.

Estos cuerpos cetónicos pueden utilizarse como fuente de energía en la mayoría de células con mitocondrios. Estos cuerpos cetónicos pueden utilizarse como fuente de energía para la mayoría de las células que tienen mitocondrios.

Degradación

Los ácidos grasos se descomponen por oxidación beta. Esto tiene lugar en los mitocondrios y en los peroxisomas para generar acetil-CoA. El proceso es el inverso al de la síntesis de los àcidos grasos: dos fragmentos de carbono se extraen del grupo carboxílico del àcido.Esto ocurre tras la deshidrogenación, hidratación y oxidación para formar in Beta àcidoacetato.

El acetil CoA se convierte en ATP, CO2 y H2O en ciclo de ácido cítrico produciendo 106 ATP de energía. Los ácidos grasos insaturados requieren pasos y enzimas adicionales para su degradación.

METABOLISMO DE PROTEÍNAS

METABOLISMO DE PROTEÍNAS

Las proteínas son consideradas macromoléculas, constituidas por un conjunto de aminoácidos de bajo peso molecular; desempeñan funciones que se relacionan a acciones catalíticas (enzimas), de transporte (albúmina), estructurales (colágeno), reguladores (hormonas), defensivas (anticuerpos) y como tal son una fuente de energía y de calor. 

Su obtención en el organismo, se da en dos estados fisiológicos; la primera, durante la etapa postprandial; la segunda, en un estado de ayuno, en el cual su obtención se logra mediante proteólisis muscular, es decir durante un estado de metabolismo activo (consciente) y estado de metabolismo basal (sueño) respectivamente.

Digestión

El proceso de degradación de proteínas contenida en los alimentos de la dieta, no comienza en la cavidad bucal debido a que en la saliva no se encuentran enzimas proteolíticas. Este proceso se inicia en el tracto gastrointestinal, a través de enzimas proteolíticas (proteinasas y peptidasas); en principio; en el estómago, por medio del jugo gástrico, se produce proteólisis, destrucción de bacterias y activación del pepsinógeno inactivo en pepsina (enzima que transforma proteínas a polipéptidos de bajo peso molecular e hidrosolubles (peptonas); secundariamente en la luz intestinal del duodeno y yeyuno, es a través del jugo pancreático, que se libera endopeptidasas y exopeptidasas, que activan enzimas proteolíticas como la tripsina, quimiotripsina, elastasa que hidrolizan enlaces del interior de la proteína y carboxipeptidasas A Y B que hidrolizan enlaces de los extremos; en una etapa final, el proceso de digestión culmina con la acción del borde en cepillo del enterocito a través de enzimas peptidasas, dando como resultado: tripéptidos, dipéptidos y aminoácidos libres.

Absorción de aminoácidos

El transporte de aminoácidos al interior del enterocito, depende de tres sistemas, en su mayoría con gasto de energía metabólica ATP.

1.    Dependiente de sodio.

2.    Independiente de sodio.

3.    Difusión facilitada.

La digestión y absorción de proteínas (aminoácidos) en el organismo mantiene una eficacia del 94%, sólo una pequeña cantidad llega a ser eliminada a través de heces fecales sin sufrir modificación alguna. Sin embargo la absorción de proteínas como tal por parte del enterocito, se da en un principio del nacimiento como la albúmina, ferritina, inmunoglobulina G y factor intrínseco.

Metabolismo de aminoácidos en el enterocito; alrededor del 10% de los aminoácidos absorbidos po los enterocitos, son empleados en:

1.    Síntesis de proteínas de secreción.

2.    Síntesis de proteínas de recambio.

3.    Síntesis de proteínas, destinadas al reemplazo de células perdidas por descamación.

4.    Obtención de energía.

Por lo que, en caso de administración de aminoácidos por vía parenteral, se producirá atrofia celular por disminución del aporte de los mismos por vía gastrointestinal.

Metabolismo de aminoácidos en el hígado; los aminoácidos son transportados del enterocito hacia la vena porta, conformando el denominado "pool" o "fondo común" de aminoácidos, regularizado por el equilibrio de aportación como la absorción intestinal, síntesis de aminoácidos, catabolismo de proteínas histicas y sustracción como síntesis de proteínas, síntesis de nuevos aminoácidos.

Los aminoácidos que llegan al hígado a través de la vena porta, tienen el objetivo último de efectuar el metabolismo de nitrógeno útil; siendo las vías de dirección de los aminoácidos:

1.   A través de la vena suprahepática, pasan a la circulación sistémica sin sufrir cambios metabólicos.

2.   Conformación de proteínas u otros derivados nitrogenados como purinas y pirimidinas, para posteriormente ser liberadas a la circulación sistémica, como la albúmina y proteínas plasmáticas.

3.   Catabolismo, con el fin de obtención de energía.

Degradación o catabolismo de aminoácidos; éste proceso se inicia, sólo cuando la ingesta de proteínas sobrepasa los requerimientos del organismo para la biosíntesis de proteínas, razón indicativa para la eliminación de la cantidad excesiva, debido a que los aminoácidos no se almacenan en el cuerpo, por todo esto, debe de mantenerse un equilibrio entre proceso anabólico y catabólico.

a. Fases de degradación: Las fases son:

• Transaminación; proceso reversible efectuado en el citosol del hepatocito; consiste en la transferencia del grupo α-amino de un aminoácido, a un α-cetoglutarato, por medio de un cofactor, el piridoxal fosfato, dando como resultado α-cetoácido (esqueleto carbonado) y glutamato. Los únicos aminoácidos que no sufren transaminacion son: lisina, prolina, hidroxiprolina y treonina. 

• Desaminación oxidativa; consiste en la transferencia de glutamato a la matriz mitocondrial, donde se procede a eliminar el grupo amino, por activación de la enzima glutamato deshidrogenasa, resultando cc-cetoglutarato y amoniaco. 

• Los elementos α-cetoácidos restantes (esqueletos carbonados) pueden formar elementos:

a.   Glucogénicos; es la conversión en glucosa a través de procesos de gluconeogénesis; en caso de presentarse deficiencia de hidratos de carbono, principal elemento combustible del cerebro y tejido muscular.

b.   Cetogénicos; los cuales actúan como precursores de lípidos o degradarse por completo para formar energía. 

Eliminación de amoniaco (NH3): El amoniaco del organismo se obtiene de dos fuentes: por desaminación oxidativa de glutamato y por acción de bacterias de la flora intestinal y es considerado elemento toxico donde su eliminación se da por tres vías:

• Síntesis de urea en hígado; en el que intervienen amoniaco, dióxido de carbono y aspartato, el cual cede un grupo amino.
• Ciclo de la urea o ureogénesis: es el ciclo metabólico de destoxificación de amoniaco en el interior de hepatocitos periportales. Efectuado en dos etapas:

a.   Mitocondrial; En principio el amoniaco se transforma en carbamoil fosfato por intervención de carbamoil sintetasa fosfato I (2 ATP), el carbamoil fosfato dona una grupo amino a la ornitina formando citrulina. Etapa en el que se forma el primer nitrógeno N, de los dos de la urea. 

b.    Citosol; la citrulina atraviesa la membrana mitocondrial y pasa al citosol, donde se une al grupo amino del aspartato y forma arginosuccinato, mismo que por acción de la enzima arginosuccinasa, se transforma en fumarato y arginina, éste último por hidrólisis en ornitina que vuelve a la mitocondria hepática para retomar el ciclo y urea, excretada posteriormente por vía renal en la orina.

METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS

METABOLISMO

El metabolismo celular se describe como un estado de equilibrio dinámico entre los diversos constituyentes químicos de la célula. 

•Anabolismo. Síntesis de moléculas complejas a partir de simples. Ej. Síntesis de glucógeno a partir de glucosa.

•Catabolismo. Degradación de moléculas ricas en energía para dar lugar a otras simples como CO2, H2O, NH3. 

Tres principales combustibles

•Los tres principales combustibles utilizados por las células son los glúcidos, los ácidos grasos y los aminoácidos.

•Si bien estos son catabolizados por vías independientes existe una convergencia entre las tres vías catabólicas, es en estos sitios donde comparten metabolitos comunes. Estas interacciones entre las tres vías se denominan y definen las interrelaciones metabólicas.

METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS

Se define como los procesos bioquímicos de formación, ruptura y conversión de los carbohidratos en los organismos vivos. Los carbohidratos son las principales moléculas destinados al aporte de energía, gracias a su fácil metabolismo.

El carbohidrato más común es la glucosa: un monosacárido metabolizado por casi todos los organismos conocidos. La oxidación de un gramo de carbohidratos genera aproximadamente 4 kcal de energía; algo menos de la mitad que la generada desde lípidos.

GLUCÓLISIS

La glucólisis es la vía metabólica encargada de oxidar la glucosa y así obtener energía para la célula, se realiza en todas las células del organismo, específicamente se produce en el citosol celular; la ruta metabólica inicia con “glucosa 6 fosfato” y termina con dos moléculas de piruvato.

Consiste en 10 reacciones enzimáticas consecutivas que convierten a la glucosa en dos moléculas de piruvato, el cual es capaz de seguir otras vías metabólicas y así continuar entregando energía al organismo.

Glucogenólisis 

La glucogenólisis es un proceso catabólico llevado a cabo en el citosol que consiste en la remoción de un monómero de glucosa de una molécula de glucógeno mediante fosforilación para producir glucosa 1 fosfato, que después se convertirá en glucosa 6 fosfato, intermediario de la glucólisis. 

Es antagónica de la glucogenogénesis. Estimulada por el glucagón en el hígado, epinefrina (adrenalina) en el músculo e inhibida por la insulina. 

1. El glucogeno es degradado a glucosa 1 fosfato por la enzima glucogeno fosforilasa que es la enzima reguladora de esta vía y la enzima desramificante que rompe los enlaces alfa 1-4 y alfa 1-6
2. La glucosa 1 fosfato pasa a glucosa 6 fosfato por la enzima fosfoglucomutasa
3. La glucosa 6 fosfato pasa a glucosa por la enzima glucosa 6 fosfatasa

gluconeogénesis

Cuando los niveles de glucosa son bajos y la reserva de glucógeno esta por agotarse se lleva a cabo esta vía que consiste en la síntesis de glucosa a partir de sustratos no glucocidicos. Esta vía permite que en condiciones de bajos niveles de glucosa los tejidos como cerebro, eritrocitos, cristalino, medula renal, córnea del ojo y testículos.

Tiene lugar casi exclusivamente en el hígado (10% en los riñones). Es un proceso clave pues permite a los organismos superiores obtener glucosa en estados metabólicos como el ayuno. 

glucogenésis

La glucogénesis es la ruta anabólica por la que tiene lugar la síntesis de glucógeno (también llamado glicógeno) a partir de un precursor más simple, la glucosa-6-fosfato. Se lleva a cabo principalmente en el hígado, y en menor medida en el músculo. El glucógeno se forma por la incorporación repetida de unidades de glucosa, ofrecida al sistema de forma de UDP-Glucosa a una semilla de glucógeno preexistente (glucogenina), que no es menor de 4 moleculas de glucosa unidas entre si. El único alimento de la vía glucogénica (glucogénesis) es la glucosa-6-fosfato. La glucogénesis es estímulada por la hormona insulina, secretada por las células β (beta) de los islotes de Langerhans del páncreas y es inhibida por su contrarreguladora, la hormona glucagón, secretada por las células α (alfa) de los islotes de Langerhans del páncreas, que estímula la ruta catabólica llamada glucogenólisis para degradar el glucógeno almacenado y transformarlo en glucosa y así aumentar la glicemia (azúcar en sangre).