Nutrición. Clasificación - Funciones Requerimientos - Fisiología HIDRATOS DE CARBONO. Prof. María Catalina Olguin

Transcripción

1 Nutrición HIDRATOS DE CARBONO Clasificación - Funciones Requerimientos - Fisiología Prof. María Catalina Olguin Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas

2 Composición - Funciones - Estructuras COMPUESTOS A BASE DE CARBONO, O2, H2 Fórmula general: C n (H2O)n Son los compuestos más abundantes en la naturaleza Se producen por fotosíntesis FUNCIONES en la nutrición humana: Energética Regulación del metabolismo de grasas Estructural

3 APORTE ENERGÉTICO 1 g = 3,75 kcal (15,7 kj) % del A. E. T. Tejido nervioso utiliza solamente Glucosa como fuente energética. Cubiertas las necesidades energéticas, una parte se almacena en hígado y músculo como glucógeno (100 y 250g aproximadamente). Resto se transforma en grasa, acumula en tejido adiposo

4 Consumos recomendados de hidratos de carbono complejos y simples FAO/OMS mínimo 55% de aporte energético como carbohidratos. Mayormente complejos. No amiláceos también. Del 10 a no más del 20% como azúcares. Riesgos: obesidad, caries, DMT 2, aporte deficiente de micronutrientes.

5 HIDRATOS DE CARBONO SIMPLES - MONOSACÁRIDOS PENTOSAS: En núcleos celulares constituyendo el ARN y ADN ribosa y desoxiribosa. D Xilosa: de difícil absorción. HEXOSAS: Abundantes en frutas frescas y desecadas. Según el estado de maduración. Se producen a partir de ácidos o de hidrólisis de almidón. D-Ribosa D-Glucosa α-d-glucosa D-Galactosa D- fructosa

6 DISACÁRIDOS Disacárido Descripción Monosacáridos componentes sacarosa Azúcar común glucosa + fructosa lactosa Azúcar de leche galactosa + glucosa maltosa De hidrólisis de almidón glucosa + glucosa trehalosa Existe en hongos glucosa+ glucosa LACTOSA primer hidrato de carbono incorporado. INTOLERANCIA Para absorberse tiene que degradarse a Glucosa y Galactosa. Deficiencia de lactasa en las vellosidades intestinales provoca acumulación de lactosa al ingerir productos lácteos. Lactosa acumulada en intestino experimenta la acción de las bacterias intestinales y produce H2 gaseoso, ácidos orgánicos y CO2. Estos compuestos ocasionan inflamación y diarrea, a los cuales contribuye la presencia de lactosa sin degradar. Los productos de la proliferación bacteriana excesiva atraen agua hacia el interior del intestino y aumenta la diarrea.

7 Galactosemia. Problema grave en los lactantes: galactosa no metabolizada se acumula dentro de las células y se transforma en el azúcar hidroxilado galactitol que no puede escapar. Las células absorben agua, y la inflamación y el edema causan daños. El tejido crucial es el cerebral que aún no está totalmente desarrollado en los neonatos. La inflamación aplasta el tejido circundante, lo que produce un retraso significativo e irreversible. Terapia dietética es diferente para estos dos problemas. Los individuos intolerantes a la lactosa deben evitar ingerirla durante toda la vida. Medicamentos para ayudar a digerir la leche y también hay fórmulas libres de lactosa y de galactosa para los lactantes. Los alimentos fermentados como yogures y algunos quesos (más los añejos) experimentan degradación de la lactosa durante la fermentación. Se comercializan leches deslactosadas y de bajo contenido en lactosa. También hay sustitutos a base de soja para los lactantes.

8 Poder edulcorante Fructosa 170 Azúcar invertido 120 JMAF (55% fructosa) 120 Sacarosa 100 Xilitol 100 Glucosa 74 Jarabe maíz alto DE 70 Sorbitol 55 Manitol 50 Jarabe maíz regular 40 Galactosa 32 Lactosa 15 SACARINA 30000

9 OLIGOSACÁRIDOS 3 a 9 unidades de monosacáridos Rafinosa (GGalFru) en caña de azúcar y legumbres Estaquiosa (GGal FruGal) en legumbres Verbascosa (GalGalGal G Fru) Parcialmente digeribles Fermentación intestinal Melizitosa (G G Fru) en la miel Dextrinas (9 Glu) en alimentos formulados infantiles

10 Derivados de azúcares simples Polialcoholes suministran menos calorías Aminoazúcares Glucosamina Sorbitol Xilitol Inositol Acido fítico. Antinutriente

11 POLISACÁRIDOS Almidón: complejo de Amilosa y Amilopectina. Todas las glucosas con uniones α. Amilosa consiste en 200 a unidades de Glucosa Amilopectina tiene ramificaciones de 20 a 30 Glu cada 30 unidades de Glu. En total hasta de Glucosa

12 Amilopectina y gránulo de almidón De TP Coultate, 2007

13 Porcentajes de amilosa y amilopectina en distintos alimentos Alimento % Amilosa % Amilopectina Arvejas Arroz Cebada Maíz estándar Maíz HAM Papa Sorgo Trigo 25 75

14 Glucógeno Reserva de glucosa en tejidos animales. Uniones α Estructura ramificada con brazos más cortos que en Amilopectina. El centro es proteico Inulina Polímero de fructosa. En espárragos, achicoria, bananas, cebollas, ajos

15 Celulosa Polímero de β D glucosa. Sin ramificaciones. Estructura de vegetales, madera, algodón. Indigerible para humanos. Fisiológicamente: fibra Hemicelulosas heteropolisacáridos, pentosas, hexosas. Solubles en álcalis diluidos, según la ramificación. Indigeribles. Pectinas Acido galacturónico + CH3OH. Formación de geles. Mucílagos y gomas : polisacáridos no estructurales.

16 Glucosaminoglucanos Polímeros de disacáridos aminados. Cartílagos, líquido sinovial, humor vítreo, huesos. Mucopolisacáridos altamente viscosos. Condroitínsulfato, ácido hialurónico, heparina N acetil murámico Quitina Polímero de N acetilglucosamina. Esqueleto de artrópodos, crustáceos El quitosano se ha usado como fibra. Efectos disminución Colesterol total

17 Digestión de los carbohidratos Digestión = hidrólisis de los oligo y polisacáridos en sus unidades estructurales. Cocción facilita el proceso, se rompen membranas que cubren los gránulos de almidón; facilita el acceso de las enzimas. Amilasa salival. ph óptimo 7, en el estómago se inactiva. Amilasa pancreática en I D hidroliza uniones α 1-4 de la amilosa y del glucógeno= maltotriosas, maltosas y glucosas. Amilopectina se hidroliza parcialmente = cadenas de dextrinas límite: 8 G. La Isomaltasa o α 1-6 glicosidasa hidroliza uniones 1-6 dextrinas límite generando maltosa en ID. Disacaridasas de ribete en cepillo actúan sobre disacáridos. Alta concentración en segmentos proximales de ID. Excepto la lactasa se adaptan a altas concentraciones de sustrato. Sacarasa Lactasa Maltasa (5 isoenzimas) Todas: Vida media pocas horas

18 Digestión de los carbohidratos

19 ABSORCIÓN DE CARBOHIDRATOS 2 formas: Difusión facilitada. Transporte activo. Ambos transportador específico. Difusión es a favor del gradiente. Transportador se requiere por: (a) tamaño molecular (b) solubilidad en agua y no en lípidos de membrana. Transporte activo secundario (dos transportadores, uno activo) puede ser contra gradiente y requiere energía: Glucosa y Na de la luz intestinal se fijan a una proteína de la membrana celular, se genera un poro o canal por el que ingresan a la célula. Transportador libre otra vez. Na ingresa por dif de concentraciones, mientras que la Glu es arrastrada. Bomba de Na en interior celular mantiene concentraciones adecuadas de Na en el espacio intra y extracelular. Bomba expulsa Na e ingresa K, energía de ATP. (ATP asa Na/K dependiente) La Glu sale de la célula por difusión facilitada con un transportador. La Gal compite con la Glu por el transportador. Mecanismo de difusión facilitada al menos 7 transportadores (GluT 1,2..) Fru se absorbe también por difusión facilitada, otro transportador, proceso más lento que el de Glu.

20 ABSORCIÓN DE LOS HIDRATOS DE CARBONO Glu y Gal con transportador específico; Na + y agua. Gradient de Na, sistema ATPasa Na.K dependiente. Manosa: se absorbe lentamente por difusión. Fructosa: difusión facilitada más lenta que Glu y Gal. Pentosas: lenta difusión dependiente de la superficie absortiva del intestino. Todos los monosacáridos son transportados por la vena porta hacia el hígado y por otras vías hacia músculo y otros órganos. Fru y Gal son parcialmente transformadas en Glu en mucosa intestinal en sangre alto predominio de Glu.

21 Metabolismo Glucosa: principal, sustrato del cual depende el organismo. Fru y Gal son convertidos en Glu (Fru 50%) en el hígado. En ayunas el valor sanguíneo de Glu mg/dl. Glu proviene de: (a) dieta directa o indirectamente mediante la conversión intestinal o hepática de Gal y Fru. (b) Glucogenólisis hepática: degradación de glucógeno. Entre las comidas; ¾ partes del día y por la noche. (c) Gluconeogénesis hepática: se sintetiza Glu a partir de aa glucogénicos y glicerol. Se estimula cuando los depósitos de glucógeno se deplecionaron; hs de ayuno. En normo alimentados esta vía es modesta pero se torna importante en ayuno prolongado. Un 58% de las proteínas proveen aa glucogénicos, glicerol aporta 10%.

22 Dieta ENERGÍA Gluconeogénesis GLUCOSA Glucogenogénesis Glucogenólisis Síntesis de lípidos Síntesis de derivados

23 DISTRIBUCIÓN POST ABSORTIVA En hígado Fru y Gal se convierten en Glu. y ésta en Glu 6P (2ATP/mol Glu) Glu sanguínea promueve secreción de INSULINA y disminuye la de GLUCAGON por parte del páncreas. EL HÍGADO MANTIENE LA GLUCEMIA Energía CONSTANTE Glu6P AGL TAG Glucógeno Tejido adiposo En hígado 100g de glucógeno. En músculo 500g de glucógeno

24 EN EL AYUNO Desciende la glucemia. INSULINA Músculo usa su glucógeno GLUCAGON DEGRADACIÓN DE GLUCÓGENO GLUCONEOGÉNESIS (lactato, piruvato, glicerol, AA) La gluconeogénesis permite mantener concentraciones constantes de Glu Mecanismos nerviosos y endócrinos aceleran o retardan las captación o liberación de glucosa desde o hacia los tejidos. Insulina, adrenalina, hormona de crecimiento, glucocorticoides suprarrenales.

25 Efectos metabólicos de la INSULINA: DISMINUCIÓN DE LA GLICEMIA POR: Aumento absorción de Glucosa en tejidos Inhibición de la Glucogenólisis. Inhibición de la Gluconeogénesis. DISMINUCIÓN DE CONCENT SANGUÍNEA DE AGL Y AUMENTO DE DEPÓSITO LIPÍDICO POR: Aumento absorción de Glu en adipocitos Activación de enzimas que Gluc A Grasos Aumento absorción de AG sanguíneos en adipocito. Inhibición de la lipólisis DISMINUCIÓN DE AA SANG, AUMENTO SINTESIS PROTS. Aumento absorción celular de aa. Aumento uso aa para síntesis proteica. Inhibición de degradación proteica.

26 Tejidos y metabolismo glucídico Intestino Hígado Sangre Músculo T. nervioso T. Adiposo Glucosa Glu Grasa Fru Glucógeno Glucógeno CO 2 + H 2 O Gal Proteínas Grasas Lactato CO 2 + H 2 O Glucogénesis Glucogenólisis Glucólisis Degradación oxidativa (Krebs) Gluconeogénesis