Digestión

Digestión:
Proceso de transformación y absorción de los alimentos que son ingeridos por vía bucal. Tiene lugar en el tubo digestivo y consta de dos tipos de fenómenos: mecánicos y químicos. Mediante los mecánicos, como es la masticación, los alimentos se fragmentan y se mezclan con la saliva para formar el bolo alimenticio. Los procesos químicos permiten la transformación de los diferentes alimentos (moléculas más complejas) en elementos asimilables (moléculas más simples) por el intestino, es decir, que puedan ser absorbidos por las vellosidades intestinales. Así, los glúcidos o hidratos de carbono se han de convertir en azúcares de seis carbonos, principalmente glucosa; las grasas se transforman en ácidos grasos y glicerina, y las proteínas en aminoácidos. La principal reacción química que se da en estos procesos es la hidrólisis, y para ello se necesita de los jugos digestivos que contienen las enzimas responsables de estas transformaciones.

Aminoácidos:
Importante clase de compuestos orgánicos que contienen un grupo amino (8NH2) y un grupo carboxilo (8COOH). Veinte de estos compuestos son los constituyentes de las proteínas. Se los conoce como alfaaminoácidos (α-aminoácidos) y son los siguientes: alanina, arginina, asparagina, ácido aspártico, cisteína, ácido glutámico, glutamina, glicina, histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, prolina, serina, treonina, triptófano, tirosina y valina. Todos ellos responden a la siguiente fórmula general: Como muestra dicha fórmula, los grupos amino y carboxilo se encuentran unidos al mismo átomo de carbono, llamado átomo de carbono alfa. Ligado a él se encuentra un grupo variable (R). Es en dichos grupos R donde las moléculas de los veinte alfaaminoácidos se diferencian unas de otras. En la glicina, el más simple de los ácidos, el grupo R se compone de un único átomo de hidrógeno. En otros aminoácidos el grupo R es más complejo, conteniendo carbono e hidrógeno, así como oxígeno, nitrógeno y azufre. Cuando una célula viva sintetiza proteínas, el grupo carboxilo de un aminoácido reacciona con el grupo amino de otro, formando un enlace peptídico. El grupo carboxilo del segundo aminoácido reacciona de modo similar con el grupo amino del tercero, y así sucesivamente hasta formar una larga cadena. Esta molécula en cadena, que puede contener de 50 a varios cientos de aminoácidos, se denomina polipéptido. Una proteína puede estar formada por una sola cadena o por varias de ellas unidas por enlaces moleculares débiles. Cada proteína se forma siguiendo las instrucciones contenidas en el ácido nucleico, el material genético de la célula. Estas instrucciones son las que determinan cuáles de los veinte alfaaminoácidos se incorporan a la proteína, y en qué orden relativo o secuencia lo hacen. Los grupos R de los diferentes aminoácidos establecen la forma final de la proteína y sus propiedades químicas. A partir de las veinte subunidades pueden formarse una gran variedad de proteínas. Los α-aminoácidos sirven de materia prima en la obtención de otros productos celulares, como hormonas y pigmentos. Además, varios de estos aminoácidos son intermediarios fundamentales en el metabolismo celular. La mayoría de las plantas y microorganismos son capaces de utilizar compuestos inorgánicos para obtener todos los aminoácidos necesarios en su crecimiento, pero los animales necesitan conseguir algunos de los α-aminoácidos a través de su dieta. A estos aminoácidos se les llama esenciales, y en el ser humano son: lisina, triptófano, valina, histidina, leucina, isoleucina, fenilalanina, treotina, metionina y arginina. Todos ellos se encuentran en cantidades adecuadas en los alimentos de origen animal ricos en proteínas, y en ciertas combinaciones de proteínas de plantas. Aparte de los aminoácidos de las proteínas, se han encontrado en la naturaleza más de 150 tipos diferentes de aminoácidos, incluidos algunos que contienen los grupos amino y carboxilo ligados a átomos de carbono separados. Estos aminoácidos de estructura poco usual se encuentran sobre todo en hongos y plantas superiores.

Vitamina C. Cristal

Enzimas:
Numerosas sustancias orgánicas especializadas compuestas por polímeros de aminoácidos, que actúan como catalizadores en el metabolismo de los seres vivos. Con su acción, regulan la velocidad de muchas reacciones químicas implicadas en este proceso. El nombre de enzima, que fue propuesto en 1867 por el fisiólogo alemán Wilhelm Kühne (1837-1900), deriva de la frase griega en zymē, que significa 'en fermento'. En la actualidad los tipos de enzimas identificados son más de 2.000. Cada tipo de enzima cataliza un tipo específico de reacción química. Por ello, se necesitan centenares de tipos de enzimas diferentes en el metabolismo de cualquier clase de células. La mayor parte de las enzimas catalizan la transferencia de electrones, átomos o grupos funcionales. La clasificación de las enzimas se realiza de acuerdo con el tipo de reacción de transferencia, el grupo dador y el grupo aceptor, y se reconocen 6 grupos principales: oxidorreductasas (transferencia de electrones), transferasas (transferencia de grupos), hidrolasas (reacciones de hidrólisis o transferencia de grupos funcionales al agua), liasas (adición de grupos a dobles enlaces), isomerasas (transferencia de grupos en el interior de la molécula para originar formar isoméricas) y ligasas (forman diversos enlaces acoplados a la ruptura de ATP). Algunas enzimas necesitan para su actividad un componente químico adicional llamado cofactor, que puede ser inorgánico (diversos cationes metálicos) o moléculas orgánicas complejas llamadas coenzimas. El conjunto de la proteína activa junto con su coenzima se denomina holoenzima. Las enzimas se denominan añadiendo asa al nombre del sustrato con el cual reaccionan. La enzima que controla la descomposición de la urea recibe el nombre de ureasa; aquéllas que controlan la hidrólisis de proteínas se denominan proteasas. Algunas enzimas como las proteasas tripsina y pepsina, conservan los nombres utilizados antes de que se adoptara esta nomenclatura.

PROPIEDADES ENZIMÁTICAS:
Como propuso el químico sueco Jöns Jakob Berzelius en 1823, las enzimas son catalizadores típicos: son capaces de acelerar la velocidad de reacción sin ser consumidas en el proceso. Algunas enzimas, como la pepsina y la tripsina, que intervienen en la hidrólisis de muchos tipos de proteínas, controlan muchas reacciones diferentes, mientras que otras como la ureasa, son muy específicas y sólo pueden acelerar una reacción. Otras liberan energía para la contracción cardiaca y la expansión y contracción de los pulmones. Muchas facilitan la conversión de azúcar y alimentos en distintas sustancias que el organismo precisa para la construcción de tejidos, la reposición de células sanguíneas y la liberación de energía química para mover los músculos. La especificidad entre el sustrato y la enzima se ha concebido como la relación de una “llave” y su “cerradura”. La molécula del sustrato constituye la llave y la proteína constituye la cerradura; en la superficie de la proteína existe una zona específica, denominada sitio activo o catalítico, a la cual se une la molécula del sustrato para experimentar la transformación catalítica. Las enzimas son muy eficaces. Por ejemplo, unos 30 g de pepsina cristalina pura son capaces de digerir casi dos toneladas métricas de clara de huevo en pocas horas. La cinética de las reacciones enzimáticas difiere de las reacciones inorgánicas simples. Cada enzima es específica de forma selectiva para la sustancia sobre la que causa la reacción, y es más eficaz a una temperatura determinada. Aunque un aumento de la temperatura puede acelerar una reacción, las enzimas son inestables cuando se calientan. La actividad catalítica de una enzima está determinada sobre todo por su secuencia de aminoácidos y por la estructura terciaria, es decir, la estructura de plegamiento tridimensional de la macromolécula.

USOS PRÁCTICOS DE LAS ENZIMAS:
La fermentación alcohólica y otros procesos industriales importantes dependen de la acción de enzimas, sintetizadas por las levaduras y bacterias empleadas en el proceso de producción. Algunas enzimas se utilizan con fines médicos. En ocasiones son útiles en el tratamiento de zonas de inflamación local; la tripsina se emplea para eliminar sustancias extrañas y tejido muerto de las heridas y quemaduras.

Historia:
Sin duda la fermentación alcohólica es la reacción enzimática más antigua conocida. Se creía que este fenómeno y otros similares eran reacciones espontáneas hasta que en 1857 el químico francés Louis Pasteur comprobó que la fermentación sólo ocurre en presencia de células vivas (véase Generación espontánea). Sin embargo, el químico alemán Eduard Buchner descubrió en 1897 que un extracto de levadura libre de células puede producir fermentación alcohólica. La antigua incógnita fue entonces resuelta; la levadura produce la enzima y ésta lleva a cabo la fermentación. Ya en 1783 el biólogo italiano Lazzaro Spallanzani había observado que la carne podía ser digerida por jugos gástricos extraídos de halcones. Éste fue el primer experimento en el que se llevó a cabo una reacción vital fuera de los organismos vivos. Tras el descubrimiento de Buchner, los científicos asumieron que, en general, las fermentaciones y las reacciones vitales eran producidas por enzimas. Sin embargo, todos los intentos de aislar e identificar su naturaleza química fracasaron. Más tarde, en 1926, el bioquímico estadounidense James B. Sumner consiguió aislar y cristalizar la ureasa. Cuatro años después su colega John Howard Northrop aisló y cristalizó la pepsina y la tripsina. Northrop demostró también la naturaleza proteica de las enzimas. En los últimos años, la investigación sobre la química enzimática ha permitido aclarar algunas de las funciones vitales más básicas. La ribonucleasa, una enzima descubierta en 1938 por el bacteriólogo estadounidense René Jules Dubos y aislada en 1946 por el químico estadounidense Moses Kunitz, fue sintetizada por científicos estadounidenses en 1969. La síntesis consiste en unir 124 moléculas de aminoácidos en una secuencia muy específica para formar la macromolécula. Dicha síntesis permitió identificar aquellas áreas de la molécula que son responsables de sus funciones químicas, e hizo posible crear enzimas especializadas con propiedades de las que carecen las sustancias naturales. Este potencial se ha visto ampliado durante los últimos años por las técnicas de ingeniería genética que han hecho posible la producción de algunas enzimas en grandes cantidades (véase Bioquímica). El uso médico de las enzimas está ilustrado por la investigación sobre la L-asparaginasa, que se piensa es una herramienta importante para el tratamiento de la leucemia; se ha descubierto que las dextrinasas pueden prevenir la caída de los dientes, y que las alteraciones enzimáticas están ligadas a enfermedades como la fenilcetonuria, el albinismo, la diabetes, la anemia y otros trastornos sanguíneos.

Hidratos de carbono:
Grupo de compuestos, también llamados glúcidos, que contienen hidrógeno y oxígeno, en la misma proporción que el agua, y carbono. La fórmula de la mayoría de estos compuestos se puede expresar como Cm(H2O)n. Sin embargo, estructuralmente estos compuestos no pueden considerarse como carbono hidratado, como la fórmula parece indicar. Los hidratos de carbono son los compuestos orgánicos más abundantes en la naturaleza. Las plantas verdes y las bacterias los producen en el proceso conocido como fotosíntesis, durante el cual absorben el dióxido de carbono del aire y por acción de la energía solar producen hidratos de carbono y otros productos químicos necesarios para que los organismos sobrevivan y crezcan. Entre los hidratos de carbono se encuentran el azúcar, el almidón, la dextrina, la celulosa y el glucógeno, sustancias que constituyen una parte importante de la dieta de los humanos y de muchos animales. Los más sencillos son los azúcares simples o monosacáridos, que contienen un grupo aldehído o cetona; el más importante es la glucosa. Dos moléculas de monosacáridos unidas por un átomo de oxígeno, con la eliminación de una molécula de agua, producen un disacárido, siendo los más importantes la sacarosa, la lactosa y la maltosa. Los polisacáridos son enormes moléculas formadas por uno o varios tipos de unidades de monosacáridos —unas 10 en el glucógeno, 25 en el almidón y de 100 a 200 en la celulosa. En los organismos vivos, los hidratos de carbono sirven tanto para las funciones estructurales esenciales como para almacenar energía. En las plantas, la celulosa y la hemicelulosa son los principales elementos estructurales. En los animales invertebrados, el polisacárido quitina es el principal componente del dermatoesqueleto de los artrópodos. En los animales vertebrados, las capas celulares de los tejidos conectivos contienen hidratos de carbono. Para almacenar la energía, las plantas usan almidón y los animales glucógeno; cuando se necesita la energía, las enzimas descomponen los hidratos de carbono. Los hidratos de carbono se utilizan para fabricar tejidos, películas fotográficas, plásticos y otros productos. La celulosa se puede convertir en rayón de viscosa y productos de papel. El nitrato de celulosa (nitrocelulosa) se utiliza en películas de cine, cemento, pólvora de algodón, celuloide y tipos similares de plásticos. El almidón y la pectina, un agente cuajante, se usan en la preparación de alimentos para el hombre y el ganado. La goma arábiga se usa en medicamentos demulcentes. El agar, un componente de algunos laxantes, se utiliza como agente espesador en los alimentos y como medio para el cultivo bacteriano; también en la preparación de materiales adhesivos, de encolado y emulsiones. La hemicelulosa se emplea para modificar el papel durante su fabricación. Los dextranos son polisacáridos utilizados en medicina como expansores de volumen del plasma sanguíneo para contrarrestar las conmociones agudas. Otro hidrato de carbono, el sulfato de heparina, es un anticoagulante de la sangre. (Encarta)

✦ Bacterias fundamentales: La respuesta del organismo a la nutrición está fuertemente condicionada por la composición de la microbiota intestinal. Los estudios científicos de nutrición personalizada y salud metabólica identifican 15 bacterias fundamentales que regulan el metabolismo, procesan los nutrientes y controlan la inflamación o la ganancia de peso. Estas 15 bacterias se dividen en dos grupos según su impacto en el organismo: Las 10 bacterias metabólicamente "buenas". Estas cepas se asocian con una excelente respuesta glucémica, menor acumulación de grasa visceral, mejor manejo de la energía y control de la inflamación sistémica: Akkermansia muciniphila: Mantiene la integridad de la mucosa intestinal, mejora la sensibilidad a la insulina y se asocia firmemente con un menor riesgo de obesidad. Faecalibacterium prausnitzii: Es una de las mayores productoras de butirato. Este ácido graso alimenta las células del colon y ejerce un potente efecto antiinflamatorio. Bifidobacterium longum: Descompone carbohidratos complejos, protege la barrera intestinal y optimiza la asimilación de minerales. Bifidobacterium animalis (incluida B. lactis): Facilita el tránsito digestivo, reduce la hinchazón y mejora la respuesta inmunitaria del huésped frente a la ingesta alimentaria. Lactobacillus rhamnosus: Uno de los probióticos más investigados; favorece la digestión general, disminuye la permeabilidad intestinal y reduce efectos secundarios de intolerancias. Lactobacillus plantarum: Destaca por su alta resistencia a los ácidos estomacales. Produce ácidos grasos de cadena corta y ayuda a metabolizar polifenoles vegetales. Lactobacillus acidophilus: Fundamental para la digestión de la lactosa en el intestino delgado y para el mantenimiento de un pH óptimo que frene patógenos. Roseburia intestinalis: Otra productora crítica de butirato. Regula las respuestas inmunitarias y preserva el revestimiento epitelial del intestino. Oscillibacter spp.: Regula estrictamente la forma en que el cuerpo extrae y gasta la energía de los alimentos, reduciendo el riesgo de resistencia a la insulina. Christensenella minuta: Una bacteria altamente heredable vinculada directamente a la delgadez y a una excelente salud metabólica. Las 5 bacterias metabólicamente "desfavorables"Estas bacterias no son necesariamente patógenas, sino microorganismos comunes cuya proliferación excesiva debido a dietas ricas en ultraprocesados o azúcares empeora la respuesta del organismo a la nutrición, fomentando la inflamación y el almacenamiento de grasa: Ruminococcus gnavus: Su sobrecrecimiento degrada la mucina protectora del intestino y está fuertemente correlacionado con respuestas inflamatorias y trastornos metabólicos. Ruminococcus torques: Asociada a la permeabilidad intestinal y a perfiles metabólicos deficientes en personas con sobrepeso. Collinsella aerofaciens: Aumenta tras el consumo elevado de grasas saturadas y carbohidratos refinados, correlacionándose con niveles altos de colesterol sérico y triglicéridos. Bacteroides dorei: Vinculada en diversos estudios de nutrición con estados de inflamación de bajo grado y una respuesta glucémica postprandial (después de comer) desequilibrada. Clostridium ramosum: Se alimenta ávidamente de dietas altas en grasa y azúcares sencillos, promoviendo de forma activa la absorción de nutrientes hacia las células grasas (adiposidad).

✦ Quesos azules: El consumo ocasional de quesos azules (como el Cabrales, Roquefort, Gorgonzola o Stilton) beneficia a la microbiota intestinal principalmente a través de dos vías: la aportación de microorganismos vivos muy resistentes y la liberación de péptidos bioactivos generados durante su maduración. A pesar de ser un lácteo fermentado, sus beneficios específicos se deben al hongo que le da su color característico (Penicillium roqueforti) y a las bacterias que lo acompañan. Beneficios clave para el ecosistema intestinal. Aporte de hongos beneficiosos (microbiota fúngica): El Penicillium roqueforti ayuda a equilibrar el micobioma (la población de hongos del intestino). Este hongo compite activamente contra cepas fúngicas oportunistas o perjudiciales, como la Candida albicans, impidiendo su sobrecrecimiento. Supervivencia gástrica de bacterias lácticas: Durante la maduración del queso azul proliferan bacterias de los géneros Lactobacillus, Lactococcus y Enterococcus. Al estar integradas en una matriz de grasa y proteína láctea, estas bacterias quedan protegidas del ácido del estómago y de los jugos biliares, logrando llegar vivas al colon en mayor cantidad que las de otros alimentos. Efecto antiinflamatorio en la mucosa: El proceso de proteólisis (ruptura de proteínas) que ocurre durante los meses de maduración del queso azul produce péptidos bioactivos. Estos compuestos ayudan a reducir la inflamación de bajo grado en las paredes del intestino y fortalecen la barrera epitelial. Estímulo a la producción de ácidos grasos de cadena corta (AGCC): Los subproductos de la fermentación de este queso sirven de sustrato indirecto para bacterias beneficiosas del colon, estimulando la producción de acetato y butirato, los cuales alimentan a las células intestinales y regulan el metabolismo. Diversidad microbiana por consumo "ocasional": Una clave reside en la palabra ocasional. Introducir alimentos fermentados variados y complejos de forma intermitente desafía positivamente al sistema inmunitario intestinal y enriquece la diversidad de la microbiota, un marcador clave de una buena salud digestiva.

✦ Vinagre de manzana: Una parte de los microorganismos presentes en el vinagre de manzana sin pasteurizar (el que conserva "la madre") puede sortear los ácidos del estómago y llegar al intestino, aunque su supervivencia no ocurre de la misma forma que la de un suplemento probiótico diseñado para colonizar el colon. El comportamiento de estos microorganismos frente a la barrera gástrica y su impacto real se debe a los siguientes factores: La resistencia natural de las bacterias del vinagre. El vinagre de manzana sin filtrar está compuesto principalmente por bacterias ácido-acéticas (como las del género Acetobacter y Gluconobacter) y ciertas levaduras silvestres. Al haber evolucionado y prosperado en un medio con un pH extremadamente ácido (el vinagre suele rondar un pH de 2.5 a 3), estas bacterias poseen mecanismos de adaptación y proteínas de membrana altamente resistentes a la acidez. Por ello, toleran el ácido clorhídrico del estómago mucho mejor que otras bacterias convencionales. El "efecto escudo" de la madre del vinagre. La "madre" es la sustancia turbia y filamentosa que se ve en el fondo de la botella. Científicamente, es una matriz de celulosa y una comunidad agrupada de bacterias (biofilm). Fuerza en grupo: Las bacterias que viajan apelmazadas dentro de estos filamentos macroscópicos de la madre se protegen mutuamente. Capa de sacrificio: Al entrar en el estómago, las bacterias de la capa exterior del filamento mueren por el ácido, pero actúan como un escudo físico (tampón) que permite a las bacterias del interior llegar vivas al duodeno. ¿Colonizan el intestino de forma permanente? No de manera relevante. Aunque consiguen llegar vivas al intestino, las bacterias del vinagre de manzana son microorganismos aerobios (necesitan oxígeno para vivir), mientras que el colon humano es un ambiente estrictamente anaerobio (sin oxígeno). Por lo tanto, no se quedan a vivir ni colonizan tu intestino a largo plazo, sino que actúan de forma transitoria: ejercen efectos antimicrobianos contra patógenos mientras pasan por el tracto digestivo y luego son expulsadas. El verdadero beneficio del vinagre para la microbiota. El impacto positivo del vinagre de manzana en la microbiota no se debe tanto a las bacterias que aporta, sino a sus componentes químicos: Efecto Prebiótico (Pectina): El vinagre conserva restos de la pectina de la manzana, una fibra soluble que sirve de alimento directo para tus bacterias nativas buenas (Bifidobacterium y Lactobacillus). Ácido Acético: Este ácido reduce ligeramente el pH del estómago temporalmente, facilitando la digestión de proteínas pesadas y optimizando la absorción de minerales. Al mejorar la digestión alta, evita que lleguen restos de comida mal digeridos al colon que alimentarían a bacterias putrefactivas o inflamatorias.