Bioquímica de la digestión



Bioquímica de la digestión

I. Digestión de los carbohidratos

A. Los carbohidratos de la dieta (principalmente almidón, sacarosa y lactosa) constituyen aprox. el

50% de las calorías en la dieta media de los habitantes de los Estados Unidos.

1. El almidón, la forma de almacenamiento de los carbohidratos, tiene una estructura parecida a la del

glucógeno.

a. El almidón contiene amilasa (cadenas largas no ramificadas con unidades de glucosa unidas

mediante enlaces α-1,4).

b. El almidón también contiene amilopectina (cadenas unidas mediante enlaces α-1,4 con

ramificaciones unidas mediante enlaces α-1,6). La amilopectina tiene menos ramificaciones

que el glucógeno.

2. La sacarosa (integrante del azúcar de mesa y la fruta) contiene residuos de glucosa y de fructosa

unidos por sus carbonos anoméricos.

3. La lactosa (azúcar de la leche) contiene galactosa unida a glucosa mediante enlace β-1,4.

B. Digestión de los carbohidratos de la dieta en la boca.

1. En la boca, la α-amilasa S (salival) –también llamada ptialina– cataboliza el almidón rompiendo

enlaces α-1,4 que unen los residuos de glucosa de la cadena.

2. Las dextrinas (oligosacáridos lineales y ramificados) son los principales productos que entran en el

estómago.

C. Digestión de carbohidratos en el intestino.

1. El contenido del estómago pasa a los intestinos donde el bicarbonato (HCO3–) secretado por el

páncreas neutraliza el ácido del estómago, elevando el pH hasta el intervalo óptimo para que actúen

las enzimas intestinales.

2. Digestión por parte de las enzimas pancreáticas.

a. El páncreas secreta una α-amilasa que actúa en el lumen del intestino delgado y, al igual que

la amilasa salival, disocia los enlaces α-1,4 que unen los residuos de glucosa.

b. Los productos de la α-amilasa P (pancreática) son los disacáridos maltosa e isomaltosa,

trisacáridos y oligosacáridos pequeños que contienen enlaces α-1,4 y α-1,6.

3. Digestión por parte de enzimas de las células intestinales.

a. Los complejos de enzimas, producidos por células epiteliales intestinales y localizados en

sus bordes en cepillo, prosiguen con la digestión de los carbohidratos.

b. La glucoamilasa (una α-glucosidasa) y otras maltosas disocian los residuos de glucosa de

los extremos no reductores de oligosacáridos y también disocian el enlace α-1,4 de la

maltosa, liberando los dos residuos de glucosa.

c. La isomaltasa disocia los enlaces α-1,6, liberando residuos de glucosa de oligosacáridos

ramificados.

d. La sacarasa transforma la sacarosa en glucosa y fructosa.

e. La lactasa (una β-galactosidasa) transforma la lactosa en glucosa y galactosa.

D. Carbohidratos que no pueden digerirse.

1. Los polisacáridos no digeribles forman parte de la fibra de la dieta, que pasa través del

Intestino hasta las heces.

2. Por ejemplo, dado que las enzimas producidas por las células humanas no pueden escindir

los enlaces β-1,4 de la celulosa, este polisacárido no es digerible.

E. Absorción de glucosa, fructosa y galactosa.

1. La glucosa, la fructosa y la galactosa, productos finales de la digestión de los carbohidratos

de la dieta, pueden ser absorbidas por células intestinales gracias a dos formas de transporte:

transporte facilitado y transporte activo.

2. Mediante transporte facilitado, los monosacáridos pasan a las células mediante proteínas de

transporte, reduciendo el gradiente de concentración.

3. La glucosa también pasa a las células por transporte activo secundario, en el que los iones

Na+ son transportados junto con glucosa. Una Na+/K+-ATPasa bombea Na+ hacia la sangre

y la glucosa reduce el gradiente de concentración entre la célula y la sangre.

II. Digestión de triacilglicerol de la dieta

A. Los triacilglieroles de la dieta son digeridos en el intestino delgado en un proceso que requiere sales

biliares y secreciones del pancre3as. Normalmente, se absorbe el 95% de los lípidos. La principal

digestión en todos los lípidos tiene lugar en la luz del duodeno/yeyuno.

1. Las sales biliares se sintetizan en el hígado a partir de colesterol y son secretadas en la bilis. La bilis

se almacena en la vesícula biliar y es liberada en respuesta a hormonas. A continuación, la bilis pasa

al intestino, donde emulsiona los lípidos de la dieta.

2. El páncreas secreta enzimas digestivas y bicarbonato, que neutralizan el ácido del estómago y elevan

el pH hasta el intervalo óptimo para la acción de las enzimas digestivas.

3. Con ayuda de la colipasa, la lipasa pancreática digiere los triacilgliceroles a 2-monoacilgliceroles y

ácidos grasos libres, que son empaquetados en micelas. Las micelas, que son microgotitas

minúsculas emulsionadas por sales biliares, también contienen otros lípidos de la dieta, como

colesterol y vitaminas liposolubles.

4. Las micelas viajan a través de las microvellosidades de las células epiteliales intestinales, que

absorben los ácidos grasos, los 2-monoacilgliceroles y otros lípidos de la dieta.

5. Las sales biliares son reabsorbidas en la luz del íleo terminal, después son recicladas por el

hígado y secretadas al intestino durante los ciclos digestivos siguientes.

B. Síntesis de quilomicrones

1. En las células epiteliales intestinales, los ácidos grasos de las micelas son activados por una

sintetasa grasa de la acil-coenzima A (CoA) (tiocinasa) para formar acilo graso-CoA.

2. Un acilo graso-CoA reacciona con el 2-monoacilglierol para formar un diacilglicerol. A

continuación, otro acilo graso-CoA reacciona con el diacilglicerol para formar un triacilglicerol.

3. Los triacilgliceroles pasan a la linfa empaquetados en quilomicrones activos (acabados de formar),

que a la larga pasan a la sangre.

III. Digestión de proteínas y absorción de aminoácidos

A. Digestión de proteínas.

1. De 70 a 100 g de la proteína consumida cada día y una cantidad igual o mayor de la

proteína que llega al tracto digestivo en forma de enzimas digestivas o de células que se han

desprendido del epitelio intestinal son transformados en aminoácidos por las enzimas digestivas.

2. En el estómago, la pepsina es la principal enzima proteolítica. Degradada

a. La pepsina es producida y secretada por las principales células del estómago en forma de

pepsinógeno, el zimógeno inactivo de la enzima.

b. El ácido clorhídrico (HCl) producido por las células parietales del estómago causa un

cambio conformacional en el pepsinógeno, cambio que le permite autodegradarse

(autocatálisis) y formar una pepsina activa.

c. La pepsina tiene una amplia especificidad, pero tiende a disociar enlaces peptídicos en los

que el grupo carboxilo procede de aminoácidos aromáticos o de leucina.

3. En el intestino, el material parcialmente digerido procedente del estómago entra en contacto con

secreciones pancreáticas, entre las que se incluyen bicarbonato y un grupo de enzimas proteolíticas.

a. El bicarbonato neutraliza el ácido del estómago, elevando el pH del contenido del lumen

intestinal al intervalo óptimo para que actúen las enzimas digestivas.

b. Las endopeptidasas del páncreas hidrolizan enlaces de cadenas proteínicas.

(1) La tripsina hidroliza enlaces peptídicos en los que el grupo carboxilo procede de arginina o

lisina. La tripsina es secretada en forma de zimógeno inactivo, el tripsinógeno, El

tripsinógeno es degradado por la enzima enteropeptidasa (enterocinasa), producida por

células intestinales, para formar tripsina. El tripsinógeno también puede sufrir autocatálisis.

(2) La quimotripsina normalmente disocia enlaces peptídicos en el grupo carboxilo de

aminoácidos aromáticos o leucina. El quimotripsinógeno, su zimógeno inactivo, es

degradado por la tripsina para formar quimotripsina activa.

(3) La elastasa actúa en el extremo carboxílico de residuos de aminoácidos que cuentan con

pequeñas cadenas secundarias sin carga, como alanina, glicina o serina. La proelastasa, su

zimógeno inactivo, es hidrolizada por la tripsina a elastasa.

c. Las exopeptidasas del páncreas (carboxipeptidasa A y B) degradan progresivamente

un aminoácido desde el extremo C terminal del péptido.

(1) Las carboxipeptidasas son producidas como procarboxipeptidasas inactivas, que son

hidrolizadas a su forma activa por la tripsina.

(2) La carboxipeptidasa A hidroliza aminoácidos aromáticos del extremo C terminal.

(3) La carboxipeptidasa B hidroliza los aminoácidos básicos (lisina y arginina) del extremo C

terminal.

d. Las proteasas producidas por células epiteliales intestinales completan la conversión de

proteínas de la dieta a péptidos y, por último, a aminoácidos.

(1) Las aminopeptidasas son exopeptidasas producidas por células intestinales

(2) Las dipeptidasas y las tripeptidasas asociadas a células intestinales producen aminoácidos

a partir de dipéptidos y tripéptidos.

B. Transporte de aminoácidos desde la luz intestinal a la sangre.

1. Los aminoácidos son absorbidos por células epiteliales intestinales y liberados a la sangre a través de

dos tipos de sistemas de transporte.

2. Por lo menos siete proteínas transportadoras distintas transportan distintos grupos de aminoácidos.

3. Sistema de transporte de sodio-aminoácidos

a. El sistema principal de transporte implica absorción celular de un ion Na+ y un aminoácido a

través de la misma proteína transportadora de la superficie del lumen.

b. El Na+ es bombeado desde el interior de la célula a la sangre por la Na+/K+-ATPasa,

mientras que el aminoácido pasa a la sangre por gradiente de concentración.

c. De este modo, el transporte de aminoácidos de la luz intestinal a la sangre se realiza a partir

de la hidrólisis del adenosintrifosfato (ATP) (transporte activo secundario).

4. Ciclo de γ-glutamilo

a. Un aminoácido de la luz reacciona con glutatión (γ-glutamil-cisteinil-glicina) de la

membrana celular formando un aminoácido γ-glutamilo y el dipéptido cisteinil-glicina.

b. El aminoácido es transportado a través de la membrana celular unido a γ-glutamato y

liberado al citoplasma. La fracción γ-gutamilo se utiliza en la resíntesis de glutatión.

PROBLEMAS

Instrucciones: cada una de las preguntas o afirmaciones incompletas numeradas de este aparato va seguida de la respuesta o de la finalización de la afirmación. Seleccione la respuesta o la finalización de la frase correcta en este caso.

1. Tras la digestión de un trozo de pastel que contiene harina, leche y sacarosa como principales ingredientes, los principales productos carbohidratos que llegan a la sangre son:

A) Glucosa

B) Fructosa y galactosa

C) Fructosa y glucosa

D) Fructosa y glucosa

E) Glucosa, fructosa y galactosa

2. En la fibrosis quística, los conductos pancreáticos se obstruyen con una mucosidad viscosa. Por consiguiente,

¿cuál de las siguientes sustancias verá más alterada su digestión?

A) Almidón

B) Grasa

C) Lactosa

D) Sacarosa

E) Maltosa

3. Un cálculo biliar que bloqueara la parte superior del conducto biliar aumentaría:

A) La formación de quilomicrones

B) El reciclado de sales biliares

C) La excreción de sales biliares

D) La excreción de grasa en las heces

E) La digestión incompleta de proteínas

4. ¿Cuál de las siguientes sustancias constituye el mejor marcador para el diagnóstico de pancreatitis?

A) Lactasa

B) Amilasa

C) Lipasa

D) Bicarbonato

E) γ-glutamiltransferasa

5. El páncreas es el lugar de síntesis de la enzima proteolítica tripsina. El motivo de que la tripsina no digiera el

tejido en el que se produce es que la tripsina:

A) Sólo es activa a un valor de pH intestinal y no al pH de las células pancreáticas.

B) Es sintetizada en una forma fosforilada inactiva.

C) Es inactiva hasta que la proteína que la regula, la calmodulina, se une al calcio.

D) Es sintetizada como un zimógeno inactivo cuya activación requiere una proteólisis.

E) Se une a una proteína transportadora que libera la enzima activa cuando se desnaturaliza.

Preguntas 6-8

Una molécula de ácido palmítico, unida al carbono 1 de la parte glicerol de un triacilglicerol, es ingerida y digerida.

6. ¿Cuál de los siguientes compuestos moleculares de la sangre transporta el residuo de palmitato desde la luz del intestino hasta la superficie de la célula epitelial del intestino?

A) Lipoproteínas de muy baja densidad

B) Quilomicrón

C) Sal biliar

7. ¿Cuál de los siguientes complejos moleculares de la sangre transporta el residuo de palmitato desde la célula epitelial del intestino hasta la sangre?

A) Lipoproteína de muy baja densidad

B) Quilomicrón

C) Sal biliar

8. ¿Cuál de los siguientes complejos moleculares de la sangre transporta el residuo de palmitato desde el intestino a través de la sangre hasta un adipocito?

A) Lipoproteína de muy baja densidad

B) Quilomicrón

C) Sal biliar

D) Lipasa

9. ¿Cuál de las siguientes enzimas digiere las proteínas de la dieta en el estómago?

A) Pepsina

B) Tripsina

C) Carboxipeptidasa A

D) Enteropeptidasa.

10. ¿Cuál de las siguientes enzimas es sintetizada por células intestinales?

A) Pepsina

B) Tripsina

C) Carboxipeptidasa A

D) Enteropeptidasa

11. ¿Cuál de las siguientes enzimas disocia enlaces en el extremo carboxilo de los residuos de arginina y lisina de una cadena polipeptídica?

A) Pepsina

B) Tripsina

C) Carboxipeptidasa A

D) Enteropeptidasa

12. ¿Cuál de las siguientes enzimas actúa como una exopeptidasa?

A) Pepsina

B) Tripsina

C) Carboxipeptidasa A

D) Enteropeptidasa

13. ¿Cuál de las siguientes enzimas es producida por la acción del HCl sobre su precursor?

A) Pepsina

B) Tripsina

C) Carboxipeptidasa A

D) Enteropeptidasa

14. Como experimento, un profesor de una escuela superior convence a cada uno de sus alumnos para que se meta una galleta salada de soda en la boca y no se la trague. Al cabo de unos minutos, algunos de los alumnos notan un sabor dulce. ¿Cuál de las siguientes enzimas es responsable de este fenómeno?

A) Amilasa

B) Sacarasa

C) Lactasa

D) Maltasa

E) Isomaltasa

15. Un hombre de 38 años se siente hinchado y tiene ataques de diarrea después de comer su helado preferido. Le ocurre lo mismo cuando come yogurt, queso y otros productos lácteos. ¿Cuál de los siguientes enlaces hidroliza la enzima responsable de la digestión de este azúcar?

A) Glucosa-α(1γ4) glucosa

B) Glucosa-α(1γ2) fructosa

C) Galactosa-β(1γ4) glucosa

D) Glucosa-α(1γ6) glucosa

E) Enlace peptídico

16. Un hombre de 65 años manifiesta a su médico su preocupación de sufrir cáncer de colon. Le explica que su padre y su abuela fallecieron debido a un cáncer de colon. Después de realizarle una exploración física y constatar que el resultado de la prueba para detectar presencia de hemoglobina es negativo y que no hay nada remarcable en la colonoscopía, el médico le recomienda una dieta pobre en grasas y rica en fibra. El médico le explica que hay estudios en los que se ha observado una disminución del riesgo de sufrir cáncer de colon con el consumo de fibra insoluble. ¿Cuál de los siguientes enlaces es responsable de la incapacidad para digerir la fibra?

A) α(1γ4)

B) α(1γ6)

C) β(1γ4)

D) α(1γβ2)

E) α(4γ6)

17. Un hombre de 55años ha intentado perder peso con una dieta pobre en carbohidratos. Tras 2 meses con resultados poco satisfactorios, le confiesa a su hijo que añade glucosa a los cafés que se toma por la mañana y después de comer, pero que cree que sólo parte de ésta es absorbida y que no debería ser la causa de que haya perdido poco peso. El hijo, estudiante del área de la salud, le dice que la glucosa se absorbe casi por completo en el intestino. ¿Qué tipo de transporte utiliza la glucosa para su absorción intestinal?

A) Pasivo

B) Facilitado

C) Activo

D) Pasivo y facilitado

E) Activo y facilitado

18. Un hombre de 33 años sin problemas de alcoholismo es remitido al gastroenterólogo a causa de una hepatopatía recientemente diagnosticada. La biopsia hepática revela deficiencia de α1-antitripsina, enzima que degrada proteínas. ¿En cuál de los siguientes sitios se lleva a cabo este proceso?

A) En el extremo carboxílico de la arginina o la lisina.

B) En el extremo carboxílico de los aminoácidos aromáticos.

C) En el extremo carboxílico de aminoácidos sin carga.

D) En aminoácidos aromáticos del extremo C.

E) En aminoácidos básicos del extremo C

19. Un recién nacido es visitado por un neonatólogo porque no aumenta de peso. Las enfermeras de la unidad de cuidados intensivos de pediatría observan que el bebé tiene diarrea cada vez que acaba de comer. Además, las pruebas analíticas indican una hipoproteinemia grave. El neonatólogo pide una serie de pruebas analíticas, que indican una deficiencia congénita de enterocinasa. ¿Qué zimógeno suele activar esta enzima?

A) Tripsina

B) Secretina

C) Tripsinógeno

D) Proelastasa

E) Quimotripsinógeno

20. Una mujer con obesidad decide visitar a su médico para empezar un programa de pérdida de peso. El médico le explica que la dieta y el ejercicio constituyen una parte importante del programa. A ella le preocupa no disponer del tiempo necesario para dedicarse a hacer ejercicio y quiere saber si hay algún tratamiento farmacológico que pueda serle útil. El médico decide empezar con orlistat, que inhibe directamente un paso del proceso de absorción de grasas. ¿De qué paso se trata?

A) La formación de las sales biliares

B) La formación de las micelas

C) La acción de las lipasas pancreáticas y gástricas.

D) La absorción de los ácidos grasos libres

E) La formación de quilomicrones.

21. Un alcohólico de 57 años llega a urgencias después de herirse en un accidente de tráfico. Se le realiza una serie de pruebas metabólicas exhaustivas y la determinación de la concentración sérica de γ-glutamiltransferasa (GGT), que está muy elevada. ¿En cuál de los siguientes procesos digestivos es importante esta enzima?

A) El reciclado de sales biliares

B) La absorción de carbohidratos

C) La digestión de triglicéridos

D) La absorción de carbohidratos

E) La digestión de los carbohidratos

22. Una mujer de 65 años se somete a evaluación por parte de un gastroenterólogo debido a la presencia de signos y síntomas progresivos de malnutrición. Durante la exposición, se observa una producción considerablemente reducida de ácido en el estómago. También se constata presencia de anticuerpos contra células parietales gástricas, que normalmente son responsables de la producción de ácido. ¿Por qué es importante el HCl en la digestión?

A) Estimula la degradación del tripsinógeno a tripsina.

B) Es necesario para la actividad α-amilasa.

C) Dirige el transporte activo secundario de los aminoácidos.

D) Transforma el pepsinógeno en pepsina.

E) Es necesario para la digestión de los lípidos.

23. Un chico de 23 años sufre esteatorrea, pérdida de peso y diarrea hemorrágica. Observa que la diarrea es peor cuando come pan o cereales. Un gastroenterólogo le realiza una biopsia durante una colonoscopía, que revela celiaquía. ¿A cuál de los siguientes síntomas se debe mayoritariamente el trastorno?

A) Exceso de lípidos en las grasas

B) Una deficiencia de enterocinasa

C) Una alteración en el transporte del aminoácido cisteína

D) Una alteración en el transporte de los aminoácidos neutros

E) Hipersensibilidad al gluten de las proteínas

Respuestas:

1 E 2 B 3 D 4 C 5 D 6 C 7 B 8 B 9 A 10 D 11 B 12 C 13 A

14 A 15 C 16 C 17 E 18 A 19 C 20 C 21 D 22 D 23 E

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