22.12A: Mecanismos de Digestión Química
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Objetivos de aprendizaje
- Diferenciar entre los métodos utilizados para descomponer químicamente las moléculas de los alimentos
Puntos Clave
- Los carbohidratos se toman principalmente en forma de amilosa y glucógeno. Las amilasas hidrolizan las largas cadenas de carbohidratos que descomponen la amilosa en disacáridos y el glucógeno en polisacáridos. Las enzimas en el intestino delgado luego las descomponen en monosacáridos.
- Las proteínas se digieren por hidrólisis del enlace carbono-nitrógeno (C-N). Las peptidasas se secretan en forma inactiva, para evitar la autodigestión. Las endopeptidasas escinden los polipéptidos en los enlaces peptídicos interiores, y las exopeptidasas escinden los aminoácidos terminales.
- Las grasas son digeridas por lipasas que hidrolizan los enlaces de ácido graso de glicerol. Las sales biliares emulsionan las grasas para permitir su solución como micelas en el quima y aumentar la superficie para que operen las lipasas pancreáticas.
- El ARN y el ADN son hidrolizados por las enzimas pancreáticas (ribonucleasas, desoxirribonucleasas) en ácidos nucleicos, los cuales se descomponen en bases de purina y pirimidina y pentosas, por enzimas en la mucosa intestinal (nucleasas).
- Una vez que la señal voluntaria de defecar es enviada de vuelta desde el cerebro, comienza la fase final.
Términos Clave
- peptidasa: Cualquier enzima que cataliza la hidrólisis de péptidos en aminoácidos; una proteasa.
- amilasa: Cualquiera de una clase de enzimas digestivas que están presentes en la saliva y que descomponen los carbohidratos complejos, como el almidón, en azúcares simples, como la glucosa.
- hidrólisis: La degradación de ciertos biopolímeros (proteínas, azúcares complejos) por el proceso químico que da como resultado polímeros o monómeros más pequeños, como aminoácidos o monosacáridos.
EJEMPLOS
Debido a que la amilasa convierte algo de almidón de papa o arroz en azúcar, estos alimentos tienen un sabor ligeramente dulce.
La digestión es una forma de catabolismo: una descomposición de las moléculas grandes de alimentos (es decir, polisacáridos, proteínas, grasas, ácidos nucleicos) en otras más pequeñas (es decir, monosacáridos, aminoácidos, ácidos grasos, nucleótidos).
Catabolismo: Un esquema simplificado del catabolismo de proteínas, carbohidratos y grasas.
Los carbohidratos se toman principalmente en forma de carbohidratos vegetales (amilosa) y carbohidratos animales (glucógeno) junto con algunos azúcares, principalmente disacáridos. Alrededor del 80% de la dieta occidental está en forma de amilosa. La amilosa no es altamente ramificada y consiste principalmente en cadenas largas de glucosa unidas por enlaces α 1:4.
La celulosa, el almidón más abundante en la naturaleza, está formada por enlaces β 1:4 y no puede ser digerida en humanos, aunque la acción bacteriana en el colon sí descompone una cantidad mínima de la misma.
El glucógeno es un almidón multi-ramificado con enlaces en las posiciones 1:4 y 1:6. Esto crea gránulos muy grandes de almidón multi-ramificado. Tanto las amilasas parótidas como pancreáticas hidrolizan el enlace 1:4, pero no los enlaces terminales 1:4 o los enlaces 1:6. Esto descompone la amilosa principalmente en disacáridos, y el glucógeno con sus enlaces 1:6 en polisacáridos.
El resultado neto de estas acciones son numerosos disacáridos y polisacáridos. Las enzimas adheridas a los enterocicitos del intestino delgado los descomponen en monosacáridos.
Hidrólisis por amilasa: Tanto las amilasas parótidas como pancreáticas hidrolizan el enlace 1:4, pero no los enlaces terminales 1:4 o los enlaces 1:6.
Las proteínas y polipéptidos se digieren por hidrólisis del enlace carbono-nitrógeno (C-N). Las enzimas proteolíticas son todas secretadas en una forma inactiva, para evitar la autodigestión, y se activan en la luz del intestino. La activación es causada por HCl en el caso de la enzima estomacal pepsinógeno, y por enteropeptidasa y tripsina en el caso de las enzimas pancreáticas.
La digestión final se lleva a cabo por enzimas del intestino delgado que están incrustadas en el borde de cepillo del intestino delgado. Las enzimas se dividen en endo- y exo-peptidasas.
- Las endopeptidasas escinden el polipéptido en los enlaces peptídicos interiores, mientras que las exopeptidasas escinden el aminoácido terminal.
- Las exopeptidasas se subclasifican adicionalmente en aminopeptidasas, que escinden el aminoácido terminal en el extremo amina de la cadena, y carboxipeptidasas que escinden el aminoácido terminal en el extremo carboxilo de la cadena.
La pepsina estomacal escinde los enlaces interiores de los aminoácidos, y es particularmente importante por su capacidad para digerir el colágeno. Este es un constituyente importante del tejido conectivo de la carne. En ausencia de pepsina estomacal, la digestión en el intestino delgado procede con dificultad. La pepsina estomacal digiere alrededor del 20% de las proteínas, y el resto es digerido por las enzimas pancreáticas y del intestino delgado.
Hidrólisis del enlace peptídico: Las proteínas y polipéptidos se digieren por hidrólisis del enlace C-N.
Las grasas son digeridas por lipasas que hidrolizan los enlaces de ácido graso de glicerol. De particular importancia en la digestión y absorción de grasas son las sales biliares, que emulsionan las grasas para permitir su solución como micelas en el quima, y aumentan la superficie para que operen las lipasas pancreáticas.
Las lipasas se encuentran en la boca, el estómago y el páncreas. Debido a que la lipasa lingual es inactivada por el ácido estomacal, formalmente se cree que está presente principalmente para la higiene bucal y por su efecto antibacteriano en la boca. Sin embargo, puede seguir operando en alimentos almacenados en el fondo del estómago, y hasta un 30% de las grasas pueden ser digeridas por esta lipasa.
La lipasa gástrica es de poca importancia en humanos. La lipasa pancreática representa la mayor parte de la digestión de las grasas y opera en conjunto con las sales biliares.
El ARN y el ADN son hidrolizados por las enzimas pancreáticas (ribonucleasas, desoxirribonucleasas) en ácidos nucleicos, los cuales se descomponen en bases de purina y pirimidina y pentosas, por enzimas en la mucosa intestinal (nucleasas).