Estructura de los principales carbohidratos de la dieta
Los carbohidratos simples, como la glucosa y la fructosa, pueden ingresar al organismo en forma libre; por ejemplo, se encuentran en gran cantidad en las frutas y la miel. Sin embargo, la mayor parte de los carbohidratos de la dieta está representada por disacáridos y polisacáridos complejos que requieren una descomposición previa.
Los principales disacáridos de la dieta se diferencian por su composición de monómeros y el tipo de enlaces glicosídicos:
- Maltosa: compuesta por dos residuos de glucosa unidos por un enlace α-1,4-glicosídico.
- Isomaltosa: también consta de dos moléculas de glucosa, pero están unidas por un enlace α-1,6-glicosídico.
- Sacarosa: incluye glucosa y fructosa unidas por un enlace α-1,2.
- Lactosa (azúcar de la leche): está formada por galactosa y glucosa a través de un enlace β-1,4.
Un lugar especial lo ocupa la celulosa (fibra), un polisacárido vegetal cuyas moléculas están unidas por enlaces β-1,4-glicosídicos.
Digestión luminal en el estómago e intestino
Las primeras etapas de la digestión son llevadas a cabo por enzimas que actúan en la luz del tracto digestivo.
Digestión en el estómago Aunque el jugo gástrico tiene un medio altamente ácido (pH de aproximadamente 2), la descomposición de los carbohidratos continúa aquí gracias a la α-amilasa salival. El pH óptimo para esta enzima es de 6,7. El ácido inactiva rápidamente a la amilasa; sin embargo, dentro del bolo alimenticio, al cual el jugo gástrico no penetra de inmediato, la enzima logra actuar durante un tiempo y descomponer los polisacáridos.
Duodeno Cuando el contenido ácido del estómago llega al intestino delgado, es neutralizado por los bicarbonatos que forman parte del jugo pancreático. El medio se vuelve ligeramente alcalino (pH 7,5–8), lo que crea las condiciones ideales para la acción de la α-amilasa pancreática. Esta enzima se localiza en las porciones superiores del intestino delgado e hidroliza el almidón y las dextrinas.
La principal característica de la α-amilasa pancreática es que solo es capaz de romper enlaces α-1,4-glicosídicos (liberando fragmentos de disacáridos), pero no actúa en absoluto sobre los enlaces α-1,6. Como resultado de su acción, se forman maltosa e isomaltosa.
Digestión en la superficie (membrana)
La hidrólisis final de los disacáridos ocurre directamente en la superficie de las células del intestino delgado: en la membrana apical de los enterocitos, que forma el denominado borde en cepillo.
Las enzimas que realizan este proceso (glicosidasas) son sintetizadas por los propios enterocitos. No se secretan hacia la luz intestinal, sino que se fijan firmemente a la membrana celular, agrupándose en grandes complejos enzimáticos:
- Complejo sacrasa-isomaltasa — posee una amplia especificidad, hidrolizando enlaces en la sacarosa, la isomaltosa y la maltosa. Como resultado, se producen glucosa y fructosa.
- Complejo glicoamilasas — muestra actividad exoamilásica, liberando monómeros de los oligosacáridos, y también descompone los enlaces de la maltosa en dos moléculas de glucosa.
- Complejo de β-glicosidasas (lactasa) — descompone específicamente la lactosa en glucosa y galactosa.
Los monosacáridos resultantes de la hidrólisis de membrana están listos de inmediato para su absorción hacia el interior de la célula.
Papel de los carbohidratos no digeribles La celulosa atraviesa el intestino delgado en tránsito, ya que en el organismo humano faltan por completo las enzimas específicas capaces de descomponer los enlaces β-1,4-glicosídicos. La fibra llega al intestino grueso, donde es parcialmente fermentada por las bacterias residentes. La función principal de la celulosa no digerida es la estimulación mecánica de las paredes intestinales, lo que asegura una motilidad normal.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Mediante qué proteínas transportadoras se absorben la glucosa y la galactosa hacia el enterocito?
La absorción de glucosa y galactosa desde la luz intestinal hacia el enterocito ocurre con la participación de proteínas transportadoras.
Para la glucosa y la galactosa se describe un transporte secundario activo dependiente de Na⁺: un simporte con iones Na⁺ a través de la membrana apical. Se lleva a cabo en contra del gradiente de concentración, y la energía para el transporte es proporcionada por el gradiente de Na⁺.
Este gradiente es creado y mantenido por la Na⁺,K⁺-ATPasa, que funciona como una bomba en la membrana basal: extrae Na⁺ de la célula a cambio de K⁺. Asimismo, para la glucosa y la galactosa se indica la difusión facilitada con la participación de proteínas transportadoras.
¿Qué mecanismos bioquímicos subyacen a la deficiencia de lactasa?
La base de la patología es la disminución de la actividad enzimática de la lactasa en el intestino delgado. Esta condición provoca una alteración en la descomposición del azúcar de la leche (lactosa) en monosacáridos absorbibles.
Se distinguen los siguientes mecanismos de formación del déficit:
- Déficit hereditario — alteración congénita del funcionamiento del complejo de $\beta$-glicosidasas.
- Disminución de la expresión génica — reducción fisiológica relacionada con la edad en la cantidad de lactasa durante la ontogenia en adultos y niños mayores.
- Deficiencia secundaria — disminución temporal y adquirida de la actividad enzimática como consecuencia de enfermedades intestinales previas o cirugías en el tracto gastrointestinal.
Para recordar fácilmente la composición de los disacáridos, parta de la glucosa: está presente en todos los azúcares principales. La maltosa y la isomaltosa son dos moléculas de glucosa (solo se diferencian por la posición del enlace, 1,4 o 1,6). La sacarosa es glucosa más la dulce fructosa. Y la lactosa es glucosa más su homóloga la galactosa.
Preguntas de clases y exámenes
¿Por qué la amilasa salival puede funcionar en el estómago si el medio allí es ácido?
La amilasa salival continúa la hidrólisis de los polisacáridos únicamente dentro del bolo alimenticio compacto. El ácido clorhídrico no penetra en su centro de inmediato, por lo que allí se mantiene temporalmente un pH ligeramente ácido o neutro (aproximadamente 6,7), óptimo para la enzima.
¿Cuál es la diferencia entre la descomposición de la maltosa y la de la isomaltosa?
Ambos disacáridos se descomponen en dos moléculas de glucosa, pero para romper el enlace α-1,4 de la maltosa actúa la maltasa (o el complejo de glicoamilasas), mientras que para la escisión del enlace α-1,6 de la isomaltosa se requiere una isomaltasa específica.
¿Por qué el ser humano no puede digerir la fibra?
En los jugos digestivos y en las membranas de los enterocitos humanos no existen enzimas capaces de hidrolizar los enlaces β-1,4-glicosídicos que forman la estructura de la celulosa.
Qué más repasar sobre el tema
- Mecanismos de formación de los complejos enzimáticos en la membrana apical de los enterocitos
- Actividad exoamilásica del complejo de glicoamilasas durante la descomposición de oligosacáridos
- Influencia de la microflora bacteriana del intestino grueso en la descomposición de la celulosa
- Estructura tridimensional de los enlaces α- y β-glicosídicos de las moléculas de azúcar
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