AVO 6: DIGESTIVO. PARTE 1

APO 6: Digestión y absorción - Parte 1

Curso Fisicoquímica Aplicada a la Fisiología Veterinaria

Facultad de Ciencias Veterinarias-UNLP

La medicina veterinaria abarca una inmensidad de ramas a las cuales podemos especializarnos, a lo largo de la carrera vamos a ver y aprender sobre estos diferentes abanicos.

Pero para llegar a esto...

Hay que ver, estudiar y aprender esto...

Fisicoquímica

Anatomía

Histología

Biología celular

Digestión en animales monocavitarios

En esta sección vamos a enfocarnos en los procesos digestivos y metabólicos que ocurren en aquellos animales conocidos como monocavitarios, es decir los carnívoros -caninos y felinos-, porcinos y equinos.

Los monocavitarios son aquellos animales que anatómicamente poseen una sola cavidad gástrica. Esta posee dos tipos de muscosas: aglandular y glandular. Su proporción y características difiere en los distintos animales domésticos monocavitarios.

Anatomía de los animales mocavitarios

Los animales domésticos monocavitarios que vamos a analizar son: carnívoros -caninos y felinos-, porcinos y equinos.

La anatomía del aparato digestivo en terminos básicos consta de un largo tubo, que va variando en diámetro en su trayecto que inicia en la boca y termina en el ano.

La anatomía esta adaptada a los procesos evolutivos en conjunto con la funcionalidad del mismo organismo, es decir de su fisiología.

Por lo que la anatomía va a estar condicionada por la fisiología el individuo.

Aparato digestivo

El aparato digestivo como se dijo, es un largo tubo que comunica al medio ambiente exterior con el medio interno.

Consta de: -Cavidad bucal -Parte oral de la faringe -Esófago -Estómago -Intestino delgado -Intestino grueso -Glándulas anexas

Cavidad bucal

En la cavidad bucal se encuentran los dientes, la lengua y las glándulas salivales. Todas estas estructuras estan adaptadas al tipo de alimentación de la especie animal a tratar y permiten realizar la toma del alimento, e inicia una pequeña degradación enzimática de los alimentos y se forma finalmente el bolo alimenticio para ser deglutido.

Dientes

Forma parte del aparato masticador junto con la articulación temporomandibular y los músculos masticadores. Los dientes son estructuras formadas por tres sustancias mineralizadas: cemento, esmalte y dentina

Según la función que ejerzan pueden dividirse en varios tipos: incisivos, caninos, premolares y molares

Los herbívoros poseen dientes incisivos adaptados para toma y/o molienda del alimento, caninos poco desarrollados y premolares-molares bien desarrollados para la molienda.

Los carnívoros poseen una dentadura adaptada para morder y desgarrar carne, por lo que poseen incisivos preparados para la toma de alimento, caninos bien desarrollados y molares para la trituración.

Lengua

Órgano muscularmembranoso formado por fibras musculares estriadas esqueléticas, que se encargan de tomar los alimentos -equinos y pequeños rumiantes- y de realizar con movimiento la mezcla del alimento ingerido con la saliva y formar el bolo alimenticio.

Los herbívoros poseen una lengua que de gran longitud y movilidad que les permite tomar y/arrancar el alimento. En los carnívoros es más corta y permite la toma de agua.

Una vez formado el bolo alimenticio, por movimientos precisos envía el mismo hacia la orofaringe para ser deglutivo.

GLÁNDULAS SALIVALES

Estas glándulas, ubicadas en la región de la cabeza y cuello, producen y secretan su producto en la cavidad bucal. Esta secreción se conoce como SALIVA y se mezcla con el alimento para que estos sean deglutidos con más facilidad.

Las glándulas se clasifican en: -MENORES: Se ubican en la mucosa de las mejilla, lengua, paladar labio y suelo de la boca. -MAYORES: Parótida, submandibular y cigomática.

SECRECIÓN DE LAS GLANDULAS SALIVALES - LA SALIVA

La SALIVA es una mezcla homogénea de agua, mucus, proteínas, sales minerales y enzimas digestivas que tiene múltiples funciones.

Funciones:-LUBRICA Y HUMEDECE LA CAVIDAD BUCAL.-PERMITE FORMAR EL BOLO ALIMENTICIO. -ACTIVIDAD ANTIMICROBIANA. -TERMORREGULACIÓN. -DIGESTIÓN PARCIAL DE GLÚCIDOS. -DIGESTIÓN PARCIAL DE LÍPIDOS (lactantes).

Macroscópicamente se observa como un líquido incoloro, viscoso, de pH neutro con una densidad de 1000-1010.

AMILASA SALIVAL o PTIALINA: Inicio de la digestión de los glúcidos.

La enzima amilasa salival participa en el inicio de la digestión de los glúcidos produciendo la hidrólisis del almidón presente en los alimentos.

Pertenece a las llamadas α-amilasa o endoamilasas que catalizan la hidrolisis de uniones glucosídicas α-1→4 del interior de la molecula de almidón.

Su pH ÓPTIMO de actividad es de 7,0 y requiere de la presencia de Cl-.

El ALMIDÓN esta compuesto por: -Componente lineal: AMILOSA -Componente ramificado: AMILOPECTINA

La amilasa salival degrada totalmente la amilosa en maltosas y maltotriosas por hidrólisis. Y la amilopeptina es degradada a maltosas, maltotriosas y dextrinas límite.

Las dextrinas límites son oligosacáridos de 5-10 residuos que contienen la unión del arranque de la ramificación sobre la cual la amilasa no tiene acción.

En condiciones fisiológicas como el tiempo de tránsito bucal es breve la acción de la amilasa se ejerce durante un período corto de tiempo, por lo que la degradación no alcanza a cumplirse. A nivel gástrico la amilasa salival es inhibida por el pH ácido del estómago.

La enzima puede seguir actuando a nivel gástrico hasta que este es embebido por el jugo gástrico completamiente y es inactivada.

LIPASA SALIVAL - Inicio de la digestión de los lípidos.

La enzima lipasa salival, tambien se puede encontrar según la bibliografia como lipasa gástrica, participa en el inicio de la digestión de los lípidos, produciendo la hidrólisis de los triacilgliceroles presente en los alimentos.

Catalizan la hidrólisis de uniones éster de los triacilgliceroles.

Su acción es importante en LACTANTES.

Despues de la deglución del bolo alimenticio su acción es limitada en el estómago por el pH ácido del mismo.

El triacilglicerol esta compuesto por: -GLICEROL -ÁCIDOS GRASOS

La lipasa salival degrada el TAG en un ácido graso y 1,2-diacilglicerol.

ESÓFAGO

Órgano músculomembranoso en cuya túnica muscular propia, posee capa una interna circular y otra externa longutudinal de músculo estriado esquelético o músculo liso de acuerdo a la especie.

Función:Se encarga de transportar el bolo alimenticio desde la boca al estómago por movimiento peristálticos. Se produce una breve degradación de los hidratos de glúcidos y lípidos por acción de la enzimas salivales -amilasa y lipasa-.

ESTÓMAGO

El estómago es considerada la porción más dilatada del tracto digestivo, ubicado entre el esófago y el intestino delgado. Según la especie a la que nos queramos referir su forma, la posición anatómica y el tipo de mucosa varía.

Posee dos tipos de mucosas: -AGLANDULAR -GLANDULAR

Función:-ALMACENA ALIMENTO. -FORMACIÓN DEL QUIMO. -CONTROLA LA LIBERACIÓN DEL QUIMO AL INTESTINO DELGADO.

PORCIÓN AGLANDULAR

Como su nombre lo dice, no posee glándulas gástricas de ningun tipo. Principalmente se encarga de almacenar alimiento hasta que pueda ser degradado por el jugo gástrico y se lleva a cabo también una degradación fermentadora.

PORCIÓN GLANDULAR

Posee glándulas mucosas y serosas, que secretan respectivamente; mucus y jugo gástrico. Su ubicación y proporción varia según la especie.

PORCIÓN GLANDULAR DEL ESTÓMAGO

GLANDULAS MUCOSAS

Se ubican en la región del cardias y del píloro del estómago, por lo que toman el nombre de glándulas cardiales y glándulas pilóricas respectivamente. Su secreción es MUCUS.

El MUCUS es una secreción de moco espeso y pegajoso importante para la protección del epitelio del estómago tanto del pH ácido del estómago como de las enzimas del jugo gástrico. Evitanto asi una autoproteolisis del órgano.

Forma junto con bicarbonato, la BARRERA MUCOSAL GÁSTRICA, cuando esta falla se forman las conocidas úlceras gástricas.

PORCIÓN GLANDULAR

GLÁNDULAS GÁSTRICAS

Se ubican en la región del fondo del estómago, por lo que toman el nombre de glándulas corpofúndicas. Estas poseen diferentes tipos de células: -Células mucosas -Células parietales -Células principales

CÉLULAS PARIETALES: Son productoras y secretoras de ACIDO CLORHÍDRICO (HCl) y FACTOR INTRÍNSECO.

CÉLULAS PRINCIPALES: Son productoras y secretoras de un zimógeno: el PEPSINÓGENO.

JUGO GÁSTRICO

El jugo gástrico es producto de las secreciones de las glándulas de la mucosa del estómago. Es un líquido límpido de color amarillo pálido compuesto fundamentalmente de: AGUA + ÁCIDO CLORHÍDRICO + ENZIMAS + MUCOPROTEÍNAS -mucina-.

Cada componenete cumple una función muy importante y específica para la digestión de los alimentos que son ingeridos por los animales domésticos.

1-ACIDO CLORHÍDRICO

Es secretado por las células parietales. Estas células secretan hacia la luz gástrica una solución de ácido clorhídrico, generando una alta concentración de H+ y Cl- en el mismo.

El transporte de protones es realizado por un sistema de contratransporte activo: BOMBA DE PROTONES o H+-K+ATPasa.

La energía necesaria para generar el gradiente de concentración es proporcionado por el ATP producido en las mitocondrias de estas células.

El ácido clorhídrico asegura un jugo gástrico con el pH ácido -1,0 a 2,0-para la actividad de la pepsina. Tambien tiene una acción directa sobre algunos alimentos produciendo cambios que favorece el ataque de las enzimas hidrolíticas y favorece la absorción de hierro.

Además, tiene función antiséptica impidiendo el desarrollo y proliferación de bacterias.

2-PEPSINA: Acción digestiva del jugo gástrico

Las células principales secretan a la luz gástrica un ZIMÓGENO con acción digestiva parcial sobre las proteínas. Este zimógeno se conoce como PEPSINÓGENO, que es activado por acción del bajo pH del jugo gástrico, a PEPSINA.

La pepsina es una enzima de 35 kDa, que activada promueve la actividad de su propio zimógeno, por lo que se habla de autocatálisis.

El pepsinógeno es una proenzima o zimógeno de 42,5 kDa, que se activa en presencia de H+ y también por la presencia de la pepsina ya activada.

La PEPSINA ataca prácticamente todas las proteínas, salvo la queratina, mucoproteínas y protaminas. Su función es catalizar la hidrólisis de las uniones peptídicas internas, es decir es una endopeptidasa.

Tras su acción de producen proteosas y peptonas, es decir, "trozos" de proteínas de alto peso molecular.

Hidroliza cualquier unión peptídica pero en preferencia ataca las uniones que comprende el grupo amino de un aminoácido aromático -triptofano, fenilalanina, tirosina-.

La pepsina tiene un pH ÓPTIMO para su actividad que ronda entre 1,0 y 2,0. Este pH ÁCIDO es asegurado por el ácido clorhídrico presente en el jugo gástrico. En un pH de 3,0 la actividad enzimática es nula.

En el siguiente esquema el sector de la izquierda -azul- representa la actividad óptima de la pepsina

La BARRERA MUCOSA GÁSTRICA protege el epitelio del estómago de la acción de esta enzima sobre sí mismo.

3-MUCOPROTEÍNAS: Barrera gástrica

Es un conjunto de glicoproteínas que no son digeridas por la pepsina y tienen una función protectora de la mucosa gástrica, evitando la degradación del propio tejido gástrico.

Entre las glicoproteínas se acumula bicarbonato, dando un efecto buffer, creando un pH alcalino, colaborando en esta función protectora.

4-FACTOR INTRÍNSECO

Las células parietales, ademas de secretar ácido clorhídrico, secretan un FACTOR INTRÍNSECO que forma un complejo con la VITAMINA B12 indispensable para la absorción de hierro en el intestino delgado.

La VITAMINA B12 es fundamental para la eritropoyesis fisiológica de los individuo. Una mala absorción de la misma puede causar anemias.

En el estómago gracias al jugo gástrico comienza la digestión de las proteínas de la dieta ingeridos.

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INTESTINO DELGADO

El INTESTINO DELGADO es la parte del tracto gastrointestinal-TGI- en donde se produce la digestión y la reabsorción de los nutrientes. Se dividen en tres partes principales: DUODENO, YEYUNO e ILEON.

Estas tres porciones tienen características especiales anatómicas según la especie a tratarse.

1-DIGESTIÓN DE LOS ALIMENTOS

La digestión es el proceso por el cual los alimentos son fragmentados por acción enzimática en sustancias lo suficientemente pequeñas como para poder ser asimilables por la mucosa intestinal.

La fuentes de enzimas proviene del: -JUGO PANCREÁTICO -BILIS -ENZIMAS DIGESTIVAS DEL BORDE EN CEPILLO DE LOS ENTEROCITOS

JUGO PANCREÁTICO

El JUGO PANCREÁTICO es un líquido de aspecto similar a la saliva, con un pH alcalino de entre 7,5 a 8,0. Secretado por el páncreas exocrino y que llega al duodeno por un sistema de conductos. En una mezcla de dos componentes: ORGÁNICOS + INORGÁNICOS.

COMPONENTE ORGÁNICOS: Representado por proteínas principalmente enzimas hidrolíticas.

COMPONENTE INORGÁNICOS: Representado por iones, como: Na+, K+, HCO3-, Ca2+, HPO42-.

JUGO PANCREÁTICO: Componente inorgánico

El jugo pancreático es un líquido isotónico con respecto al LEC. La mayor parte del agua y de los iones es secretada por las células que tapizan los ductos inmediatos a los acinos responsables de la secreción del mismo.

Su composición inorgánica se carateriza por:-ELEVADA CONCENTRACIÓN DE BICARBONATO, se genera por un transporte de HCO3- contra su gradiente de concentración por un proceso activo secundario dependiente de la Na+,K+, ATPasa, que requiere de un sistemas intercambiadores: HCO3-, Cl- (en la membrana apical) y Na+-H+ (en la membrana basal).

JUGO PANCREATICO: Componente organico

El jugo pancreático es rico en enzimas que atacan los principales componentes de los alimentos de la dieta, es decir; glúcidos, lípidos y proteínas. Estas son sintetizadas y excretadas por las células de los acinos.

Comprenden una serie de enzimas: -AMILASAS -LIPASAS -PROTEASAS (secretadas como zimógenos)

1-AMILASA PANCREÁTICA

Esta enzima ejerce una poderosa acción hidrolitíca sobre el almidón de la dieta. Su actividad es idéntica a la amilasa salival, requiere del ion Cl-, y ataca las uniones glicosídicas α-1→4.

Los productos finales resultantes de la digestión del almidón son: -MALTOSA -MALTOTRIOSAS -DEXTRINAS LÍMITE

2-LIPASA PANCREÁTICA

Esta enzima cataliza la hidrólisis de uniones éster en las grasas neutras. Su pH ÓPTIMO es de 8,0 y puede seguir ejerciendo su actividad hasta un pH de 3,0 y por debajo de este valor se desnaturaliza.

La lipasa solo ataca enlaces éster en carbonos primarios del glicerol, por lo que sus productos en primera instancia son: 2,3-diacilglicerol + ácido graso. En segunda instancia de ataque se forma: 2-monoacilglicerol + ácido graso. Para poder completar su acción y liberar el último ácido graso, se requiere que el 2-monoacilglicerol se convierta en 1-monoacilglicerol poder liberar: glicerol + ácido graso.

Además, también se secreta un polipéptido llamado PROCOLIPASA, que en la luz intestinal por acción de la tripsina es hidrolizada a COLIPASA. Esta junto con la lipasa forman un COMPLEJO ENZIMÁTICO, y sirve como ancla de fijación de la enzima sobre las micelas formadas por ácidos biliares y lípidos de la dieta.

3-PROTEOLÍTICAS

Las enzimas proteolíticas son secretadas como zimógenos y son activadas en la luz intestinal.

TRIPSINA

CARBOXIPEPTIDASAS

Las enzimas proteolíticas comprenden:-ENDOPEPTIDASAS: Tripsina, quimotripsina y elastasa. -EXOPEPTIDASAS: Carboxipeptidasas A y B.

ENDOPEPTIDASAS

Las enzimas endopeptidas son: TRIPSINA, QUIMIOTRIPSINA y ELASTASA.

QUIMOTRIPSINA

TRIPSINA

ELASTASA

Son proteasas neutras, inactivadas por pH ácido. Todas tienen un residuo serina esencial en el sitio activo, de alli su nombre genérico de serin proteasas.

ENDOPEPTIDASA: TRIPSINA

Es secretada en páncreas al estado de zimógeno o proenzima, el TRIPSINÓGENO, que se activa en la luz intestinal por acción de una enzima de la mocusa intestinal: enteroquinasa o enteropeptidasa. Una vez activada, la tripsina autocataliza su actividad.

El pH ÓPTIMO es de 8,0 a 8,5. Esta enzima se encarga de catalizar la hidrólisis de proteínas en uniones peptídicas internas. Tiene selectividad por enlaces que contienen el grupo carboxilo de aminoácidos diaminados (lisina y arginina). Sus productos son polipéptidos con aminoácidos básicos en el extremo C-terminal.

La TRIPSINA activa todos los zimógenos producidos en el páncreas.

ENDOPEPTIDASA: QUIMOTRIPSINA

Es secretada como un zimógeno llamado QUIMOTRIPSINÓGENO, que es activida en el intestino por la tripsina de BETA-QUIMOTRIPSINA a ALFA-QUIMOTRIPSINA por ruptura de una unión peptídica distante de la hidrolizada por tripsina.

Esta enzima ataca diversas uniones peptídicas y tienen preferencia por las que comprenden el grupo carboxilo de aminoácidos aromáticos (fenilalanina, tirosina, triptofano).

ENDOPEPTIDASA: ELASTASA

Es secretada por las células de los acinos pancreáticos como un zimógeno llamado PROELASTASA, y una vez en la luz intestinal es activada por la tripsina a ELASTASA. Esta última se encarga de catalizar la hidrólisis de elastina, una proteína de fibras elásticas del tejido conjuntivo.

Promueve la ruptura de enlaces peptídicos adyacentes a aminoácido de cadena alifática, y como resultado final de péptidos con aminoacidos neutros en su extremo C-terminal.

ELASTASA

También puede atacar otros tipos de proteínas.

Estas tres endopeptidasas:

ELASTASA

QUIMOTRIPSINA

TRIPSINA

Su acción hidrolítica sobre las proteínas y restos peptídicos generados de la digestión gástrica producen SEGMENTOS PEPTÍDICOS RELATIVAMENTE PEQUEÑOS.

EXOPEPTIDASAS

Las enzimas exopeptidas son: CARBOXIPEPTIDASA A, y CARBOXIPEPTIDASA B.

CARBOXIPEPTIDASA A

CARBOXIPEPTIDASA B

Se encargan de catalizar la hidrólisis de uniones peptídicas adyacentes al extremo C-terminal y dejar en libertad el ultimo aminoácido.

Ambas son secretadas como PROCARBOXIPEPTIDASAS, que al llegar a la luz intestinal son activadas por la tripsina a CARBOXIPEPTIDASAS.

CARBOXIPEPTIDASA A

CARBOXIPEPTIDASA B

Prefiere uniones peptídicas terminales en las cuales el extremo C-terminal sea de caracter básico.

Prefiere uniones peptídicas terminales en las cuales el aminoácido final es de cadena neutra.

SECRECIÓN BILIAR: LA BILIS

La BILIS es una secreción líquida de color amarillo dorado o ligeramente parduzco, de aspecto viscoso y sabor fuertemente amargo producido por los hepatocitos de forma continua durante la digestión y almacenada en vesículas en los periodos interdigestivos. Posee un pH levemente básico, de entre 7,8 a 8,6 y una densidad de 1010.

Es un líquido complejo caracterizado por un alto contenido de lípidos insolubles en agua y compuestos con propiedades detergentes. Entre sus componentes encontramos: -ÁCIDOS BILIARES -FOSFOLÍPIDOS -COLESTEROL -PIGMENTOS BILIARES

1-ÁCIDOS BILIARES

Son compuestos relacionados con el ciclopentanoperhidrofenantreno. Y constituyen el 50% de los solutos orgánicos de la bilis.

Podemos encontrar:

-ÁCIDOS BILIARES PRIMARIOS: Se sintetizan en el hígado a partir del colesterol tras una serie de etapas iniciadas por la citocromo P450 monooxigenasa. Ejemplo: ácido cólico, acido quenodesoxicólico.

-ÁCIDOS BILIARES SECUNDARIOS: Se sintetizan en el intestino a partir de los ácidos biliares primarios por acción de bacterias de la microbiota intestinal. Ejemplo: desoxicólico, litocólico.

El grupo terminal de los acidos biliares es conjugado en el higado con GLICINA o TAURINA, formando una unión amídica y obteniendo como resultado glicocólico y taurocólico. Estos son compuestos hidrofílicos y fuertemente ácidos.

Son neutralizados principalmente por Na+ y forman las SALES BILIARES.

Las sales biliares son compuestos anfipáticos o anfifílicos. Los grupos hidroxilo estan ubicados del mismo lado de la molècula -alfa- y junto con los grupos ionizados interactuan con el agua. Su núcleo esteroide es hidrófobo.

A una concentración suficiente las sales biliares tienden a agruparse en micelas, en las cuales la faz hidrofila queda hacia el exterior en contacto con el medio acuoso. Estas micelas engloban otras moléculas anfipáticas como fosfolípidos y colesterol, favoreciendo la emulsión y estabilización de estas sustancias con la bilis.

En los períodos entre comidas, la bilis producida por los hepatocitos fluye por conductos hasta llegar a la VESÍCULA BILIAR, donde se almacena hasta que es estimulada para ser liberada al intestino.

Dentro de esta, sufre una intensa reabsorción de: -IONES como Na+, Cl- y HCO3- -AGUA

Da como resultado una ligera acidificación de la bilis vesicular y una concentración mayor de sales y pigmentos biliares.

La vesícula biliar se encuentra en la gran mayoría de las las especies domésticas estudiadas, MENOS en el EQUINO y ROEDORES.

Al vaciarse el contenido gástrico en el duodeno los componentes de la dieta, principalmente los lípidos estimulan la liberación de colescistoquinina -CCK-, una hormona secretada por células de la mucosa duodenal.

La CCK es transportada a la sangre y llega a la vesícula biliar provocando la contracción de su capa muascular, estimulando así el vaciamiento de la misma.

En el intestino, las sales biiares participan en la digestión y absorción de lípidos y sustancias liposolubles relacionadas -vitaminas liposolubles-.

Las SALES BILARES ejercen su acción gracias a su propiedad detergente facilitanto la dispersión de los lípidos en final gotas, aumentando así la superficie para el ataque de enzimas hidrolíticas (lipasa, fosfolipasas, colesteroesterasa) y favoreciendo su absorción final mediante los enterocitos.

Una vez ejercido su efecto continuan su recorrido por el intestino delgado y sufren la acción de las bacterias de la microbiota intestinal y se forman los ácidos biliares secundarios.

Los ácidos biliares secundarios son rabsorbidos por la mucosa del íleon y regresan a través del sistema porta al hígado. Aquí son recaptados volviendo a la bilis y son excretados nuevamente al intestino delgado.

Esto se conoce como CIRCULACIÓN ENTEROHEPÁTICA y permite reciclar las sales biliares.

2-FOSFOLÍPIDOS

Son compuestos orgánicos que correspoden al 22% del total de sólidos en la bilis, principalmentes esta representada por las FOSFATIDILCOLINA.

Son compuestos anfipáticos y se asocian a las sales biliares en las micelas. Esta asociación tiene un mayor efecto emulsionante ante los lípidos, como el colesterol.

3-COLESTEROL

Son compuestos orgánicos que correspoden al 4% del total de sólidos en la bilis, principalmentes se encuentra como COLESTEROL NO ESTERIFICADO.

En presecia de sales biliares y fosfolípidos es incorporado a las micelas, permitiendo que esté en suspención. La via biliar es la principal vía de excreción del colesterol desde el punto de vista metabólico.

4-PIGMENTO BILIAR

Son sustancias resultantes de la degradación del grupo HEMO de la hemoglobina. Es considerado un producto de excreción que le da color a la bilis, no cumple una función digestiva.

El principal pigmento es la BILIRRUBINA conjugada como hidroglucurónido hidrosoluble y es resposanble del color amarillo de la bilis recién excretada.

Este pigmento, por el aire o en la vesícula biliar donde se concentra, sufre oxidación y se converte en BILIVERDINA, y toma un color verde intenso.

ENZIMAS DIGESTIVAS DEL BORDE EN CEPILLO DE LOS ENTEROCITOS

La mucosa intestinal presenta numerosos pliegues y vellosidades que aumente exporencialmente la superficie de contacto con los elementos digeridos.

Las vellosidades intestinales estan rodeadas por: -ENTEROCITOS: Que posee en su membrana apical microvellocidades que amplian aun más el area de la mucosa, dando un borde en cepillo característico. -CÉLULAS CALICIFORMES: Intercaladas entre los enterocitos, secretan mucus.

En el BORDE EN CEPILLO se encuentran enzimas que cumplen funciones importantes en la digestión de los nutrientes de la luz intestinal que toman contacto con los enterocitos.

Las ENZIMAS DEL BODE EN CEPILLO son: -ENDOPEPTIDASAS -EXOPEPTIDASAS -DISACARIDASAS -NUCLEASAS, FOSFATASAS y NUCLEOSIDASAS

ENZIMAS BORDE EN CEPILLO: ENDOPEPTIDASAS

Podemos encontrar en este grupo a la ENTEROQUINASA o ENTEROPEPTIDASA. Esta cataliza la hidrólisis de tripsinógeno para formar tripsina iniciando la activación de los zimógenos pancreáticos en la luz intestinal.

También, se puede encontrar una familia de endopeptidasas que actúan sobre oligopéptidos resultantes de la acción de la proteasas pancreáticas.

ENZIMAS BORDE EN CEPILLO: EXOPEPTIDASAS

Podemos encontrar en este grupo al menos 6 exopeptidasas, con un amplio rango de especificidad de sustrato.

Podemos encontrar:-AMINOPEPTIDASAS: Catalizan la ruptura de la unión peptídica adyacente al extremo N-terminal de oligopéptidos y liberan el primer aminoácido de la cadena. -DIPEPTIDASAS:

ENZIMAS BORDE EN CEPILLO: DISACARIDASAS

Son responsables de la degradación final de restos de la digestión del almidón y disacáridos presentes en los alimentos ingeridos.

Podemos encontrar:-SACARASA-ISOMALTASA -LACTASA-FLORIZINA HIDROLASA -MALTASA-GLUCOAMILASA

DISACARIDASAS DEL BORDE EN CEPILLO: SACARASA-ISOMALTASA

Es una glicoproteína integral de membrana con un segmento del extremo N-terminal intracitoplasmático, una hélice transmembrana y el resto proyectado hacia la luz intestinal.

Posee dos tipos de sitios activos de esta enzima son:-SITIO ACTIVO DE ISOMALTASA en proximal. -SITIO ACTIVO DE SACARASA en distal.

La ISOMALTASA cataliza la hidrólisis de uniones α-1→4 en maltosa y enlaces α-1→6 en dextrinas límite e isomaltosas. La SACARASA escinde sacarosa en glucosa y fructosa.

DISACARIDASAS DEL BORDE EN CEPILLO: LACTASA-FLORIZINA HIDROLASA

Es una enzima bifuncional que interviene en la digestión de glicolípidos. Costa de un extremo C-terminal intracelular.

Posee dos tipos de sitios activos de esta enzima son:-SITIO ACTIVO DE LACTOSA -SITIO ACTIVO DE FLORIZINA HIDROLASA

La LACTASA cataliza la hidrólisis de lactosa en glucosa y galactosa. Y la FLORIZINA HIDROLASA produce ruptura de las uniones BETA-glicosídicas.

DISACARIDASAS DEL BORDE EN CEPILLO: MALTASA-GLUCOAMILASA

Es una enzima poco activa.

Cataliza la hidrólisis de uniones α-1→4 y, con una escasa actividad sobre los enlaces α-1→6.

ENZIMAS BORDE EN CEPILLO: NUCLEASAS, FOSFATASAS y NUCLEOSIDASAS

NUCLEASAS

FOSFATASAS

NUCLEOSIDASAS

Se encargan de degradar los ácidos nucleicos en sus nucleótidos constituyentes por hidrólisis.

Se encargan de degradar los nucleótidos y otros ésteres fosfóricos. Ejemplo: fosfatasa alcalina intestinal.

Se encargan de degradar los nucleósidos por hidrólisis y forman las bases púricas o pirimídicas y pentosas.

Son responsables de la degradación de ácidos nucleicos y sus unidades estructurales.

2-ABSORCIÓN DE LOS ALIMENTOS

Completado el proceso de digestión los nutrientes siguen el camino del TGi hasta que son absorbidos por los enterocitos e incorporados al organismo.

Las vías de transporte utilizadas por las sustancias una vez absorbidos son: -SANGUÍNEA, a través la vena porta. -LINFÁTICA, a través de los vasos linfáticos del área intestinal.

Los nutrientes deben pasar por una serie de estructuras para ser absorbidas por el organismo:

-CUBIERTA DE OLIGOSACÁRIDOS en la superficie de las microvellosidades-MEMBRANA APICAL de los enterocitos -CITOPLASMA de los enterocitos -MEMBRANA BASAL de los enterocitos -ESPACIO INTERSTICIAL -LAMINA BASAL de los vasos -PARED VASOS CAPILARES SANGUÍNEOS O LINFÁTICOS

ABSORCIÓN DE LOS GLÚCIDOS

Los glúcidos que pueden ser absorbidos por los enterocitos son los MONOSACÁRIDOS: GLUCOSA, FRUCTOSA, GALACTOSA.

Estos son compuesto altamente hidrófilicos, por lo que atraviezan la membrana apical de los enterocitos a traves de un transporte activo secundario (glucosa y galactosa) y difusión facilitada (fructosa).

ABSORCIÓN DE GLÚCIDOS: GLUCOSA Y GALACTOSA

La GLUCOSA y GALACTOSA comparten el mismo sistema de transporte: el SGLT1, un transportador activo secundario dependiente de Na+.

Este sistema es impulsado por el gradiente de Na+ creado por la BOMBA SODIO-POTASIO de la membrano basolateral del enterocito.

Cotransporta glucosa o galactosa y Na+ dende la luz intestinal al interior del enterocito. Por cada 2 moléculas de Na+ se transportan 1 molécula del monosacárido al interior de la célula en contra de su gradiente.

ABSORCIÓN DE LOS GLÚCIDOS: FRUCTOSA

La FRUCTOSA penetra el enterocito por un sistema de transporte facilitado que se encuentra en la membrana apical del mismo: el GLUT5, es una proteína de membrana específica para este monosacárido.

La absorción de la FRUCTOSA se ve incrementada en presencia de glucosa.

ABSORCIÓN DE GLÚCIDOS: GLUCOSA, GALACTOSA Y FRUCTOSA

Cuando la GLUCOSA, GALACTOSA y FRUCTOSA están lo suficientemente concentradas en el interior del enterocito, pasan al espacio intersticial mediante el transporte facilitado de GLUT2: Una proteína integral de membrana que se ubica en la membrana basolateral del enterocito. (La fructosa también puede utilizar GLUT 5)

La mayor parte difunde hacia la circulación sanguínea y por la vena porta llega al hígado donde son metabolizados.

Una pequeña parte de la glucosa es utilizada por la celula intestinal como fuente de energía

ABSORCIÓN DE LAS PROTEÍNAS

Tras la acción de las proteasas gástricas y pancreáticas el 40% del total de la proteína ingerida es degradada hasta aminoácidos libres y el 60% restante hasta oligopéptidos. Estos últimos en el borde en cepillo por acción de las enzimas del mismo son degradados hasta aminoácidos libres, dipéptidos y tripéptidos.

ABSORCIÓN DE LAS PROTEÍNAS

Tanto los aminoácidos libres, dipéptidos y tripéptidos atraviesan la membrana apical utilizando diferentes sistemas de transportes.

Gran parte de los aminoácidos libres son contransportados con Na+ similar al transporte de glucosa, dependiente de la actividad de la bomba sodio-potasio. Y una proporción menor, ingresa a la célula por difusión facilitada.

ABSORCIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS LIBRES

En el borde en cepillo se identificaron distintos sistemas de transporte con especificidad para distintos grupos de aminoácidos:

Mecanismo de transportes:-TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO DEPENDIENTES DEL GRADIENTE DE Na+ -DIFUSIÓN FACILITADA NO DEPENDIENTE DE Na+

ABSORCIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS LIBRES: Transporte activo secundario dependiente del gradiente de Na+.

Son varias proteínas transportadoras:-B: Fenilalanina, tirosina, triptofano, isoleucina, leucina, valina.-IMINO: Prolina, glicina-YAG-: Aminoácidos básicos-Bo,+: Aminoácidos neutros y catiónicos-XAG: Glutamina, aspartato-A: Glicina, metionina-N: Glutamina, asparragina, histidina

ABSORCIÓN DE LOS AMINOACIDOS LIBRES: Difusión facilitada no dependiente del gradiente de Na+.

Son varias proteínas transportadoras:-L, asc, bo,+, y+: aminoácidos neutros y catiónicos.-XAG: Glutamato, cistina.

ABSORCIÓN DE LOS DIPÉPTIDOS Y TRIPÉPTIDOS

Son captados por el transportador de la membrana apical PEPT1: es un cotransporte electrogénico protón/péptido.

En el interior del enterocito estos compuestos son degradados a aminoácidos por acción de peptidasas intracelulares.

ABSORCIÓN DE LAS PROTEINAS

Desde el interior de la célula, los aminoácidos pasan al espacio intersticial por difusión facilitada. Alcanzan el sistema porta y se digiren al hígado para ser procesados.

ABSORCIÓN DE LOS LÍPIDOS

Una característica importante de la absorción de los lípidos es que no requieren ser hidrolizados completamente.

La mayor parte de los lípidos ingeridos en la dieta son degrados a 2-monoacilglicerol que ingresa al enterocito.

ABSORCIÓN DE LOS LÍPIDOS: Importancia de las sales biliares

Las SALES BILIARES cumplen una importancia función permitiendo la absorción de los productos de la lipólisis. Permite formar las micelas.

Cuando se alcanza una concentración micelar crítica se forman agregados moleculares hidrofílicos de 3-10nm de diámetro, hidrofílicas en la superficie e hidrofóbicos en su interior.

ABSORCIÓN DE LOS LÍPIDOS: Importancia de las sales bilIares

Los compuestos finales de la digestión -los monoacilglicéridos, ácidos grasos de cadena larga, lisofosfolípidos, colesterol y vitaminas liposolubles- son incluidos en las micelas permitiéndoles difundir fácilmente a través de la capa acuosa que recubre el borde en cepillo de los enterocitos. El glicerol libre y ácidos grasos de cadena corta no se incorporan a estas estructuras, atraviesan la membrana por difusión simple y llegan hasta la vena porta.

Los lípidos son incorporados en el yeyuno, pero las micelas en el íleon distal de intestino delgado, por lo que se cree que no son incorporadas completamente durante la absorción de los lípidos.

ABSORCIÓN DE LOS LÍPIDOS: Proteínas transportadoras

Existen proteínas en la membrana apical de los enterocitos que fijan ácidos grasos de cadena larga y los transfiere al retículo endoplásmico liso del enterocito, donde se produce su último procesamiento.

ABSORCIÓN DE LOS LÍPIDOS en el entrerocito

Los productos finales de la digestión son absorbidos por el enterocito, esta célula se convierte en el CENTRO DE ACTIVIDAD METABÓLICA de los lípidos.

Se produce la SÍNTESIS DE TAG, a partir de estos productos de la digestión.

LÍpidos en el entrerocito: SÍNTESIS DE TAG

Existen dos vías de síntesis de TAG en el enterocito:

2°- VÍA DEL ÁCIDO FOSFATÍDICO, para la síntesis de TAG + FOSFOLÍPIDOS.

1°- Más importante es a partir de ácidos grasos libres + 2-monoacilglicerol.

1° VIA DE SÍNTESIS DE TAG en el enterocito.

Las ácidos grasos libres reaccionan con la COENZIMA A en presencia de la enzima TIOQUINASA, y formar un compuesto "activado": ACIL-CoA. Se requiere una fuente de energía que proviene de la hidrólisis de ATP a AMP + PPi.

La ACIL-CoA transfiere el ácido graso para formar uniones éster con los hidroxilos libres del 2-monoacilglicerol.

2° VIA DE SÍNTESIS DE TAG en el enterocito: Vía del ácido fosfatídico

A partir del compuesto glicerol-3-fosfato, formado en la propia célula a partir de la fosforilación de glicerol por parte de la enzima GLICEROQUINASA, o por reducción de dihidroxiacetona-fosfato de la glucólisis por parte de la enzima GLICEROFOSFATO DESHIDROGENASA

ABSORCIÓN DE LÍPIDOS: TAG NEOFORMADOS, COLESTEROL Y FOSFOLÍPIDOS

Los TAG NEOFORMADOS en el enterocito son incorporados a quilomicrones y pasan a la via linfática.

El COLESTEROL se absorbe directamente desde el intestino y es incorporado a los quilomicrones. Parte del colesterol es esterificado con ácidos grasos en células mucosas del mismo. Y los FOSFOLÍPIDOS son degradados y sus productos se incorporan a la célula.

ABSORCIÓN DE AGUA Y ELECTROLITOS

La mayor parte de los líquidos son absorbidos en el intestino delgado, otra parte en el intestino grueso -colon y resto- y una pequeña porción es eliminada a través de la materia fecal.

El mecanismo de transporte del agua a través de la mucosa intestinal es la ÓSMOSIS, gracias a un gradiente osmóticos e hidrostáticos, y acompañan los movimientos de soluto.

ABSORCIÓN DE AGUA Y ELECTROLITOS

Los electrolitos presentes en el contenido de la luz intestinal son: Na+, Cl-, K+, HCO3- .

Sus concentraciones van variando progresivamente a lo largo del TGI:-Los niveles de Na+ y Cl- van disminuyendo.-Los niveles de K+ y HCO3- van aumentando.

Los iones y agua difunden a traves de dos vias: -VIA PARACELULAR: A través de uniones estrechas entre las células.-VÍA TRANSCELULAR: Utilizando un sistema de proteínas transportadoras.

RESUMEN DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN DE LOS GÚCIDOS

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RESUMEN DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN DE LOS LÍPIDOS

RESUMEN DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN DE LAS PROTEÍNAS

INTESTINO GRUESO

El INTESTINO GRUESO es la parte del TGi en donde se produce la fermentación por parte de la microbiota -importante en equino, conejo-, la reabsorción de agua y formación de la materia fecal. Se dividen en tres partes principales: CIEGO, COLON y RECTO.

Estas tres porciones tienen características especiales anatómicas según la especie a tratarse.

ANO Y SACOS ANALES

Corresponde al tramo final del tubo digestivo. Posee dos esfínteres, uno interno de músculo liso involuntario y otro externo de músculo estriado esquelético voluntario.

Estas tres porciones tienen características especiales anatómicas según la especie a tratarse.

VÍAS METABÓLICAS

En las siguientes presentaciones vamos a ir desarrollando la distintas vías metabólicas de interes en continuidad de los temas tratados anteriormente.

BIOQUIMICO!!!

GLUCONEOGÉNESIS

La gluconeogénesis es la síntesis de glucosa nueva, es decis, glucosa que no proviene del glucógeno almacenado ni de la dieta.

La producción de glucosa a partir de otros metabolitos es necesaria para que los órganos dependientes de glucosa, como el cerebro y eritrocitos, lo utilicen como fuente de energía.

El HÍGADO es el principal órgano gluconeogénico, pero el riñón e intestino también pueden llevar acabo dicha vía.

Sustratos de la gluconeogénesis

Los SUSTRATOS NO GLUCOSIDICOS que pueden entrara a la via gluconeogenica y formar glucosa son: LACTATO, AMINOÁCIDOS, PIRUVATO, OXALOACETATO, GLICEROL y ÁCIDOS GRASOS GRASOS DE CADENA IMPAR.

Partiendo desde el piruvato se consumen 6 moles de ATP y las tres reacciones de la glucólisis que proceden con una gran carga de energía libre negativa son evitadas en la gluconeogénesis utilizando otras enzimas. Estas son las reacciones de la piruvato quinasa, fosfofructoquinasa-1 y Hexoquinasa/glucoquinasa (en el hígado).

1- Síntesis de fosfoenolpiruvato

La conversión de piruvato a fosfoenolpiruvato requiere dos reacciones enzimáticas.

1ERO: TRANSFORMACION DE PIRUVATO A OXALOACETATO: Es catalizada por la ENZIMA PIRUVATO CARBOXILASA. Requiere una fuente de energía extra aportada por el ATP -este añade un nuevo átomo de carbono- y la participación de biotina -cofactor-.

2DO: TRANSFORMACIÓN DE OXALOACETATO A FOSFOENOLPIRUVATO: Por acción de la ENZIMA FOSFOENOLPIRUVATO CARBOXIQUINASA se hidroliza un GTP para catalizar esta transformación. Se produce tanto a nivel mitocondrial o citosólico.

Luego las reacciones hasta la formación de fructosa-1,6-bisfosfato son idénticas a las descriptas en la glucólisis.

2- Conversión de fructosa-1,6-bisP a fructosa-6-P

Se produce la hidrólisis a nivel del carbono 6 de la fructosa- 1,6-bisP para producir fructosa-6-P y fosfato inorgánico.

Esta reacción es catalizada por la fructosa-1,6-bisfosfatasa.

3- Formación de glucosa a partir de glucosa-6-P

Se produce la hidrólisis a nivel del carbono 6 de la glucosa-6-Ppara producir glucosa libre y fosfato inorgánico. Esta reacción es catalizada por la enzima glucosa-6-fosfatasa.

Esta reacción, para que ocurra, tiene que transportarse la glucosa-6-P al interior del retículo endoplásmico liso. La enzima glucosa-6-fosfatasa se encuentra asociada a la membrana de esta organela. Luego de actuar y producir glucosa libre y fosfato inorgánico, son nuevamente transportados al citosol.

Gluconeogénesis a partir de lactato o alanina

Partiendo desde el lactato se consumen 4 moles de ATP para generar glucosa libre. La alanina proviene de la degradación de proteínas a nivel muscular.

Gluconeogénesis a partir de ácidos grasos de cadena impar.

Como hemos visto en la degradación de los ácidos grasos, aquellos que son de cadena impar generan un resto de tres carbonos (propionil-CoA). Las reacciones para generar succinil-CoA en el ciclo de Krebs, son las que se presentan a continuación.

GLUCOGENOGÉNESIS

La síntesis de glucógeno a partir de glucosa-6-P es una vía anabólica que utiliza el nucleótido UDP. El hígado es el principal órgano glucogénico, pero el músculo también interviene.

El C1 de la unidad de UDP-glucosa se activa porque su grupo hidroxilo es esterificado al resto difosfato de UDP. La UDP-glucosa se sintetiza a partir de glucosa-1-fosfato y uridina trifosfato (UTP) en una reacción catalizada por la enzima UDP-glucosa pirofosforilasa.

Incorporación de glucosa a una molécula de glucógeno

Se añaden nuevas unidades de glucosa a los residuos terminales no reductores de glucógeno. La unidad de glucosa activado de UDP-glucosa se transfiere al grupo hidroxilo en C4 de un residuo terminal para formar un enlace α-1,4-glicosídico. La UDP es desplazada por el grupo hidroxilo terminal de la molécula de glucógeno en crecimiento.

Esta reacción es catalizada por la enzima glucógeno sintasa: Es clave para la regulación de la síntesis de glucógeno.

La enzima glucógeno sintasa puede agregar residuos de glucosa solo a una cadena de polisacárido que ya contiene más de cuatro residuos. Por lo tanto, la síntesis de glucógeno requiere un CEBADOR, La proteína glucogenina que tiene actividad de glicosiltransferasa sobre sí misma.

La enzima glucógeno sintasa cataliza solo la síntesis de enlaces α -1,4, por lo que es necesario otra enzima para formar las uniones α -1,6 que hacen del glucógeno un polímero ramificado.

La ramificación tiene lugar después de que una serie de residuos de glucosa estén unidos en enlaces α -1,4 y es reacción es catalizada por la enzima ramificante. Primero se crea una rama por la ruptura de un enlace α-1,4 y luego un bloque de residuos se transfiere al interior del glucógeno formando la unión α-1,6.

El gasto energético de incorporar una glucosa-1-P al glucógeno es de 2 moles de ATP.

VÍA DE LAS PENTOSAS

La vía de la pentosas fosfato es una ruta alternativa para el metabolismo de la glucosa cuando el organismo está satisfecho a nivel energético.

No induce la formación de ATP, pero tiene dos funciones importantes: 1- La formación de NADPH + H+ para la síntesis de lípidos. 2- La síntesis de ribosa-5-P para la formación de nucleótidos y ácido nucleicos.

La vía de las pentosas fosfato es una vía compleja en donde tres moléculas de glucosa-6-fosfato dan lugar a tres moléculas de CO2 y a tres azúcares de cinco carbonos, los cuales se reordenan para generar a su vez dos moléculas de glucosa-6-fosfato y una molécula del intermediario glucolítico: el gliceraldehído-3-fosfato. Puesto que dos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato pueden regenerar glucosa-6-fosfato, la vía puede explicar la oxidación completa de la glucosa.

La secuencia de reacciones de la vía puede dividirse en dos fases: una FASE IRREVERSIBLE OXIDATIVA y una FASE REVERSIBLE NO OXIDATIVA.

1) FASE IRREVERSIBLE OXIDATIVA: Se produce la generación de NADPH + H+: La deshidrogenación de la glucosa-6-fosfato hacia 6-fosfogluconato ocurre por medio de la formación de 6-fosfogluconolactona catalizada por la enzima glucosa 6-fosfato deshidrogenasa dependiente de NADP+.

La hidrólisis de la 6-fosfogluconolactona se logra mediante la enzima gluconolactona hidrolasa. Un segundo paso oxidativo es catalizado por la enzima 6-fosfogluconato deshidrogenasa, que también necesita NADP+ como aceptor de hidrógenos. A continuación se produce una descarboxilación, con la formación de ribulosa-5-fosfato.

2) FASE REVERSIBLE NO OXIDATIVA: Con generación de los precursores de ribosa: La ribulosa-5-fosfato es el sustrato para dos enzimas. Una de ellas es la enzima epimerasa que altera la configuración alrededor del carbono 3 formando xilulosa-5-fosfato. Y la otra es la enzima cetoisomerasa convierte a la ribulosa-5-fosfato en ribosa-5-fosfato -que se usa para la síntesis de nucleótidos y ácidos nucleicos-.

La vía de las pentosas produce NADPH + H+ que actúa como cofactor para prevenir los procesos de oxidación de membrana de los eritrocitos.

SINTESIS DE ÁCIDOS GRASOS

Consta de la síntesis de ácidos grasos saturados de hasta 16 C, a partir de acetatos activo.

Ocurre en el citosol y es una vía muy activa en órganos como: el hígado, las glándulas mamarias, los riñones, pulmones y fundamentalmente en tejido adiposo.

Precursores de la síntesis de acidos grasos:

- ACETIL-CoA: Proveniente de la oxidación de glúcidos o degradación de aminoácidos. - MALONIL-CoA: Es un compuesto que se sintetiza a partir de acetil-CoA en una reacción que requiere energía extra proveniente de la hidrólisis del ATP. Es el alimnetador principal de la via. -NADPH + H+: Producido en la vía de las pentosas para aportar poder reductor.

El acetil-CoA se encuentra en la mitocondria y los ácidos grasos se sintetizan en el citosol, por lo que es necesario que la misma sea transferida. La membrana mitocondrial interna es impermeable a la acetil-CoA, pero existe una proteína transportadora -la lanzadera del citrato- en la membrana mitocondrial, la cual permite el transporte de citrato (primer producto sintetizado en el ciclo de Krebs) al citosol. Una vez en el citosol, el citrato se convierte nuevamente en oxaloacetato y acetil-CoA a través de una reacción catalizada por la enzima citrato-liasa, la reacción transcurre con gasto de energía metabólico (ATP).

Transporte de acetil-CoA al interior de la mitocondria

Complejo enzimático ácido graso sintasa

La biosíntesis de ácidos grasos es llevada a cabo por un complejo multienzimático llamado ácido graso sintasa. Este complejo se ubica en el citosol y está compuesto por un conjunto de enzimas que se unen a una proteína transportadora de restos acilos (PTA) - o según la sigla inglesa ACP (acyl carrier protein)-.

La ACP es una proteína termoestable que posee un residuo de cisteína (Cys-SH) periférico y un grupo prostético -la 4´-fosfopanteteína (Pan-SH)- el cual se encuentra fijado a la cadena polipeptídica a nivel central, unido covalentemente a la ACP, que al igual que la CoA, tiene también un grupo β-mercaptoetilamina.

En los animales, la forma activa de la ácido graso sintasa es un dímero que al separarse en sus dos partes constituyentes pierde actividad catalítica.

En este dímero las dos subunidades idénticas tienen una orientación opuesta. Los dos monómeros idénticos -I y II- están constituidos cada uno por 7 actividades enzimáticas separadas y la proteína transportadora de acilos. Uno de los grupos –SH pertenece al aminoácido cisteína de la enzima condensante y el otro grupo –SH a la 4´-fosfopanteteína de la ACP. Los dos grupos están en estrecha proximidad, lo cual sugiere un ordenamiento “cabeza a cola” de los dos monómeros.

Etapas de la síntesis de ácidos grasos

Comienza con la unión de una molécula de acetil-CoA a un resto de cisteína de la enzima condensante y luego la adición repetida de malonil-CoA y la pérdida de CO2.

Esto ocurre a través de un mecanismo mediante el cual, una vez reducida la molécula del ácido graso que se va formando, hay un continuo traspaso de la misma a la enzima condensante de manera que siempre el SH-ACP queda libre para recibir una nueva molécula de malonil-CoA.

El ácido palmítico es el principal producto de este sistema enzimático. Los C16 y C15 son provistos por el acetil-CoA y los restantes 14 carbonos por el malonil-CoA. Todos los demás ácidos grasos de cadena larga saturados o no saturados, pueden originarse a partir del palmitato, con la excepción de los ácidos grasos esenciales.

Formación de malonil-CoA

Se obtiene a partir del acetil-CoA proveniente de la escisión del citrato. En la reacción participa una molécula de CO2 la cual luego se libera en las reacciones de biosíntesis, de manera que no forma parte del ácido graso. La enzima que cataliza la reacción de biosíntesis de malonil-CoA es la enzima acetil-CoA carboxilasa: es una enzima regulatoria del proceso. Utiliza biotina (vitamina del complejo B) como coenzima y actuando como transportador de CO2.

Esta reacción es irreversible y limitante de la vía.

- REACCIÓN 1: En un primer paso una molécula de acetil-CoA es transferida al grupo -SH de cisteína de la enzima condensante o β-cetoacil-ACP sintasa (la cual forma parte del complejo de la ácido graso sintasa) por medio de la enzima acetil transacilasa. De esta manera el complejo queda cebado, permitiendo que el malonil se incorpore y active el brazo de ACP para llevar a cabo la secuencia de reacción requeridas en el proceso de prolongación. La enzima acetil transacilasa no es una enzima muy específica pudiendo reaccionar con otros acil-CoA, como por ejemplo con propionil CoA, dando lugar en este caso a la síntesis de ácidos grasos de número impar de átomos de carbono.

-Reacción 2: El malonil-CoA se une al grupo sulfhidrilo de la ACP formando malonil-ACP y liberando una molécula de Co-A la cual queda disponible para la biosíntesis de otra molécula de malonil-CoA. La reacción es catalizada por la malonil transacilasa, enzima perteneciente al complejo de la ácido graso sintasa.

-REACCIÓN 3: Una vez activados los grupos acetilo y malonilo, los cuales se encuentran unidos al complejo de la ácido graso sintasa, se produce la condensación de ambos por acción de la enzima β-cetoacil-ACP sintasa o enzima condensante y se sintetiza el acetoacetil-S-ACP el cual a través de tres reacciones que implican: reducción, deshidratación y reducción, da lugar a la formación de butiril-S-ACP y de esta forma comienza el alargamiento de la cadena por repetición del ciclo, dando lugar a la síntesis completa del ácido graso.

El CO2 que ingresó para la biosíntesis de malonil-CoA es liberado en esta reacción de manera que la molécula no interviene en la síntesis neta del ácido graso. Las siguientes reacciones (4, 5 y 6) corresponden a las tres etapas que permiten la reducción del acetoacetil-S-ACP a butiril-S-ACP, repitiéndose nuevamente el ciclo desde la reacción 3, hasta la formación del palmitoil-S-ACP.

-REACCIÓN 4: En esta reacción ocurre la reducción del carbono beta del ácido graso en formación y se consume el equivalente de reducción de NADPH + H+.

-REACCIÓN 5: Una vez reducido el carbono beta se produce la deshidratación del hidroxibutiril-ACP formándose una doble ligadura (alqueno) y un compuesto que posee la configuración de tipo trans, el crotonil-ACP.

-REACCIÓN 6: Se forma el butiril-ACP por acción de la enzima 2,3 trans-enoil-ACP reductasa que reduce el doble enlace del crotonil-ACP.

El butiril ACP se transfiere al -SH- de cisteína de la enzima condensante en la subunidad opuesta para dejar libre el -SH- del ACP y así se pueda incorporar otro malonil. Una vez finalizada la biosíntesis de palmitoil-ACP, debe liberarse el palmitato que se encuentra unido al ACP, para ello se produce una hidrólisis a través de una reacción catalizada por la enzima tioesterasa. Antes de que pueda proseguir otra vía metabólica el palmitato debe ser activado a palmitoil-CoA.

Elongación de los ácidos grasos

La célula necesita de ácidos grasos de cadena larga, es decir superiores a 16 átomos de carbono, como por ejemplo el ácido esteárico (18 C) y el ácido araquidónico (20 C) -los cuales, en conjunto con otros ácidos grasos insaturados, se encuentran formando parte de membrana plasmática-. Además estos ácidos grasos son el punto de partida para la biosíntesis de otras sustancias de interés biológico, como son la biosíntesis de cerebrósidos, sulfátidos, eicosanoides (prostaglandinas y leucotrienos), etc.

El proceso de biosíntesis de ácidos grasos que ocurre en citosol produce primordialmente palmitato. En el tejido adiposo, hígado y otros, existen sistemas para elongar ácidos grasos y obtener moléculas de 18 y 20 átomos de carbono.

El proceso de biosíntesis de ácidos grasos que ocurre en citosol produce primordialmente palmitato. En el tejido adiposo, hígado y otros, existen sistemas para elongar ácidos grasos y obtener moléculas de 18 y 20 átomos de carbono. Este proceso de elongación ocurre por adición de unidades de 2 C y puede tener lugar en dos compartimentos celulares diferentes: el retículo endoplásmico (microsomas) y en menor medida, en la mitocondria. En ambos casos primeramente se necesita activar el acilo formándose acil-CoA.

-SISTEMA MICROSOMAL: La mayor parte del alargamiento de ácidos grasos se realiza en los microsomas (retículo endoplásmico) la misma se produce por la unión de unidades de dos carbonos provenientes del malonil-CoA

SISTEMA MITOCONDRIAL: El acilo activado penetra a la mitocondria por el transportador de la carnitina y luego se le adicionan unidades de acetil-CoA sobre el extremo carboxilo a través de un proceso que implica una reversión de la β-oxidación.

Elongación de los ácidos grasos

Síntesis de ácidos grasos insaturados

En los mamíferos solo se pueden añadir dobles ligaduras hasta la posición 9 de los carbonos de un ácido graso. Por lo que ácidos grasos con dobles ligaduras posteriores a esa ubicación deben ser incorporados con los alimentos de origen vegetal, ya que estos organismos poseen las enzimas (desaturasas) necesarias para colocar en cualquier lugar las dobles ligaduras.

Los ácidos grasos denominados esenciales son: linoleico (18:2 Δ 9,12) omega 6, linolénico (18:3 Δ9,12,15) omega 3. También es importante citar al ácido araquidónico (20:4 Δ5,8,11,14) omega 6 que se considera semiesencial ya que puede sintetizarse a partir de elongación del linoleico y desaturación final.