Hablaremos en éste documento sobre la nutrición, los nutrientes, los tipos de nutrientes, las proteínas, los hidratos de carbono, el lípido y los micro nutrientes, tratando de ver que significa cada cosa y la relación que tiene todos éstos conceptos alrededor de la nutrición.
Nutrición
La nutrición es el proceso biológico en el que los organismos asimilan y utilizan los alimentos y los líquidos para el funcionamiento, el crecimiento y el mantenimiento de las funciones normales. La nutrición también es el estudio de la relación entre los alimentos y los líquidos con la salud y la enfermedad, especialmente en la determinación de una dieta óptima.
Aunque alimentación y nutrición se utilizan frecuentemente como sinónimos, son términos diferentes ya que:
* La nutrición hace referencia a los nutrientes que componen los alimentos y comprende un conjunto de fenómenos involuntarios que suceden tras la ingestión de los alimentos, es decir, la absorción o paso a la sangre desde el tubo digestivo de sus componentes o nutrientes, su metabolismo o transformaciones químicas en las células y excreción o eliminación del organismo. Es decir, nutrición es el cambio de energía de un ser a otro por medio de la ingestión, la transformación y la excreción del alimento.
* La alimentación comprende un conjunto de actos voluntarios y conscientes que van dirigidos a la elección, preparación e ingestión de los alimentos, fenómenos muy relacionados con el medio sociocultural y económico (medio ambiente) y determinan al menos en gran parte, los hábitos dietéticos y estilos de vida. Puedes encontrar más información sobre Los tipos y componentes de los alimentos en Alimentos.
Una nutrición adecuada es la que cubre:
* Los requerimientos de energía a través de la ingestión en las proporciones adecuadas de nutrientes energéticos como los hidratos de carbono y grasas. Estos requerimientos energéticos están relacionados con la actividad física y el gasto energético de cada persona.
* Los requerimientos plásticos o estructurales proporcionados por las proteínas.
* Las necesidades de micronutrientes no energéticos como las vitaminas y minerales.
* La correcta hidratación basada en el consumo de agua.
* La ingesta suficiente de fibra dietética.
Las pautas dietéticas correctas se representan en la pirámide de los alimentos.
Nutrientes
Un nutriente es un producto químico interior que necesita la célula para realizar sus funciones vitales. Los nutrientes son tomados por la célula y transformados en constituyentes celulares a través de un proceso de biosíntesis llamado anabolismo.
Los nutrientes son cualquier elemento o compuesto químico necesario para el metabolismo de un ser vivo. Desde el punto de vista de la botánica y la ecología, los nutrientes básicos son el oxígeno, el agua y los minerales necesarios para la vida de las plantas, que a través de la fotosíntesis incorporan la materia viva, consituyendo así la base de la cadena alimentaria, una vez que estos vegetales van a servir de alimento a los animales.
Los seres vivos que no tienen capacidad fotosintética, como los animales, los hongos y muchos protoctistas, se alimentan de plantas y de otros animales ya sea vivos o en descomposición. Para estos seres, los nutrientes son los compuestos orgánicos de estos alimentos.
Tipos de nutrientes
Los alimentos contienen los principales nutrientes que son:
* Proteínas.
* Hidratos de carbono.
* Lípido.
* Micronutriente.
Proteinas
Las proteínas (del griego proteion, primero) son macromoléculas de masa molecular elevada, formadas por aminoácidos unidos mediante enlaces peptídicos. Pueden estar formadas por una o varias cadenas. Las proteínas son biomoléculas formadas básicamente por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Suelen además contener azufre y algunas proteínas contienen además fósforo, hierro, magnesio o cobre, entre otros elementos.
La unión de un número pequeño de aminoácidos da lugar a un péptido:
* oligopéptido: número de aminoácidos <10
* polipéptido: número de aminoácidos > 10
* proteína: número de aminoácidos > 50
Son las más abundantes de las biomoléculas, pues constituyen más del 50 por ciento del peso seco de las células.
Son sustancias muy versátiles.
Se forman en el ribosoma a partir de la información suministrada por los genes.
Hidrato de carbono
Son la forma biológica primaria de almacén o consumo de energía; otras formas son las grasas y las proteínas. El término hidrato de carbono es poco apropiado, ya que estas moléculas no son átomos de carbono hidratados, es decir, enlazados a moléculas de agua, sino de átomos de carbono unidos a otros grupos funcionales químicos. Este nombre proviene de la nomenclatura química del siglo XIX, ya que las primeras sustancias aisladas respondían a la fórmula elemental Cn(H_2O)n (donde "n" es un entero=1,2,3... según el número de átomos). De aquí el término "carbono-hidratado" se haya mantenido, si bien posteriormente se vio que otras moléculas con las mismas características químicas no se corresponden con esta fórmula.
Los glúcidos son moléculas compuestas en su mayor parte por átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno.
En la naturaleza se encuentran en los seres vivos, formando parte de biomoléculas aisladas o asociadas a otras como las proteínas y los lípidos.
Los glúcidos no son moléculas cuyos carbonos están hidratados, sino enlazados a grupos alcohólicos o hidroxilos (-OH), y a radicales hidrógeno (-H). Además siempre hay un grupo funcional como un grupo cetónico (-C=O-) o un grupo aldheído (-CH=O), por lo que los glúcidos podrían llamarse polihidroxicetonas (cetosas) o polihidroxialdheídos (aldosas).
Los carbohidratos desempeñan diversas funciones, siendo la de reserva energética y formación de estructuras las dos más importantes. Por otro lado, es la de mantener la actividad muscular, la temperatura corporal, la tensión arterial, el correcto funcionamiento del intestino y la actividad neuronal.
Los carbohidratos representan las principales moléculas almacenadas como reserva en los seres vivos junto con los lípidos.
Los glúcidos son las principales sustancias elaboradas en la fotosíntesis y son almacenados en forma de almidón en cantidades elevadas en las plantas. El producto equivalente en los animales es el glucógeno, almacenado también en cantidades importantes en el músculo y en el hígado. En el músculo proporciona una reserva que puede ser inmediatamente utilizada como fuente de energía para la contracción muscular y en el hígado sirve como reservorio para mantener la concentración de glucosa en sangre.
Al contrario que los glúcidos, los lípidos sirven para almacenar y obtener energía a más largo plazo. Aunque muchos tejidos y órganos animales pueden usar indistintamente los carbohidratos y los lípidos como fuente de energía, otros, principalmente los eritrocitos y el tejido nervisoso (cerebro), no pueden catalizar los lípidos y deben ser continuamente abastecidos con glucosa.
Los monosacáridos son los productos digestivos finales de los glúcidos que ingresan a través de la circulación portal al hígado donde, alrededor del 60%, son metabolizados. En el hígado, la glucosa también se puede transformar en lípidos que se transportan posteriormente al tejido adiposo.
Tanto los organismos aerobios como los anaerobios consumen la glucosa y la ruta metabólica inicial, la glucólisis es universal, una fermentación de la glucosa.
En los seres vivos, la vía de metabolización preferente de la glucosa implica la división de la molécula en dos de lactato. Esta metabolización o fermentación, llamada homoláctica, tiene lugar también entre muchas especies de microorganismos y es característica de las células musculares.
El músculo es un tejido en el que la fermentación representa una ruta metabólica muy importante ya que las células musculares pueden vivir durante largos períodos de tiempo en ambientes con baja concentración de oxígeno. Cuando estas células están trabajando activamente, su requerimiento de energía excede su capacidad de continuar con el metabolismo oxidativo de los hidratos de carbono puesto que la velocidad de esta oxidación está limitada por la velocidad a la que el oxígeno puede ser renovado en la sangre. El músculo, al contrario que otros tejidos, produce grandes cantidades de lactato que se vierte en la sangre y retorna al hígado para ser transformado en hidratos de carbono.
Por lo tanto las principales rutas metabólicas de los glúcidos son:
* Glicólisis.
* Neoglucogénesis.
* Glucogénesis.
* Ciclo de las pentosas.
En el metabolismo oxidativo encontramos rutas comunes con los lípidos como son el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria.
La principal hormona que controla el metabolismo de los hidratos de carbono es la insulina.
Lípido
Los lípidos son compuestos químicos que ayudan al buen funcionamiento de los seres vivos , son un conjunto de moléculas orgánicas, la mayoría biomoléculas, compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno, que tienen como característica principal el ser hidrofóbicas o insolubles en agua y sí en disolventes orgánicos como el benceno.
A los lípidos se les llama incorrectamente grasas, cuando las grasas son sólo un tipo de lípidos, aunque el más conocido.
Algunos lípidos son moléculas otros son macromoleculas mientras que otros no forman cadenas con otros compuestos convirtiéndose en compuestos insaturados, alifáticas lineales, a su vez otros tienen estructura de anillo. Algunos son aromáticos, mientras que otros no lo son. Algunos son flexibles, mientras que otros son rígidos o semiflexibles hasta alcanzar casi una total flexibilidad molecular, algunos comparten carbonos libres y otros forman puentes de hidrógeno.
La mayoría de los lípidos tienen algún tipo de carácter polar, además de poseer una gran parte no polar. Generalmente el "bulto" que poseen en su estructura es no polar o hidrofóbico ("que le teme al agua" o "rechaza al h2o"), lo que significa que no interactúa bien con solventes polares como el agua. Otra parte de su estructura es polar o hidrofílica ("que ama el agua" o "goza en la prescencia del H2O") y tenderá a asociarse con solventes polares como el agua. Esto los hace moléculas anfipáticas (que tienen porciones hidrofóbicas e hidrofílicas). En el caso del colesterol, el grupo polar es sólo un –OH (hidroxilo o alcohol). En el caso de los fosfolípidos, los grupos polares son considerablemente más largos y más polares.
Los fosfolípidos, o más precisamente, glicerofosfolípidos, consisten en un glicerol en el cual hay ligados otras dos "colas" de derivados de ácidos grasos por enlaces éster y un grupo "cabeza" conectado por un enlace éster fosfato. Los ácidos grasos son cadenas de hidrocarburos sin ramificaciones, conectadas por enlaces sencillos (ácidos grasos saturados) o por enlaces sencillos y dobles (ácidos grasos insaturados). Las cadenas usualmente son de 10 a 24 grupos de carbono de largo. Los grupos cabeza de los fosfolípidos que se encuentran en las membranas biológicas son la fosfatidicolina (lecitina), fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina y el fosfatidilinositol, cuyo grupo cabeza puede ser modificado por la adición de uno o más grupos fosfato. Mientras que los fosfolípidos son el principal componente de las membranas biológicas, otros componentes lipídicos como los esfingolípidos y los esteroles (como el colesterol en las membranas de las células animales) también son encontrados en las membranas biológicas.
En un entorno acuoso, las cabezas de los lípidos tienen a orientarse hacia su entorno polar, mientras que las colas hidrofóbicas tienden a minimizar el contacto con el agua. Las colas no polares de los lípidos (U) tienden a juntarse, formando una bicapa lipídica (1) o una micela (2). Las cabezas polares (P) se orientan hacia el entorno acuoso. Las micelas se forman cuando lípidos anfipáticos de una sola cola son colocados en un entorno polar, mientras que las bicapas lipídicas se forman cuando fosfolípidos de dos colas son colocados en un ambiente polar (Fig. 2). Las micelas son esferas de una sola capa y solamente pueden llegar hasta cierto tamaño, mientras que las bicapas pueden ser considerablemente más largas. También pueden formar túbulos (pequeños tubos). Las bicapas que se doblan hacia sí mismas forman una esfera vacía, creando así un compartimiento separado acuoso, y es en esto en lo que consiste esencialmente la membrana plasmática.
Figure 2: Auto-organización de los lípidos. Se muestra una bicapa lipídica a la derecha y una micela a la izquierda.
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Figure 2: Auto-organización de los lípidos. Se muestra una bicapa lipídica a la derecha y una micela a la izquierda.
Las micelas y las bicapas se separan del ambiente polar mediante un proceso conocido como “efecto hidrofóbico”. Cuando se disuelve una sustancia no polar en un entorno polar, las moléculas polares (i.e. agua en una solución acuosa) se acomodan de manera más ordenada alrededor de la sustancia no polar disuelta debido a que las moléculas polares no pueden formar puentes de hidrógeno con las moléculas no polares. Es por esto que, en un entorno acuoso, las moléculas polares del agua forman una caja ordenada de “clatrato” alrededor de la molécula no polar disuelta. De cualquier manera, cuando la molécula no polar se separa del líquido polar, la entropía (el estado de desorden) de la molécula polar en el líquido se incrementa. Esto es esencialmente una forma de fase de separación, similar a la separación espontánea que ocurre cuando se ponen juntos agua y aceite.
La auto-organización depende de la concentración del lípido presente en la solución. Debajo de la concentración crítica de la micela, los lípidos forman una sola capa en la superficie del líquido y son dispersados en la solución. En la primera concentración crítica de la micela (CMC-I), los lípidos se organizan en micelas esféricas; en la segunda concentración crítica de la micela (CMC-II), en tubos alongados; y en el punto laminar (LM o CMC-III), en laminillas apiladas de tubos. La CMC depende de la composición química, principalmente en el radio del área de la cabeza y de la longitud de la cola. La forma de bicapa lipídica son el fundamente de todas las membranas biológicas y de los liposomas.
=== Clasificación de los lípidos === Los lípidos forman un grupo de sustancias de estructura química muy heterogénea, siendo la clasificación más aceptada la siguiente:
[editar] Lípidos saponificables
Los lípidos SATOS saponificables son los lípidos que contienen ácidos grasos en su molécula y producen reacciones químicas de saponificación. A su vez los lípidos saponificables se dividen en:
* Lípidos simples: Son aquellos lípidos que sólo contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Estos lípidos simples se subdividen a su vez en:
1. Acilglicéridos o grasas: Cuando los acilglicéridos son sólidos se les llama grasas y cuando son líquidos a temperatura ambiente se llaman aceites.
2. Céridos o ceras.
* Lípidos complejos: Son los lípidos que además de contener en su molécula carbono, hidrógeno y oxígeno, también contienen otros elementos como nitrógeno, fósforo, azufre u otra biomolécula como un glúcido. A los lípidos complejos también se les llama lípidos de membrana pues son las principales moléculas que forman las membranas celulares.
1. Fosfolípidos.
2. Glicolípidos.
[editar] Lípidos insaponificables
Son los lípidos que no poseen ácidos grasos en su estructura y no producen reacciones de saponificación. Entre los lípidos insaponificables encontramos a:
* Terpenos.
* Esteroides.
* Prostaglandinas.'
[editar] Funciones de los lípidos
Los lípidos desempeñan diferentes tipos de funciones biológicas:
* Función de reserva energética: Los lípidos son la principal fuente de energía de los animales ya que un gramo de grasa produce 9,4 kilocalorías en las reacciones metabólicas de oxidación, mientras que las proteínas y los glúcidos sólo producen 4,1 kilocalorías por gramo.
* Función estructural: Los lípidos forman las bicapas lipídicas de las membranas celulares. Además recubren y proporcionan consistencia a los órganos y protegen mecánicamente estructuras o son aislantes térmicos como el tejido adiposo. En este grupo hay tres tipos generales:
Glicerofosfolípidos:
Esfingolípido:con tres subclases (esfingomielina, cerebrósidos y gangliósidos)
Esteroles
* Función catalizadora, hormonal o de mensajeros químicos: Los lípidos facilitan determinadas reacciones químicas y los esteroides cumplen funciones hormonales.
* Función transportadora: Los lípidos se absorben en el intestino gracias a la emulsión de las sales biliares y el transporte de lípidos por la sangre y la linfa se realiza a través de las lipoproteínas.
Micronutrientes
Un micronutriente es un nutriente especial que necesitan los seres vivos en cantidades muy pequeñas para realizar las funciones bioquímicas celulares necesarias para la supervivencia.
Los micronutrientes desempeñan importantes funciones catalizadoras en el metabolismo, al formar parte de la estructura de numerosas enzimas.