1. Proponga un test in silico para digerir ovoalbúmina con pepsina y triacilglicéridos con pancreatina.

PRINCIPIO

La pepsina

Es una enzima digestiva que se segrega en el estómago y que hidroliza las proteínas al ser activada por el HCl.

La pepsina es producida por las células principales de las glándulas gástricas como una proenzima.

Actúa principalmente sobre enlaces peptídicos de naturaleza hidrófoba, preferentemente aromáticos. La pepsina es más activa con un pH de entre 2 y 3. Se desactiva permanentemente con un pH superior a 5. Interactúa con las uniones Phe-Phe y Phe-Tyr.

En el estómago, la pepsina (MW 33kD), de una sola cadena, es secretada en forma de su zimógeno, el pepsinógeno (MW 40kD) por las células de la mucosa gástrica. El pepsinógeno se convierte en pepsina por el corte (catalizado por la misma enzima) de 42 residuos del extremo amino-terminal, proceso que es favorecido por el pH ácido del jugo gástrico.

La pepsina no es muy específica, hidroliza los enlaces en los que intervienen aminoácidos aromáticos, aunque también lo hace donde hay Met y Leu. El producto de la catálisis de esta enzima son péptidos de tamaño variable y algunos aminoácidos libres. A este tipo de proteasa, se le denomina endopeptidasa para diferenciarla de las enzimas que cortan desde cualquiera de los extremos de la cadena que se denominan exopeptidasas.

La ovoalbúmina

La ovoalbúmina de los huevos de gallina posee cerca de 385 aminoácidos, y poseen una masa molecular relativa de 45 kDa. Se trata de una glicoproteína con cuatro posiciones de glicoestación. La ovoalbúmina es secretada por las células a pesar de que carecen de una secuencia líder de N-terminales.La ovoalbúmina es rica en cisteína y metionina y presenta cuatro grupos SH y dos uniones disulfuro.Una buena parte de las proteínas, por ejemplo la albúmina de la clara de huevo, cuando son coaguladas por medio del calor, se hacen más fácilmente atacables por las enzimas proteolíticas de las secreciones digestivas.Aquí presentamos la cantidad de aminoácidos que presenta la clara de huevo que contiene un alto porcentaje de cantidad de ovoalbúmina.

DIGESTIÓN DE PROTEÍNAS Comienza en el estómago con la pepsina, luego en la luz del intestino delgado por acción de varias enzimas pancreáticas poderosas que son endo y exopeptidasas que van a romper los enlaces peptídicos en distintos sitios y entre diferentes aminoácidos, luego continua la digestión de pequeños péptidos por acción de enzimas de la mucosa intestinal y aun por enzimas dentro del citoplasma de los enterocitos.

Pues bien teniendo en cuenta esto, y en un experimento, se encontró que la pepsina, hidroliza a la ovoalbúmina en 12 fragmentos, de los cuales algunos se podrán digerir en los siguientes fragmentos: IVF, RADHPFL, FRADHPFL y YAEERYPIL. Como podemos observar, tenemos aminoácidos esenciales terminales como: Isoleucina, fenilalanina, arginina, leucina y tirosina.En los resultados hechos en ratas, muestran que la proteólisis de clara de huevo con pepsina da lugar a péptidos con potente actividad IECA (Inhibidores de la Enzima Convertidora de Angiotensina) in vitro y con actividad antihipertensiva en ratas SHR.

Triacilgliceroles con pancreatina Las enzimas más importantes son las pancreáticas que están en la luz del intestino para digerir triglicéridos.

La digestión de las grasas además de las enzimas necesitan de la acción emulsificante de los movimientos gástricos y de las sales biliares contenidas en la bilis, las cuales van a formar micelas para transportar los lípidos digeridos a la mucosa intestinal para ser absorbidos.

La digestión de un triglicérido, en este caso una molécula de triestearina, ocurre por la acción de la lipasa que hidroliza la molécula TG al meter una molécula de agua y convertida en una molécula de monoglicérido y ácidos graso que pueden absorberse.

Aquí se muestra de manera resumida el proceso de digestión y absorción de las grasas en el TGI. En el estómago las lipasas bucal y gástrica digieren parcialmente las grasas, por acción de las fuertes contracciones del antro estas grasas se emulsifican, y luego pasar al duodeno donde por acción de la lipasa pancreática continúan su digestión. Las sales biliares de la secreción biliar en el duodeno forman micelas que van a servir para transportar lípidos.

En el estómago comienza la emulsificación de las grasas, que consiste en que se convierten de gotas grandes de grasa en pequeñas gotitas aumentando el área de superficie sin aumentar el volumen total, esto da más área de acción para la lipasa. La enzima actúa en la interfase agua aceite y convierte los triglicéridos a monoglicéridos y ácidos grasos libres y las sales biliares que están en el duodeno al pasar por encima de un punto de concentración crítico forman micelas espontáneamente. Las sales biliares son moléculas anfipáticas, tienen un lado polar hidrofílico y otro hidrofóbico, forman vesículas con el centro hidrofóbico donde transportan los lípidos insolubles como el colesterol y en la pared transportan fosfolípidos que tiene un polo hidrofílico hacia fuera y otro hidrofóbico hacia adentro. Las micelas son vesículas mucho más pequeñas (nm) que las gotitas de grasa emuilsificada (mm) y acercan los lípidos que transportan a la membrana celular de los enterocitos para que sean absorbidos. Las grasas para absorberse deben ser emulsificadas, hidrolizadas y solubilizadas.

2. Proponga un ensayo para evaluar la digestión de proteínas de alimentos ricos en aminoácidos esenciales.

Fundamento para el análisis:

Las proteínas están conectadas mediante enlaces peptídicos, y es la enzima pepsina quien se encarga de hidrolizar estos enlaces al ser activada por el HCl, fragmentándolos en moléculas más pequeñas o aminoácidos y así puedan ser absorbidas por el organismo.

Materiales:

1 vaso de precipitados de 1000 ml Papel filtro 1 embudo 1 probeta de 100 ml 1 gradilla 4 tubos de ensayo 4 probetas de 10 ml Gasas Fuente de proteínas (Claras de huevo) Ácido clorhídrico 0.1 N Reactivo de Biuret y de Ninhidrina Pepsina

Método

Batimos la clara de huevo cruda en un litro de agua fría, y llévala hasta la ebullición, sin dejar de batir. Fíltramos. El líquido que se obtiene es una fina suspensión, muy estable, de albúmina desnaturalizada.Preparamos, por otro lado, jugo gástrico artificial, diluyendo en 100 ml de agua, 1 g de jugo gástrico desecado, que se vende en las farmacias bajo la denominación de “pepsina”, nombre que proviene de la enzima principal que contiene.Preparamos en cuatro tubos de ensayo, las siguientes mezclas:

1. 2 ml de albúmina + 2 ml de agua.2. 2 ml de albúmina + 0.5 ml de agua + 1.5 ml de HCl, 0.1 N.3. 2 ml de albúmina + 0.5 ml de pepsina + 1.5 ml de agua4. 2 ml de albúmina + 0.5 ml de pepsina + 1.5 ml de HC1, 0.1 N

A continuación coloca los tubos a baño María, a 40° C. Algunos minutos más tarde, únicamente en el tubo 4 se producirá un aclarado, esto es consecuencia de la actividad de la pepsina que, en medio ácido, ha hidrolizado a la albúmina.

Resultados:

La prueba de Ninhidrina es positiva tanto para proteínas como para aminoácidos. En aquellos casos donde no da positiva la prueba de Biuret y da positiva la de Ninhidrina, indica que no hay proteínas, pero si hay aminoácidos libres.

Comprobación:

Para comprobar los aminoácidos que se han obtenido como producto en las reacciones y con ambos métodos, pasaremos a la Electroforesis, el cual nos determinará, el tipo de aminoácido que se ha obtenido mediante su peso en kDa (que de antemano si utilizamos la ovoalbúmina, sabemos que la pepsina rompe enlaces Phe-Phe, Phe-Tyr y residuos Met y Leu) Teniendo un estándar de aminoácidos esenciales fijos para comparar los pesos.Y en el caso que haya alguna duda si es un aminoácido o algún fragmento de proteína, pasaremos a la espectrofotometría el cual por la cantidad de absorción sabremos si se trata del aminoácido de nuestro estándar.

3. Considerando las enzimas salivales, gástricas e intestinales, ¿Cuál sería la dieta óptima para un hombre de 18 años con un peso de 50 kg y 1.70m?

Para empezar según El Instituto Nacional de Salud recomienda que los hombres pesen 48 kg cuando midan 1,52 metros. Cada pulgada (0,02 metros) mayor a esta altura añadirá otras 6 libras (2,72 kg). Si el hombre a estudiar midiera 1,70 metros, un peso deseable sería de 67,1 kg y no de 50 kg.

De cualquier manera, los hombres con un tamaño corporal pequeño deben quitar cerca del 10 por ciento de este número, mientras aquellos que tengan tamaño corporal grande deben añadir un 10 por ciento.

Teniendo en cuenta los principales tipos de enzimas que posee el hombre como Lipasas, Peptidasas o proteasas, Amilasas o carbohidrasas, podemos sugerir alimentos claves que si puedan ser digeridos por el humano, y asegurar una nutrición balanceada y óptima.

Empecemos sabiendo su IMC, teniendo en cuenta que el IMC recomendable está entre: 18,5 y 25. IMC = Peso / (altura)2

IMC = 50 / (1.7)2

IMC= 17.3

Como resultado obtuvimos que posee un IMC ligeramente por debajo de los intervalos recomendables, por lo que esta persona, debería tener una alimentación para subir de peso hasta el ideal o lo recomendable.

Si queremos ganar peso y al mismo tiempo proteger la salud del organismo, es fundamental que los alimentos reúnan algunas características básicas, pues además de ayudarnos a sumar calorías, deben proveer buenos nutrientes, poco volumen y no promover en demasía la saciedad.

Aquí una lista de alimentos para una dieta óptima:

Podemos consumir alimentos ricos en proteínas como Queso rallado (proteínas de calidad, calcio y vitaminas A y

D sin generar saciedad en exceso), Leche en polvo (Concentra las calorías por no tener agua y no aporta mucho

volumen), Huevo (ofrece vitamina A, hierro, proteínas de calidad y antioxidantes) Estos alimentos Poseen caseína,

ovoalbúmina, entre otras proteínas, las cuales serán degradadas por proteasas (pepsina, tripsina, quimiotripsina).

Frutos secos como nueces, cacahuetes, almendras u otros que son ricos en grasas buenas, vitamina E, fibra y

antioxidantes. Semillas: (fuentes de calcio y grasas vegetales), Aceite de oliva (fuente de grasas muy saludables y

que además, ofrece vitamina E antioxidante), al contener grasas, serán degradadas por las lipasas del páncreas

Las calorías para ser equilibradas y saludables, según las reglas dietéticas ortodoxas, deben estar compuestas de

un 50% de Hidratos de Carbono (glúcidos, degradadas por las amilasas, generalmente a oligosacáridos en la boca)

con bajo índice glucémico (especialmente los ricos en fibra), 35% de lípidos (grasas) especialmente

monoinsaturados (aceite de oliva, aguacate, almendras, macadamia, pistachos y anacardos) y polinsaturados

(omega 3 y omega 6) y 15% de proteínas (prótidos) libres de grasas (especialmente carnes blancas , pescado y

marisco, clara de huevo, derivados de la soja y lácteos desnatados).

Hidratos de Carbono, carbohidratos o glúcidos

Verduras, frutas y cereales. Son fuente principal de micronutrientes esenciales para la salud así como de energía

rápidamente disponible para el organismo, almacenada en el hígado y los músculos

Hay que primar los vegetales de hoja verde y las frutas, evitando los productos con alto índice glucémico, optando

por los ricos en fibra que ayudan a arrastrar los glúcidos sobrantes. Los zumos, por la ausencia de fibra, aumenta

la tasa de absorción de glucosa en sangre, por lo que a pesar de ser recomendables, a la hora de regular el peso,

debemos ser moderados en su consumo.

Son alimentos con alto índice glucémicos:

· Azúcar, miel y glucosa, frutas secas, plátanos, uvas, higos y melón, patatas, remolacha, guisantes, maíz,

nabos, boniatos y zanahorias cocinadas, pan blanco e integral, arroz blanco e integral, cereales refinados o

azucarados y sus derivados.

2) Proteínas o prótidos

Carnes, pescados, marisco, huevos, lácteos, soja y derivados, legumbres, sésamo, etc... Están formadas por

aminoácidos (20), conteniendo la proteína ingestada la mayor parte de los 9 aminoácidos esenciales (imposibles

de producir por el propio organismo). Son los ladrillos de nuestra estructura corporal y son los materiales que

realizan el mayor número de funciones en nuestro organismo: estructura básica de los tejidos, funciones

metabólicas y reguladoras, la base de la estructura genética (ADN), etc. El nitrógeno es el elemento que los

caracteriza.

Para la dieta diaria hay que elegir carnes magras, especialmente blancas, pescado y marisco, clara de huevo,

lacteos desnatados y derivados, productos de la soja como el tofu y otros

3) Lípidos o grasas

Las grasas al igual que los glúcidos son reservas de energía, pero también absorben vitaminas (las liposolubles),

sintetizan hormonas y son material aislante y de relleno.

Las grasas saturadas son las que encontramos en productos de origen animal y en el aceite de palma y de coco,

siendo las menos interesantes y las más nocivas, desde el punto de vista de la ingesta y de la salud.

Las grasas poliinsaturadas están contenidas en semillas, frutos secos y pescados. Son los llamados ácidos grasos

esenciales:

1. Omega 6 (ácido linoleico), contenido en el aceite de girasol, maíz, soja, sésamo, onagra. Borraja, cáñamo,

semilla de grosella y otros.

2. Omega 3 (ácido alfa-linolénico), contenido en el aceite de lino, soja, calabaza, nueces, vegetales de hoja verde

y pescado azul.