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CARBOHIDRATOS PRESENTES EN LA CARNE - Importancia Biomédica del Glucógeno, Trastornos metabólicos, Glucógeno muscular, Metabolismo del glucógeno



CARBOHIDRATOS PRESENTES EN LA CARNE

LA CARNE

La carne es el tejido animal, principalmente muscular, que se consume como alimento. De todos los alimentos que se obtienen de los animales y plantas, la carne es el que mayores valoraciones y apreciaciones alcanza en los mercados y, paradójicamente, también es uno de los alimentos mas evitados y que mas polémicas suscita. La mayor parte del consumo de carne de los seres humanos proviene de mamíferos, si bien apenas nos alimentamos de una pequeña cantidad de las 3.000 especies que existen.2Consumimos sobre todo carne de animales ungulados, domesticados para proveer alimento. Las especies de abasto basicas para el consumo son el ganado ovino, bovino, porcino y las aves de corral, mientras que las especies complementarias son el ganado caprino, equino y la caza(mayor y menor). La industria carnica es la industria de alimentación que mayor volumen de ventas mueve.


Desde el punto de vista nutricional la carne es un gran aporte de proteínas (20% de su peso) y aminoacidos esenciales, siendo ademas responsable de reactivar el metabolismo del cuerpo humano. Cien gramos de carne roja aportan 20 g de proteínas y la misma cantidad de carne blanca aporta 21,9 g de proteínas. La carne aporta muy pocos carbohidratos y contiene muy poca fibra.
La ventaja de una dieta que incluya la carne respecto a la exclusivamente vegetariana es fundamentalmente la mayor facilidad para aportar la cantidad y variedad necesaria de aminoacidos esenciales. El contenido de grasas de la carne depende en gran medida de las especies de animales así como delcorte elegido, la forma en que el animal haya sido cuidado durante la fase de crecimiento, los alimentos ofrecidos durante esa fase y los métodos de cocinado o empleados en su corte y despiece por la carnicería. La carne posee poco contenido de hidratos de carbono (generalmente en forma de glucógeno), aunque se puede decir que su contenido es especialmente elevado en la carne de caballo. Desde el punto de vista nutricional la carne aporta otros compuestos nitrosos diferentes de las proteínas, tal y como puede ser la creatina.
Desde el punto de vista de los micronutrientes las carnes rojas son una fuente importante de hierro (los demas minerales no suponen mas de 1% del peso de la carne) y suelen contener vitamina B12 (ausente en los alimentos vegetales, pues la vitamina B12 es producida por microorganismos del suelo que viven en simbiosis con las raíces de las plantas30) y vitamina A (si se consume el hígado). La cantidad de vitaminas en la carne se ve reducida en gran medida cuando se cocina, y la reducción sera mayor cuanto mas tiempo se cocine, o cuanto mayor sea la temperatura. Algunas carnes como la del cordero o la oveja son ricas en acido fólico. Los aportes nutricionales de la carne dependeran en gran medida de la raza y de la alimentación a la que se le ha sometido durante su cría. Son muchos los nutricionistas que aconsejan comer moderadamente carne, incluyendo en las raciones de los platos verduras variadas y fibra en lo que se denomina una dieta equilibrada. Se ha demostrado que el consumo de carne durante las comidas aumenta la absorción de hierro en alimentosvegetales de dos a cuatro veces. Este efecto de mejoramiento es conocido con el nombre de “factor de la carne.”



Carbohidratos presentes en la carne

El glucógeno (o glicógeno) es un polisacarido de reserva energética de los animales, formado por cadenas ramificadas de glucosa; es insoluble enagua, en la que forma dispersiones coloidales. Abunda en el hígado y en los músculos.
El glucógeno es una forma que tiene el cuerpo de acumular energía. Es un polímero de la glucosa. Se puede decir que es la gasolina de nuestro organismo.

Estructura del glucógeno.

Su estructura puede parecerse a la de amilopectina del almidón, aunque mucho mas ramificada que ésta. Esta formada por varias cadenas que contienen de 12 a 18 unidades de α-glucosas formadas por enlaces glucosídicos 1 ; uno de los extremos de esta cadena se une a la siguiente cadena mediante un enlace α-1,6-glucosídico, tal y como sucede en la amilopectina.
Una sola molécula de glucógeno puede contener mas de 120.000 moléculas de glucosa.
La importancia de que el glucógeno sea una molécula tan ramificada es debido a que

La ramificación aumenta su solubilidad.
La ramificación permite la abundancia de residuos de glucosa no reductores que van a ser los lugares de unión de las enzimas glucógeno fosforilasa y glucógeno sintetasa, es decir, las ramificaciones facilitan tanto la velocidad de síntesis como la de degradación del glucógeno.

El glucógeno es el polisacarido de reserva energética en los animales que se almacena en el hígado (10% de la masa hepatica) y en los músculos (1% de la masa muscular) de los vertebrados.Ademas, pueden encontrarse pequeñas cantidades de glucógeno en ciertas células gliales del cerebro.
Gracias a la capacidad de almacenamiento de glucógeno, se reducen al maximo los cambios depresión osmótica que la glucosa libre podría ocasionar tanto en el interior de la célula como en el medio extracelular.
El glucógeno se almacena dentro de vacuolas en el citoplasma de las células que lo utilizan para la glucólisis. Estas vacuolas contienen las enzimas necesarias para la hidrólisis de glucógeno a glucosa.

Importancia Biomédica del Glucógeno

La función del glucógeno muscular es actuar como una fuente de facil disponibilidad de unidades de hexosa para la glucólisis dentro del propio músculo. El glucógeno hepatico sirve en gran parte para exportar unidades de hexosa para la conservación de la glucosa sanguínea, en particular entre comidas.
Después de 12 a 18 horas de ayuno, el hígado casi agota su reserva de glucógeno. El glucógeno muscular sólo disminuye de manera significativa después de ejercicio vigoroso prolongado. Puede inducirse un almacenaje mayor de glucógeno muscular con dietas ricas en carbohidratos después de la depleción por el ejercicio. Las 'enfermedades por almacenamiento de glucógeno' son un grupo de trastornos hereditarios que se caracterizan por movilización deficiente del glucógeno y depósito de formas anormales del mismo, conduciendo a debilidad muscular e inclusive muerte.
La presencia de glucógeno incrementa fuertemente la cantidad de glucosa asequible inmediatamente entre las comidas y durante la actividad muscular.La cantidad de glucosa en loslíquidos corporales de un hombre de 70kg tiene un contenido energético de tan solo 40kcal mientras que el total de glucógeno corporal tiene un contenido energético de mas de 600 kcal
La síntesis y degradación de glucógeno en los mamíferos se considera aquí en detalle por varias razones.



Estos procesos son importantes porque regulan el nivel de glucosa en la sangre y suministra un depósito de glucosa para la actividad muscular vigorosa.
La síntesis y degradación del glucógeno se produce se produce por vías metabólicas diferentes lo que ilustra un principio importante de la bioquímica.
La regulación hormonal del metabolismo del glucógeno esta mediada por mecanismos importantes Las enzimas de metabolismo del glucógeno se regulan por fosforilacion reversible, un tipo de control que se recurre a todos los sistemas biológicos.
En cuarto lugar se ha caracterizado un cierto número de defectos enzimaticos congénitos resultantes de una alteración del metabolismo del glucógeno .algunas de estas enfermedades de almacenamiento de glucógeno son letales durante la infancia, mientras que otras tienen un curso clínico relativamente benigno.

La glucosa es virtualmente el único combustible utilizado por el cerebro excepto en ayunos prolongados el cerebro carece de almacenamiento de combustible y por consiguiente, requiere un suministro continuo de glucosa, que entra con facilidad en todo momento.

La actividad metabólica del hígado es esencial para suministrar combustible al cerebro, musculo y otros órganos periféricos. La mayoría de los compuestos absorbidos por el intestinopasan a través del hígado. Lo que permite regular el nivel de muchos metabolitos de la sangre .el hígado puede retener grandes cantidades de glucosa y convertirlas en glucógeno .de este modo pueden llegar a almacenar hasta 400kcal
El hígado puede liberar glucosa en sangre, por degradación de glucógeno almacenado y por realización de gluconeogenesis.los principales precursores de la glucosa son el lactato y la alanina del musculo, el glicerol del tejido adiposo y los aminoacidos glucogénicos de la dieta.

El objetivo principal de la glicolisis hepatica es formar precursores para la biosíntesis .
Ademas el hígado no puede utilizar acetato como combustible que debe exportar al musculo y cerebro; realmente el hígado es un órgano altruista

Trastornos metabólicos

Las glucogenosis o trastornos del metabolismo del glucógeno son un conjunto de nueve enfermedades genéticas, la mayoría hereditarias, que afectan la vía de formación del glucógeno y las de su utilización.

Enfermedad de Pompe. Defecto de la 1-4)glucosidasa acida lisosómica, también denominada maltasa acida. El glucógeno aparece almacenado en lisosomas. En niños destaca por producir insuficiencia cardíaca al acumularse en el músculo cardíaco causando cardiomegalia. En adultos el acúmulo es mas acusado en músculo esquelético.

Glucógeno en relación a la actividad física y al entrenamiento del deportista.

Parte de la energía que absorbemos de la comida (hidratos de carbono) se convierte en glicógeno que se acumula en el hígado (glucógeno-hepatico) y en los músculos (glucógeno-múscular). El glucógeno hepatico nosinteresa menos en el deporte, su función es mantener estable la glucosa en la sangre.

Glucógeno muscular

El glucógeno muscular es la energía que usamos en la mayoría de los entrenamientos o ejercicios físicos.
Es el que aporta energía en ejercicios da media y alta intensidad. En los ejercicios de maxima intensidad de menos de quince segundos de duración la energía proviene directamente del ATP.

El glucógeno por medio de distintos procesos se convierte en ATP que es la forma de energía mas basica. Si el proceso requiere de gran cantidad de energía se realizara por la glucolisis y parte se convertira en acido lactico, para este proceso no hace falta oxigeno. Por el contrario si el proceso es menos intenso el glucógeno o glucosa pasara por el ciclo krebs y sera necesaria la utilización del oxigeno, esto es lo denominado ejercicio aeróbico.

Un deportista entrenado puede tener suficiente glucógeno en los músculos para entrenar entre el 80/110% de su maximo consumo de oxigeno durante casi dos horas, incluso mas. Si el entrenamiento continua por encima de las dos horas y no hay ingesta de glucosa y/o hidratos de carbono, el organismo empezara a utilizar las grasas acumuladas, lo que reducida el nivel de ejercicio hasta alrededor del 50% del maximo consumo de oxigeno del deportista.
Glucógeno en ejercicios de muy alta intensidad

Cuando el requerimiento energético del ejercicio es muy alto, por ejemplo una serie de tres minutos al maximo de la capacidad del deportista, el glucógeno pasa a glucosa luego se transforma en acido piruvico y parte de este en acido lactico. Elacido lactico cuando supera ciertos niveles impide el correcto funcionamiento de los músculos. (ver capitulo acido lactico)
Glucógeno en ejercicios de intensidad alta o moderara

Este es un capítulo importante tanto para el deportista en sus entrenamientos como para el aficionado que busca perder peso o adelgazar haciendo deporte.

En un adulto que realiza actividad física para adelgazar, perder peso o materia grasa, el comportamiento del glucógeno en sus músculos es importante por lo siguiente. Durante los primeros treinta o cuarenta minutos de ejercicio aeróbico el organismo consume el glucógeno acumulado en los músculos y practicamente no usa las grasas acumuladas. Una vez que el glucógeno se termina es cuando el organismo inicia la quema de grasas para mantener los requerimientos de energía. Es entonces cuando empezamos a perder grasa acumulada no antes.

En un deportista de competición el glucógeno acumulado en el organismo puede llegar desde los noventa minutos hasta las dos horas, en función del entrenamiento, experiencia y metabolismo. Por esto es tan importante durante los entrenamientos ingerir alimentos con hidratos de carbono de rapida asimilación y/o bebidas isotónicas con glucosa.

Metabolismo del glucógeno

Formación de Glucógeno

La síntesis de glucógeno a partir de glucosa se llama glucogenogénesis y se produce gracias al enzima glucógeno sintetasa. La adición de una molécula de glucosa al glucógeno consume dos enlaces de alta energía: una procedente del ATP y otra que procede del UTP.
La síntesis del glucógeno tiene lugar en varios pasos
En primerlugar, la glucosa es transformada en glucosa-6-fosfato, gastando una molécula de ATP.
glucosa + ATP → glucosa-6-P + ADP
A continuación se transforma la glucosa-6-fosfato en glucosa-1-fosfato
glucosa-6-P ←→ glucosa-1-P
Se transforma la glucosa-1-fosfato en UDP-glucosa, con el gasto de un UTP.
glucosa-1-P + UTP → UDP-glucosa + PPi
La glucógeno sintetasa va uniendo UDP-glucosa para formar el glucógeno.
(glucosa)n + UDP-glucosa → (glucosa)n+1 + UDP
Por una reacción de ruptura de las triosas pasa fructosa 1-6 di-fosfato a fosfato de hidroxicetona (o a gliceraldehído-3 fosfato).

Glucogenolisis

Debido a la estructura tan ramificada del glucógeno, permite la obtención de moléculas de glucosa en el momento que se necesita. La enzima glucógeno fosforilasa va quitando glucosas de una rama del glucógeno hasta dejar 4 moléculas de glucosa en la rama, labglucantransferasa toma tres de estas glucosas y las transfiere a la rama principal y por último, la enzima desramificante quita la molécula de glucosa sobrante en la reacción.
Enzimas de la glucogenolisis

En la glucogenolisis participan dos enzimas

La glucógeno fosforilasa, que cataliza la fósforolisis o escisión fosforolítica de los enlaces alfa 1-4 glicosídicos, que consiste en la separación secuencial de restos de glucosa desde el extremo no reductor, según la reacción:
(glucosa) n + Pi3 ←→ (glucosa) n-1 + glucosa-1-P
Esta reacción es muy ventajosa para la célula, en comparación con una de hidrólisis.
Enzima desramificante del glucógeno. La glucógeno fosforilasa no puede escidir los enlaces O-glicosídicos enalfa(1-6). La enzima desramificante del glucógeno posee dos actividades: alfa(1-4) glucosil transferasica que transfiere cada unidad de trisacarido al extremo no reductor, y elimina las ramificaciones por los enlaces alfa 1-6 glicosídicos:
glucosa-6-P + H2O2 → glucosa + Pi

Regulación de la glucogénesis y la glucogenolisis

La regulación del metabolismo del glucógeno se ejecuta a través de las dos enzimas; la glucógeno sintetasa que participa en su síntesis, y la glucógeno fosforilasa en la degradación.
La glucógeno sintetasa tiene dos formas: glucógeno sintetasa I (independiente de la presencia de glucosa 6 fosfato para su acción), que no esta fosforilada y es activa, y la glucógeno sintetasa D (dependiente de la presencia de glucosa 6 fosfato para su acción), que esta fosforilada y es menos activa.

Reservas de glucógeno a la hora del sacrificio

Glucólisis post - mortem:
La secuencia de etapas químicas de la conversión del glucógeno en acido lactico es esencialmente la misma postmortem que cuando el animal esta vivo cuando el aporte de oxígeno es temporalmente insuficiente para cubrir la demanda energética del músculo. La conversión no cesa hasta que alcanza un pH capaz de inactivar a las enzimas responsables de la degradación; este varía entre 5,4 y 5,5.- Este pH alcanzado se denomina pH final y corresponde al punto isoeléctrico de muchas proteínas musculares, incluidas las miofibriales, la capacidad de retención del agua es menor post mortem que in vivo, incluso aunque las proteínas no se desnaturalicen.-

Si un animal tiene muchas reservas de glucógeno, el procesadose detendra por el descenso del pH, que inactiva los enzimas.
Si es un animal enfermo, estresado, etc.; las reservas de glucógeno son pequeñas y el procesado se interrumpe porque al no haber glucógeno suficiente, no se produce ATP y no hay tanto descenso de pH.

Rigidez cadavérica

En ausencia de ATP, la actina y la miosina se unen de manera irreversible
formando la actomiosina y generando el rigor mortis

En falta de oxigeno, se produce la glicólisis anaerobia
Cantidad de ATP formada por la glicólisis anaerobia no es suficiente para compensar las perdidas resultantes de su hidrólisis por la ATPasa sarcoplasmatica
La formación de acido lactico produce un descenso en el pH, inhibiendo múltiples enzimas especialmente las fosforilasas.
Durante la glicólisis, la cantidad de ATP tiende a cero y la actina y miosina se unen de forma irreversible como actomiosina.
Animales con hambre o estrés, tienen menor reservas de glucógeno por lo cual la formación de acido lactico sera menor, y el descenso del pH también sera mínimo, no protegiendo al músculo del ataque bacteriano.

Metabolismo de los carbohidratos

Muchos microorganismos utilizan preferentemente carbohidratos como fuente de energía para su crecimiento. Los que crecen inicialmente sobre la superficie de la carne (como pseudomonadas, mohos, micrococos,etc ), generalmente oxidan los azúcares de una forma bastante completa a CO2 y agua. Si el aporte de oxígeno es limitado, o sí por otras razones la oxidación es incompleta, se produce cierta acumulación de acidos organicos. Estos productos de la oxidación de loscarbohidratos afectan relativamente poco al olor y sabor del producto. Sin embargo, mediante dichas reacciones los microorganismos obtienen grandes cantidades de energía para su crecimiento, y pueden formar grandes masas de células sobre la superficie del producto que aparecen como manchas o limo.-
El metabolismo anaeróbico de los carbohidratos de la carne y productos carnicos origina una amplia variedad de productos de fermentación, que dependen principalmente de la naturaleza del microorganismo. En muchos productos carnicos crecen microorganismos acidolacticos como lactobacilos, microbacterias, pediococs, estafilococos y Ieuconostocs. Algunos de ellos son homofermentativos (estreptococos, pediococos, microbacterias y algunos lactobacilos), lo que indica que todos los carbohidratos que fermentan son convertidos esencialmente en acido lactico. En tal caso los principales cambios que experimenta la carne son el descenso del pH y la acidificación del sabor. Estos microorganisimos producen esencialmentecantidades equimolares de alcohol etílico, CO2 y acido lactico al fermentar los carbohidratos. Ademas de producir cierta acidez originan considerables cantidades de gas. Este puede formar bolsas gaseosas e incluso reventar las tripas, abombar los productos enlatados e hinchar de una forma sorprendente las bolsas de plastico. Algunos de los productos minoritarios resultantes del metabolismo de los carbohidratos por las bacterias aciclolacticas alteran notablemente a la calidad del producto.
Otras bacterias fermentativas que tienen particular importancia en los productos carnicos son losclostridios y bacilos formadores de esporos. Determinados bacilos producen en las carnes curadas enlatadas gran cantidad de acido sin producir gas, y acidifican el producto de forma similar a las bacterias acidolacticas. Otros bacilos liberan cantidades considerables de CO2 al fermentar los azúcares, en especial en presencia de nitrato que actúa como aceptor de electrones. Muchos miembros del género Clostridium tienen gran capacidad fermentadora y originan grandes volúmenes de gases (CO2 y H2) y una amplia gama de productos finales (acidos acético, butírico y lactico). Los productos de la fermentación pueden abombar los botes e incluso reventarlos e imparten a los productos olores indeseables.

La otra enzima, la glucógeno fosforilasa, también tiene dos formas: glucógeno fosforilasa b, menos activa, que no esta fosforilada y la glucógeno fosforilasa a, activa, que esta fosforilada.
Tanto la glucógeno sintetasa como la glucógeno fosforilasa se regulan por un mecanismo de modificación covalente.
Las hormonas adrenalina y glucagón activan las proteínas quinasas que fosforilan ambas enzimas, provocando activación de la glucógeno fosforilasa, estimulando la degradación del glucógeno; mientras que la glucógeno sintetasa disminuye su actividad, lo que inhibe la síntesis de glucógeno.
La hormona insulina provoca la desfosforilación de las enzimas, en consecuencia la glucógeno fosforilasa se hace menos activa, y la glucógeno sintetasa se activa, lo que favorece la síntesis de glucógeno.
Es decir, que hormonas como la adrenalina y el glucagón favorecen la degradación del glucógeno.





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