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NUTRIENTES
El cuerpo humano es capaz de convertir cada uno de estos alimentos que ingiere en nutrientes que las células del cuerpo necesitan para funcionar, crecer y replicarse. En esta  sección, aprenderás qué nutrientes necesita el cuerpo humano, y cómo utiliza estos nutrientes para llevar a cabo los procesos vitales.

SEIS CLASES DE NUTRIENTES

Los organismos que no realizan fotosíntesis deben obtener energía de los nutrientes que están en los alimentos que consumen. Un nutriente es una sustancia requerida por el organismo para obtener  energía,  su crecimiento,  la reparación  y mantención de sus tejidos. Todos los alimentos contienen al menos uno de seis nutrientes básicos: hidratos de carbono, proteínas, lípidos, vitaminas, minerales y agua. Pocos alimentos contienen todos los seis nutrientes. La mayoría de los alimentos contiene una alta concentración de sólo uno o dos de estos nutrientes.
Los nutricionistas clasifican los alimentos en seis grupos: carne, lácteos, frutas, verduras, panes y cereales y grasas, aceites y dulces, basándose en la similitud de los nutrientes que poseen. Cada nutriente desempeña un papel diferente para  mantener a un organismo saludable.  La pirámide nutricional, que se muestra a continuación, elaborada en 1992, según el Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA) muestra el número de porciones de cada grupo de alimentos necesarios para una dieta equilibrada.

HIDRATOS DE CARBONO, PROTEÍNAS Y LÍPIDOS

Los tres nutrientes necesarios en  mayores  cantidades por el organismo: hidratos de carbono, proteínas y lípidos, son compuestos orgánicos. Los compuestos orgánicos son compuestos que contienen el elemento carbono, hidrógeno y oxígeno.

Hidratos de carbono
Los carbohidratos son compuestos orgánicos, compuestos de carbono, hidrogeno y oxígeno. Los hidratos de carbono se degradan en la respiración aeróbica para proporcionar la mayor parte de la energía del cuerpo. Aunque las proteínas y las grasas también son fuente de energía, el cuerpo utiliza más fácilmente la energía proporcionada  por los hidratos de carbono.  Los carbohidratos contienen azúcares que son rápidamente convertidos en  energía utilizable en forma de  ATP, en cambio, las proteínas y grasas deben pasar a través de muchos procesos químicos antes de que el cuerpo pueda utilizarlos para formar ATP. La fructosa y glucosa en las frutas y miel son azúcares simples o monosacáridos. Estos azúcares pueden ser absorbidos directamente en el torrente sanguíneo y  estar disponible en las células para su uso en la respiración celular. La sacarosa (azúcar de mesa), maltosa, y lactosa (azúcar de la leche) son disacáridos. Disacáridos son azúcares que constan de dos monosacáridos formando un enlace químico. Antes que los disacáridos  puedan ser utilizados por el cuerpo para obtener  energía,  deben dividirse en dos monosacáridos, en un proceso llaman hidrólisis. Los polisacáridos son moléculas complejas que constan de muchos monosacáridos formando enlace. El almidón que se encuentran en muchos granos y hortalizas es un polisacárido formado por largas cadenas de moléculas de glucosa. Durante la digestión, las enzimas hidrolizan estas largas cadenas obteniéndose unidades de glucosa separadas.

Proteínas
El principal material estructural y funcional de las células del cuerpo son las proteínas. Las proteínas consisten en largas cadenas de aminoácidos. Las proteínas de los alimentos deben desdoblarse en aminoácidos a fin de que el cuerpo pueda utilizarlos para crecer y reparar tejidos. El cuerpo humano utiliza 20 diferentes tipos de aminoácidos para construir las proteínas que necesita.  El cuerpo puede sintetizar muchos de estos aminoácidos, pero no puede producir todos ellos en la cantidad que necesita. Los aminoácidos  cuya única fuente de obtención son los alimentos son llamados aminoácidos esenciales. Diez aminoácidos son esenciales durante la infancia y la adolescencia para el crecimiento. Sólo ocho son fundamentales  para adultos. La mayoría de los alimentos que obtenemos de las plantas, contienen sólo pequeñas cantidades de ciertos aminoácidos esenciales. Comer ciertas combinaciones de dos o más productos de vegetales,  puede garantizar un suministro adecuado de todos los aminoácidos esenciales. Productos de origen animal, tales como huevos, leche, pescado, aves de corral y carne de vacuno, contienen cantidades grandes de todos los aminoácidos esenciales.

Lípidos
Los lípidos son compuestos orgánicos que son insolubles en agua. Ellos incluyen las grasas, aceites y ceras. Los lípidos son usados para formar membranas plasmáticas, hormonas esteroidales, y para almacenar energía.
Las grasas más comunes son los triglicéridos que se utilizan como fuente de energía,  para formar membranas celulares y otras partes de la célula. El cuerpo almacena  el exceso de grasa de la dieta. Proteínas y exceso de carbohidratos también pueden convertirse en grasa para almacenamiento. Las grasas almacenadas son beneficiosas a menos que sean excesivas. Para utilizar las grasas, el cuerpo debe romper primero cada molécula de grasa en glicerol y ácidos grasos. La molécula de glicerol es igual en todas las grasas, pero los ácidos grasos difieren en su  estructura y composición. El cuerpo convierte algunos ácidos grasos en otros tipos de ácidos grasos, dependiendo  de cuál de ellos necesita el cuerpo en ese momento. Las grasas se clasifican como saturadas o insaturadas, basado en diferencias estructurales en sus ácidos grasos. Un ácido graso saturado tiene todos sus átomos de carbono formando enlaces simples y, por tanto, contienes tantos átomos de hidrógeno como sea posible. Un ácido graso insaturado tiene al menos un doble enlace entre sus átomos de carbono. Si hay dos o más enlaces dobles,  el ácido graso se llama poliinsaturado. A pesar de que los lípidos son esencialmente nutrientes, demasiada grasa en la dieta puede dañar varios sistemas en el organismo. Una dieta rica en grasas saturadas está vinculada a enfermedades cardíacas y a altos niveles de colesterol en la sangre. Altos niveles de colesterol son responsables de la ateroesclerosis, o acumulación de depósitos de grasa dentro de los vasos sanguíneos.  Una dieta alta en grasa también lleva a la obesidad y puede provocar posteriormente diabetes mellitus tipo II.  La diabetes es la principal causa de insuficiencia renal, ceguera  y amputación en adultos.
 
VITAMINAS, MINERALES, Y EL AGUA

Vitaminas, minerales y agua son nutrientes que no proporcionan energía pero son necesarios para el buen funcionamiento del cuerpo. Las vitaminas funcionan como coenzimas para mejorar la actividad enzimática. Los minerales son necesarios para la formación de ciertas estructuras del cuerpo, para la función nerviosa y muscular normal, y para mantener el equilibrio osmótico.  El agua transporta gases, nutrientes y desechos; participa en las reacciones químicas del cuerpo; y regula la temperatura corporal. En la siguiente tabla se resumen las fuentes de vitaminas y sus funciones.

TABLA VITAMINAS

METABOLISMO

El concepto de metabolismo celular está referido a la totalidad de las reacciones bioquímicas que ocurren en una célula para lograr su mantención, crecimiento y reproducción.
En general, el metabolismo comprende dos grupos de reacciones: anabólicas y catabólicas. Las reacciones catabólicas son aquellas que permiten la degradación de moléculas complejas para obtener moléculas más simples. Las reacciones anabólicas son las que conducen a la síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas simples.
Una de las reacciones catabólicas más importantes en las células es la respiración celular, que ocurre principalmente dentro de las mitocondrias. Este proceso permite degradar moléculas orgánicas, como la glucosa, y obtener una forma de energía utilizable por la célula: el ATP o adenosín trifosfato. La respiración celular es un proceso muy eficiente, que permite obtener hasta 38 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa, en contraposición a un proceso alternativo conocido como fermentación, que sólo obtiene 2 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa. A continuación se muestra la fórmula general de la respiración celular:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ => 6CO₂ + 6H₂O + energía (ATP)

Metabolismo basal y actividad física

El organismo puede liberar la energía almacenada en los alimentos que ingiere en la dieta. Esta energía es aprovechada para el trabajo mecánico llevado a cabo por los músculos y los procesos secretorios, y para mantener la estructura y funciones del cuerpo. Estos procesos generan calor, y el organismo a su vez controla la cantidad de calor producido o perdido para mantener la temperatura corporal dentro de un rango estable. 
Algunos nutrientes proporcionan energía para llevar a cabo procesos celulares. La energía disponible en los alimentos se mide en kilocalorías, o Calorías.  Una caloría es la cantidad de energía de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 g de agua en 1 °C. Cuanto mayor sea el número de calorías en una cantidad de alimentos, mayor será la  energía que contiene el alimento. Las principales fuentes de energía son los carbohidratos y lípidos, aunque también las proteínas pueden ser usadas en caso de ser necesario.

El metabolismo basal es el nivel mínimo de energía requerido por el organismo para mantener todos los procesos vitales, tales como las actividades celulares, la  formación y reparación de tejidos, mantener  la temperatura en un nivel estable, etc.
Este gasto energético es inevitable y se determina en las siguientes condiciones:
a) ayuno: 12 horas después de la última comida, a fin de evitar gastos energéticos relativos a la digestión
b) reposo o acostado: para eliminar los gastos por actividad muscular
c) en ambiente térmico neutro: a una temperatura confortable (20º C)
 
De esta forma se obtiene la Tasa Metabólica Basal (TMB), que representa la cantidad de kilocalorías consumidas en el reposo por un periodo determinado de tiempo. El TMB depende de la edad y sexo, y además el nivel de actividad física que posea la persona.

Índice de masa corporal (IMC)

Existe una estrecha relación entre el metabolismo basal y la masa corporal, ya que ésta depende directamente del equilibrio entre la energía que entra al cuerpo y la que se gasta. Es decir, la masa corporal aumentará si la ingesta de calorías es mayor de las que se gastan, lo que llevará a un aumento de peso. Para lograr un peso ideal, el total de calorías que ingresan por la dieta debe ser igual a las calorías que se gastan producto del metabolismo. El índice de masa corporal se calcula utilizando la siguiente fórmula:

Índice de masa corporal (IMC) = Peso (k)/Altura² (m)

A continuación se muestra una tabla con la interpretación del IMC comparado con el estado nutricional del individuo.

Tabla 4. Interpretación del IMC

EL SISTEMA DIGESTIVO

Las principales funciones del sistema digestivo corresponden a la digestión de los alimentos y a la absorción de los nutrientes, ingresándolos al torrente sanguíneo y llevándolos de esta manera a las células del cuerpo.

Existen diferentes mecanismos que van a contribuir a este proceso:

Motilidad: consiste en movimientos de la pared del tubo digestivo (gracias a una capa de músculo liso) que permiten mezclar y hacer avanzar el contenido por el tubo digestivo. 

Ahora que has aprendido sobre el sistema digestivo, reflexiona y responde las siguientes preguntas:

1. ¿En qué segmentos del tubo digestivo ocurre la digestión?
2. ¿En qué segmentos del tubo digestivo ocurre la absorción?
3. ¿Cuál es la función de las distintas glándulas asociadas al sistema digestivo? ¿Qué consecuencias tendría el mal funcionamiento del páncreas e hígado?
4. ¿Cuál es la función de las enzimas en el proceso de digestión?