MC – I Medio

Manuel Mallol Simmonds

Nutrición y dietética

La alimentación es algo fundamental para cualquier ser vivo. Existen diferentes maneras para realizarlo, en base al tipo de alimento y la forma de consumirlo. Los seres humanos son omnívoros (consumen tanto verduras como carnes y otros productos) y tienen la facultad de regular la cantidad de alimentos y el modo en el cual se ingieren.

Manuel Mallol Simmonds Módulo común

http://www.puntajenacional.cl

PUNTAJE NACIONAL PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA MODULO COMUN

Nutrición y dietética

2

Ya han sido analizadas las propiedades celulares necesarias del módulo común de la PSU de ciencias. Desde ahora comenzaremos el análisis de las funciones vitales del organismo. En otras palabras, observaremos los efectos y beneficios del actuar conjunto de las células. En esta guía analizaremos el concepto de nutrición y dietética, que estudia la dinámica de la alimentación de los organismos, en especial los humanos, donde las enfermedades causadas por una mala alimentación (como la aterosclerosis, anorexia, bulimia, obesidad, raquitismo, etc) están cobrando cada vez mayor importancia en la actualidad.

Concepto de dieta Se define como dieta (del griego dayta; régimen de vida) un programa estructurado en el cual el cuerpo recibe un aporte calórico proveniente desde los alimentos. Dependiendo del tipo de organismo existen dietas mixtas (de varios tipos de alimentos) o dietas estrictas (solamente un tipo de alimento). En la actualidad el concepto de dieta se asocia al acto de adelgazar (perder peso). Lo cierto es que los humanos crearon el concepto de dieta equilibrada ó dieta ideal, la cual se define como un programa alimenticio que proporciona la cantidad de calorías necesarias para lograr llevar a cabo las actividades propias de un individuo. El gran conflicto en estos tiempos es la adopción fuerte de una dieta no equilibrada, en donde se incorporan más calorías de las que el cuerpo necesita. Dichas calorías se almacenan en forma de reserva (tejido adiposo) y conllevan al sobrepeso y/o obesidad, ligado a otras enfermedades. Otra forma de dieta no equilibrada es aquella que no aporta las suficientes calorías para que el organismo lleve a cabo sus funciones necesarias, enfrentándose a la necesidad de consumir sus propias moléculas para generar energía. Esto es muy común de observar en los países con pobreza extrema (como gran parte del continente Africano y Haití). ¿Qué factores afectan la dieta de una persona? Existe un componente social, que se ve reflejado en las reuniones de amigos, familiares, etc, en donde se tienden a consumir grandes cantidades de alimentos, altamente calóricos por lo general, y un componente individual, en donde las costumbres de la persona intervienen en el tipo de alimentos que ésta consume (por ejemplo, las personas vegetarianas no consumen carnes de ningún tipo. Ello conlleva a no incorporar una gran cantidad de grasas saturadas al organismo). A continuación analizaremos el concepto de alimento y sus diferentes tipos, así como la dinámica de los nutrientes.

Manuel Mallol Simmonds

2

PUNTAJE NACIONAL PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA MODULO COMUN

Los alimentos y sus nutrientes

3

Un alimento se define como una mezcla de nutrientes en presentaciones variables. La clasificación de los alimentos se creó tomando en cuenta su origen. Un buen alimento debe contener cantidades variables de nutrientes, aunque no existe ninguno que aporte las cantidades simultaneas de todos para vivir (la teoría del alimento perfecto). Los nutrientes se definen como las unidades monoméricas de las biomoléculas, que son utilizadas por las células para sinterizar sus propias biomoléculas y generar energía (ATP). Así, ya sabemos que se consideran nutrientes los monosacáridos, los aminoácidos, los minerales y las vitaminas, que no hemos analizado aún. ¿En donde se encuentran la mayoría de los nutrientes? Las proteínas se encuentran mayoritariamente en carnes y lácteos. Los carbohidratos en panes, cereales y legumbres. Las vitaminas es fácil encontrarlas en verduras y frutas crudas. Finalmente, los lípidos son predominantes en los alimentos grasos, como la mantequilla, aceites y quesos. El proceso a través del cual las grandes biomoléculas son degradadas hasta sus constituyentes mínimos, para ser absorbidos y utilizados como nutrientes es conocido como digestión (que se analizará en la próxima guía). Los nutrientes actúan como los ladrillos fundamentales del anabolismo. De esta manera, las etapas por las que debe pasar el alimento para ser utilizado por el organismo son:

Es frecuente encontrar a los alimentos organizados en una pirámide llamada pirámide alimenticia. En ella, las bases representan los alimentos que deberían ser consumidos periódicamente y el vértice representa los que hay que consumir moderada y ocasionalmente.

Manuel Mallol Simmonds

PUNTAJE NACIONAL PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA MODULO COMUN

4

4

La pirámide alimenticia se organiza según la extracción de energía que el organismo puede hacer de ellos. Es por eso que los carbohidratos como el pan, cereales, arroz, papas, etc, van en la base de la pirámide: Porque entregan energía de alta calidad y rápida utilización al organismo. Si bien los lípidos pueden generar grandes cantidades de ATP no son el combustible de primera línea, sino que se metabolizan directamente para ser reservados, cuando están en excesos. Las proteínas ingeridas en la dieta actúan supliendo los aminoácidos esenciales y como ladrillos para las proteínas neosintetizadas. Las vitaminas son importantes coenzimas que permiten muchas reacciones fundamentales del organismo (como la síntesis de colágeno, una proteína estructural de los tejidos) ¿De qué manera puedo saber cuántos nutrientes me aporta cada alimento? Para ello existe una norma regida en casi todo el mundo en la cual cada alimento vendido en un país debe ir con una etiqueta nutricional (original y traducida al idioma del país, de ser necesario). A continuación se aprecia una tabla que destaca los aportes nutricionales de algunos alimentos consumidos en Chile:

Alimento LECHE Y DERIVADOS  Leche materna  Leche vaca  Leche polvo 26%  Queso chanco  Queso cheddar HIEVO ENTERO VACUNO  Cazuela

Kcal/100g

Proteínas

Lípidos

Calcio

Fósforo

Hierro

Potasio

61

1,2

1,9

29

-

Trazas

-

57

3,2

3,2

115

102

0,07

149,5

454

28,6

24,3

-

-

-

1307

335 387 164

26,3 26,3 13,5

28,9 28,9 10,0

742 809 45

505 515 178

0,7 0,9 2,0

83 140

158

22,5

5,8

40

144

2,2

546

Manuel Mallol Simmonds

PUNTAJE NACIONAL PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA MODULO COMUN

 Lomo liso  Plateada CERDO  Cazuela  Pulpa AVES:  Pechuga  Muslo MARISCOS  Cholgas  Choritos  Almejas  Erizo FARINACEOS  Arroz  Maicena  Maiz  Fideos  Galletas obleas LEGUMBRES:  Arvejas  Protos crudos  Garbanzos crudos  Lentejas crudas VERDURAS  Acelga cruda  Alcachofa  Coliflor  Lechuga cruda

150 135

23,0 20,3

5,6 5,5

10 11

103 77

5,5 3,8

520 523

266

20,6

18,2

21

107

1,3

731

136

21,2

4,4

16

99

1,2

384

205

22,4

11,5

212

120

0,4

-

136

22,0

3,3

23

141

2,2

-

76

14,2

0,8

73

237

1,2

-

58 127 121

10 20 14,4

1,8 3,3 5,1

62 38

458 294

5,2 0,4

-

363

6,4

0,8

8

85

20

46

353 341 336 526

10,6 10,6 11,7 6,3

4,5 4,5 0,1 30,4

16 8 65 136

333 150 154

3,2 5,4 1,4

23 160 280

334

21,1

1,8

49

270

16,8

738

317

20,6

1,6

164

325

7,3

1165

349

9,7

0,7

134

324

7,3

728

326

24

1,3

63

365

6,5

721

25

1,3

0,4

124

26

3,7

189

49 22 15

2,5 1,5 1,7

0,4 0,5 0,4

49 27 60

36 34 35

0,7 0,4 2,2

186 14

Tomada de “composición química de los alimentos Chilenos”, Hermann Schmidt-Hebbel. 1994.

Ejemplos de etiquetas nutricionales chilenas:

(Izquierda) Etiqueta de Cachantun Más Limón (Derecha) Etiqueta de azúcar en cubitos blanca Iansa.

Las conocidas calorías representan la cantidad de energía utilizable que un alimento entrega al organismo. Se miden por cada mil calorías (Kcal), correspondiendo una caloría a 4,18 Joules (unidad internacional para la energía). Recordemos que el organismo es capaz de utilizar

Manuel Mallol Simmonds

5

PUNTAJE NACIONAL PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA MODULO COMUN

6

glucosa, ácidos grasos, proteínas y nucleótidos para generar energía, pero que los carbohidratos son la primera fuente de energía que el cuerpo hará uso. Cabe señalar que algunos nutrientes, como las vitaminas, vienen expresados en porcentajes comparados a la dosis diaria recomendada (DDR), establecida por la Organización Mundial de la Salud (OMS). Cada uno de los nutrientes listados en las etiquetas nutricionales debería ser ingerido en base a la DDR, para garantizar el aporte equilibrado de cada uno de ellos. Sin embargo, lo antes mencionado debe ser evaluado según la condición de la persona (normal, enferma, obesa, post-operados, etc). A continuación analizaremos las características especiales de cada nutriente:

▪

Los carbohidratos. Los carbohidratos aportan sobretodo glucosa al organismo, así como otros monosacáridos como la fructosa. Ambas son utilizadas activamente por el organismo para la producción de ATP. Si bien, éste posee otras vías de producción (como la β-oxidación de ácidos grasos y la desaminación oxidativa de aminoácidos), la vía preferencial es la respiración celular en base a glucosa, debido a que las otras moléculas son destinadas a la constitución de estructuras celulares. Se debe tener cuidado con la ingesta diaria de carbohidratos, puesto que los alimentos que los contienen aportan mucha energía al organismo. Al superar esta energía a nivel diario, esta energía será transformada a diferentes reservas energéticas (como el tejido adiposo).

▪

Las proteínas

Las proteínas aportan sobretodo aminoácidos esenciales, los cuales no pueden ser fabricados por el organismo. Recordemos que existen veintidós aminoácidos en la naturaleza capaces de conformar proteínas. De esos veintidós, los que se consideran esenciales son:          

Leucina Isoleucina Lisina Valina Triptofano Tirosina Fenilalalina Treonina Metionina Histidina

Un punto importante sobre la obtención de los diez aminoácidos esenciales es que ellos no se encuentran en un solo alimento, sino que deben consumirse distintas fuentes de aminoácidos esenciales para poder obtenerlos todos. Por ejemplo, las semillas de sésamo (o ajonjolí) tienen

Manuel Mallol Simmonds

6

PUNTAJE NACIONAL PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA MODULO COMUN

mucha cantidad de metionina (1,65 g/100g). Por otra parte, la lisina no es sintetizada en ningún organismo animal, debiendo ser consumida a través de distintas plantas y cereales, como las lentejas.

▪

Los lípidos

Recordemos que estas moléculas no son polímeros, y que existen diferentes familias mencionadas (como los fosfolípidos, los triglicéridos, las ceras y los esteroles). A nivel nutricional los lípidos constituyen un nutriente fundamental, principalmente por el aporte a la constitución de reservas energéticas en el tejido adiposo y por aportar ácidos grasos esenciales al organismo. Algunos ácidos grasos pueden ser absorbidos y pasar directamente a ser constituyentes de membrana. Los ácidos grasos esenciales consisten en moléculas de ácidos grasos poliinsaturados presente mayoritariamente en carnes de pescados blancos. Los ácidos grasos esenciales importantes para la PSU consisten en el ácido linoleico, el acido α-linolénico y el ácido docosahexaenoico (DHA, omega-3). Los dos primeros participan en la biosíntesis del DHA.

Dos moléculas de DHA

La importancia del DHA radica en la cooperación con una serie de procesos vitales como la mielinización de las neuronas, la biosíntesis de neurotransmisores, la diferenciación de células linfocitarias específicas, síntesis de tromboxanos y prostaglandinas (respuesta inflamatoria) y el desarrollo del aprendizaje e inteligencia, entre otros. Es común encontrar productos para lactantes y niños menores de 4 años que vienen adicionados con DHA y otros ácidos grasos, debido a que el sistema nervioso desde el nacimiento comienza a desarrollar y madurar el aprendizaje intelectual, motriz y racional, por lo tanto es esencial entregar un buen aporte de un importante biomodulador de dichos procesos.

▪

Minerales

Los minerales aportan diferentes funciones al organismo, dependiendo del elemento en cuestión. Por ejemplo, el hierro (Fe) es esencial para la biosíntesis de hemoglobina, el calcio y el fosforo (Ca y P respectivamente) participan en la formación de hidroxiapatita o fosfato cálcico, el compuesto que otorga la rigidez a la matriz osea de los huesos. También pueden ser reguladores de pH, moduladores de biomoléculas, etc.

Manuel Mallol Simmonds

7

PUNTAJE NACIONAL PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA MODULO COMUN

8

8 Las vitaminas Las vitaminas son nutrientes reguladores que no aportan energía al organismo. Tienen diferentes funciones según la estructura de la vitamina, pero en general participan como coenzimas en diferentes reacciones vitales, aportan importantes pigmentos y moléculas iniciales para transducciones nerviosas (como la vitamina A y la visión) Existen vitaminas hidrosoluble, que corresponden a la mayoría de las descubiertas hasta la fecha, y vitaminas liposolubles, que es necesario aprender para la PSU, debido a que sabiendo cuales son liposolubles se puede hacer la distinción de las hidrosolubles. Las vitaminas liposolubles son la vitamina K, D, E y A, que se pueden aprender fácilmente a través de la palabra DEKA. Los datos específicos de estas vitaminas son: FORMAS QUIMICAS ACTIVAS

Vitamina A

Vitamina D

Vitamina E

Vitamina K

Retinol

Calciferol

Tocoferol

Naftoquinona

FUENTE ALIMENTICIA

Hígado, zanahoria, yema de huevo, mantequilla, crema, legumbres verdes o amarillas, melón y damascos

Alimentos irradiados con luz solar, mantequilla, yema de huevo, hígado, salmón, sardinas, atún.

Germen de trigo, vegetales, aceites vegetales, maní, margarina.

Repollo, coliflor, espinaca, hígado de cerdo, aceite de soya.

FUNCION

Mantiene el buen funcionamiento de células epiteliales, huesos, mucosas y permite la visión (rodopsina)

Absorción y utilización del calcio en el crecimiento óseo.

Potente antioxidante. Mantiene la función de los tejidos reproductores y musculares.

Necesaria para la formación de protrombina (coagulación sanguínea)

MANIFESTACIONES DE SU DEFICIENCIA

Ceguera nocturna, piel reseca y áspera, mucosas resecas.

REQUERIMIENTO EN EL HUMANO ADULTO (mg/24hrs)

0,75

Niños: Raquitismo

Desconocido en humanos

Adulto: favorece la osteoporosis

En ratas machos causa infertilidad

0,01

10-25

Coagulación sanguínea lenta. Enfermedades hemorrágicas en el recién nacido. Falta de protrombina. 4

Tomado de guía de preparación PSU biología Pedro de Valdivia DSI-BM39, 2007.Con autorización.

Las vitaminas hidrosolubles corresponden a la vitamina C y al complejo de vitaminas B. Su función en el organismo se resume en la siguiente tabla: Vitamina C (acido ascórbico)

B1 (Tiamina)

Manuel Mallol Simmonds

Fuente alimenticia Cítricos, frutillas, melón, tomate, pimentón, perejil, nabo, entre otros. Cerdo, hígado, vísceras, granos enteros, cereales

Función Estimulación de defensas. Cofactor esencial de la biosíntesis del colágeno. Metabolismo de carbohidratos

PUNTAJE NACIONAL PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA MODULO COMUN

B2 (Riboflavina)

B3 (Niacina, Nicotinamina) B5 (Acido pantoténico, Vitamina W) B6 (Piridoxina) B8 (Biotina)

B9 (acido fólico, vitamina M)

B12 (cianocobalamina)

enriquecidos, nueces, legumbres, papas. Hígado, leche, carne, huevos, cereales enriquecidos, hongos. Hígado, aves, carnes, pescados, legumbres, hongos, cereales enriquecidos. Hígado, vísceras, huevos, cereales de granos enteros, legumbres, salmón. Cerdo, hígado, legumbres, granos, papas, plátanos. Carne de pollo, espinacas, garbanzos, cereales, palta, sardinas, plátano, lentejas. Hígado, leche, carnes, jugo de naranja, palta, brócoli, coliflor, col de Bruselas, acelgas y espinacas.

Hígado y otras carnes. Verduras.

9 Metabolismo de carbohidratos y aminoácidos. Metabolismo de carbohidratos y aminoácidos. Componente de la coenzima A, crecimiento y salud de todos los organismos Metabolismo de lípidos y aminoácidos Metabolismo de lípidos y eritropoyesis (formación de eritrocitos) Ayuda notablemente a prevenir los defectos en la médula espinal y cerebro de los recién nacidos. Participa en la formación de células sanguíneas (hematopoyesis) Metabolismo de aminoácidos, crecimiento, hematopoyesis, síntesis de colina.

¿Cómo calculamos la dieta ideal? El IMC y la TMB Para lograr establecer la dieta ideal (aporte calórico justo para satisfacer las demandas del organismo), debemos comprender cuanta energía gasta nuestro organismo en mantener los procesos vitales y luego ajustarlo según el nivel de gasto muscular que posea. La Tasa Metabólica Basal o TMB es un cálculo que permite aproximar la cantidad de calorías que el organismo invierte para mantener todos los procesos fisiológicos que nos permiten estar vivos. Para calcularlo existe una tabla correspondiente: Edad (años)

Mujeres

Hombres

0-3

61 · Kg – 51

60,9 · Kg – 54

3-10

22,5 · Kg + 499

22,7 · Kg + 495

10-18

12,2 · Kg + 746

17,5 · Kg + 651

19-30

14,7 · Kg + 496

15,3 · Kg + 679

31-59

8,7 · Kg + 829

11,6 · Kg + 879

Manuel Mallol Simmonds

PUNTAJE NACIONAL PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA MODULO COMUN

10

Para establecer un gasto total del organismo debemos incorporar el concepto de Factor de Ajuste corregido, que integra gastos como el nivel de actividad física, gastos por crecimiento, embarazo, etc. La tabla de factor de ajuste corresponde a: Nivel de Actividad Física

Mujeres

Hombres

Sedentaria

1,2

1,2

Ligera

1,7

1,7

Moderada

2,2

2,7

Pesada

2,8

3,8

Trabajo CV

6

6

Crecimiento

60 Kcal

60 Kcal

Embarazo

300Kcal

--

Lactancia

600Kcal

De esa manera, tenemos en el cálculo nutricional:

Ejemplo de cálculos de gastos energéticos Una adolescente de 17 años que pesa 55Kgs 1. Su metabolismo basal corresponde a 12,2 x 55 + 736 = 1.407 Kcal/día. Ese número debe transformarse a Kcal/hora dividiendo 1.407 en 24= 59 Kcal/hora. 2. Incorporamos las actividades que esta mujer realiza durante el día: o Duerme 8 horas (se considera metabolismo basal): 59 x 8 = 472 Kcal o Caminar, ducharse y tomar locomoción, lo cual toma 5 horas. Se considerará actividad física ligera, por lo cual: 59 x 1,7 x 5 = 502 Kcal. o Estudiar 4 horas (actividad física ligera): 59 x 1,7 x 4 = 401 Kcal o Ver televisión y conversar 3 horas, lo cual es actividad física sedentaria: 1,2 x 59 x 3 = 212 Kcal o Actividad recreativa por 4 horas (actividad física moderada): 59 x 2,2 x 4 = 519 Kcal En total esta mujer requiere un aporte calórico de 1.407 + 472 + 502 + 401 + 212 + 519, o sea, de 3513 Kcal/día. En el caso que esta mujer se encontrara embarazada, se deben adicionar 300 Kcal/día a esa suma. Luego, durante la lactancia, ese gasto se duplicará, necesitando 600Kcal/día para la producción de leche y amamantamiento.

▪

El IMC

El Indice de Masa Corporal o IMC corresponde a un número interpretable respecto a una tabla que indica el estado nutricional de una persona. Los factores primarios de este cálculo con el peso y la estatura de una persona, teniendo la formula:

Manuel Mallol Simmonds

10

PUNTAJE NACIONAL PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA MODULO COMUN

11

Así, un hombre de 77Kgs con 1,63 de estatura tendrá un IMC de 28,9, que en la tabla de datos se interpreta como: Índice de masa corporal Enflaquecido

38 (hombres y mujeres)

Este hombre se encuentra en una condición de obesidad leve, por lo que con este dato pude reajustar la ingesta calórica diaria, a modo de reducir su masa corporal y disminuir su IMC. Ejemplo de ejercicio PSU:

MC De los siguientes conjuntos de alimentos, ¿cuál de ellos aporta fundamentalmente proteínas? a) b) c) d) e)

Tomates, huevos y zanahorias Fideos, carne roja y tomates Paltas, pescado y arroz Pescado, pollo y carne roja Pollo, arroz y manzanas

Extraído de la Prueba de Selección Universitaria Ciencias DEMRE, 2008.

La respuesta correcta en este caso es la alternativa d). La alternativa a) propone alimentos predominantemente vitamínicos (tomates y zanahorias). La alternativa b) propone una mezcla de carbohidratos (fideos), proteínas (carne roja) y vitaminas (tomates). La alternativa c) propone La misma mezcla que la alternativa b). La alternativa d) propone pescado, pollo y carne roja, todas carnes. Las carnes poseen abundantes proteínas. La alternativa e) propone pollo (proteínas), arroz (carbohidratos) y manzanas (vitaminas).

Manuel Mallol Simmonds

PUNTAJE NACIONAL PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA MODULO COMUN

12

12

Tip PSU Esta materia es muy importante para la PSU, sobretodo en la comprensión de las consecuencias de una mala nutrición y de los cálculos de las demandas energéticas en situaciones especiales. Es conveniente complementar esta guía con la guía de aparato digestivo y de salud biológica I, para tener una noción completa de los procesos nutritivos.

Manuel Mallol Simmonds