Entropia y vida./Reacciones enzimáticas. / El calor generado por los alimentos y la obesidad/Higiene y cuidado personal /Limpieza y desinfección

Concepto de Entropía

Para medir el grado de desorden de un sistema, fue definida la grandeza termodinámica llamada entropía, representada por la letra S. Cuando mayor el desorden de un sistema, mayor su entropía.

El mínimo de entropía posible corresponde a la situación en que átomos de una sustancia estarían perfectamente ordenados en una estructura cristalina perfecta. Esa situación debe ocurrir teóricamente, a 0 K (cero absoluto). En otras temperaturas, la entropía de una sustancia debe ser diferente de cero. Cuanto mayor la temperatura de una sustancia mayor el movimiento de sus partículas más desorganizada ella está y por tanto, mayor será su entropía.

La entropía (cal/K.mol) a 25ºC para una misma sustancia, la entropía en el estado gaseoso es mayor que aquella en el estado líquido, que, por su vez, es mayor que la del estado sólido.

La variación de entropía en una transformación, depende apenas de los estados inicial y final del sistema, independientemente de cómo los reactivos se transforman en productos, esto es, del mecanismo de reacción.

Por definición, la variación de entropía de una transformación es igual a la diferencia entre la entropía de los productos y los reactivos.

∆S = S productos – S reactivos

Así:

Si ∆S > 0, entonces Sproductos > Sreactivos; la transformación ocurre con aumento del desorden del sistema y tiende a ser espontáneo.

Si ∆S < 0, entonces Sproductos < Sreactivos; la transformación ocurre con disminución del desorden del sistema y tiende a ser no espontánea.

Si ∆S = 0, el sistema está en equilibrio.

Entonces:

Cualquier evento acompañado por aumento en la entropía del sistema tiende a suceder de forma espontánea.

Una forma de prever si una reacción ocurrirá con aumento o disminución de la entropía es, analizando el estado físico de los reactivos y los productos. Como describimos anteriormente, los gases tienen más entropía que los líquidos y estos que los sólidos.

Durante las reacciones químicas, la libertad de movimiento de los átomos, frecuentemente sufre cambios por causa de las alteraciones en la complejidad de las moléculas. Vamos a considerar la reacción representada a continuación:

2NO2(g) —– > N2O4(g)

En los reactivos, hay seis átomos formando dos moléculas y en los productos esos mismos seis átomos están combinados formando una molécula. Los seis átomos divididos entre dos moléculas permiten un grado mayor de libertad de movimiento que los seis átomos formando una molécula. Entonces podemos concluir que esa reacción, en caso que suceda, ocurrirá con disminución de la entropía.

Dos reglas generales pueden ayudar a prever si la entropía en las transformaciones aumenta o disminuye:

* Examinar los estados físicos de los productos y los reactivos;

* Verificar, cuando los estados físicos de los reactivos y productos fuesen iguales, el aumento o disminución del número de moléculas luego de la transformación, lo que puede ser hecho comparando la cantidad de materia en moles de los reactivos y de los productos de la reacción.

Ejemplo práctico.

ENTROPÍA E IRRREVERSIBILIDAD

Con pocos conocimientos termodinámicos sabemos que en los procesos irreversibles aumenta la entropía del sistema. Y viceversa, si un sistema experimenta un aumento de entropía tras un proceso, éste es irreversible.

Vamos a demostrarle a tu madre que una vez que tú desordenas el cuarto, es casi imposible volver a dejarlo con el orden inicial. Y es una cuestión de probabilidad.

Tu madre parte de una situación inicial en la que cada cosa sólo puede estar en un lugar: su sitio. Luego, a tu habitación sólo la podemos encontrar en un estado (pocos estados permitidos, mucho orden, poca entropía); séanse, por ejemplo, los pantalones en cuestión colgaditos de su percha dentro del armario. Tú los usas y luego los dejas en un sitio que ya no es el suyo, mismamente sobre la cama como que los podrías haber dejado en la silla. Es decir, ahora podemos encontrar a tu habitación en tres estados diferentes: con los pantalones en el armario, en la cama o en la silla.

- Gráfico 1 -

Has realizado una transformación en la que la situación final tiene más estados que la inicial (situación inicial: sólo un estado, cada cosa en su sitio; situación final: tres estados, cada cosa en su sitio, o cada cosa en su sitio pero los pantalones en la cama, o cada cosa en su sitio y los pantalones en la silla.) (Gráfico 1).

Entonces, este proceso en el que ha habido un aumento de estados, de desorden, de entropía ¿es reversible? Pues sí pero no. Si tú vuelves a coger los pantalones y los dejas otra vez, mientras sigas pudiéndolos dejar en cualquier sitio, seguro que no se te ocurre dejarlos justo donde los habías cogido la primera vez (de la percha del armario). La probabilidad de que el sitio que vos elijas al azar sea su sitio del armario no es la unidad, sino menor. Luego, existe una baja probabilidad de que justamente vuelvas a dejar las cosas donde estaban al principio.

fig.2

Para tu mamá, que sólo permite un estado al sistema, la probabilidad de dejar al cuarto en ese estado es la unidad. Mientras que para tí, existe

Probabilidad 1/3 de dejar el cuarto ordenado (situación final 1ª)

Probabilidad 2/3 de dejar el cuarto desordenado(situación final 2ª y 3ª)

Es decir, tienes más probabilidad de dejarlo desordenado porque existen más estados posibles así, y sólo uno en el que intuitivamente lo llamamos ordenado.

La solución pues es muy sencilla, no permitir a tus cosas más que un estado posible: el lugar que tu madre les asigne.

ENTROPIA Y ESPONTANEIDAD

Todos sabemos viendo el mundo que nos rodea que la espontaneidad implica irreversibilidad. Es decir, que si un proceso ocurre espontáneamente, sin aporte energético, no tiende a volver a la situación inicial, el proceso es irreversible. Lógico, ya que si ocurre espontáneamente es porque va a una situación más "cómoda" o más probable, y la Naturaleza no es tonta, y no va a volver a una situación inicial más "incómoda" o menos probable por las buenas.

Y acabamos de ver también que los procesos irreversibles implican un aumento de la entropía del sistema.

Luego, si espontaneidad implica irreversibilidad, y ésta aumento de entropía: los procesos espontáneos conllevan un aumento de entropía.

Tú mamá se pregunta cómo es que tu habitación siempre está tan desordenada, siendo que incluso ella a veces la ordenada y coloca cada cosa en su sitio: los pantalones en su percha, y los zapatos en su armario, y los apuntes en su carpeta, y los bolígrafos en su lugar. Sin embargo, tú cada vez que tomas algo de tu habitación, lo dejas desordenado, aumentas la entropía de tu habitación.

¿Por qué? Fácil, porque tú cuando dejas algo en tu cuarto siguiendo la ley de la Naturaleza del mínimo consumo de energía, no te paras a pensar y para vos  cualquier sitio está permitido para dejar tus cosas. Realizas un proceso espontáneo (sin aporte energético) que es dejar un objeto de tu habitación, y como lo puedes dejar en cualquier sitio, pues tu habitación la podemos encontrar de muchas maneras distintas; luego, más estados, más desorden, más entropía.

ENTROPÍA E INFORMACIÓN

Lo que tu mamá   no entiende es el que vos dejas tus cosas en otro sitio que no es el suyo, a tu hermana le sirve de mucho. Vos dejas a tus pantalones más de un estado posible (en el armario, o encima de la cama, o en la silla, o detrás de la puerta colgados) y esto le permite a tu hermana saber cuál es tu estado de ánimo; según dónde dejas tus pantalones, ella sabe si vienes enfadado, risueño, melancólico, etc.. Si sólo permitieras un estado a tus pantalones (su sitio, séase el que decide tu madre, o cualquier otro) tu hermana perdería mucha información porque siempre pensaría que estás del mismo humor, el correspondiente al lugar asignado a tus pantalones. Pero, al menos, tu madre no se enfadaría.

Es decir, cuantos más estados permitidos tiene un sistema, mayor es la información que puede almacenar y proporcionar

Para terminar, recordar que las analogías son útiles en tanto en cuanto las limites a su semejanza con la realidad. Es decir, una analogía no explica todo de aquello con lo que la comparamos. E insisto en mi agradecimiento a las posibles correcciones de esta analogía.

La Entropía en la Química

 Si hablamos de la entropía en química, podríamos decir que es el desorden que tienen las moléculas en un sistema. Un ejemplo:

 ¿Qué estado tiene más Entropía? Pues lógicamente el gas, porque tiene sus moléculas más desordenadas. Además si calentamos el gas, sabemos que las moléculas adquieren mayor velocidad, están más desordenadas, o lo que es lo mismo al aumentar la temperatura aumentamos la entropía.

Una de las ideas involucradas en el concepto de entropía es que, en los sistemas aislados la naturaleza tiende del orden al desorden. Ejemplo  las moléculas de un gas a condiciones normales.

 Otro ejemplo: Imagina un bote de perfume y pulverizamos sobre una esquina de una habitación. El perfume no sólo permanecerá en ese rincón de la habitación. Las moléculas de perfume acabarán llenando la habitación. El perfume pasó de un estado ordenado a un estado de desorden, extendiéndose por toda la habitación y aumentando su entropía.

 El primer principio de la termodinámica dice que la energía ni se crea ni se destruye entonces...

 Si yo pongo en contacto un líquido caliente con uno frío, el calor pasa al líquido frío calentándolo y el caliente se enfría.

 Si ahora quiero volver el sistema del líquido inicial caliente, desde el sistema frio, no se puede hacer de forma espontánea, necesitamos una fuente de energía externa, pero además la energía necesaria para volver el líquido caliente a su estado inicial es mayor que la que energía que cedió al frío.

 ¿Qué ha pasado? Pues que hay una pérdida de energía que necesitamos aportar para volver al estado inicial, esta pérdida de energía, o energía que necesitamos para volver al estado inicial es la entropía.

 La 2ª ley establece la imposibilidad de convertir completamente toda la energía de un tipo en otro sin pérdidas. En todo proceso, perderemos algo de energía, en forma de calor, que se utilizará para elevar la temperatura de algún componente de la máquina, o de su entorno, y no podremos aprovechar.

 La naturaleza establece que el total de energía asociada con una fuente térmica nunca puede ser transformada íntegra y completamente en trabajo útil. De aquí que todo el trabajo se puede convertir en calor pero no todo el calor puede convertirse en trabajo.

Entropía y vida

Estamos obligados a consumir oxígeno y nutrientes para producir la energía que nos mantiene vivos, y expulsamos al exterior energía en forma de calor, CO2 y diferentes tipos de residuos, lo que da lugar a un incremento neto de la entropía de los alrededores.

Pero esa situación no puede prolongarse indefinidamente. A su tiempo el declive, la vejez, alcanza a todo organismo vivo. De alguna forma nos volvemos incapaces de seguir absorbiendo el orden necesario para mantener la vida. Es entonces cuando aumenta la entropía, cuando aparecen la enfermedad y la muerte.

Los recientes avances de las ciencias biomédicas nos proporcionan cierta información sobre el envejecimiento celular. En las células se produce una acumulación de defectos genómicos en forma de mutaciones o de copias incompletas de la información, que implican desorden, y dificultan el correcto funcionamiento de los procesos imprescindibles para que las células vivan. En los seres vivos, la producción de entropía conduce a la muerte si no se compensa con los adecuados intercambios con el entorno. Comer, beber y respirar, no sólo son actividades necesarias para proporcionar energía al organismo y mantener las funciones vitales, sino también y fundamentalmente, para eliminar la entropía producida por el propio organismo. El CO2, el agua eliminada, y cualquiera otra de las múltiples sustancias de desecho que producimos los seres vivos, podría decirse que son ricas en entropía.

En la última fase de la vida, en la vejez, en nuestro organismo se produce una variación positiva de la entropía. De forma irreversible se alcanza el estado de equilibrio con el universo que conocemos como muerte biológica.

Todos estamos abocados a alcanzar ese estado de equilibrio. La muerte es un fenómeno biológico que constituye una parte imprescindible y sustancial de la vida. Todos y cada uno de nuestros átomos se dispersarán, pasando a formar parte de otras estructuras vivas o no. Finalmente, cuando se produzca la definitiva muerte del universo, todos los átomos de todos los organismos pasados, presentes y futuros, flotarán en un caos cósmico, frío y quién sabe si también eterno. El cero absoluto. La nada… o quizá otra vez el principio.

La juventud es un defecto que se corrige con el tiempo. Enrique Jardiel Poncela.

Sin esfuerzo, la vida tiende a perder orden

Antes de que te deprimas, hay buenas noticias.

Puedes luchar contra el tirón de la entropía. Puedes resolver un rompecabezas disperso. Puedes sacar las malas hierbas de tu jardín. Puedes limpiar una habitación desordenada. Puedes organizar a los individuos en un equipo cohesivo.

Pero como el universo se desliza naturalmente hacia el desorden, debes gastar energía para crear estabilidad, estructura y simplicidad. Las relaciones exitosas requieren cuidado y atención. Las casas exitosas requieren limpieza y mantenimiento. Los equipos exitosos requieren comunicación y colaboración. Sin esfuerzo, las cosas se deteriorarán.

FUNDAMENTOS DE LAS REACCIONES ENZIMÁTICAS

Si pudiéramos describir nuestra existencia en términos de reacciones químicas, usaríamos la palabra “auto catalítica”. A cada instante, dentro de nuestro organismo ocurren cientos de reacciones químicas necesarias para la vida, que deben ocurrir en una escala de tiempo razonable. Por ejemplo, todos hemos escuchado que los carbohidratos (o azúcares) tienen muchas calorías y que nos dan mucha energía. En efecto, un azúcar muy simple, como la glucosa, nos puede proporcionar una gran cantidad de energía al oxidarse o “quemarse” hasta formar dióxido de carbono (CO₂) y agua (H₂O); puede producir hasta 3.8 kcal/g de glucosa, ¡lo que equivale a la energía suficiente para mantener encendida una pequeña lámpara de 1 watt durante más de un mes! Entonces, ¿por qué no vemos que el azúcar de mesa se transforma violentamente en CO₂ y H₂O al estar en contacto con el aire, liberando energía? La razón es que a temperatura ambiente, esta transformación ocurre a una velocidad muy baja. Nuestro cuerpo, para poder extraer la energía de los azúcares en un tiempo útil (es decir, que nos mantenga vivos, pestañeando, caminando, pensando o leyendo este texto utiliza catalizadores que aceleran esa misma reacción y provocan que ocurra miles de veces más rápido. Los catalizadores de los seres vivos son las enzimas, proteínas que nuestro propio cuerpo produce. De ahí lo de auto catalítico.

Una célula relativamente simple, como la bacteria Escherichia coli, puede producir más de 4 mil proteínas diferentes. Después del agua, las proteínas son las moléculas más abundantes dentro de las células (~15% de la masa de una bacteria). Una célula es una colección de miles de moléculas en constante movimiento y organizadas en estructuras específicas. Esta colección incluye a las proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos, lípidos, metabolitos y pequeños iones, como sodio, potasio y magnesio.

Las enzimas tienen una enorme variedad de funciones dentro de la célula: degradan azúcares, sintetizan grasas y aminoácidos, copian fielmente la información genética, participan en el reconocimiento y transmisión de señales del exterior y se encargan de degradar subproductos tóxicos para la célula, entre muchas otras funciones vitales. La identidad y el estado fisiológico de un ser vivo está determinado por la colección de enzimas que estén funcionando con precisión de cirujano y con la velocidad de un rayo en un momento dado dentro de las células. Así, a lo largo de millones de años de evolución, la naturaleza ha desarrollado una gran diversidad de enzimas para mantener el complejo fenómeno de la vida.

Definición.

 Enzimas:

Las enzimas son proteínas “especialistas” y controlan TODAS las reacciones químicas de nuestro cuerpo. Hay enzimas en todo lo que está vivo. Se dice que son catalizadores, porque cada reacción química necesita una enzima para que se realice, es decir, todo lo que se transforma lo hace gracias a una enzima. Cada enzima actúa sobre una sustancia concreta, como una llave y una cerradura.

Estructura de una enzima

Las enzimas son sensibles: necesitan unas condiciones adecuadas para poder hacer sus funciones y si las condiciones se alteran, mueren.

La temperatura es fundamental, por eso nuestro cuerpo no soporta fiebre por encima de 41-42º un tiempo prolongado y morimos, ya que las enzimas se desnaturalizan.

Los alimentos tienen enzimas, más enzimas tienen cuanto más frescos y menos manipulados estén. Al someterlos al calor destruimos sus enzimas y éste es uno de los argumentos principales de la dieta cruda, en la que no se utilizan temperaturas por encima de 40º más o menos.

No todas las enzimas se desnaturalizan a 40º, algunas aguantan hasta 70º, pero lo que hay que tener en cuenta es que cuanta más tª y más tiempo se mantiene la tª elevada, mayor es la destrucción enzimática.

Comemos enzimas (porque están en los alimentos) y comemos gracias a las enzimas (porque están en nuestro cuerpo para ayudarnos a hacer la digestión: segregamos al día varios litros de jugos digestivos, que son jugos llenos de enzimas para transformar proteínas, grasas y glúcidos).

ASAS: todo lo que termina en –asa es una enzima. Por ejemplo: la lactasa que desdobla la lactosa (el glúcido de la leche) en sus dos azúcares simples: glucosa y galactosa, la lipasa transforma los lípidos (el triacilglicerol en glicerol), etc. También son enzimas la ptialina de la saliva o la pepsina del estómago, aunque no terminan en –asa.

Date cuenta de lo siguiente :

Ejemplo de las “bobadas” que hacemos en nuestra alimentación industrializada:

La piña tiene bromelina, que es una enzima que ayuda a hacer la digestión. Pero si comemos piña en conserva no queda nada de bromelina, ya que se ha sometido a calor. Al comernos la piña los jugos digestivos, actúan sobre ella para digerirla. Si en esa comida hemos comido otros alimentos cocinados (supongamos que una sopa, carne y patatas y un postre encima) la digestión no será fácil, así que podemos tomar cápsulas de enzimas digestivas… ¡con bromelina!

Oxireductasas                    catalizan reacciones redox

Transferasas                      transfieren grupos funcionales

Hidrolasas                         catalizan reacciones de hidrólisis

Liasas                               rompen enlaces C-O, C-C y C-N

Isomerasas                        reagrupan grupos funcionales

Ligasas                              juntan dos moléculas

LAS SEIS CLASES DE ENZIMAS

Un comité de la Unión Internacional  de Bioquímica y Biología molecular (IUBMB, de International Union of Biochemistry and Molecular Biology) mantiene un esquema de clasificación que asigna categorías a las enzimas de acuerdo con la clase general de reacción química orgánica que si es catalizada. Las seis categorías son: oxidorreductasas, transferasas, hidrolasas, liasas, isomerasas, y ligasas. La IUBMB también asigna un nombre sistemático a cada enzima.

Las oxidorreductasas se catalizan las reacciones de oxidación-reducción. La mayor parte de esas enzimas se llaman, deshidrogenasas. También hay otras enzimas de esta clase que se llaman oxidasas, peroxidasas, oxigenasas o reductasas. En bioquímica hay cada vez más la tendencia a citar esas enzimas por su nombre formal, oxidorreductasas, y no por los nombres más comunes de las publicaciones no muy recientes de bioquímica. Un ejemplo de una oxidorreductasa es la lactato deshidrogenasa, llamado también lactato: NAD  oxidorreductasa. Esta enzima cataliza la conversión reversible de L-lactato en piruvato. La oxidación de L-lactato se acopla a la reducción de la coenzima nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+)

   

Las transferasas catalizan las reacciones de transferencia de un grupo y pueden necesitar la presencia de enzimas. En las reacciones de transferencia de grupo, una parte  de la molecula del sustrato se suele enlazar en forma covalente con la enzima o con su coenzima. Este grupo incluye las cinasas, enzimas que catalizan la transferencia de un grupo fosforilo del ATP. La alanina transaminasa, cuyo nombre  sistemático es L-alanina: 2-oxiglutarato aminotransferasa, es un ejemplo típico de esta clase. 

Las hidrolasas  catalizan hidrólisis. Son una clase especial de trasferasas donde el agua sirve como aceptor del grupo transferido. La pirofosfatasa es un ejemplo sencillo de la hidrolasa. El nombre sistemático de esta enzima es difosfato fosfohidrolasa.

Las liasas catalizan la lisis de un sustrato, al generar un enlace doble; son reacciones de eliminacion , no hidroliticas y no oxidantes. En dirección inversa, las liasas catalizan la adicion de un sustrato a un doble enlace de un segundo sustrato. Una liasa que cataliza una reaccion de adicion en las células es frecuentemente llamada sintasa. La piruvato descarboxilasa pertenece a esta clase de enzimas ya que descompone al piruvato en acetaldehido y dióxido de carbono. El nombre sistemático de la piruvato descarboxilasa, 2-oxo-acido carboxi-liasa.

Las isomerasas catalizan cambios estructurales dentro de una misma molécula (reacciones de isomerizacion). Como estas reacciones solo tienen un sustrato y un producto son de las reacciones enzimaticas mas simples. La alanina racemasa es una isomerasa que cataliza la interconversion de L-alanina y D-alanina. El nombre común es igual al nombres sistemático.

Las ligasas catalizan la ligadura o unión de dos sustratos. Estas reacciones necesitan un suministro de energía potencial química de un nucleosido trifosfato, como el ATP. Las ligasas son usualmente llamadas sintetasas. La glutamina  sintetasa, o L-glutamato; amoniaco ligasa (formadora de ADP). Usa la energia de la hidrólisis del ATP para unir glutamato y amoniaco para producir glutamina.

    

Es posible ver que la mayor parte de las enzimas tienen más de un sustrato, aunque el segundo sustrato pueda ser solo una molécula de agua. Aunque las enzimas catalizan las reacciones tanto directas como inversas, se usan flechas de una dirección. En el equilibrio, una enzima cataliza las reacciones directa e inversa con la misma velocidad.

Funcionan en condiciones suaves de temperatura (25-70 ºC) y pH (4-9).En condiciones severas pueden desnaturalizarse (alteración o modificación de los centros activos)

 Difícil y cara separación del producto ⇒ heterogeneización del proceso

Tipos de Enzimas

En general, se pueden clasificar de un modo práctico en tres grupos:

– Digestivas. Permiten que nuestro organismo aproveche eficazmente los nutrientes de los alimentos que conforman la dieta. Estas enzimas son secretadas a lo largo del tubo digestivo.

– Metabólicas. Se producen en el interior de las células del cuerpo y contribuyen a la eliminación de sustancias de deshecho y toxinas, intervienen en procesos de obtención de energía, la regeneración de las células y en el buen funcionamiento de nuestro sistema inmunológico.

– Dietéticas o enzimas de los alimentos. Forman parte de la composición de alimentos crudos; la mayor parte de las enzimas se destruyen por la acción del calor. Favorecen los procesos digestivos y el funcionamiento de las otras enzimas.

El contenido en enzimas de los alimentos ha decrecido por el procesado, el refinado y los métodos de conservación que hoy día se utilizan en la industria alimentaria. Los alimentos frescos y fermentados son los más ricos en estas sustancias como frutas, ensaladas, leche, mantequilla, queso, carne, pescado y huevo.

Pero las enzimas no sólo proceden de los vegetales y los alimentos de origen animal, sino que también son de origen microbiano, ya que están en los productos obtenidos por fermentación y curado.

Los efectos beneficiosos de la acción enzimática están presentes tras un buen solomillo, una rica cerveza, una fruta aromática, un queso bien curado y hasta en un crujiente y esponjoso pan. Son también enzimas las que determinan que un café sea considerado un ‘buen café’, que un cacao haga disfrutar de un sabor y aroma agradables o que un té negro posea sus atributos especiales que lo diferencian de otros tipos de tés.

Fenómenos tan importantes en la tecnología actual, como las reacciones de pardeamiento enzimático (frutas), de rancidez (grasas y aceites), de coloración (vegetales verdes), de textura (salsa de tomate) son ejemplos muy conocidos de la intervención de enzimas. Estas sustancias catalizadoras de los procesos vitales pueden presentarse extraordinariamente activas durante el periodo posterior a la cosecha (alimentos vegetales) y los cambios que ellas determinan pueden influir en forma considerable sobre los caracteres organolépticos, textura y presentación del producto terminado.

Las enzimas en la industria de la alimentación

Así como hay enzimas perjudiciales que deben ser inactivadas en el momento oportuno, hay otras que la tecnología de los alimentos utiliza para una mejor preparación del alimento, como lo son las enzimas de filtración o de clarificación o las enzimas proteolíticas, para ablandar las carnes.

Las principales fuentes de enzimas usadas en la industria de alimentos son de diferente origen: la renina, pepsina, tripsina, catalasa y lipasa pancreática son de origen animal. Algunas de ellas se utilizan en la industria láctea y son indispensables para determinar las características fundamentales que distinguen a los diferentes tipos de quesos entre sí. De origen vegetal es la alfa-amilasa obtenida del germen de trigo y fundamental en la mejora del valor panificador de las harinas que se utilizan para hacer el pan.

También son de origen vegetal las proteasas de la papaya, el higo y la piña, utilizadas en panadería para obtener masas blandas, suaves y extensibles con las que se pueden realizar galletas secas y barquillos.

De origen microbiano son las enzimas de los hongos Aspergillus flavus, A. orycae y A. niger, y del Bacillus subtilis, algunas de ellas aplicadas durante el proceso de maduración de la carne para conseguir una textura blanda, jugosa, masticable y de sabor agradable, es decir, convertirla en un alimento listo para ser consumido.

MECANISMO DE LAS REACCIONES ENZIMÁTICAS

En una reacción catalizada por un enzima:

1. La sustancia sobre la que actúa el enzima se llama sustrato

2. El sustrato se une a una región concreta del enzima, llamada centro activo

3. Se forman los productos y el enzima ya puede comenzar un nuevo ciclo de reacción

Proceso:

Clasificación

Las clasificaciones que se realizan de las enzimas varían entre las que cotejan su complejidad, las que analizan sus cofactores o bien las que se involucran en la actividad enzimática:

Las hidrolasas son las que catalizan reacciones de hidrólisis, al tiempo que las isomerasas son las que catalizan las reacciones en las cuales un isómero se transforma en otro. Las ligasas catalizan la unión de moléculas, mientras que las liasas actúan en las reacciones de adición o eliminación de enlaces. Las oxidorreductasas catalizan reacciones de óxido-reducción (facilitando la transferencia de electrones) y las tansferasas catalizan la transferencia de un grupo de una sustancia a otra.

Enzimas en procesos industriales

Son muchos los procesos industriales que están atados al normal funcionamiento de las enzimas. La fermentación alcohólica y otros productos destinados al consumo, al tiempo que muchas reacciones que intervienen en mundos como el de la construcción dependen de ellas.

En ocasiones, las enzimas se utilizan con fines médicos, destinadas al tratamiento de zonas de inflamación local.

A continuación, algunos ejemplos de tipos de enzimas con algunas de sus funciones, biológicas o industriales.

Ejemplos de enzimas y sus funciones

Tripsina: Rompe los enlaces peptídicos adyacentes a la arginina o lisina.

Lactasa: Utilizada en la industria láctea, evita la cristalización de la leche concentrada.

Gastrina: Produce y segrega ácido clorhídrico, al tiempo que estimula la movilidad gástrica.

Dipeptidasa: Productora de dos aminoácidos.

Quimosina: Coagula las proteínas de la leche, en la industria de la quesería.

Lipasa: Proporciona ácidos grasos, siempre que actué en un medo alcalino, con previa acción de las sales biliares.

Secretina: Segrega agua y bicarbonato de sodio, además de inhibir la motilidad gástrica.

Glucosa-isomerasas: Permite la utilización de jarabes de alta fructosa en la producción de alimentos dulces.

Papaína: En la cervecería, se utiliza para licuar la pasta de malta.

Péptido vasoactivo intestinal: Aumenta el flujo sanguíneo y segrega líquido pancreático acuoso.

Sacarasa: Produce fructosa y glucosa.

Fiscina: Importante en el ablandamiento de carnes.

Carboxipeptidasa: Separa los carboxiaminoácidos terminales.

Bromelina: Interviene en la producción de hidrolizados.

Desoxirribonucleasa: Produce nucleótidos, con el substrato del ADN.

Encefalina: Inhibe la secreción de enzimas pancreáticas y de la motilidad instetital.

Somatostatina: Inhibe la secreción de ácido clorhídrico.

Amilasa: Proporciona glucosa en el estómago y el páncreas, si actúa en un medio ácido.

Lipoxidasa: En la industria del pan, mejora su calidad y produce una miga muy blanca.

Pepsina: Produce péptidos y aminoácidos en el estómago, un medio muy ácido.

Ribonucleasa: Produce nucleótidos, con el substrato del ARN.

Entero glucagón: Inhibe la motilidad y la secreción.

Pectinasas: En la industria de las bebidas, mejora la clarificación y extracción de los jugos.

Tannasa: Convierte la glucosa en fructosa, además de evitar el oscurecimiento y los sabores desagradables en algunas bebidas.

Ptialina: Proporciona monosacáridos y disacáridos, si actúa en un medio moderadamente alcalino.

Funciones generales e importancia.

Las enzimas son proteínas que actúan como catalizadores, es decir que aceleran las reacciones químicas sin consumirse ni pasar a formar parte de los productos de esa reacción. Todas las reacciones que ocurren en el organismo se hayan mediadas por enzimas, por lo que es evidente que las enzimas presentan una amplia variedad de funciones en los organismos vivos.

Entre las funciones de las enzimas se encuentra la de favorecer la digestión y absorción de los nutrientes, a partir de los alimentos que se ingieren: las enzimas digestivas descomponen las proteínas, hidratos de carbono y grasas en sustancias asimilables.

En este sentido se dice que las enzimas son muy útiles en casos de hinchazón abdominal, gases y digestiones en general muy pesadas. También producen la inhibición de procesos inflamatorios y favorecen la recuperación de golpes, así como ayudan a eliminar las toxinas y armonizan el sistema inmunológico.

LIMPIEZA Y DESINFECCION.

CONCEPTOS BÁSICOS

LIMPIEZA: Es la remoción de todos los materiales extraños (detritus, sangre, proteínas, etc.) que se adhieren a los diferentes objetos. Se realiza con agua, detergentes y productos enzimáticos. Este proceso puede reducir en 3-4 logaritmos la contaminación microbiana inicial y es el paso previo a cualquier proceso de desinfección y/o esterilización. Si el instrumental no está limpio los procesos de desinfección y esterilización no serán totalmente eficaces, ya que la suciedad no permitirá el contacto del agente con la superficie y actuará protegiendo a las bacterias.

DESINFECCIÓN: Este proceso reduce en 3 a 5 log. la contaminación microbiana inicial. Produce la destrucción de agentes infecciosos o contaminantes presentes en objetos y ambientes. Asegura la eliminación de formas vegetativas pero no de esporas bacterianas. Posee una seguridad de 1 en 1000.

ESTERILIZACIÓN: Proceso validado usado para obtener un producto libre de todo microorganismo en estado latente o activo, causante de enfermedades o infecciones. La esterilidad es una noción relativa, reduce 6 log. la contaminación microbiana inicial con probabilidad de encontrar 1 microrganismo en 1.000.000. Se debe mantener este estado hasta su utilización.

ASEPSIA: Método para prevenir infecciones por la destrucción de agentes patógenos, en especial por métodos físicos.

ANTISÉPTICO: Agente que controla y reduce la presencia de microorganismos potencialmente patógenos que se encuentran sobre piel y/o mucosas (sólo pueden aplicarse externamente sobre seres vivos).

AGENTE ANTIMICROBIANO: Compuesto químico que inhibe el crecimiento o destruye a los microorganismos. En cuanto a su espectro de acción un agente puede ser: antibacteriano (elimina bacterias), antifúngico (elimina hongos) o antivírico (elimina virus). En cuanto a su actividad, puede ser:

-Estático: Inhibe el crecimiento del microorganismo, pero no los mata. Ej. Bacteriostáticos, fungiestáticos.
-Cida: Destruye los microorganismos. Ej. Bactericida, del latín matar

VALIDACIÓN: Procedimiento formal documentado para obtener, registrar e interpretar los resultados requeridos para demostrar que el proceso, físico o químico, garantice la obtención de un producto que cumpla con las especificaciones determinadas, en este caso esterilidad.

Por qué hay que cuidar la higiene

Los motivos por los que hay que cuidar la higiene son varios:

Por salud física: Un exceso de suciedad o una mala limpieza provocan que aumenten los gérmenes y eso puede llevar a la aparición de enfermedades.

Por salud mental: Cuando uno está limpio y libre de olores desagradables se siente mucho más seguro de sí mismo y eso, sobre todo durante la adolescencia, es muy importante para las relaciones sociales.

Por estética: La imagen personal es importante y una buena higiene es imprescindible para mantenerla.

Por qué es especialmente importante la higiene durante la adolescencia

El organismo de los adolescentes está en plena transformación.

En sus cuerpos comienzan a tener lugar nuevos procesos hormonales. Y esos procesos provocan mayor sudoración y la aparición de nuevos olores, no siempre agradables. En el caso de las adolescentes, además, la mayoría de ellas tendrá ya menstruación. Esas son razones para que cuiden su higiene aún más que cuando eran niños.

Cómo pueden mantener una buena higiene los adolescentes

La mejor recomendación es un baño diario como mínimo. La costumbre de tomar una ducha ya sea al levantarse o antes de irse a la cama es imprescindible para mantener el cuerpo limpio. Además, en cada caso habrá que añadir algún baño más en función de las ocupaciones del adolescente. Por ejemplo, si el chico o la chica practican algún deporte, tras el ejercicio también es recomendable tomar una ducha.

Y además es bueno prestar especial atención a estas partes del cuerpo:

• Cabello: El cuero cabelludo suele producir más grasa durante la adolescencia, por ello es recomendable que los chicos y chicas laven su cabello con champú siempre que lo tengan sucio.
• Cara y cuello: Es bueno que laven su cara y su cuello con agua y jabón, además de mantenerlo limpio de esa manera podrán evitar espinillas o un exceso de acné.
• Orejas: Es bueno también que se laven las orejas con agua y con jabón.
• Pies: Para evitar malos olores es imprescindible una correcta higiene de los pies. Hay que lavarlos con agua y jabón y secarlos muy bien. Además hay que cambiar de calcetines al menos todos los días y limpiar zapatos y zapatillas.
• Boca: El uso del cepillo de dientes tras cada comida es una buena ayuda para combatir las caries y el mal aliento. Además no hay que olvidar las visitas periódicas de revisión al dentista.

• Genitales: Tanto chicas como chicos deben lavar bien sus partes genitales. Es preferible no usar jabón, sobre todo en el caso de las chicas porque destruye la flora vaginal, a no ser que se trate de un jabón específico para la parte genital. También es importante secarse muy bien para combatir la aparición de infecciones.
• Ropa: No sólo el cuerpo, también deben cambiarse de ropa y lavar esta con frecuencia.

No solo el cuerpo

Si la higiene personal es importante, no lo es menos la higiene de la casa. Los adolescentes deben saber que la casa hay que mantenerla limpia, incluida su habitación. También deben entender que ellos deben cooperar en la limpieza y el orden de la casa con el resto de la familia.

El calor generado por los alimentos y la obesidad

Las propiedades térmicas de los alimentos y bebidas dependen fuertemente de la composición química y la temperatura en la cual se desarrollan. El diseño del almacén y equipos también son necesarios para estimar procesos de calentamiento, refrigeración, congelamiento o secado de alimentos y bebidas. Para cálculos de transferencia de calor se incluyen la densidad, calor específico, conductividad térmica, difusividad térmica y demás propiedades que permite su evaluación.

          La conductividad térmica de un alimento depende de factores tales como composición, estructura, y temperatura. Se han realizado trabajos para adaptar la conductividad térmica de alimentos y de bebidas.

 Los valores experimentales determinados de la difusividad térmica de alimentos son escasos. Sin embargo con valores apropiados de la conductividad térmica, calor específico y densidad, la difusividad térmica.

1. El calor específico es una medida de la energía requerida para elevar la temperatura de un alimento un grado. Por lo tanto, el calor específico de alimentos o de bebidas se puede utilizar para calcular la carga de calor impuesta ante el equipo de refrigeración de alimentos y de bebidas. • La densidad es la relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. La porosidad configura la densidad de los alimentos granulares tales como el pan, el arroz y los cereales. Para otros alimentos, la porosidad es cero.
2. ANÁLISIS Si el alimento es un organismo vivo como fruta fresca o vegetales (hortalizas), estos generan calor a través de la respiración y pierden humedad por la transpiración. Ambos procesos se deben de incluir en los cálculos de transferencia de calor y se debe usar como referencia tablas de propiedades termo físicas medidas para alimentos.
3. PUNTO DE CONGELACIÓN • El punto de congelación inicial de un alimento es algo más bajo que el punto de congelación del agua pura debido a sustancias disueltas en el agua del alimento. • En el punto de congelación inicial, algo del agua en el alimento se cristaliza, y la solución restante se concentra.
4.  El alimento en general se componen mayoritariamente de agua congelada, sólidos sin disolver y estos por ultimo se concentran y así va bajando la temperatura de congelación. Guisantes congelados
5. TABLAS DE PROPIEDADES TÉRMICAS DE LOS ALIMENTOS Los componentes comúnmente encontrados en los alimentos incluyen: agua, proteína, grasa, carbohidratos, fibra y cenizas. Gracias a los experimentos realizados por los profesionales Choi y Okos (1986) existen tablas de componentes a los que desarrollaron modelos matemáticos para determinar las propiedades térmicas de éstos como función de la temperatura en el rango de -40 a 149° C.

LA PASTEURIZACIÓN • Es el proceso térmico realizado en líquidos (generalmente alimentos con el objetivo de reducir la presencia de agentes patógenos como por ejemplo ciertas bacterias, protozoos, mohos, levaduras, etc. Que puedan contener los alimentos

15. PROCESOS DE PASTEURIZACIÓN • Proceso VAT: El proceso consiste en calentar grandes cantidades de líquido en un recipiente estando a 63 °C durante 30 minutos • Proceso HTST: Este método es el empleado en los líquidos a granel, como la leche, los zumos de fruta, la cerveza, etc. • Proceso UHT = El proceso UHT es de flujo continuo y mantiene la leche a una temperatura superior más alta que la empleada en el proceso HTST, y puede rondar los 138 °C durante un período de al menos dos segundos

 

16. ESTERILIZACIÓN COMERCIAL • Es el proceso en el cual a un alimento que ha sido enlatado se le adiciona una temperatura especifica muy elevada

17. COCCIÓN • Mediante la cocción modificamos los componentes físicos y bioquímicos del alimento, mediante uno o varios de estos procesos: ablandamiento, coagulación, hinchamiento o disolución. (arroz, harina, legumbres secas...) o son más fáciles de absorber. • Así pues, con la cocción de las verduras conseguiremos la destrucción de la pectina o del almidón y con ello lograremos que el alimento se ablande, facilitando la digestión.

18. EL ESCALDADO • El escaldado es un tratamiento térmico que se aplica, sobre todo, a productos vegetales los cuales son sometidos de 50 a 70 C

19. VENTAJAS Y DESVENTAJAS • La ventaja de esterilizar los alimentos es para disminuir la población de microorganismos a una determinada temperaturas • Aumentar el índice de longevidad del alimento • Si se expone a muy altas temperaturas por largos períodos se pierden vitaminas • Cambios de sabor, textura y olor.

SOBREPESO Y OBESIDAD

En el mundo, 1.900 millones de adultos tienen sobrepeso u obesidad y 41 millones son niños menores de cinco años, según estimaciones de la Organización Mundial de la Salud (OMS).

Esta enfermedad no transmisible trae consigo complicaciones, como diabetes tipo 2, hipertensión arterial, hipercolesterolemia, hipertrigliceridemia, afecciones del aparato óseo o cuestiones cardíacas y cerebrovasculares, como accidentes o infartos. También se demostró que una persona obesa de larga data tiene mayor tendencia a desarrollar distintos tipos de cáncer.

Resulta primordial para generar nuevas conductas que se sostengan en el largo plazo y lograr el éxito en un tratamiento"

Algunas cuestiones a tener en cuenta para lograr el cambio de actitud necesario para mantener hábitos alimenticios saludables, son:­

1) No seguir dietas restrictivas ni `milagrosas': esta clase de dietas no son balanceadas, variadas ni se ajustan a los gustos, la actividad física o las patologías asociadas de cada persona. Son estándar, restringen uno o varios grupos de alimentos; de ninguna manera enseñan hábitos saludables. Por ello son difíciles de sostener en el tiempo y producen efecto rebote. Un plan nutricional, por el contrario, sí tiene en cuenta las particularidades del paciente antes mencionadas. De este modo, las nuevas costumbres adquiridas mantienen la salud emocional, mental y física del paciente.

2) Cuatro comidas y dos colaciones al día: por la mañana estamos apurados y muchas veces tomamos una infusión ligera o directamente nada. Entonces, a las dos o tres horas, estamos más cansados y nutricionalmente no estamos aptos para desarrollar nuestras actividades. Como consecuencia, la primera comida que realicemos seguramente no va a ser adecuada en cuanto a la calidad y cantidad de las porciones. En necesario realizar siempre las cuatro comidas diarias principales y las dos colaciones, sin saltearlas ni picotear entre horas. Lo ideal sería planificarlas desde el día anterior para no tentarnos con comida al paso.­

3) Controlar la cantidad y calidad de las porciones: lo recomendable no es privarse de los gustos, sino incorporarlos con moderación, disfrutándolos y manteniendo una alimentación equilibrada el resto del tiempo. Una porción saludable es aquella que el cuerpo requiere de acuerdo a la edad, la altura, la cantidad de actividad física que realiza, las enfermedades existentes, las etapas fisiológicas -por ejemplo, embarazo, lactancia, entre otras- para funcionar óptimamente y suplir las demandas diarias. Respecto a la calidad, hay que incorporar legumbres, frutas, vegetales y carnes magras que nos van a dar más saciedad y disminuir -aunque no eliminar- las harinas. También es importante leer las etiquetas de los productos que consumimos y no creer que un producto porque viene en un envase verde no engorda, porque es más liviano, pero sigue sumando calorías.­ ­

4) Diferenciar entre hambre y ansiedad: elegir lo que consumimos es parte del equilibrio psicoemocional que nos mantiene saludables y los excesos siempre nos llevan a romperlo. Estos desbalances pueden traer como consecuencia el sobrepeso y la obesidad. En general, nos tentamos con la comida chatarra, aquella que no posee valor nutricional, solo suma calorías, azúcares, sal y grasas saturadas. Estos productos desencadenan en nuestro cerebro el deseo de consumir mayor cantidad, son adictivos. Entonces consumimos más calorías que las que nuestros cuerpos pueden quemar.­

5) Realizar una actividad física que nos agrade y dormir bien: caminar al menos 30 minutos por día mejora nuestra actividad cardiovascular, ayuda a mantener el peso corporal, canalizar tensiones y previene y reduce la hipertensión arterial, la diabetes tipo 2 o el colesterol alto. El ejercicio aeróbico en general es lo recomendado para perder calorías; por ejemplo, caminar, correr o trotar, hacer natación o spinning. Si lo hacemos al aire libre, aumenta la producción de serotonina, neurotransmisor que está asociado al bienestar. Es importante elegir una actividad física que nos guste. Además, hay que dormir entre seis y ocho horas diarias para evitar aumentos de peso.­

6) La lactancia materna previene la obesidad en adultos: al menos un 50% de los casos de obesidad en adultos podría prevenirse si desde la niñez se adquieren hábitos alimenticios saludables. Con la lactancia, dentro de la primera hora de vida y hasta al menos los seis meses, se genera un hábito saludable en que el niño come menos cantidad, pero con mayor frecuencia, a la medida de sus necesidades.­

Para prevenir la obesidad, los padres deben contribuir a una alimentación consciente desde el comienzo, por ejemplo no agregando azúcar a los alimentos para que su paladar se acostumbre al sabor natural de los mismos y dándoles opciones saludables como alternativas a las golosinas.­

Hay que involucrar a los niños en la planificación de las comidas, para que puedan optar, dentro del abanico de alimentos saludables, por aquellos que se ajusten a sus gustos y, así, asegurarnos que los van a comer y se van a alimentar bien.­

ENFERMEDADES CAUSADAS POR LA OBESIDAD

PREVENCION.

la prevención de la obesidad como el conocimiento de las representaciones que los adolescentes poseen de ésta, permite avanzar en la comprensión para la elaboración de formas de educación que promuevan el desarrollo integral de las personas, en especial en ésta temática que posee una connotación social, no sólo por el aumento de la obesidad, sino también porque es una enfermedad que presenta impactos en otras áreas de la vida de las personas, en especial en el auto concepto, autoestima y la relación con el propio cuerpo, así como impacta también en la relación con los otros.

El sobre peso y la obesidad se caracterizan por el incremento de peso corporal y la acumulación de grasas en el organismo. En 95% la ganancia de peso es debido al consumo excesivo de alimentos ricos en grasas ,colesterol y azucares refinadas, así como la falta de ejercicio.

2. *• En la actualidad el sobre peso u obesidad predispone a desarrollar enfermedades como diabetes, presión alta, elevación de grasas en sangre (colesterol y triglicéridos), infartos, embolia algunos tipos de cáncer.

3. *• La forma más correcta y sana de prevenir y controlar el sobrepeso y la obesidad es tener una alimentación sana y hacer diariamente algún tipo de ejercicio.

4. **Ejemplos de alimentos que contienen muchas grasas.*Por lo que no es saludable consumirlos.

5. *• Ejemplo de alimentos necesarios para la salud que se deben consumir diariamente.