Macronutrientes: Digestión, Estructura y Funciones de Carbohidratos, Lípidos y Proteínas

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ChatGPT. (2026). Sistema digestivo y alimentos saludables [Ilustración]. Generada por inteligencia artificial de https://bit.ly/4qJKSrx

Introducción

Los macronutrientes constituyen la base de la nutrición humana y del funcionamiento celular. A través de complejos procesos de digestión, absorción y metabolismo, el organismo transforma estas moléculas en energía, estructuras y señales bioquímicas necesarias para la vida. Comprender su naturaleza química y fisiológica permite al estudiantado integrar conocimientos fundamentales para áreas como la salud, la nutrición y la fisioterapia.


Ilustración de alimentos divididos en tres categorías: proteínas, lípidos y carbohidratos.
Macronutrientes

Identificar la estructura, clasificación, digestión y metabolismo de los carbohidratos, lípidos y proteínas, para comprender su papel en la obtención de energía, el almacenamiento de biomoléculas y la formación de estructuras celulares, integrando las principales rutas metabólicas del organismo.

Actividad. Diagnóstico: ¿Qué tanto sabes?

En esta actividad, se explorarán los conocimientos previos sobre carbohidratos, lípidos y proteínas y su relación con procesos metabólicos esenciales para la vida. A través de esta actividad, se busca identificar el nivel de comprensión sobre conceptos básicos de bioquímica y fisiología celular que serán clave para el desarrollo del tema.

Lee cuidadosamente cada pregunta y selecciona la opción que consideres correcta.

Digestión

La digestión es un proceso coordinado que transforma macromoléculas complejas en moléculas simples absorbibles, mediante procesos fisicoquímicos, regulación hormonal, neural y acción enzimática secuencial; consta de tres fases principales:

A. Fase cefálica B. Fase gástrica C. Fase intestinal
  • Se inicia por estímulos sensoriales: vista, olor y pensamiento de la comida.
  • Tiene mediación nerviosa: nervio vago → parasimpático.
  • La preparación funcional del sistema digestivo contempla:
    • Secreción gástrica.
    • Liberación pancreática.
    • Producción de saliva con amilasa.
  • El estímulo principal es la distensión del estómago.
  • Se observa producción de ácido clorhídrico (HCl) por células parietales.
  • Se activa pepsinógeno → pepsina → degradación proteica.
  • Hay mezcla y maceración mecánica → quimo.
  • Sucede la entrega del quimo al duodeno.
  • La colecistocinina (CCK) estimula la contracción de la vesícula biliar→ liberación de bilis para emulsificar lípidos.
Ilustración de las tres fases de la regulación de la secreción gástrica: fase cefálica, gástrica e intestinal
Fases de la regulación de la secreción gástrica.
Gemini. (2026). Fases de la regulación gástrica [ilustración]. Generada por inteligencia artificial.

Carbohidratos

Glucosa

Los carbohidratos o azúcares son compuestos químicos que poseen un grupo aldehído o cetona y que además contienen varios grupos hidroxilo (OH), con fórmula molecular general general Cn(H2O)n; por ejemplo, la glucosa es C6H12O6, aunque algunos carbohidratos también contienen nitrógeno, fósforo o azufre.

Los carbohidratos pueden ser clasificados según su estructura molecular en mono-, di- y polisacáridos. Las moléculas que tienen una sola unidad de azúcar se denominan monosacáridos y, en consecuencia, no pueden ser hidrolizadas en unidades más pequeñas. Cuando dos monosacáridos se combinan, lo hacen mediante el llamado enlace glucosídico, en un proceso que conlleva la eliminación de una molécula de agua y forman un disacárido. Los trisacáridos contienen tres unidades de azúcar que pueden ser iguales o diferentes; de manera similar, la adición de más grupos producirá correspondientemente tetrasacáridos, pentasacáridos, etc.; estos últimos son conocidos como oligosacáridos.

Los carbohidratos, como la glucosa, tienen diversas funciones en las células de los organismos vivos, como los siguientes:

Fuente energética
Los polisacáridos como el almidón son la fuente energética de los vegetales, las bacterias y los hongos; en el caso de los animales, la energía proviene principalmente del glucógeno. La glucosa, que es el principal componente de estos polisacáridos, es el combustible que utiliza la célula para satisfacer su demanda energética.
Reserva
Los carbohidratos son almacenados en polisacáridos, como almidones en tubérculos y semillas o en forma de glucógeno en los animales. Estas moléculas pueden hidrolizarse y generar glucosa, en el caso de que ésta no haya sido ingerida por el organismo.
Compuestos estructurales
Los carbohidratos conforman estructuras de sostén, movilidad y transporte en todos los organismos: paredes celulares en los vegetales, sistema vascular en las plantas y aparato muscular en los insectos.
Precursores
Algunos carbohidratos forman parte de la materia prima requerida para la síntesis de proteínas, lípidos y de algunas vitaminas, como la C y el inositol.
Señales de reconocimiento
La participación de algunos carbohidratos es fundamental en los complejos procesos de reconocimiento celular, como pueden ser la coagulación, el reconocimiento de hormonas y en la aglutinación de moléculas orgánicas.

Rutas metabólicas

Los carbohidratos son moléculas muy importantes en los procesos metabólicos que intervienen en diferentes rutas que son esenciales para la obtención de energía y para la síntesis de otras moléculas. Entre las principales rutas metabólicas, se encuentran:

Glicólisis

Uno de los procesos más importantes es la glicólisis, en el cual se captura una cantidad pequeña de energía al convertir una molécula de glucosa en dos moléculas de piruvato.

Glucogénesis

Una de estas rutas, llamada glucogénesis, está relacionada con la síntesis de glucógeno en condiciones de elevada concentración de glucosa.

Glucogenólisis

El proceso inverso de la glucogénesis es llamado glucogenólisis, en el cual se degrada el glucógeno cuando el aporte de glucosa es pequeño.

Gluconeogénesis

La glucosa también puede sintetizarse a partir de precursores distintos de los hidratos de carbono, por medio de un proceso denominado gluconeogénesis.

Pentosas-fosfato

Otra ruta metabólica esencial para la célula es la ruta de las pentosas-fosfato, la cual permite a las células convertir la glucosa 6-fosfato, un derivado de la glucosa, en ribosa 5-fosfato. Este azúcar se utiliza para sintetizar los nucleótidos, los ácidos nucleicos y otras clases de monosacáridos. También se produce en esta ruta fosfato de dinucleótido de nicotinamida y adenina (NADPH), un agente reductor celular importante (McKee y McKee, 2003).

Diagrama que muestra las rutas del metabolismo de carbohidratos.
Principales rutas del metabolismo de carbohidratos

Lípidos

A diferencia de los carbohidratos, que se clasificaban en función de los grupos funcionales que poseían, los lípidos no pueden clasificarse de esta manera porque no poseen un grupo funcional característico.

lípidos
C27H46O

Los lípidos son sustancias de origen biológico, solubles en disolventes orgánicos —cloroformo, benceno, etc.—, y muy poco o nada solubles en agua. Como consecuencia de ello, el término lípido abarca un gran número de compuestos orgánicos con estructuras muy diversas; no obstante, poseen algo en común: la porción principal de su estructura es de naturaleza hidrocarbonada y ésta es la razón de su escasa o nula solubilidad en agua.

Los lípidos desempeñan diversas funciones biológicas de gran importancia, ya que:

  • Constituyen las principales reservas energéticas de los seres vivos.
  • Forman parte de las membranas celulares.
  • Regulan la actividad de las células y los tejidos.

Una forma de clasificar los lípidos es la que se basa en su comportamiento frente a la reacción de hidrólisis en medio alcalino (saponificación):

Saponificables
Los lípidos saponificables son los que se hidrolizan en medio alcalino y producen ácidos grasos, que están presentes en su estructura; en este grupo, se incluyen las ceras, los triacilglicéridos, los fosfoglicéridos y los esfingolípidos.
No saponificables
Los lípidos no saponificables son los que no experimentan esta reacción: terpenos, esteroides y prostaglandinas; en este último grupo, también están incluidos los ácidos grasos.

Proteínas

Proteínas

Las proteínas son macromoléculas formadas por carbono, oxígeno, nitrógeno, hidrógeno y, en menor cantidad, pueden contener fósforo, azufre y otros elementos como magnesio, cobre y hierro.

Son cadenas de unidades de aminoácidos que se encuentran unidas por medio de enlaces peptídicos entre los grupos carboxilo y el grupo amino.

Los aminoácidos, estructura básica de las proteínas, son compuestos orgánicos que contienen un grupo funcional amino (NH2) y un grupo carboxilo (COOH). Se clasifican de la siguiente manera según la capacidad del organismo para sintetizarlos (Carbajal, 2013):

Esenciales o indispensables (8-9):
  • No pueden ser sintetizados en el organismo.
  • Deben ser aportados por la dieta para mantener el balance de nitrógeno.

Nutrientes

  • Fenilalanina
  • Isoleucina
  • Leucina
  • Lisina
  • Metionina
  • Triptófano
  • Treonina
  • Valina
  • Histidina
No esenciales:
Pueden ser sintetizados en el organismo principalmente en hígado, a partir de intermediarios por transaminación.

No nutrientes

  • Alanina
  • Arginina
  • Aspartato
  • Asparagina
  • Glutamato
  • Glutamina
  • Glicina
  • Prolina
  • Serina
Condicionalmente esenciales:
Normalmente son no esenciales. En algunas circunstancias, tienen que ser aportados por la dieta:
  • Las necesidades exceden la capacidad de síntesis.
  • El aminoácido esencial precursor está en pequeñas cantidades:
    - Metionina —esencial → cisteína no esencial.
    - Fenilalanina —esencial → tirosina no esencial.
  • Si disminuye metionina o fenilalanina, la cisteína y la tirosina son esenciales.
  • Pueden provocar alteraciones del metabolismo.

La unión de varios aminoácidos por medio de enlaces peptídicos da como resultado la formación de cadenas de diferentes tamaños denominadas péptidos, que se dividen en:

  • Oligopéptidos, si el número de aminoácidos que forman la molécula está en el rango de 2 a 10.
  • Polipéptidos, si el número de aminoácidos que forman la molécula es superior a 10 aminoácidos.
  • Proteínas, si el número de aminoácidos que forman la molécula es superior a 50 aminoácidos.

A su vez, las proteínas se organizan por niveles:

Diagrama que muestra los cuatro niveles de estructura de las proteínas.
Niveles de organización estructural de las proteínas

Las funciones de las proteínas se derivan directamente del tipo de aminoácido que la constituye y del orden en el que éstos se encuentran. Las proteínas determinan la forma y la estructura de las células y dirigen casi todos los procesos vitales; sus principales funciones son las siguientes:

Estructural
Forman tejidos de sostén y estructuras celulares, aportan elasticidad y resistencia a órganos y tejidos, además de que actúan como receptores al ser parte de las membranas celulares o facilitan el transporte de sustancias.
Enzimática
Las proteínas actúan como catalizadores al acelerar las reacciones químicas del metabolismo, además de que interaccionan de forma específica.
Hormonal
Algunas hormonas son de naturaleza proteica, como la insulina y el glucagón, que son las encargadas de regular los niveles de glucosa en sangre, o la hormona del crecimiento.
Defensa
Las proteínas desarrollan anticuerpos y se encargan de regular factores contra agentes extraños, infecciones y toxinas bacterianas; por ejemplo, el fibrinógeno y la trombina participan en la formación de coágulos de sangre para evitar las hemorragias, y las inmunoglobulinas actúan como anticuerpos.
Transporte
Por ejemplo, la hemoglobina y la mioglobina son proteínas transportadoras de oxígeno en la sangre y los músculos.
Reserva
Las proteínas cumplen una función energética, ya que aportan 4 kcal/g.
Contracción muscular
Facilitan el movimiento de las células, ya que constituyen las miofibrillas que son responsables de la contracción de los músculos.

Conclusiones

Los macronutrientes —como los carbohidratos, los lípidos y las proteínas— son esenciales para el correcto funcionamiento del organismo, ya que participan en la obtención de energía, la formación de estructuras celulares y la regulación de procesos biológicos vitales. A través de la digestión y el metabolismo, estas biomoléculas son transformadas en compuestos simples que permiten mantener las funciones celulares, el crecimiento, la reparación de tejidos y el equilibrio fisiológico. Comprender su estructura, clasificación y funciones permite integrar conocimientos fundamentales para las ciencias de la salud, especialmente en áreas como la nutrición y la fisioterapia, donde la adecuada utilización de los nutrientes influye directamente en el rendimiento, la recuperación y el bienestar del individuo.

Autoevaluación. El recorrido de los nutrientes

A través de esta actividad, identificarás conceptos relacionados con la digestión, la clasificación y el metabolismo de carbohidratos, lípidos y proteínas, así como algunas de las principales rutas metabólicas involucradas en estos procesos.

Lee cuidadosamente cada reactivo y selecciona la opción correcta de acuerdo con los conceptos revisados.

Fuentes de información

Bibliografía

  • McKee, Trudy y McKee, James R. (2003). Bioquímica. La base molecular de la vida (3.a ed.). McGraw-Hill Interamericana.

Documentos electrónicos

  • Carbajal, Ángeles. (2013). Mi manual de nutrición y dietética. Universidad Complutense. https://www.ucm.es/nutricioncarbajal/manual-de-nutricion
  • Luque, M. Victoria. (s. f.). Estructura y propiedades de las proteínas (tesis de maestría). Universidad de Valencia, España. https://www.uv.es/tunon/pdf_doc/proteinas_09.pdf
  • Moreno, Sergio F. (s. f.). Lípidos. En Temas selectos de bioquímica general. Universidad de Sonora. https://dagus.unison.mx/smoreno/3%20L%C3%ADpidos.pdf

Cómo citar

Revuelta, Daniela Yazmin y Uresty, Carla Gabriela. (2026). Macronutrientes: Digestión, Estructura y Funciones de Carbohidratos, Lípidos y Proteínas. Unidades de Apoyo para el Aprendizaje. CUAED/Facultad de Medicina-UNAM. (Vínculo)