Bioqui vet ii sc
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BIOQUIMICA VET II • OBJETIVO.- facilitar los conocimientos teórico – prácticos que permitan formar un concepto cabal del proceso digestivo y metabólico de los alimentos que ingresan al organismo animal. • JUSTIFICACION.- permite la formación integral del alumno respecto a los nutrientes que debe recibir un organismo animal para su normal desarrollo. Es necesario el conocimiento de las fuentes alimenticias y energéticas.
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BIOQUIMICA VET II• OBJETIVO.- facilitar los conocimientos teórico –
prácticos que permitan formar un concepto cabal del proceso digestivo y metabólico de los alimentos que ingresan al organismo animal.
• JUSTIFICACION.- permite la formación integral del alumno respecto a los nutrientes que debe recibir un organismo animal para su normal desarrollo. Es necesario el conocimiento de las fuentes alimenticias y energéticas.
contenidoTermodinámica y cinética bioquímicaBioenergética – oxidaciones biológicasenzimasDigestión - absorciónmetabolismoMembranas
Termodinámica y cinética bioquímica
Equilibrio químicoEnergíaCambios de energía en las reacciones químicasEnergía libreCinética química
Bioenergética. Oxidaciones biológicas
Oxidación – reducciónOxidaciones biológicasCadena respiratoriaMitocondriasComponentes de la cadena respiratoriaFlavoproteina, coenzima Q, citocromosFosforilación a nivel de sustrato
EnzimasNomenclatura y clasificación de las enzimasNaturaleza química de las enzimasHoloenzima, apoenzima, coenzimaMetaloenzima, zimógenos, isozimasCatálisis enzimáticaDistribución intracelular de enzimasFactores que modifican la actividad enzimáticaInhibidores enzimáticos
Digestión y absorciónGeneralidadesSalivaJugo gástricoJugo pancreáticoJugo entéricoBilisResumen del proceso digestivo de los principios de la
dieta (carbohidratos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos).
Absorción (carbohidratos, lípidos, proteínas)
metabolismoIntroducciónMetabolismo intermedioMetabolismo (carbohidratos, lípidos, proteínas)Vías metabólicasEstudios del metabolismoMétodos de investigaciónSistemas empleados en los estudios metabólicos
membranaIntroducciónEstructura de las membranas biológicasTransporte a través de membranasTransporte pasivoDifusión simpleTransporte activoTransporte activo secundarioEndocitosisExocitosis
EvaluaciónPrimer parcial teórico 20 %Segundo parcial teórico 20%Examen final teórico 20 %Examen final practico 20 %Participación 10 %Trab. Encargados 5 %Asistencia 5 %
Unidad Itermodinámica y cinética
bioquímicaEn bioquímica interesa conocer si una determinada
reacción producirá o requerirá energía, o en que sentido transcurrirá , o si se producirá con mayor o menor rapidez.
La termodinámica y la cinética dan respuestas a estos interrogantes.
termodinámicaEstudia las relaciones entre la energia y los cambios
físicos de origen térmico.EQUILIBRIO QUIMICASon reacciones reversible en la cual dos sustancias se
A y B (reactivos)se combinan para formar C y D ( productos).
1A + B C + D 2Las sustancias C y D pueden combinarse para formar
A y B esta es una reacción inversa.
La velocidad a la cual transcurren estas reacciones será, según la ley de Guldberg y Waage de acción de las masas.
Si V1 = V2 entonces
K1(A)(B) = K2(C)(D)
Se dice que la reacción ha alcanzado el equilibrio.
Si la ecuación (1) transponemos términos:
K1 (C)(D) ___ = ______K2 (A)(B)Dado que K1/K2 es un cociente entre constantes, el
resultado será también un valor constante, el cual se llama constante de equilibrio.
(C)(D)Keq = _____
(A)(D)
ENERGIASe define como la capacidad para realizar un trabajo.
Tipos de energía: química, térmica, mecánica, eléctrica, radiante, etc.
El desarrollo y crecimiento de una organismo, así como la continua renovación de sus estructuras, implica un gran número de síntesis químicas que requiere energía.
El mantenimiento de la temperatura corporal, el trabajo mecánico, la generación de impulsos eléctricos en el sistema nervioso, el transporte de sustancias a través de membranas son procesos que demandan energía.
Fuente de energia.La fuente primaria de energía para todas las formas
de vida es la radiación solar (fotosíntesis)
La energía química tiene un papel preponderante en los procesos biológicos
La energía química de un compuesto esta representada por el movimiento y posición relativa de los átomos y partículas que lo componen, por los enlaces y atracciones que se establecen entre sus elementos constituyentes, etc.
CAMBIOS DE ENERGIA EN LAS REACCIONES QUIMICAS
Desde el punto de vista termodinámico, interesa la diferencia de energía entre el estado inicial y el final, no el mecanismo por el cual se cumple el proceso.
La forma mas común de energía es el calor.
Los procesos de consumo se denominan endotérmicosLos procesos de producción se denominan
exotérmicos
Caloría (cal) es la cantidad de calor necesaria para elevar de 14,5 a 15,5 ºC la temperatura de 1 g de agua
El calor de combustión es la máxima energía que se puede obtener de una sustancia oxidando completamente cada uno de sus elementos constituyentes.
Si se oxida 1 mol (342 g) de sacarosa hasta CO2 y H2O se producen 1.350 Kcal
Entalpia.- (H) es la energía calórica liberada o consumida en un sistema a temperatura y presión constantes.
ENERGIA LIBRELas reacciones químicas se realizan en un medio en el
cual la temperatura y la presión se mantienen constantes.
Solo una fracción de la energía liberada en los procesos bioquímicos es disponible para realizar trabajo de algún tipo.
A esta fracción se la llama energía libre
la entropía es energía degradada, no utilizable para realizar trabajo.
SENTIDO DE UNA REACCION QUIMICA
Energía libre es energía útil, aplicable a la realización de trabajo.
Entropia es energía degradada, inútil para efectuar trabajo.
Las reacciones cuyo cambio de energía libre estándar es negativo se dice que son energónicas.
Las reacciones que tienen cambio de energía positivo, no son espontaneas se denominan endergónicas.
Para que una reacción transcurra espontáneamente, debe haber disminución de energía libre.
Así como la entropía tiende a aumentar, la energía libre o entalpia tiende a disminuir.
En los sistemas biológicos, el estado de equilibrio es la excepción, la vida utiliza energía externa a fin de mantener un estado de no equilibrio, el equilibrio se alcanza con la muerte.
Los procesos endergónicos que ocurren en los seres vivos serian inviables si no se les aporta energía (fotosíntesis).
En los animales los procesos de síntesis se realizan en etapas, los productos intermedios son activados por compuesto de alta energía.
Compuestos ricos en energía: Acetil Co.A, ATP, ADP, AMP, etc.
Cinética químicaCinética es la ciencia que ofrece explicaciones acerca
de la velocidad y de los mecanismos de las reacciones químicas.
En una reacción química se rompen y/o se forman enlaces entre átomos, se modifican interacciones de elementos que constituyen las moléculas participantes.
Las colisiones deben ser efectivas, de ellas depende la velocidad con la cual se produce una reacción.
La velocidad se expresa en términos de cantidad de reactivos convertido en producto (producto formado) en la unidad de tiempo (moles por seg)
1A + B C + D 2La velocidad de la reacción 1 será:
V1 = K1 (A)(B)
Energía de activación.- es la energía que debe suministrarse para alcanzar el estado activo.
Esta activación depende de varios factores:
1) la diferencia entre la energía del estado inicial de las moléculas reactivas y la energía correspondiente al estado activo de transición.
2) la frecuencia de choques entre moléculas.
3) la orientación adecuada de las moléculas involucradas.
LA CELULA COMO SISTEMA «ABIERTO»
Las células vivas son sistemas abiertos en permanente intercambio de materia y energía con el ambiente.
Las concentraciones de muchos de los componentes de la célula pueden parecer estables, ellos se encuentran en un estado estacionario dinámico en la cual la velocidad de formación de una determinado compuesto es balanceado por su tasa de remoción.
Los principios de la termodinámica se aplica a sistemas cerrados que son los que no intercambian materia con el medio y pueden alcanzar un equilibrio termodinámico.
Los organismos vivientes son sistemas abiertos, que existen en un estado estacionario dinámico, que aumenta la entropía del universo y por lo tanto, son irreversibles.
Unidad IIBioenergética
INTRODUCCIONProcesos como: 1) la síntesis de componentes
celulares, 2) transporte de sustancias a través de membranas, 3) contracción muscular, 4) movimiento de cilios y flagelos, etc.
Todos estos procesos requieren el suministro de energía necesaria.
La energía para los procesos biológicos procede del sol
La energía lumínica puede ser captada por pigmentos existentes en los vegetales y algunos microorganismos y transformada mediante la fotosíntesis.
La energía química es utilizable para la síntesis de sus propios componentes (CHOs, lípidos, proteínas, etc) a partir de sustancias muy simples (CO2, H2O, N2, NH3, NO3).
A estos organismos que transforman se llaman fotótrofos.
Los microorganismos que utilizan ya elaborado se denominan quimiótrofos.
6 moles CO2 + 6 moles H2O + 686 Kcal 1 mol C6H12O6 + 6 moles O2La glucosa (C6H12O6) es sintetizada por organismos
fotótrofos a partir de H2O y CO2.Los 686 Kcal necesarias para sintetizar una molécula
gramo (180 g) de la hexosa provienen de la radiación solar.
Existe compuestos intermediarios especiales, de alto contenido energético, los cuales actúan como reservorios y transportadores de la energía
Los seres vivos que participan en el proceso de la fotosíntesis se denominan Autótrofos.
Los seres vivos que incorporan moléculas complejas se denominan heterótrofos.
Las oxidaciones a las que son sometidas las moléculas
es el principal mecanismo de liberar energía.En los seres aerobios la oxidación es la fuente de
energía. La oxidación de la glucosa y de otras sustancias se
realiza de manera ordenada.
En todos los seres vivientes el principal compuesto intermediario rico en energía es el adenosin trifosfato (ATP).
En caso de la glucosa, su oxidación completa en el organismo da los mismos productos finales que los de su combustión en laboratorio.
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O
OXIDACION – REDUCCION
Oxidación.- es la combinación de un elemento o compuesto con oxigeno. Es la captación de O24Fe + O2 ----------- 2 Fe2 O3C + O2 -------- CO2 (combustión)
Reducción.- es el fenómeno inverso ocasionada por la pérdida de oxigeno por parte de un compuesto.
Fe2O3 + 3H2 -------------- 2Fe + H2O
C + O2 CO2Carbono + oxigeno = anhídrido carbónico
El carbono se ha oxidado
Todos los elementos que se oxidan pierden o ceden electrones.
La oxidación y reducción siempre van acopladas, una oxida y otra reduce.
Fe2O3 + 3H2 2 Fe + 3 H2O
El hierro ha perdido el oxigeno al cual estaba unido al oxido férrico, por lo tanto se ha reducido.
La oxidación importa una pérdida de electrones, mientras que la reducción implica ganancia de electrones.
Oxidaciones biológicas
Los sustratos que se oxidan en el organismo sufren dehidrogenación.
Los hidrógenos sustraídos al sustrato han de unirse finalmente a oxigeno molecular para formar agua.
La reacción de deshidrogenación son catalizadas por deshidrogenasa, el H es captado por la Coenzima que puede ser (NAD, NADP o FAD).
Cuando la reacción es fuerte o brusca hay liberación de energía, la célula no puede aprovecharla y se pierde por medio del calor.
En los procesos biológicos, los H que se quitan al sustrato no son directamente oxidados por el O2.
CADENA RESPIRATORIADenominada también cadena de transporte
electrónico.Los hidrógenos sustraídos a los sustratos son
transferidos en forma gradual a través de una serie de aceptores.
Los aceptores están dispuestos ordenadamente según un gradiente de potencial de reducción creciente y asociados íntimamente a las enzimas que catalizan las transferencias.
El conjunto recibe el nombre de cadena respiratoria.
La cadena respiratoria tiene una serie de etapas:
1) se transfiere 2 (H) y 2 (e) cedidos por el sustrato.
2) los protones quedan en el medio y los (e) de un aceptor a otro.
3) el O2 capta (e) y se une al protón (H) del medio y forma H2O como producto final.
Toda reacción bioquímica transcurre, en las condiciones existentes en la célula, gracias a la existencia de catalizadores que disminuyen la energía de activación.
Solo las enzimas específicas aseguran el cumplimiento de la liberación de la energía.
Los hidrógenos no pasan de un sustrato a otro aceptos si no existe enzimas.
MITOCONDRIAS
Son los organelos en las cuales tiene lugar la transferencia ordenada de electrones y la captación de la energía que ese flujo de electrones produce.
El tamaño, forma y número varían de un tejido a otro.
La estructura básica de las mitocondrias es la misma en todos.
Poseen membrana externa en la cual existen poros o canales a base de proteína denominada porina.
Existe la membrana interna que delimita un espacio central o matriz mitocondrial.
La membrana interna posee una permeabilidad muy selectiva, solo puede ser atravesada libremente por el H2O, O2, CO2 y NH3.
En la cara interna existe partículas submitocondriales.Existe varias enzimas en el espacio intermembranas.En ella se encuentran los componentes de la cadena
respiratoria.
COMPONENTES DE LA CADENA RESPIRATORIA
Todos los integrantes de la cadena de transporte de electrones se encuentran en la membrana interna de la mitocondria, constituyendo un sistema multienzimático altamente ordenado
Su inclusión en la membrana asegura la disposición espacial adecuada para un óptimo funcionamiento.
A la matriz mitocondrial llegan sustratos oxidables (piruvato, cetoglutarato, etc.)
En las células existen el NAD, NADP ambas actúan como aceptores de (H) y electrones.
El (NADH) que se forma en el citoplasma no puede ceder (H)a la cadena respiratoria.
El (NAD) reducido cede (H) a la cadena respiratoria para producir energía.
El (NADP) reducido transfiere (H) a ser utilizado en la síntesis de Ac. Grasos y esteroides.
Flavoproteinas.- son grupos prostéticos firmemente unidos a otros elementos. El NAD reducido es oxidado por el primer complejo enzimático de la cadena respiratoria que contiene a la NADH dehidrogenasa y esta incluido en la membrana interna de la mitocondria.
Coenzima Q.- también denominado ubiquinona, es un aceptor único de la cadena respiratoria que no esta unido a proteínas. Actua como un portador móvil de electrones.
.
Citocromos.- son hemoproteinas con capacidad de aceptar electrones. El átomo de hierro del hemo capta reversiblemente un electrón, pasando del estado oxidado (Fe3) al reducido (Fe2).
Hay varios tipos de citocromos (A,B,C)
El mas conocido es el C esta compuesto por 104 AA y un grupo prostético hemo.
FORMACIÓN DE PRODUCTOS DE REDUCCION PARCIAL DEL OXIGENO.
La etapa final de la cadena respiratoria es la reducción de una molécula de O2 por la cesión de 4 electrones (O2)2.
Si la reacción no se completa se forma productos tóxicos que afectan a las moléculas constituyentes de la célula.
Los radicales (HO) son mas reactivos y tóxicos y los efectos nocivos sobre diferentes componentes de la célula, como ADN, proteínas, enzimas, lípidos son:
A) producen ruptura de ADN y modifica químicamente las bases nitrogenadas.
B) oxidan grupos sulfhídricos S – S de proteínas, alterando sus moléculas.
C) atacan Ac. Grasos insaturados de lípidos componentes de membranas.
FOSFORILACION OXIDATIVAEs la producción de ATP utilizando la energía
liberada durante el transporte de electrones a lo largo de la cadena respiratoria.
Es una reacción endergónica que puede ocurrir si es acoplada a procesos que suministren la energía necesaria.
La energía producida por la transferencia de electrones es aplicada a la síntesis de ATP.
El complejo se realiza a nivel de membrana interna y citoplasma de la mitocondria.
El mas importante factor regulador de la fosforilación oxidativa es el nivel de ADP en la matriz mitocondrial.
Cuando no hay ADP la respiración se detiene.
En presencia de O2 y con provisión adecuada de sustrato, la actividad respiratoria de las mitocondrias depende de la cantidad de (ADP) disponible.
La provisión de ADP en la mitocondrias esta dado por un traslocador específico, existente en la membrana interna, el cual introduce ADP de exterior y lo intercambia por ATP.
FOSFORILACION A NIVEL DE SUSTRATO
La degradación de sustancias en las células se produce a través de una serie de transformaciones químicas sucesivas.
En la primera de estas reacciones se forma un compuesto intermedio, el cual pasa a la siguiente etapa para dar otro producto intermedio, que a su vez sufrirá la próxima reacción.
Esta secuencia ordenada recibe el nombre de vías metabólicas.
UNIDAD I
DIGESTION Y METABOLISMO INTERMEDIO
METABOLISMOSe utiliza el termino de “metabolismo
intermedio” para designar las transformaciones químicas que ocurren dentro de las células.
Las reacciones comprendidas en el proceso de digestión previo a la absorción de sustancias en el tracto gastro-intestinal son consideradas.
etapas pre-metabólicas
Los procesos degradativos corresponden al catabolismo y los procesos de biosíntesis, al anabolismo.
Los procesos degradativos del catabolismo tienen naturaleza oxidativa, mientras que el anabolismo es reductivo.
La biosíntesis y la degradación de las estructuras moleculares que conforman los seres vivos funcionan continuamente.
Por ello las estructuras no se encuentran estática sino en permanente recambio.
En todo organismo viviente existe un equilibrio dinámico entre anabolismo y catabolismo, lo que hace un metabolismo.
El equilibrio se traduce en la igualdad entre el total de átomos de cada especie que ingresa y el que se excreta.
El balance es característico del estado de salud.
Esquema del metabolismo intermedio
A X1 X2 X3 B
A = sustrato inicialB = producto finalX1, X2,X3 = productos intermediosA, b, c,d = reacciones parciales
a b c d
Vías metabólicasGeneralmente las transformaciones metabólicas,
tanto de degradación como de síntesis, se realizan a través de series de reacciones, catalizadas por enzimas y ordenada en secuencia de reacciones.
Cada una de esas series de reacciones que llevan a la conversión de una sustancia en un determinado producto final, corresponde a lo que se denomina una vía metabólica.
A B C Dsecuencia lineal de reacciones
A B
ab c
P
C E
Q
RAMIFICACION EN UNA SECUENCIA DE REACCIONES
A B C D
A B C DSECUENCIA DE REACCIONES REVERSIBLES
S
REVERSIBILIDAD DE UNA VIA METABOLICA A TRAVES DE UN DESVIO
A
C
BD
PS
CICLO METABOLICO
Métodos de investigaciónEl uso de “marcadores” es uno de los recursos
metodológicos mas fructíferos en los estudios metabólicos. La sustancia precursora es “etiquetada” o “marcada” de tal modo que se puede rastrear su distribución y sus transformaciones.
El uso de elementos isotópicos artificiales incorporados como marcadores de una sustancia precursora, han contribuido mejorar la técnica.
Isótopos estables: H2 C13 N15 O18
Isótopos radiactivosH3 C14 Na24 P32 S35 K42 I131 Ca45
El organismo no distingue entre elementos isotópicos artificiales y elementos naturales, lo cual significa que ambos sufren exactamente el mismo tratamiento metabólico.
Se utilizó isótopos estables “pesados” o isótopos radiactivos.
De los experimentos realizados surgió el concepto de recambio permanente de los componentes corporales
La “Vida Media” es decir el tiempo que tarda en renovarse el 50% de un determinado compuesto en un tejido.
El uso de isótopos radiactivos ha llevado a realizar una verdadera “disección” de muchas vías metabólicas.
El estudio de enzimas aisladas es otra línea de investigación.
El uso de agentes que bloquean o inhiben específicamente una enzima ha posibilitado el estudio de secuencias metabólicas y la identificación de metabolitos intermedios.
Sistemas empleados en los estudios metabólicos
ANIMAL INTACTO.-(estudios “in vivo”) los experimentos se realizan en el organismo completo.
ORGANO INTACTO.- (“in vivo” o en “in vitro”), se utiliza un órgano, ya sea “in situ” o aislado del animal.
CORTES DE TEJIDO.- (“in vitro”) el experimento se realiza en finas secciones de un tejido.
CELULAS ENTERAS.- los experimentos se realizan en una población homogénea de células.
HOMOGENIZADOS DE TEJIDOS.- (“in vitro”) son preparaciones en las cuales las membranas celulares han sido destruidas por rupturas de las células con medios mecánicos o de otro tipo.
EXTRACTOS DE TEJIDOS.- a partir de estos se pueden aislar y purificar enzimas, factores o metabolitos.
TRABAJO EN GRUPOS EN EL AULA
Realizar un socio drama en grupos que ejemplifique las vías metabólicas.
Un grupo deberá realizar el esquema del metabolismo intermedio.
polisacáridosHomopolisacaridos: almidón, amilopectina,
glucógeno, dextrinas, dextranos, inulina, celulosa,quitina.
Heteropolisacaridos: glicosaminoglicanos, proteoglicanos, peptidoglicanos, glicoproteinas.
oligosacaridosDisacaridos: maltosa, sacarosa, lactosa, celobiosaMONOSACARIDOS: ALDOSAS: triosas (gliceraldehido), tetrosas
(eritrosa, treosa), pentosas (ribosa, arabinosa, xilosa, lixosa) y hexosas (alosa, altrosa, glucosa, manosa, gulosa, idosa, galactosa, talosa)
CETOSAS: triosas (dihidroxiacetona) tetrosas (eritrulosa) pentosas (ribulosa, xilulosa) y hexosas (psicosa, fructosa, sorbosa, tagatosa)
UNIDAD II
DIGESTION Y METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS
DIGESTION DE CARBOHIDRATOSLa digestion de los carbohidratos (almidon,
glucogeno, celulosa, amilopeptina, amilosa, quitina y otros) comienzan su digestión en la boca.
La degradación se cumple mediante reacciones de hidrólisis, catalizadas por enzimas.
Las glandulas salivales (parótida, sublinguales, submaxilares) producen la saliva parcial y saliva total y desemboca en la boca.
La saliva es un liquido incoloro, viscoso de un pH 6,8, contiene 99,5 % de agua y 0,24 minerales y 0,26 % de sustancias orgánicas.
La saliva participa en el proceso digestivo iniciando la hidrólisis del almidón y otros polisacáridos (glucógeno) presentes en el alimento.
Esta enzima se denomina amilasa salival o ptialina y requiere la presencia de iones Cl y Ca para actuar.
La amilasa es una alfa amilasa que desdobla a las uniones alfa 1-4 del almidón (endo amilasas) y las beta amilasas (exo-amilasas) que desdobla los extremos de la cadena.
La amilasa salival no alcanza a desdoblar todo en la boca por el escaso tiempo y finalmente se inactiva por el pH del estómago.
Sistema digestivo
ABSORCIONEl proceso de digestión degrada a los glúcidos de los
alimentos hasta el estado de monosacáridos. Solo este tipo de compuestos puede absorberse en la mucosa intestinal y metabolizarse luego en las células.
Después de su absorción, los monosacáridos son transportados hacia el hígado, por la circulación portal.
En el hígado, tanto la galactosa como la fructosa pueden ser transformados en glucosa u otros metabolitos idénticos a los derivados de la glucosa.
La principal función de la glucosa en el organismo es la de servir como combustible de las células.
Durante el periodo de absorción que sigue a una comida (glúcidos) el hígado no alcanza a capturar toda la glucosa que le llega y transformarla en glucógeno.
Todos los tejidos reciben un aporte continuo de glucosa principalmente músculo y hígado.
La glucógenolisis hepática es un importante mecanismo para mantener el nivel de glucosa en sangre (glucemia) durante los intervalos que median de una comida a otra.
A diferencia del hígado, el tejido muscular no puede dar lugar a la glucosa libre a partir de su glucógeno.
En cambio la degradación del glucógeno en el músculo lleva a la producción de piruvato y lactato como productos finales.
Esto significa que el glucógeno muscular no puede servir como fuente de glucosa sanguínea.
El proceso catabólico tanto de glicógeno como de glucosa, puede dividirse en dos partes:
1.- Una via metabólica que se cumple aun en ausencia de oxigeno (anaerobiosis) denominada glucólisis la etapa final de la glucólisis comprende la formación de piruvato, que se traduce en lactato, cuando la provisión de oxigeno es insuficiente o nula.
2.- (aerobiosis) el piruvato sufre un proceso de oxidación total hasta CO2 y H2O, piruvato experimenta una descarboxilación y luego entra la ciclo del acido cítrico o de Krebs.
Ciclo de cori.- el lactato formado por degradación del glucógeno o de la glucosa en el músculo y otros tejidos puede ser oxidado a CO2 y H2O en el propio tejido, previo paso por piruvato.
Glucogeno hepatico
Glucosa sanguinea
Glucógeno muscular
Lactato(higado)
Lactato(sangre)
Lactato(músculo)
Metabolismo de glúcidos
sangre higado sangre músculo
glucosa glucosa glucosa glucosa
glucogeno
piruvato
lactatolactato
glucógeno
lactato
piruvato
Fructosa
galactosa
CO2
H2O
Productos
Derivado de
Lipidos, AA.
Glucogeno
genesis
glucolisi
CO2
H2O
glucogenolisis
Glucogeno
genesis
glucolisisGluco-neogénesis
Vía metabólica de la glucosaSe presenta los siguientes procesos:1.- Glucógeno-genesis.- conversión de glucosa en
glucógeno. Cuando hay hiperglicemia y hormona insulina
2.- Glucogenolisis.- liberación de glucosa a partir de glucógeno. Cuando hay hipoglicemia y hormona glucagon y epinefrina.
3.- Glucólisis.- degradación de la glucosa o glucógeno a piruvato y lactato.
4.- Descarboxilación oxidativa del piruvato.- el piruvato formado en la glucólisis es convertido en un resto de dos carbonos (acetato).
5.- Ciclo del ácido cítrico.- los restos de acetato son finalmente oxidados a CO2 y H2O.
6.- Ciclo de hexosa monofosfato o via de las pentosas.- vía alternativa de oxidación de la glucosa.
7.- Gluco-neogénesis.- formación de glucosa o glucógeno a partir de fuentes no glucídicas.
glucogenogénesisLas etapas son las siguientes:1.- fosforilación de la glucosa2.- formación de glucosa 1-fosfato3.- activación de la glucosa4.- adición de glucosas a la estructura polimérica.5.- formación de ramificaciones
glucogenólisisLas etapas son las siguientes:1.- fosforilación del glucógeno2.- hidrólisis de uniones glucosídicas 1-63.- formación de glucosa-6-fosfato.4.- formación de glucosa libre.
glucólisisTiene dos fases:Primera fase comprende:1.- formación de frutosa-6-fosfato.2.- fosforilación de la frutosa-6-fosfato3.- formación de triosas-fosfato4.- ínter conversión de las triosas - fosfato
Segunda fase comprende:5.- oxidación y fosforilación del gliceraldehido-3-fosfato.6.- fosforilación a nivel de sustrato7.- formación de 2-fosfato glicerato8.- formación de fosfo-enol piruvato9.- segunda fosforilación a nivel de sustrato.10.- formación de lactato
Descarboxilación oxidativa del piruvatoLa descarboxilación oxidativa del piruvato es
catalizada por un sistema multienzimático denominado complejo piruvato dehidrogenasa. Constituida por tres enzimas: a) piruvato dehidrogenasa b) dihidrolipoil transacetilasa y c) dihidrolipoil dehidrogenasa participan cinco coenzimas: a) pirofosfato de tiamina b) ácido lipoico c) coenzima A d) FAD y e) NAD.
Ciclo del acido cítrico o KrebsSe cumple íntegramente dentro de las mitocondrias,
comprende una serie de reacciones en las cuales se produce la oxidación total de restos acetato procedentes de muy distintos orígenes.
Las reacciones del ciclo de Krebs son:1.- formación de ácido cítrico2.- formación de isocitrato
3.- oxidación del isocitrato4.- descarboxilación del oxalosuccinato.5.- decarboxilación oxidativa del alfa-cetoglutarato.6.- formación de succinato7.- dehidrogenación del succinato8.- hidratación del fumarato9.- oxidación del malato
Vía de hexosas monofosfato o de las pentosasComprende las siguientes reacciones:1.- oxidación de la glucosa-6-fosfato2.- formación de 6-fosfo-gluconato3.- oxidación del fosfo-gluconato
Gluco-neo-genésisEste proceso permite obtener glucosa cuando en la
dieta no se ofrecen suficientes hidratos de carbono.El principal mecanismo de la gluco-neo-genesis es la
“inversión” de la glucólisis.Las reacciones son:1.- de piruvato a fosfo-enol piruvato2.- de fructosa 1-6 bifosfato a frutuosa-6-fosfato.3.- de glucosa 6-fosfato a glucosa4.- de glucosa 1-fosfato a glucógeno
UNIDAD III
DIGESTION Y METABOLISMO DE LOS LIPIDOS
LÍPIDOSQuímicamente son sustancias formadas por C,H,O, a
veces contienen P y N.Biológicamente son parte fundamental de las
membranas celulares y vainas que cubren los nervios.Nutricionalmente vehiculizan con alta frecuencia las
vitaminas liposolubles.
Funciones de los lípidos: Función de reserva.- un gramo produce 9 a 9,4 Kcal.Función estructural.- constituyente de la célula
(membrana, mitocondria).Función de transporte.- vehiculizan y absorción de
vitaminas liposolubles, síntesis de hormonas y ácidos biliares.
Función protectora.- capa protectora de órganos, aislante térmico tejido subcutáneo, aislante eléctrico, propagación por nervios mielinizados.
A.G.I.S..- abundan en grasas vegetales y algunos animales (peces) caracterizado por tener en su molécula 102 dobles enlaces, son bastante sensitivos a la presencia de la luz, calor y O2.
Por su capacidad de asociarce pueden ser degradados con mayor facilidad.
A.G.S..- no poseen doble enlace en sus uniones atómicas.
Por la carencia de asociarce a otros compuestos no pueden ser degradados y son almacenados.
Clasificación de los lípidos:
Lípidos simples.- ácidos grasos, acilgliceroles y ceras
Lípidos complejos.- fosfolípidos, lipoproteinas, glucolípidos y esfingolípidos
Lípidos asociados.- prostaglandinas, terpenos y esteroides.
Ácidos grasosÁcidos grasos saturados:Butirico (4), caproico (6), caprilico (8), cáprico (10),
láurico (12), miristico (14), palmítico (16), esteárico (18), araquídico (20), lignocérico (24),
Ácidos grasos insaturados:Palmitoleico (16), oleico (18), linoleico (18) linolenico
(18), araquidónico (20).
DIGESTION DE LOS LIPIDOSNo hay acción digestiva sobre lípidos en la boca o en
el estómago.La digestión de los lípidos tiene lugar en el intestino
delgado, donde es secretada la lipasa pancreática y la acción emulsificante de las sales biliares.
Los triacilgliceroles de ácidos grasos de cadena menor de diez carbonos no son atacadas por la lipasa, su hidrólisis es por otra enzima del jugo intestinal, una carboxil-esterasa.
ABSORCIONLa absorción se realiza en el intestino delgado
principalmente en la porción del duodeno yeyuno.Las células de la mucosa intestinal absorben a los
ácidos grasos, glicerol y monoacilgliceroles.Dentro de la célula intestinal se produce síntesis de
triacilgliceroles a partir de los productos absorbidos.Los ácidos grasos son captados por las células, en el
hígado, músculo y otros tejidos ellos pueden sufrir oxidación total hasta CO2 y H2O.
metabolismoConsideraciones generales.- Las células de mucosa intestinal, absorben productos
de grasas digeridas: ácidos grasos, glicerol, monoacilgliceroles.
En la célula se produce síntesis de triacilgliceroles, luego pasan a vasos linfáticos luego a circulación general.
Ácidos grasos son captados por células y sufren oxidación total hasta CO2 y H2O en hígado, músculo y otros tejidos.
Las células del tejido adiposo tienen la capacidad de sintetizar triacilgliceroles a partir de ácidos grasos y glucosa (sangre)
Los triacilgliceroles constituyen los lípidos de almacenamiento en depósitos de ácidos grasos y principal materia de reserva.
Las grasas corporales están sujetas a continuo y activo recambio.
Clasificación de las lipoproteínas en plasma sanguíneo.- se clasifican en:
QuilomicronesLipoproteínas de muy baja densidadLipoproteínas de baja densidadLipoproteínas de alta densidad.Lípidos exógenos, son los quilomicrones
transportados de intestino a tejidos.Lípidos endógenos, son sintetizados en el organismo.
Metabolismo de lipoproteinas.- los lípidos se absorben en mucosa intestinal, luego pasan a la linfa y circulación general, forman partículas de 0,5 u lo cual es un quilomicrón.
Las lipoproteínas de muy baja densidad se sintetizan en hepatocitos
Las lipoproteínas de alta densidad son sintetizados en el hígado y en el intestino.
Los lípidos de los depósitos se encuentran en tejido celular subcutáneo y en el tejido adiposo que rodea órganos, contiene 90% de grasas neutras su función es de servir de reserva de energía y se almacena solo en triacilgliceroles.
Los lípidos constitutivos esta representado por los lípidos complejos colesterol.
METABOLISMO DE LIPIDOSLas células de la mucosa intestinal absorben los
productos de la hidrólisis total o parcial de las grasas digeridas, principalmente ácidos grasos, glicerol y monoacilgliceroles.
Dentro de la célula intestinal se produce síntesis de triacilgliceroles a partir de los productos absorbidos.
Las grasas así formadas pasan entonces a los vasos linfáticos y llegan luego a la circulación general.
En la sangre. Las grasas sufren una nueva hidrólisis total y los productos formados llegan a las células de los distintos tejidos.
Los ácidos grasos son captados por las células. En el hígado, el músculo y otros tejidos, ellos pueden sufrir oxidación total hasta CO2 y H2O con producción de energía.
Las células del tejido adiposo tienen capacidad para sintetizar triacilgliceroles a partir de los ácidos grasos y de la glucosa que le llegan por sangre.
Los triacilgliceroles constituyen la mayor parte de los lípidos que se almacenan en los depósitos grasos del organismo y representan el principal material de reserva energética.
Las grasas corporales están sujetas a continuo y activo recambio, ellas sufren permanente degradación y resintesis.
Cuando el organismo lo requiere los ácidos grasos resultantes de esta degradación son enviados a la circulación para su utilización en otros tejidos.
Como material de reserva energética, las grasas poseen ventajas sobre los hidratos de carbono y las proteínas, su valor calórico es mas del doble (9 Kcal por gramo).
LIPIDOS SANGUINEOS.- la totalidad de los lípidos del plasma se encuentran asociada con proteínas, formando complejos lipoproteicos que aseguran su transporte.
De acuerdo con su densidad pueden distinguirse por lo menos cuatro categorías de lipoproteínas en el plasma sanguíneo: a) quilomicrones b) lipoproteínas de muy baja densidad c) lipoproteínas de baja densidad y d) lipoproteínas de alta densidad.
En términos generales los quilomicrones, encargados del transporte de lípidos desde el intestino hacia los tejidos, están relacionados exclusivamente con lípidos exógenos, ingresados por vía digestiva, los restantes lipoproteínas están involucradas en el transporte de lípidos endógenos sintetizados en el organismo.
Metabolismo de las lipoproteínas.-
Quilomicrones.- los lípidos después de su absorción y resintesis en la mucosa intestina, pasan a la linfa y posteriormente llegan a la circulación general, formando partículas de alrededor de 0,5 u de diámetro.
La presencia de quilomicrones en la sangre durante el periodo de absorción otorga al plasma un aspecto turbio o lechoso.
Las lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL) se sintetizan en el hepatocito.
Lipoproteínas de alta densidad (HDL) son sintetizadas en el hígado y en el intestino.
LIPIDOS DE LOS TEJIDOS.Los lípidos corporales pueden separarse, de acuerdo
con su distribución tisular y funciones en: a) lípidos de depósitos y b) lípidos constitutivos de órganos y tejidos.
Lípidos de depósitos.- se encuentran principalmente en el tejido celular subcutáneo y en el tejido adiposo que rodea ciertos órganos, contiene alrededor de 90% de grasa neutras y muy pequeña cantidad de colesterol y lípidos complejos.
Su principal función es la de servir de reserva de energía. cuando el aporte de alimentos excede las necesidades calóricas, el excedente se deposita en forma de grasa.
Solo los triacilgliceroles pueden ser almacenados en grandes cantidades, los glúcidos también se depositan en forma de glucógeno.
Otras funciones secundarias de las grasas de depósito son las de actuar como aislante térmico y servir como cubierta protectora o de sostén a ciertos órganos.
Lípidos constitutivos.- están representados principalmente por lípidos complejos y colesterol, participan en la constitución de membranas y otras estructuras celulares.
Metabolismo de las grasas.- los triaicilgliceroles deben ser hidrolizados totalmente antes de sus utilización por los tejidos, hay una permanente degradación de los triacilgliceroles de reserva, catalizadas por lipasas intracelulares, los productos formados se liberan hacia el plasma.
Metabolismo del glicerol.- la utilización del glicerol exige una activación previa por un proceso de fosforilación, en consecuencia solo pueden metabolizar el glicerol libre los tejidos que poseen la enzima activante denominada gliceroquinasa entre estos tejidos se encuentran el hígado, el riñón, intestino y la glándula mamaria lactante.
Catabolismo de los ácidos grasos.- muchos tejidos como el hígado, músculo esquelético, corazón, riñón, tejido adiposo y otros, tienen capacidad para oxidar ácidos grasos de cadena larga.
CETOGENESIS.- o formación de cuerpos cetónicos, es una vía catabólica alternativa para los acetatos activos.- se denomina cuerpos cetónicos al aceto-acetato, al 3 – hidroxibutirato y a la acetona.
Estos compuestos se originan principalmente en el hígado, a partir de acetil CoA y el proceso comprende varias etapas:
CH3 CH3 C
C = O H C OH C = O
CH2 CH2 CH3
CO.O CO.O
Aceto D-3-hidroxi acetonaAcetato butirato
Formación de aceto-acetil-CoAFormación de 3-OH-3-metilglutaril-CoAFormación de aceto-acetato.
BIOSINTESIS DE ACIDOS GRASOS.-Cuando la dieta ingerida supera las necesidades
calóricos, el exceso se reserva en forma de grasas. Los restos acetil-CoA procedentes de la B oxidación de ácidos grasos y de la degradación de glucosa o de AA pueden utilizar para nuevos acidos grasos.
BIOSINTESIS DE FOSFOLIPIDOS.-
Los fosfolípidos mas abundantes en los organismos de animales superiores se forman a partir de ácido fosfatídico, es un importante intermediario metabólico pues de el se originan tanto triacilgliceroles como glicerofosfolípidos.
Degradación de los lípidos complejos.- que participan en la constitución de membranas celulares están en permanente recambio. El proceso de degradación es cumplido por enzimas específicas.
Los glicerofosfolípidos, por ejemplo requieren un conjunto de enzimas para su total degradación (fosfolipasa A2 )
BIOSINTESIS DEL CELESTEROL.- se realiza en el organismo a través de una serie de etapas. Todos los carbonos del colesterol provienen de restos acetatos.
El colesterol se elimina a través del hígado y una buena parte es transformado en ácidos biliares.
Con la bilis se excretan hacia el intestino no solo ácidos biliares sino también colesterol.
En el intestino estos compuestos son en parte reabsorbidos y vuelven al hígado para cerrar así el llamado ciclo enterohepático.
El colesterol y los ácidos biliares que no se reabsorben sufren en intestino la acción de bacterias de la flora normal. El colesterol se convierte en coprostanol
UNIDAD IV
DIGESTOIN Y METABOLISMO DE LAS PROTEINAS
DIGESTION DE PROTEINASLas proteínas sufren su degradación en el aparato
digestivo y son convertidos a AA.Para ellos actúan diversos jugos: gástrico, pancreático
e intestinal.Existen proteínas endógenas y exógenas las cuales
deben degradarse, siendo las exógenas mas lábiles.
DIGESTION GASTRICA.-El jugo gástrico es un liquido acuoso, incoloro y su
principal componente orgánico es el ácido clorhídrico.
La secreción de HCl es producida por las células parietales de las glándulas gástricas.
El HCl proporciona el medio ácido pH 1-2 para la acción de la pepsina a través de la activación del pepsinógeno.
El HCl ataca directamente a las proteínas y desnaturaliza, también provoca la secreción de secretina.
Tanto la pepsina A y pepsina B así como la gastrina son las enzimas del jugo gástrico.
DIGESTION PACREATICA.-El jugo pancreático es producido por el páncreas, es
un liquido incoloro con pH de 8.
Tiene como material inorgánico al bicarbonato de sodio y como material orgánico a las enzimas (tripsina, quimiotripsina y carboxipeptidasa)
Tripsina.- excretada como tripsinógeno, activada por el enzima enterocinasa, actúa a ph 8 ataca uniones peptídicas (arginina o lisina).
Quimiotripsina.- excretada como quimiotripsinógeno, activada por la tripsina, ataca uniones peptídicas (tirosina, fenilalanina, triptófano, tirosina o leucina)
Carboxipeptidasa.- ataca la última unión peptídica de un extremo de la cadena, quita el último AA principalmente (fenilalanina, triptófano, tirosina o leucina)
DIGESTION INTESTINAL.- El jugo intestinal de pH 7 y 6 es producido por las
glándulas intestinal o criptas de lieberkum.
Las enzimas producidas son: las peptidasa (tripeptidasa, dipeptidasa y aminopeptidasa)
Vida de las proteínas.- la vida media es el tiempo en el cual desaparece la mitad de ella: proteína muscular = 24 – 30 días, proteína hepática = 4 – 5 días y proteína colágeno = 300 días.
Digestión y absorción.- en general las proteínas del alimento son hidrolizados en sus constituyentes (AA)
METABOLISMO DE PROTEINASLos compuestos nitrogenados resultan indispensables
para la síntesis de estructuras celulares o de compuestos con actividad fisiológica y no son pasibles de almacenamiento.
Cuando las sustancias nitrogenadas son ofrecidas en exceso pueden ser utilizadas para la producción de energía.
Como estos compuestos no son almacenados, sus niveles en las células se regulan por el equilibrio entre biosíntesis y degradación es decir entre anabolismo y catabolismo.
El exceso retenido se utiliza con la síntesis de nuevos constituyentes tisulares (balance nitrogenado positivo)
La excreción de nitrógeno supera la ingesta, esta situación corresponde a (balance nitrogenado negativo)
Durante la digestión, las proteínas de la dieta son hidrolizadas por enzimas proteolíticas hasta sus aminoácidos constituyentes. Después de su absorción en intestino, los AA son transportados por sangre a los tejidos, en los cuales pueden ser utilizados sin modificación alguna.
En sangre circulante y en las células, los aa ingresados con la alimentación pueden confundirse con los sintetizados en las células.
AbsorciónEn intestino
DegradaciónDe proteínas
tisulares
Síntesis de AA
(principalmentehígado
ORIGEN UTILIZACION
AA
Poolmetabólico
(FondoMetabólico
Común)
SINTESIS DEPROTEINAS
CORPORALES
SINTESIS DE COMPUESTOS
NITROGENADOSNO PROTEICOS
PRODUCCIONDE ENERGIA
Proteínas estructuralesProteínas plasmáticas
HemoglobinaEnzimas
Proteínas de la lecheHormonas proteicas
HormonasColina, creatina
Purinas, pirimidinasCoenzimas
Glutatión melanina
Alfa ceto acidos
Amoniaco-urea
glucosa
Cuerp cetónicos
METABOLISMO DE AA
Destino de los aminoácidos.- los caminos reservados a los aminoácidos en el organismo son:
1) la mayor parte de los AA libres del “fondo común” son utilizados, sin modificar, en la síntesis de nueva proteína.
2) vías metabólicas específicas conducen a la producción, a partir de determinados AA de compuestos nitrogenados no proteicos que cumplen importantes funciones.
3) los AA no utilizados en la síntesis de proteínas ni en la de sustancias fisiológicamente activas son degradados y finalmente oxidados con producción de energía.
Transaminación.- comprende la transferencia del grupo alfa amina de un aminoácido a un alfa-cetoácido, el aminoácido se convierte en un cetoácido
Vías metabólicas del amoniacoLa principal fuente de amoniaco en el organismo es la
deaminación oxidativa del glutamato.Este amoniaco se absorbe y es vehiculizado por la
circulación portal. Normalmente el hígado es capaz de eliminar la casi totalidad del amoniaco que le llega.
El amoniaco es tóxico y afecta principalmente al sistema nervioso central. Cuando hay una insuficiencia hepática grave, la amoniemia asciende y se produce un cuadro de intoxicación, que puede llevar al coma y a la muerte.
Al pH del organismo la casi totalidad del grupo NH3 se convierte en un ión amonio (NH4) sólo el 1% del total permanece como NH3 que es una molécula neutra.
Alanina, arginina, aspartato, cisteina, cistina, fenil alanina, glicina, valina,Glutamato, histidina, isoleucina, leucina, metionina, serina, tirosina, triptófano
piruvato Oxaloacetato
Alfa-cetoacido Alfa-cetoacido
alanina aspartato
transaminación
transaminación
+ +
Alfa cetoglutarato
Alfa-ceto-acido glutamato
Alfa-cetoglutarato
NH3UREA
transaminación
+Deaminación oxidativa
+
+ +
+
Destino final del grupo amina de AA
Formación de urea.- la casi totalidad del amoniaco originado por las deaminaciones es convertido en úrea por el hígado que es el principal órgano productor de urea en el organismo, y el riñón es el principal órgano excretor de la urea.
Las reacciones comprendidas son:
a) síntesis de carbamil fosfato b) síntesis de citrulina c) síntesis de arginosuccinato d) ruptura de arginino succinato e) hidrólisis de la arginina.
Destino del esqueleto carbonado de los aminoácidos.- cuando se administra ciertos aminoácidos hay un incremento de glucosa excretada por la orina.
Mientras que otros aminoácidos producían aumento de cuerpos cetónicos.
Esto permite clasificar a los aminoácidos en glucogénicos o cetogénicos, y casi todos los AA no esenciales son glucogénicos y casi todos los AA cetogénicos son indispensables.
Aminoácidos glucogénicos.- alanina, arginina, aspartato, cisteina, cistina, glicocola, glutamato, histidina, hidroxiprolina, prolina, metionina, serina, treonina y valina.
Aminoacidos cetogénicos.- leucina y lisina
Aminoacidos glucogénicos y cetogénicos.- fenilalanina, isoleucina, tirosina y ´triptófano.
