UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA CENTRO UNIVERSITARIO DEL SUR OCCIDENTE MAZATENANGO, SUCHITEPEQUEZ CARRERA DE INGENIERIA EN ALIMENTOS

NUTRICION MSc. SAMMY RAMIREZ JUAREZ

CAPITULO 2: BASES METABOLICAS DE LA NUTRICION Luis Felipe O. Barrios Pineda 201144129Marco Antonio Salazar Lpez 200844327Carlos Enrique Boteo Benito 200844332Mara De Los ngeles Larios 200942041Juan Alberto Vsquez 200942131Cesar Leonel Ordoez Citalan 201040342

Mazatenango Febrero de 2015

MAZATENANGO, 02 DE FEBRERO DEL 2015

CONTENIDO1. METABOLISMO.2. FACTORES QUE MODIFICAN LA INTENSIDAD DEL METABOLISMO.1. EJERCICIO.2. INGESTIN DE ALIMENTOS.3. EDAD.4. ACTIVIDAD HORMONAL.5. ESTIMULACIN SIMPTICA.6. CLIMA.7. SUEO.8. FIEBRE.

3. METABOLISMO ENERGTICO.1. OBTENCIN DEL ATP.i. FOSFORILACIN OXIDATIVA.ii. FOSFORILACIN A NIVEL DE SUSTRATO.

4. METABOLISMO INTERMEDIARIO.1. PAPEL DE LAS VITAMINAS Y MINERALES EN EL METABOLISMO.2. NUTRIENTES ESENCIALES Y NO ESENCIALES.3. COMPARTIMENTACIN CELULAR.4. COMPARTIMENTACIN TISULAR.

5. REGULACIN DEL METABOLISMO.1. NIVELES DE REGULACIN.2. REGULACIN EN SITUACIONES NUTRICIONALES.3. REGULACIN EN SITUACIONES FISIOLGICAS.4. REGULACIN EN SITUACIONES PATOLGICAS.

6. MECANISMOS GENERALES EN LA REGULACIN ENZIMTICA.1. REGULACIN A NIVEL CELULAR.

1. METABOLISMO

Se conoce con el nombre de metabolismo a las transformaciones qumicas que sufren los nutrientes en los tejidos, una vez superados los procesos de digestin y absorcin correspondientes.

Este metabolismo incluye reacciones de tipo degradativo que se utilizan fundamentalmente para obtener energa (catabolismo) y reacciones de tipo biosinttico por las que se forman diversas biomolculas utilizando parte de esa energa (anabolismo).

Anabolismo: Formacin de sustancia propia a partir de las sustancias que se ingieren a travs de los alimentos.

Catabolismo: Formacin de sustancias propias en molculas ms sencillas.

Durante el anabolismo se consume ATP y durante el catabolismo se produce ATP.

Es clsico distinguir entre metabolismo energtico y metabolismo intermediario aunque se trata de dos partes del mismo proceso. Los aspectos energticos del metabolismo se refieren a la produccin y utilizacin de ATP en las vas metablicas, mientras que el metabolismo intermediario est constituido por el estudio detallado de dichas vas.

2. FACTORES QUE MODIFICAN LA INTENSIDAD DEL METABOLISMO:

EJERCICIO: Supone variaciones importantsimas en el metabolismo haciendo que este sea hasta 3 veces superior.

INGESTIN DE ALIMENTOS: La ingesta lleva implcita un trabajo digestivo que supone una activacin metablica. Determinadas sustancias del alimento tienen una accin estimulante del metabolismo general del organismo como por ejemplo los aminocidos, protenas. A esta reaccin se le llama ACCIN DINMICA METABLICA.

EDAD: El metabolismo de un recin nacido es el doble que el metabolismo de un anciano. Est relacionado con los procesos de crecimiento y desarrollo.

ACTIVIDAD HORMONAL: Existen diversas hormonas que aumentan el metabolismo como la hormona tiroidea, los andrgenos y la hormona del crecimiento (GH).

ESTIMULACIN SIMPTICA: Es un poderoso estimulante del metabolismo general.

CLIMA: El calor frena el metabolismo y el fro lo aumenta. El fro aumenta la actividad del Tiroides.

SUEO: Durante el sueo disminuye el metabolismo como consecuencia del menor tono muscular y de la menor actividad simptica.

FIEBRE: Aumenta el metabolismo

3. METABOLISMO ENERGTICO

El aparato locomotor, que est compuesto por huesos, articulaciones y msculos, tiene a estos ltimos como elemento activo. Por tanto son los msculos los encargados de generar el movimiento; para ello, la clula muscular est especializada en la conversin de energa qumica en energa mecnica, en lo que supone el metabolismo energtico.

Una funcin importante de algunos nutrientes, concretamente los macronutrientes, hidratos de carbono, grasas y protenas, es la de suministrar la energa necesaria para permitir el funcionamiento del organismo. Sin embargo, los tejidos no pueden utilizar directamente a energa contenida en las citadas macromolculas nutricionales. Por ello, los macronutrientes deben sufrir distintos procesos metablicos para producir finalmente una molcula nica, el adenosntrifosfato (ATP), en cuyos enlaces se almacena parte de dicha energa.

La obtencin del ATP puede hacerse por dos vas diferentes:

Fosforilacin oxidativa:Mediante esta va, los macronutrientes sufren un proceso de oxidacin que se puede resumir en dos fases. En primer lugar se obtienen coenzimas reducidas, especialmente NADH y FADH2. Posteriormente, estas coenzimas reducidas se incorporan a las cadenas respiratorias mitocondriales. En estas cadenas, los electrones de las coenzimas reducidas se transfieren hasta el oxgeno pasando por una serie de intermediarios de potenciales de xido-reduccin decrecientes.En este proceso merecen destacarse tres aspectos: Es un proceso con una eficacia energtica relativamente grande. Dado que un punto clave es la formacin de coenzimas reducidas, cuanto ms reducido sea el macronutriente ms capacidad potencial energtica tendr. ste es el caso de las grasas frente a los hidratos de carbono y las protenas. El agua constituye un producto metablico final. Se denomina precisamente agua metablica y contribuye al equilibrio hdrico del organismo.

Hidratos de Carbono: es decir, a partir de la glucosa o glucgeno, generando ATP, CO2 y H2O.

GLUCOSA + O2 -------> ENERGIA + CO2 + H2O

Grasas: a partir de los cidos grasos, por medio de un proceso denominado beta oxidacin, generando ATP, CO2 y H2O.

GRASA + O2 ------->ENERGIA + CO2 + H2O

Protenas: se utilizan slo en circunstancias desesperadas, cuando no se dispone de grasas ni de hidratos de carbono.

PROTEINAS + O2 -------> ENERGIA + CO2 + H2O

Fosforilacin a nivel del sustrato:Un mecanismo menos importante para obtener ATP es la fosforilacin a nivel del sustrato, proceso que no necesita oxgeno y que generalmente se asocia a la fermentacin. En el organismo humano, la fermentacin consiste en la formacin de cido lctico a partir de glucosa.

La fermentacin extrae mucha menos energa de los nutrientes que la respiracin. En trminos cuantitativos, la glucosa produce casi veinte veces ms ATP por fosforilacin a nivel del sustrato.la ventaja de este ltimo proceso es que no depende del oxgeno y que es muy rpido.

Fosfato de Creatina: Esta molcula cede su fosfato al adenosindifosfato (ADP), para generar directamente ATP y Creatina. Se le denomina Metabolismo anaerbico alactico. Anaerbico porque no necesita Oxgeno para su funcionamiento y Alctico porque no se produce cido Lctico; este sistema de produccin de energa tiene un flujo muy grande, dado que la velocidad de resntesis del ATP a partir de la Fosfocreatina es muy alta.Glucolisis Anaerbica: La molcula de glucosa, procedente de los hidratos de carbono almacenados como glucgeno o glucosa en sangre, en la que la metabolizacin de la glucosa sin presencia de oxgeno, va a aportar energa direccionada a la resntesis de ATP.para generar ATP y cido lctico.

GLUCOSA -------> ENERGIA + Ac. LACTICO

4. METABOLISMO INTERMEDIARIO

La mayor parte de las clulas y los organismos tienen en comn una serie de vas metablicas centrales que sirven para la sntesis, la degradacin y conversin de metabolitos importantes as como para la conversin de energa, todo lo cual se denomina metabolismo intermedio

El metabolismo incluye el anabolismo y catabolismo. Se denominan vas o rutas catablicas las series de reacciones por las grandes molculas se degradan en molculas ms sencillas, con generacin directa o indirecta de energa. Las vas o rutas anablicas son los procesos de sntesis de macromolculas a partir de dichas molculas simples y requieren aporte energtico. Ciertas vas metablicas pueden considerarse tanto degradativas como biosintticas por lo que reciben el nombre de anfiblicas.

Descripcin de las vas para el catabolismo de los carbohidratos, protenas y grasas de dieta. Todas las vas producen acetil-CoA, que al oxidarse en el ciclo del cido ctrico genera en ltima instancia ATP en el proceso de la fosforilacin oxidativa.

Los compuestos qumicos que participan en las reacciones qumicas dentro de la clula se llaman metabolitos. Fuera de la clula todas esos procesos tendra lugar muy lentamente y sin direccin alguna.

Papel de las vitaminas y minerales en el metabolismoLas rutas metablicas estn compuestas por mltiples reacciones, estando la prctica totalidad de las mismas catalizadas por enzimas, muchas de las cuales requieren el concurso de una o varias coenzimas. La mayora de estas coenzimas son derivadas de algunas vitaminas. Por ello, para un correcto funcionamiento del metabolismo hacen falta niveles adecuados de dichas vitaminas. Las deficiencias en su aporte afectarn por tanto a las etapas en las que intervienen, produciendo alteraciones bioqumicas que pueden llegar a conducir en los casos ms acusados a las alteraciones patolgicas correspondientes. Por ejemplo, el pirofosfato de tiamina es una coenzima derivada de la vitamina B1 que interviene en la reaccin catalizada por la piruvato deshidrogenasa. Esta reaccin consiste en el paso de piruvato a acetil CoA y constituye una etapa decisiva en la utilizacin oxidativa de la glucosa. Dada la importancia de la glucosa como sustrato metablico de las neuronas, la deficiencia de tiamina afecta al sistema nervioso originando el cuadro clnico del beri-beri.

Algunos elementos minerales forman parte de la constitucin de enzimas o intervienen como cofactores en sus funciones catalticas. As, por ejemplo, el cobre forma parte de numerosas enzimas, entre las que podemos destacar la citocromo oxidasa, que cataliza la ltima etapa en la cadena respiratoria. Por otra parte, el magnesio se utiliza como cofactor en las reacciones catalizadas por las kinasas, como la hexokinasa, que interviene en la formacin de glucosa-6-fosfato a partir de glucosa, iniciando as su metabolizacin en los tejidos perifricos.

Los alimentos muy refinados carecen prcticamente de vitaminas y minerales por lo que sus macronutrientes originan nicamente caloras (caloras vacas). El abuso de este tipo de alimentos (grasas, aceites, pan blanco, azcar, alcohol, etc.) puede por tanto originar deficiencias vitamnicas y minerales, y repercutir de forma muy negativa en el metabolismo.

Nutrientes esenciales y no esencialesLas vas anablicas del organismo humano no posibilitan la sntesis e toda la amplia gama de nutrientes necesarios para el metabolismo celular normal, siendo preciso que una parte importante de ellos sea aportado por la dieta. Esto ocurre no solamente con las vitaminas sino con un nmero considerable de aminocidos y con ciertos cidos grasos. Estos nutrientes se denominan esenciales, mientras que aquellos para los que el organismo posee la correspondiente va biosinttica son los nutrientes no esenciales.

Se consideran compuestos semiesenciales aquellos que pueden ser sintetizados en el organismo (incluyendo la aportacin de la flora intestinal) pero en cantidades que pueden resultar insuficientes en determinados estados de requerimiento aumentados (crecimiento, embarazo, lactancia, senectud, etc.). Se pueden incluir aqu algunos aminocidos y bases pricas entre otros. Por ejemplo, en el caso de la histiadina, este aminocido es sintetizado en el organismo por la flora intestinal pero esta aportacin puede ser insuficiente cuando las bacterias intestinales no estn an bien instaladas (lactantes) o son destruidas por un tratamiento con antibiticos.

Compartimentacin celularLos procesos metablicos se localizan en diferentes compartimentos celulares. As, la glucolisis se desarrolla en el citosol y el ciclo tricarboxlico se produce en la mitocondria mientras que el ciclo de la urea utiliza ambos territorios.

La compartimentacin celular plantea problemas de transprte de metabolitos y coenzimas y puede jugar un papel importante, aunque generalmente no bien establecido, en la regulacin de los correspondientes procesos.

Compartimentacin tisularLa mayor parte de las clulas del organismo son capaces de realizar las principales vas metablicas, pero existen generalmente diferencias cuantitativas en el funcionamiento de las mismas. As, por ejemplo, la sntesis de colesterol es mucho ms importante en hgado que en los dems tejidos. Adems hay clulas que carecen del equipamiento enzimtico necesario para llevar a cabo determinados procesos catablicos o biosintticos. Un corolario importante de las diferentes capacidades metablicas de los tejidos es la existencia de los que podramos llamar comercio intertisular de nutrientes y metabolitos.

5. REGULACIN DEL METABOLISMOLa regulacin de los procesos metablicos es necesaria para equilibrar el aporte de materia y energa en los diversos momentos de la vida celular. La presencia de gran cantidad de nutrientes, activar rutas de aprovechamiento de los mismos; mientras que en periodos de carencia, la clula utilizar las reservas almacenadas anteriormente.

NIVELES DE REGULACIN La regulacin metablica puede ejercerse a varios niveles o escalas:

a) nivel molecular: mediante el control de las molculas que participan en las reacciones metablicas; las ms importantes son las enzimas, y sobre ellas se incidir ms adelante.

b) nivel celular: en las clulas eucariotas, la existencia de compartimentos u orgnulos subcelulares determina muchas pautas de actividad metablica. Algunas rutas metablicas estn circunscritas a un compartimento, mientras que otras pueden desarrollarse en varios compartimentos; incluso dos reacciones idnticas, integradas en vas metablicas diferentes, son catalizadas por enzimas cuya cintica y regulacin es diferente.

c) nivel corporal: en el caso de los organismos superiores pluricelulares, como el ser humano, se alcanza el nivel ms alto de regulacin ya que al estar formados por una enorme cantidad de clulas, es imprescindible la existencia de sistemas de integracin, que por un lado permitan la realizacin de funciones especializadas en diferentes grupos celulares, pero que al mismo tiempo, permitan la accin concertada de clulas, rganos y aparatos o sistemas. Los principales sistemas de integracin pluricelular son dos, el hormonal y el nervioso. Las seales hormonales y nerviosas coordinan el metabolismo entre rganos que estn alejados unos de otros.

El metabolismo de los nutrientes no puede estar organizado de una manera rgida sino que tiene que presentar modificaciones en su magnitud o en su velocidad para hacer frente a situaciones diversas, fundamentalmente de tipo nutricional y fisiolgico, o incluso en algunas condiciones patolgicas. Estas adaptaciones metabolgicas se producen mediante los correspondientes mecanismos de regulacin.

a) Regulacin en situaciones nutricionalesEl aporte nutritivo es discontinuo y variable tanto en cantidad como en calidad, mientras que la actividad del organismo es bsicamente constante (aunque tambin puede variar, de acuerdo con la actividad fsica, por ejemplo). Como la ingesta energtica se produce en las dos, tres o cuatro comidas que se hacen diariamente, es necesario almacenar la citada energa. Posteriormente, se va liberando en el transcurso del da en funcin de las necesidades de cada momento. Esto exige una regulacin metablica.

Algunos tejidos tienen la capacidad de utilizar diferentes nutriente para obtener energa (msculo esqueltico, msculo cardaco, etc.) mientras que otros, como el sistema nervioso, dependen casi exclusivamente de la glucosa en condiciones normales. Esto obliga a regular la actividad de distintas vas metablicas en respuesta a diferentes estmulos entre los que destacan especialmente las circunstancias nutricionales. As, en los perodos interdigestivos se facilita el aporte de combustibles no glucdicos al msculo esqueltico y al cardaco para reservar la glucosa como combustible neuronal.

Otro ejemplo de regulacin metablica ocurre en el ayuno. En esta situacin se producen grandes prdidas proteicas musculares destinadas a formar glucosa que pueden comprometer gravemente la subsistencia. Por eso, a los pocos das de iniciado el ayuno se produce una adaptacin metablica. Las neuronas empiezan a consumir compuestos cetnicos procedentes de la grasa, que sustituyen aunque parcialmente a la glucosa, disminuyendo de forma importante la protelisis muscular.

b) Regulacin en situaciones fisiolgicasLa gestacin y lactacin son dos condiciones fisiolgicas en donde hay gran demanda de nutrientes. Para satisfacer estas demandas existe una adaptacin metablica que implica el aumento de las capacidades absortivas, digestivas, de utilizacin metablica y de reabsorcin renal. Adems de disminuir as las exigencias nutricionales se minimiza el riesgo de un posible peligro por un aporte comprometido.

c) Regulacin en situaciones patolgicasEn muy diversas condiciones patolgicas se producen adaptaciones o intentos adaptativos metablicos para compensar o aliviar aquellas condiciones. Un ejemplo ilustrativo lo tenemos en la anemia ferropnica, en donde aumenta la absorcin del hierro y su reutilizacin metablica. Igualmente ocurre en la deficiencia de yoduro con relacin a la funcin tiroidea. Y como ejemplo ms evidente tenemos las situaciones de gran estrs, donde las adaptaciones metablicas tienen como fin ltimo la supervivencia del individuo.

Entre los mecanismos de control existentes, el primero es lgicamente la asequibilidad o disponibilidad de los nutrientes en las clulas o compartimentos celulares; pero existen adems otros procesos de regulacin que se realizan a nivel de la actualizacin de las enzimas.

6. MECANISMOS GENERALES DE LA REGULACION ENZIMTICA:

REGULACIN A NIVEL CELULARDe una manera muy general, se puede establecer que la mayora de las enzimas que intervienen en las vas metablicas carecen de propiedades reguladoras. A veces, una enzima puede desarrollar funciones reguladoras sin estar sometida a variaciones en su actividad, lo que resulta posible gracias a sus propiedades cinticas y su localizacin tisular.

Cuando la cantidad de glucosa que llega al hgado es escasa no hay fosforilacin, permitindose que acceda a la circulacin sistmica y sea utilizada por los dems tejidos.

Otro mecanismo de regulacin bsico lo constituye la existencia de agrupaciones de enzimas que catalizan etapas vecinas en la secuencia metablica. Estos sistemas multienzimticos multiplican su eficacia, al permitir que ell producto de una reaccin sea utilizado como sustrato de la siguiente sin abandonar la localizacin, cosa que sucede inevitablemente cuando las enzimas no estn agrupadas, como es regla habitual. Sistemas multienzimticos son el piruvato deshidrogenasa (que cataliza la formacin de acetil-CoA a partir de piruvato) o la sintetasa de los cidos grasos.

Los cambios en la velocidad de una va metablica se realizan casi instantneamente en el caso de una regulacin alostrica, donde se modifica la actividad de una enzima por simple presencia de un determinado metabolito.

La actividad metablica de una clula no puede regularse independientemente del conjunto del organismo. Por eso, las seales de regulacin exclusivamente celulares no son suficientes e incluso pueden ser contraproducentes en una situacin determinada. Por ejemplo, la degradacin del glucgeno heptico no debe estar regulada nicamente por seale celulares tales como los niveles de ATP o AMP. En efecto, otros territorios del organismo pueden necesitar glucosa heptica aunque los hepatocitos estn en perfecto estado energtico. Por eso, existen procedimientos peculiares en los organismos superiores que ajustan el metabolismo celular a las necesidades del conjunto.

Los principales reguladores de la actividad y de la concentracin de enzimas a nivel del organismo son las hormonas. Las hormonas liposolubles (esteroides, calcitriol, etc.) actan fundamentalmente modificando la concentracin de enzimas. Las hormonas hidrosolubles (adrenalina, glucagn, etc.) actan preferentemente sobre su actividad, alterando la constitucin qumica y la conformacin espacial de las protenas enzimticas. El mecanismo de accin de la insulina est menos claro pero parece implicar a ambos tipos de cambios.

Todos los tipos de seres vivos son capaces de adaptarse a entornos nutricionales variables. Ya se ha comentado el caso de la adaptacin de muchas bacterias a un medio nutricional en el que existe lactosa como nica fuente de carbono, mediante la induccin de las enzimas que catalizan su captacin y metabolizacin.

Los organismos superiores tambin son capaces de adaptarse a los distintos tipos de dieta. Para ello utilizan fundamentalmente los cambios en las concentraciones enzimticas, mediados por los propios nutrientes y, sobre todo, por las hormonas, lo que se ha indicado en un apartado previo.

Estn muy bien estudiadas las influencias de los distintos tipos de dieta sobre la concentracin de enzimas en animales de experimentacin. As, el mantenimiento por un perodo suficientemente largo de una dieta rica en carbohidratos induce alguna de las enzimas clave en la utilizacin de la glucosa y la lipognesis fundamentalmente a travs de la accin de la insulina. Por otra parte, una dieta muy rica en protenas conduce a largo plazo ell aumento en las concentraciones de las enzimas degradativas de aminocidos y a las enzimas de la ureognesis. Algo parecido sucede en los perodos de ayuno, donde tambin aumentan las enzimas gluconegenas y disminuyen las lipgenas. El efecto parece mediado por el descenso en la insulina y el aumento de la glucocorticoides.

Algunos efectos de la dieta se explican por mecanismos diferentes. As, las vitaminas pueden influir sobre la actividad de una enzima cuando son precursores de la coenzima correspondiente. Es bien conocido que la transcetolasa puede tener una actividad disminuida en los alcohlicos. Se trata de una enzima que utiliza como coenzima TPP (tiamina-pirofosfato), derivado de la vitamina B1, que es deficiente en estos individuos. Mecanismos semejantes pueden aplicarse a las deficiencias en algunos elementos minerales.

En otros casos, las relaciones entre nutrientes y enzimas estn menos claras. As, se sabe que el colesterol de la dieta reduce la actividad de la HMGCoA (hidroxi-metil-glutaril-coenzima A) reductasa heptica, enzima clave en la biosntesis del colesterol, siguiendo el esquema clsico de inhibicin feed-back. Sin embargo, no se conoce an el mecanismo de este importante efecto, que no parece ser obra del propio colesterol sino quiz de algunos de sus derivados, posiblemente un cido biliar. A este respecto es importante sealar que las enzimas de membrana a las que pertenece la HMGCoAreductasa constituyen un grupo peculiar, por sus implicaciones estructurales. No hay que olvidar que las funciones de las protenas de membrana dependen de la fluidez de la bicapa lipdica. Esta fluidez viene condicionada por la naturaleza de los cidos grasos de los fosfolpidos que la constituyen; pero estos cidos grasos se corresponden en gran medida con la composicin lipdica de los alimentos.

BIBLIOGRAFIA

http://www.biolaster.com/rendimiento_deportivo/metabolismo_energetico/aerobico. 25/01/2015

http://www.campusdeportivo.com/formaciondeportiva/cursos/cienciasbiologicas/FISIOLOGIA/metabolismoenergetico.asp. 25/01/2015

http://ocw.unican.es/ciencias-de-la-salud/fisiologia-general/materiales-de-clase-1/tema-1.-introduccion-al-estudio-de-la-fisiologia/Tema%206-Bloque%20I-Integracion.pdf. 25/01/2015