dietética y nutrición energía y nutrición · de forma simplificada como la suma de todas las...
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Dietética y NutriciónDietética y NutriciónDietética y NutriciónDietética y Nutrición
Tema 2Tema 2
Energía y NutriciónEnergía y Nutrición
Energía y Nutrición Energía y Nutrición
ContenidosContenidos
1-. Energía Biológica.-2-. Flujos biológicos de energía y materia.-3-. Contenidos de energía de los alimentos.-4-. Determinación de los cambios de energía.-5-. Balances de energía.-6-. Cálculo de las necesidades de energía.-
Energía BiológicaEnergía Biológica Energía y MetabolismoEnergía y Metabolismo
El metabolismo de los seres vivos se puede definirde forma simplificada como la suma de todas lasreacciones químicas que tienen lugar en dichosseres vivos.
El metabolismo depende de dos factores: la energíay las biomoléculas.
El estudio del metabolismo ha de comenzar por es-tudiar su fuerza impulsora: la energía biológica.
En este contexto, la energía se define como lacapacidad de producir trabajo.
Flujos biológicos de energía y Flujos biológicos de energía y materiamateria
Flujos biológicos de energía y Flujos biológicos de energía y materiamateria
La energía y la materia fluyen a través del mundobiológico, pero lo hacen de forma diferente:
� La energía parte del sol y fluye a través del� La energía parte del sol y fluye a través delmundo biológico, pasando por los diferentesorganismos, y disipándose después, con lo queno se puede volver a utilizar.
� En cambio, la materia experimenta un flujo cíclicodentro del mundo biológico.
Ambos flujos están interconectados entre sí.
Células Células
EntropiaSol
Energía radiante
H2O CO2
Energía
Energía térmica
Flujo de energía y ciclos del carbono y del oxígeno através de la biosfera.
Células Heterotróficas
Células Autotróficas
Nutrientes O2
Energía química
Células Heterotróficas
Células Autotróficas
EntropiaSol
Energía radiante
H2O CO2
Nutrientes O2
Energía química
Energía térmica Fases en el flujoFases en el flujo
de energíade energía
El flujo de energía consta de tres fases:
� Fotosíntesis, fijación de energía lumínica por lascélulas autótrofas (utilizan materia inorgánica) .células autótrofas (utilizan materia inorgánica) .
� Respiración, captación de energía química porlas células heterótrofas (utilizan materia orgá-nica).
� Trabajo biológico, el gasto energético de lascélulas para poder realizar sus funciones.
El flujo de energía es unidireccional e irreversible,ya que una vez la energía se dispersa nuncapuede volver a producir trabajo biológico.
Contenido energético de los alimentosContenido energético de los alimentosContenido energético de los Contenido energético de los
alimentosalimentos
La función energética de los nutrientes permiteuniformizar las aportaciones que hacen alorganismo los nutrientes de un alimentoconcreto .concreto .
De esta forma se puedeestudiar el efecto de losalimentos de una maneraglobal, como mezclas denutrientes ingeridas enconjunto.
Contenido energético de los Contenido energético de los alimentosalimentos
El contenido de energía de los alimentos sedetermina mediante el calor liberado después desu combustión en un calorímetro adiabático.
En el cuerpo ocurre el mismo proceso global deoxidación. El calor liberado en el calorímetro esequivalente a la cantidad de energía disponible apartir del metabolismo de los alimentos.
Calorímetro adiabático o bomba calorimétrica. Utilizadopara la determinación del calor liberado en la combustiónde sustancias orgánicas.
Oxidaciones biológicas y Oxidaciones biológicas y químicasquímicas
La oxidación biológica tiene lugar lentamente, enmúltiples reacciones consecutivas, a bajastemperaturas y en un entorno líquido.
La oxidación química tiene lugar rápidamente enLa oxidación química tiene lugar rápidamente enmuy pocos pasos, a altas temperaturas y en unentorno gaseoso.
Desde el punto de vista termodinámico no haydiferencias, y solo importa la energía liberada.
De todas formas, los productos finales de ambosprocesos son diferentes, sobre todo para las pro-teínas, y esto tiene consecuencias energéticas.
Utilización de la energía de laingesta.(1) determinado por calorime-tría directa.(2) la que se presenta en lastablas de composición dealimentos .
ENERGíA DE LOS
ALIMENTOS 1 (Calor de combustión)
ENERGíA DIGERIBLE (Absorbida)
Energía no digerible, perdida en las heces o utilizada por las bacterias
11%% -- 99%%
22%% -- 1155%% Síntesis de urea. Pérdidas en orina, sudor, descamación, etc.
ENERGíA alimentos .(3) la mayoría de esta energíaes utilizada con proteínas yglúcidos.(4) energía en enlaces fosfa-to, utilizable en procesosanabólicos.
ENERGíA METABOLIZABLE 2 (Valor energético de los
alimentos)
ENERGIA UTILIZADA 4
(Enlaces fosfato de ATP)
EFECTO DINÁMICO ESPECÍFICO 3
(Asimilación de los nutrientes)
ENERGíA TÉRMICA
(Liberada en el catabo-lismo o en ciclos fútiles)
4400%% -- 5500%%
66%% -- 1100%% 2255%% -- 4400%%
Tablas de composición de alimentosTablas de composición de alimentos
Contienen la composición en nutrientes (primariosy secundarios), así como el contenido energéticototal y de cada uno de los principalesmacronutrientes .macronutrientes .
Tablas de composición de alimentosTablas de composición de alimentos
Los alimentos listados no son únicamente losbásicos, sino que también contienen alimentoscocinados y algunas combinaciones frecuentescocinados y algunas combinaciones frecuentesde alimentos (desde bollería a platos de cocinaindia).
Son muy útiles a la hora de estructurar dietas, yaque permiten conocer la composición de laingesta a partir de los alimentos consumidos.
Ejemplo de tabla de composición de
alimentos
Ejemplo de tabla de composición de alimentos
Determinación de los cambios de Determinación de los cambios de energíaenergía
Bases de la determinación del Bases de la determinación del recambio de energíarecambio de energía
La energía liberada en la oxidación de los alimentosse transforma cuantitativamente en calor.
Si la temperatura corporal no varia, la determina-ción del calor emitido por un sujeto constituyeción del calor emitido por un sujeto constituyeuna forma teóricamente correcta de medir elrecambio de energía de dicho sujeto.
Métodos para medir la producción Métodos para medir la producción de calorde calor
Calorimetria directaCalorimetria directaCalorimetria directaCalorimetria directaCalorimetria directaCalorimetria directaCalorimetria directaCalorimetria directa
Calorimetria indirectaCalorimetria indirectaCalorimetria indirectaCalorimetria indirectaCalorimetria indirectaCalorimetria indirectaCalorimetria indirectaCalorimetria indirectaCalorimetria indirectaCalorimetria indirectaCalorimetria indirectaCalorimetria indirectaCalorimetria indirectaCalorimetria indirectaCalorimetria indirectaCalorimetria indirecta
Encuestas nutricionalesEncuestas nutricionalesEncuestas nutricionalesEncuestas nutricionales
Determinación de gasesDeterminación de gasesDeterminación de gasesDeterminación de gases
Métodos para medir la producción Métodos para medir la producción de calorde calor
Calorimetría directaCalorimetría directaCalorimetría directaCalorimetría directaCalorimetría directaCalorimetría directaCalorimetría directaCalorimetría directa
Es simple en teoría, pero muy compleja en la Es simple en teoría, pero muy compleja en la Es simple en teoría, pero muy compleja en la Es simple en teoría, pero muy compleja en la Es simple en teoría, pero muy compleja en la Es simple en teoría, pero muy compleja en la Es simple en teoría, pero muy compleja en la Es simple en teoría, pero muy compleja en la práctica, debido a la gran cantidad de variables práctica, debido a la gran cantidad de variables práctica, debido a la gran cantidad de variables práctica, debido a la gran cantidad de variables práctica, debido a la gran cantidad de variables práctica, debido a la gran cantidad de variables práctica, debido a la gran cantidad de variables práctica, debido a la gran cantidad de variables práctica, debido a la gran cantidad de variables práctica, debido a la gran cantidad de variables práctica, debido a la gran cantidad de variables práctica, debido a la gran cantidad de variables práctica, debido a la gran cantidad de variables práctica, debido a la gran cantidad de variables práctica, debido a la gran cantidad de variables práctica, debido a la gran cantidad de variables
que intervienen en el proceso:que intervienen en el proceso:que intervienen en el proceso:que intervienen en el proceso:que intervienen en el proceso:que intervienen en el proceso:que intervienen en el proceso:que intervienen en el proceso:
Las diferentes formas de transmisión de calorLas diferentes formas de transmisión de calorLas diferentes formas de transmisión de calorLas diferentes formas de transmisión de calorLas diferentes formas de transmisión de calorLas diferentes formas de transmisión de calorLas diferentes formas de transmisión de calorLas diferentes formas de transmisión de calor
La evaporación del agua corporalLa evaporación del agua corporalLa evaporación del agua corporalLa evaporación del agua corporalLa evaporación del agua corporalLa evaporación del agua corporalLa evaporación del agua corporalLa evaporación del agua corporal
El aire que respira el sujeto y sus fluctuacionesEl aire que respira el sujeto y sus fluctuacionesEl aire que respira el sujeto y sus fluctuacionesEl aire que respira el sujeto y sus fluctuacionesEl aire que respira el sujeto y sus fluctuacionesEl aire que respira el sujeto y sus fluctuacionesEl aire que respira el sujeto y sus fluctuacionesEl aire que respira el sujeto y sus fluctuaciones
etc., etc.etc., etc.etc., etc.etc., etc.etc., etc.etc., etc.etc., etc.etc., etc.
Sistemas de calorimetría directa de cuerpo completo paraanimales de laboratorio, diseñados y construidos por la emp resaThermonetics Corporation.
Sistema de calorimetría directa de cuerpo completo diseñad o yconstruido por la empresa Thermonetics Corporation en 1980para la Escuela de Medicina de la Universidad de Emory (Atlan ta,Georgia).
Habitación calorimétrica diseñada y construida por la empr esaThermonetics Corporation en 1980 para el Centro deInvestigación USDA en Beltsville, Maryland.
Métodos para medir la producción Métodos para medir la producción de calorde calor
Calorimetría indirectaCalorimetría indirectaCalorimetría indirectaCalorimetría indirectaCalorimetría indirectaCalorimetría indirectaCalorimetría indirectaCalorimetría indirecta
Presenta dos posibilidades:Presenta dos posibilidades:Presenta dos posibilidades:Presenta dos posibilidades:Presenta dos posibilidades:Presenta dos posibilidades:Presenta dos posibilidades:Presenta dos posibilidades:
Encuestas nutricionalesEncuestas nutricionalesEncuestas nutricionalesEncuestas nutricionalesEncuestas nutricionalesEncuestas nutricionalesEncuestas nutricionalesEncuestas nutricionalesEncuestas nutricionalesEncuestas nutricionalesEncuestas nutricionalesEncuestas nutricionalesEncuestas nutricionalesEncuestas nutricionalesEncuestas nutricionalesEncuestas nutricionales
Determinación de gases:Determinación de gases:Determinación de gases:Determinación de gases:Determinación de gases:Determinación de gases:Determinación de gases:Determinación de gases:
Espirometría de circuito cerradoEspirometría de circuito cerradoEspirometría de circuito cerradoEspirometría de circuito cerrado
Espirometría de circuito abiertoEspirometría de circuito abiertoEspirometría de circuito abiertoEspirometría de circuito abierto
Agua doblemente marcadaAgua doblemente marcadaAgua doblemente marcadaAgua doblemente marcada
Dos diferentes sistemas de calo-rimetría indirecta de circuitoabierto, basados ambos en lamedición del oxigeno consu-mido y del anhídrido carbónicoproducido.
Balances de energíaBalances de energíaGASTO
ENERGETICO
METABOLISMO ACTIVIDAD FISICA TERMOGÉNESIS METABOLISMO BASAL
ACTIVIDAD FISICA TERMOGÉNESIS ADAPTATIVA
Contabilidad energéticaContabilidad energética
El balance energético es el recuento detallado detodas las entradas y gastos de energía delorganismo.
Permite conocer si un determinado individuoPermite conocer si un determinado individuogestiona de manera adecuada la energía queutiliza.
Solo existe una entrada en el balance energético (laingesta), mientras que hay muchas salidas, perolas más importantes son tres: metabolismo basal,actividad física, y efecto termogénico de losalimentos.
ORGANISMOORGANISMOORGANISMOORGANISMODEPOSITOSDEPOSITOSDEPOSITOSDEPOSITOSDE GRASADE GRASADE GRASADE GRASA
ENERGIAENERGIAENERGIAENERGIAINGERIDAINGERIDAINGERIDAINGERIDA
OBESIDADOBESIDADOBESIDADOBESIDAD
AYUNOAYUNOAYUNOAYUNO
Esquema del flujo de energía en los animales.
METABOLISMOMETABOLISMOMETABOLISMOMETABOLISMOBASALBASALBASALBASAL
ACTIVIDADACTIVIDADACTIVIDADACTIVIDADFISICAFISICAFISICAFISICA
TERMOGENESISTERMOGENESISTERMOGENESISTERMOGENESIS(VARIOS TIPOS)(VARIOS TIPOS)(VARIOS TIPOS)(VARIOS TIPOS)
UTILIZACION DE LA ENERGIAUTILIZACION DE LA ENERGIAUTILIZACION DE LA ENERGIAUTILIZACION DE LA ENERGIA
Factores determinantes de las necesidades yutilización de la energía en humanos.
Factores determinantes Variables
Metabolismo basal
Mantenimiento de los tejidos corporales, de la tempera-tura; y de otras funciones básicas
Edad/Sexo Masa corporal magra Temperatura del medio Status hormonal básicas Status hormonal Estrés
Actividad física
Ejercicio físico
Grado de esfuerzo Temperatura del medio Edad/sexo/peso
Efecto dinámico específico
Incremento de calor debido a la digestión, absorción, distribución, modificación y almacenamiento de los nutrientes de los alimentos
Tipo de dieta
Definición del metabolismo basalDefinición del metabolismo basal
Se define como la producción de energía de unsujeto en estado de reposo físico y mental, quese encuentra en un ambiente de temperaturaconfortable, y que se ha medido entre 15 y 16confortable, y que se ha medido entre 15 y 16horas después de la ingestión de alimento.
Determinantes del metabolismo Determinantes del metabolismo basalbasal
Se expresa en términos de consumo de oxígeno porminuto o en términos de kilocalorías (o kilojulios)por hora o por 24 horas.
Puede obtenerse una aproximación tomando comoPuede obtenerse una aproximación tomando comovalor de MB 1 kcal/kgxhora.
El metabolismo basal representa la suma de lasactividades metabólicas de todas las células delorganismo en el momento de la medida, es decir,la masa celular (o masa celular activa), que es elprincipal determinante del metabolismo basal.
Calculo de la masa celularCalculo de la masa celular
MC = PCMC = PCMC = PCMC = PCMC = PCMC = PCMC = PCMC = PC-------- (Gr + Ae + Mo)(Gr + Ae + Mo)(Gr + Ae + Mo)(Gr + Ae + Mo)(Gr + Ae + Mo)(Gr + Ae + Mo)(Gr + Ae + Mo)(Gr + Ae + Mo)
En esta ecuación:En esta ecuación:En esta ecuación:En esta ecuación:
MC = Masa celular
PC = Peso corporal
Gr = Peso de grasas
Ae = Agua extracelular
Mo = Minerales óseosTodos los valores están expresados en kg
Energética de la actividad físicaEnergética de la actividad física
La actividad física se acompaña del aumento en elconsumo de oxígeno, que aumenta linealmentecon la intensidad del trabajo físico realizado,hasta alcanzar el consumo máximo de oxígeno .hasta alcanzar el consumo máximo de oxígeno .
A partir de este momentopuede aumentarse másla intensidad del ejerci-cio, pero no el consu-mo de oxígeno.
Clasificación del trabajo físico.
Ventilación pulmonar
Consumo de oxigeno
Metabolismo Frecuencia del pulso
Tipo de ejercicio
(intensidad) l/ min l/ min kcal/ min pul./ min
Muy ligero < 10 < 0,5 < 2,5 < 80
Ligero 10 - 20 0,5 - 1,0 2,5 - 5,0 80 - 100 Ligero 10 - 20 0,5 - 1,0 2,5 - 5,0 80 - 100
Moderado 20 - 35 1,0 - 1,5 5,0 - 7,5 100 - 120
Pesado 35 - 50 1,5 - 2,0 7,5 - 10,0 120 - 140
Muy pesado 50 - 65 2,0 - 2,5 10,0 - 12,5 140 - 160
Excesivo 65 - 85 2,5 - 3,0 12,5 - 15,0 160 - 180
Agotador > 85 > 3,0 > 15,0 > 180
Gasto energético durantedistintas actividades (gastototal, que incluye el metabo-lismo basal, el coste de la
Tipo de trabajo Ejemplos
Trabajo ligero 2,50-5,00 kcal/min 10,5-20,9 kJ/min 170-350 W
Industrias ligeras Carpintería Ejercicio militar Trabajo doméstico Albañilería Conducir un camión Jugar al golf o a bolos
Trabajo moderado 5,00-7,50 kcal/min 20,9-31,3 kJ/min 350-500 W
Trabajo con pico y pala Trabajo agrícola manual Bailar Jugar al tenis lismo basal, el coste de la
actividad física y el efectotermogénico de losalimentos)
Jugar al tenis Montar en bicicleta (15 km/hora)
Trabajo pesado 7,50-10,0 kcal/min 31,3-41,8 kJ/min 500-650 W
Minero de carbón Jugar al fútbol
Trabajo muy pesado 10,0-12,5 kcal/min 41,8-52,3 kJ/min Más de 650 W
Leñador Fundición de acero Natación (crawl) Correr a campo través Subir montañas
Efecto termogénico de los Efecto termogénico de los alimentosalimentos
La elevación del consumo de oxígeno después de laingestión de comida se manifiesta al cabo deunos minutos, alcanza su máximo a las treshoras y después desciende lentamente durantehoras y después desciende lentamente durantevarias horas.
Una pequeña parte de esteefecto se atribuye al costeenergético de la digestióny, en su mayor parte, a lautilización metabólica delos alimentos.
Cálculo de las necesidades de Cálculo de las necesidades de energíaenergía
Determinación de los cambios de Determinación de los cambios de energíaenergía
Las necesidades de energía pueden calcularse apartir del MB del sujeto y del coste energético delas actividades que realiza a lo largo de 24 horas,multiplicando el tiempo empleado en cadamultiplicando el tiempo empleado en cadaactividad por su coste energético.
Calculo simplificado del gasto calórico del hombre y la muje r dereferencia. (Hombre de referencia: 70 kg, 172 cm, 23 años. Mu jer dereferencia: 58 kg, 162 cm, 23 años)
Tiempo Hombre Mujer Actividad
Física horas kcal/ min Total kcal/ min Total
Durmiendo 8 1,1 528 1,0 480
Durmiendo 8 1,1 528 1,0 480
Sentado 7 1,5 630 1,1 462
En pie 5 2,5 750 1,5 450
Andando 2 3,0 360 2,5 300
Otras activid. 2 4,5 540 3,0 360
Total kcal/día 24 2808 2052
Requerimientos dietarios mínimosRequerimientos dietarios mínimos
Son el valor estadístico medio de lo que se deberíaingerir en promedio cada día para mantener elorganismo funcionando sin problemas y sindéficit de cada uno de los nutrientes .déficit de cada uno de los nutrientes .
Aplicabilidad de los Aplicabilidad de los requerimientos dietarios mínimosrequerimientos dietarios mínimos
Estos valores se han obtenido a partir de datosestadísticos, y son adecuados para poblaciones,pero no para individuos, incluso tras aplicarcorrecciones .correcciones .
Se han de considerar datos orientativos, ya quedependen de la situación fisiológica, del grupo depoblación, e incluso del área geográfica.
Dieta EquilibradaDieta Equilibrada
Es la dieta que aporta exactamente los nutrientesplásticos y oligodinámicos necesarios, así comolos nutrientes energéticos en la composición ycantidad adecuada . También es muy importantecantidad adecuada . También es muy importantela variedad.
Comparación entre las diferentes pirámides alimenta rías.
Necesidades de energíaNecesidades de energía
Para satisfacer las necesidades nutritivas delorganismo humano, la dieta consumida debecontener una cierta cantidad de energía, derivadade los principios inmediatos en las siguientesde los principios inmediatos en las siguientesproporciones:
Hidratos de carbono 55-60%Grasas 30-35%Proteínas 10-12%
Recomendaciones energéticas Recomendaciones energéticas dietarías para el adultodietarías para el adulto
HombreHombreHombreHombre(23-50 años)
3000300030003000----2700 kcal/ día2700 kcal/ día2700 kcal/ día2700 kcal/ día3000300030003000----2700 kcal/ día2700 kcal/ día2700 kcal/ día2700 kcal/ día
MujerMujerMujerMujer(23-50 años)
2300230023002300----2000 kcal/ día2000 kcal/ día2000 kcal/ día2000 kcal/ día