BOLILLA 3 (Lic. en Biol. Molec.): METABOLISMO. Vías metabólicas. Catabolismo, anabolismo y vías anfibólicas. Recambio metabólico. Regulación del metabolismo. Carbohidratos: Digestión y absorción. Ingreso de glucosa a las células. Familia de transportadores METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS. GLICOLISIS. Vía de Embden-Meyerhof. Fases de la glucólisis. Enzimas y cofactores que participan. Regulación enzimática. Rendimiento energético. Distintos tipos de fermentaciones. Utilización de fructosa y galactosa.
BOLILLA 4 (Ing. En Alim): METABOLISMO: Catabolismo y anabolismo. Vías metabólicas: secuencias lineales y ramificadas. Regulación de las vías metabólicas Catabolismo de los hidratos de carbono. Digestión y absorción. Sistemas de transporte. Importancia de los carbohidratos en la alimentación. GLICOLISIS. Vía de Embden-Meyerhof. Fases de la glucólisis. Regulación. Fermentación alcohólica, láctica y acética. Balance energético.
QUIMICA BIOLOGICA Lic. en Biol. Molec. e Ing. en Alim.
AutótrofosFotosintéticos
Heterótrofos¿Cómo?¿Cómo?
M E T A B O L I S M O
H2O
Energía para la vidaEnergía para la vida
H2O
ME
TA
BO
LIS
MO
IN
TE
RM
ED
IO
Conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en las células y tejidos.
Sentido biológico del metabolismo
1- Obtener energía y poder reductor a partir de los nutrientes.
2- Degradar los compuestos ingresados, o los de reserva, en productos más simples, utilizables como precursores para la síntesis de moléculas constituyentes de órganos y tejidos y otras sustancias necesarias para su funcionamiento.
Nutrientes
Au
tótr
ofo
sA
utó
tro
fos - CO2
- H2O- Iones de nitrógeno- Elementos Minerales
He
teró
tro
fos
He
teró
tro
fos
Nutrientes
- Carbohidratos- Lípidos- Proteínas- Vitaminas- Minerales
Nutrición y Metabolismo en Animales HeterótrofosNutrición y Metabolismo en Animales Heterótrofos
- Digestión.Digestión. Conversión de los alimentos en sustancias absorbibles en el tracto intestinal. Implica el desdoblamiento, mecánico (ej. masticación) y químico (ej. enzimático) de los alimentos, en moléculas absorbibles.
- Absorción de nutrientesAbsorción de nutrientes. . Pasaje del producto de la digestión desde la luz intestinal a la circulación.
- Metabolización. Metabolización. Utilización de los nutrientes para obtención de energía y/o para la síntesis de compuestos celulares.
Sistema Digestivo en humanos
- Carbohidratos- Lípidos- Proteínas- Vitaminas- Minerales
CarbohidratosCarbohidratos
- Galactosa- Galactosa
CarbohidratosCarbohidratosde la dietade la dieta
Polisacáridos
Disacáridos
Monosacáridos
- Almidón- Almidón granos, harinas, tubérculos, legumbres
- Glucógeno- Glucógeno carnes
- Sacarosa- Sacarosa frutas, azúcar de mesa, remolacha
- Lactosa- Lactosa Leche y derivados
- Glucosa- Glucosa
- Fructosa- Fructosafrutas, miel, golosinas, etc.
Nutrientes
Almidón y glucógeno
Cadena lineal Punto de
Ramificación
Polisacáridos de reservaPolisacáridos de reserva
Almidón
Glucógeno
Ramificación: amilopectina, 4%; glucógeno, 10%
Ptialina o α-amilasa salival
- α-amilasa pancreática- α-dextrinasa- α-glucosidasa- sacarasa-isomaltasa- lactasa
pH ácido, inactiva la enzima
Digestión y absorción de carbohidratosDigestión y absorción de carbohidratos
AmilosaAmilosa
Amilopectina o GlucógenoAmilopectina o Glucógenon Maltosas
n Maltotriosas
n Oligosacáridos(dextrina límite)
Digestión del Almidón y/o del GlucógenoDigestión del Almidón y/o del Glucógeno
Amilasasalival
n H2O
Amilasapancreática
O
CH 2
HH
O HH
O H
O H
H
O
H
O H
HO H
H
CH 2
H
O H
H
O
H
HO HO
Maltosas
Maltotriosas
OH
H
O H
O H
H
HH
CH 2O H
OHO
OH
H
O H
O H
H
HH
CH 2O H
O
OH
H
O H
O H
H
HH
CH 2O H
O
OH
H
O H
O H
H
HH
CH 2O H
O H
n
OH
H
O H
O H
H
HH
CH 2O H
OO.....
OH
H
O H
O H
H
HH
CH 2O H
O
OH
H
O H
O H
H
HH
O
CH 2
O
OH
H
O H
O H
H
HH
CH 2O H
O......
OH
H
O H
O H
H
HH
CH 2O H
O
OH
H
O H
O H
H
HH
CH 2O H
O.......
Oligosacáridos
Digestión del Almidón (cont.)Digestión del Almidón (cont.)
α-dextrinasaα-glucosidasa
DisacaridasasDisacaridasas
O
CH 2
HH
O HH
O H
O H
H
O
H
O H
HO H
H
CH 2
H
O H
H
O
H
HO HO
Maltosa
Maltasa2
GlucosaH2O
OH
H
O H
O H
H
HH
CH 2O H
OHO
O
CH 2O H
O H
HO H
HH
CH 2O H
Sacarosa
Sacarasa
Glucosa
+
FructosaH2O
O
H
O H
O H
H
O HH
CH 2O H
O
HHO
H
O H
H
O H
HO H
H
CH 2O H
H
Lactosa
Lactasa
Glucosa
+
GalactosaH2O
Nutrición y Metabolismo en AnimalesNutrición y Metabolismo en Animales
- Digestión.Digestión. Conversión de los alimentos en sustancias absorbibles en el tracto intestinal. Implica el desdoblamiento, mecánico y químico de los alimentos, en moléculas absorbibles.
- Absorción de nutrientesAbsorción de nutrientes. . Pasaje del producto de la digestión desde la luz intestinal a la circulación.
- Metabolización. Metabolización. Utilización de los nutrientes para obtención de energía y/o para la síntesis de compuestos celulares.
Estructuras especializadas en absorciónEstructuras especializadas en absorción
Humano
¿¿CCóómo llegan las unidades de monosacáridos a los mo llegan las unidades de monosacáridos a los tejidos donde serán metabolizados?tejidos donde serán metabolizados?
Luz intestinal
Citosol del enterocito
¿¿CCóómo llegan las unidades de monosacáridos a los mo llegan las unidades de monosacáridos a los tejidos donde serán metabolizados?tejidos donde serán metabolizados?
SGLUTSGLUT
GlucosaGlucosaGlucosaGlucosa
Extraída y modificada del Lehninger, 4a. Ed,
GalactosaGalactosaGalactosaGalactosa
FructosaFructosa
GLUT5GLUT5
FructosaFructosa
Nutrición y Metabolismo en AnimalesNutrición y Metabolismo en Animales
- Digestión.Digestión. Conversión de los alimentos en sustancias absorbibles en el tracto intestinal. Implica el desdoblamiento, mecánico y químico de los alimentos, en moléculas absorbibles.
- Absorción de nutrientesAbsorción de nutrientes. . Pasaje del producto de la digestión desde la luz intestinal a la circulación.
- Metabolización. Metabolización. Utilización de los nutrientes para obtención de energía y/o para la síntesis de compuestos celulares.
Sentido biológico del metabolismo
DEGRADACION SINTESIS
1- Obtener energía y poder reductor a partir de los nutrientes.
2- Degradar compuestos ingresados o de reserva en productos más simples, utilizables como precursores para la síntesis de moléculas constituyentes de órganos y tejidos y otras sustancias necesarias para su funcionamiento.
Catabolismo Anabolismo
METABOLISMOMETABOLISMO
Estructuras complejas
Estructuras simples
G
DE
GR
AD
AC
ION
SIN
TE
SIS
Nutrientes Contenedores
de Energía
CarbohidratosLípidosProteínas
VIAS CATABOLICAS (Degradación oxidativa)
Productos finales
carentes de Energía
CO2
H2ONH3
NAD+
NADP+
FADADP+HPO4
2-
NADHNADPHFADH2
ATP
Energía Química
Moléculas Precursoras
MonosacáridosÁcidos grasosAminoácidos
Bases nitrogenadas
VIAS ANABOLICAS(Síntesis reductora)
Macromoléculas Celulares
PolisacáridosLípidos
ProteínasÁcidos Nucleicos
Esquemas de distintos tipos de secuencias metabólicas
A Ba
Cb
D Ec d
P Qp
A B C D Ea b c d
A
B
C b
a
S
D
c
d
PA B
a
M N
YX
Sef
Vías
Ciclos Cascadas
Vías anabólicasdivergentes
Vías catabólicas
convergentes
Equilibrio dinámico
AnabolismoCatabolismo
Anabolismo
Catabolismo
Crecimiento
Envejecimiento
Anabolismo
Catabolismo
¿¿CCóómo llegan las unidades de monosacáridos a los mo llegan las unidades de monosacáridos a los tejidos donde serán metabolizados?tejidos donde serán metabolizados?
SGLUTSGLUT
GlucosaGlucosaGlucosaGlucosa
Extraída y modificada del Lehninger, 4a. Ed,
GalactosaGalactosaGalactosaGalactosa
FructosaFructosa
GLUT5GLUT5
FructosaFructosa
Ciclo de Cori
Esquema general del metabolismo de carbohidratos Esquema general del metabolismo de carbohidratos Otros tejidos como por ej. tej. nervioso
O2
O2
Transportadores de Glucosa (Transportadores de Glucosa (uniportersuniporters))
Transportador Localización
GLUT1En todos los tejidos del feto. En adultos: en GR, fibroblastos y células
endoteliales
GLUT2
En membrana basolateral del epitelio intestinal,
túbulos renales, hepatocitos y células β
pancreáticas
GLUT3PPal. Transportador en
cerebro y nervios periféricos.
GLUT4Tej. Adiposo y músculo esquelético y cardiaco. Es sensible a Insulina
GLUT5 Transportador de Fru en enterocitos.
GLUT7 Membranas del RE
1- La Glu se une a un sitio del transportador abierto.
2- La proteína transportadora cambia su conformación.
3- La Glu es liberada al interior celular y la proteína transportadora retorna a su conformación original.
¿¿En quEn quéé difieren estos transportadores? difieren estos transportadores?
- En la afinidad por la GLU.
GLUT4> GLUT3> GLUT1> GLUT2
- La alta afinidad por Glu de GLUT4 y GLUT3 asegura la provisión de Glu a corazón y tej. nervioso.
- Cuando los niveles de Glu en sangre aumentan (periodo postprandial) se activa la incorporación de Glu al hígado, por un lado, y a las células beta del páncreas, a través de los GLUT2 y se estimula la liberación de Insulina.
- Esta, a su vez, promueve la movilización de los GLUT4 desde las vesículas intracelulares del tej. adiposo y músculo esquelético hacia la membrana plasmática para incorporar Glu a estos tejidos.
¿¿CCóómo funcionan lo transportadores GLUT4?mo funcionan lo transportadores GLUT4?
H O
OH
H
OHH
OH
CH2OH
H
OH
H H O
OH
H
OHH
OH
CH2OPO32
H
OH
H
23
4
5
6
1 1
6
5
4
3 2
ATP ADP
Mg2+
glucose glucose-6-phosphate
Hexokinase
* La glucosa es fosforilada en el carbono 6
Fosforilación de la glucosaFosforilación de la glucosa
La fosforilación es el paso inicial de todas las vías de utilización de monosacáridos, en animales y vegetales.
Impide la difusión de la Glu hacia el exterior celular y asegura su utilización en alguna de las vías metabólicas celulares según el requerimiento celular.
Hexoquinasas
Isoenzimas I, II, III
Isoenzima IV o Glucoquinasa
-En distintas proporciones según el tejido.- Son inespecificas.- Km Glu = 0.01-0.1 mM
- En hígado y células beta del páncreas.- Es muy especifica, solo D-Glucosa.- Km Glu = >10 mM.
Bibliografia Bibliografia
1- BLANCO A., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 8a edic., Bs. As. (2007).2- LEHNINGER, A.L., "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, 4ª ed. (2008).3- Docentes de Química Biológica, “QUIMICA BIOLOGICA Orientada a Ciencias de los Alimentos”, Nueva Editorial Universitaria de la Universidad Nacional de San Luis.4- MURRAY R y col., “Bioquimica de Harper”, Ed. El Manual Moderno, 14º ed. (1997).
Bibliografía Complementaria
1- CAMPBELL Y FARREL, “Bioquimica”, Thomson Eds., 4ta. Ed., (2005).2- LIM M.Y., “ Lo esencial en Metabolismo y Nutrición”, Ed. Elsevier, 3ra. ed., Barcelona (2010).