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• BOLILLA 3 (Lic. en Biol. Molec.): 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. y Lic. en CyT de los Alim.): ALIMENTOS. Definición. Sustancias nutritivas. Principales constituyentes de los alimentos. Macronutrientes: carbohidratos y fibra dietaria. Importancia de los carbohidratos en la alimentación. Digestión y absorción. Sistemas de transporte. Catabolismo de los hidratos de carbono. GLICOLISIS. Vía de Embden-Meyerhof. Fases de la glucólisis. Regulación. Fermentación alcohólica, láctica y acética. Balance energético.
Química Biológica IA, LCyTA, LBM.
Química Biológica IA, LCyTA, LBM.
ALIMENTOS
Alimentos Alimentos
Alimentos
Alimentos
NUTRICION
“El producto de los alimentos somos nosotros mismos”
Ing. en Alim.y Lic. en CyT de los alim.Química Biológica IA, LCyTA, LBM.
ALIMENTOSe denomina así a toda sustancia o mezcla de sustancias, naturales o elaboradas que, ingeridas por el hombre, aportan a su organismo materiales y energía. Se incluyen en esta definición las sustancias o mezclas de sustancias que se ingieren por hábito o costumbre, tengan valor nutritivo o no, normalmente ingeridas con fines:
a) nutricionales: crecimiento y desarrollo de sus procesos biológicos. b) psicológicos: satisfacción y obtención de sensaciones gratificantes.
NutrienteSe define como nutriente a toda aquella sustancia que bioquímicamente es esencial e indispensable para el mantenimiento de los organismos vivos. Los nutrientes proporcionan la energía y los precursores de sustancias que son esenciales para el crecimiento y la supervivencia de los organismos vivos.
“La vida es sostenida por los alimentos, y las sustancias contenidas en los alimentos de las cuales depende la vida, son los nutrientes”.
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NUTRICION
- Ingesta o incorporación
- Absorción
- Metabolización/Utilización
- Excreción
NUTRIENTES
ALIMENTOS
NUTRICIONEs el proceso biológico por el que los organismos incorporan, asimilan y utilizan los nutrientes contenidos en los alimentos para el funcionamiento, el crecimiento y el mantenimiento de las funciones vitales.
NUTRICION ≠ALIMENTACION
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NUTRIENTES
MACRONUTRIENTES
micronutrientesVitaminas
Minerales
Carbohidratos
Lípidos
ProteínasAgua
ALIMENTOS
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MACRONUTRIENTESCARBOHIDRATOS, GLUCIDOS O HIDRATOS DE CARBONO
Los glúcidos o carbohidratos (también llamados hidratos de carbono) son la principal fuente de energía de los seres vivos. Se obtienen principalmente a través del consumo de cereales, azúcares, papa, batata, legumbres, verduras, frutas y frutos secos. Los animales y el hombre obtienen la mayoría de los carbohidratos de los vegetales, que los sintetizan.
Glucógeno o Almidón
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Algunos carbohidratos: monosacáridos
• Glucosa• Fructosa• galactosa
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Otros carbohidratos: disacáridos
• Maltosa• Lactosa• Sacarosa
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Y otros carbohidratos: polisacáridos
• Almidon y Glucógeno
• Pectinas y Celulosa
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Los carbohidratos cumplen con dos funciones importantes:
- Estructural: como la celulosa, que en las plantas constituye los tallos, hojas y frutos. Junto con las pectinas, la celulosa forma parte de la fibra alimentaria.
- Reserva energética: los animales vertebrados sintetizan y utilizan el glucógeno, principalmente en músculo e hígado, mientras que las plantas sintetizan y utilizan el almidón.
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Almidón y glucógeno
aCadena lineal Punto de
Ramificación
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Po
lisa
cári
do
s d
e re
serv
aAlmidón
Glucógeno
Ramificación: amilopectina, 4%; glucógeno, 10%
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Nutrición y Metabolismo en Animales
- 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 nutrientes. Pasaje del producto de la digestión desde la luz intestinal a la circulación.
- Metabolización. Utilización de los nutrientes para obtención de energía y/o para la síntesis de compuestos celulares.
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Ptialina o α-amilasa salival
- α-amilasa pancreática- α-dextrinasa- α-glucosidasa- sacarasa-isomaltasa- lactasa
pH ácido, inactiva la enzima
Digestión y absorción de carbohidratos
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OH
H
OH
OH
H
HH
CH2OH
OHO
OH
H
OH
OH
H
HH
CH2OH
O
OH
H
OH
OH
H
HH
CH2OH
O
OH
H
OH
OH
H
HH
CH2OH
OH
n
Amilosa
OH
H
OH
OH
H
HH
CH2OH
OO.....
OH
H
OH
OH
H
HH
CH2OH
O
OH
H
OH
OH
H
HH
O
CH2
O
OH
H
OH
OH
H
HH
CH2OH
O......
OH
H
OH
OH
H
HH
CH2OH
O
OH
H
OH
OH
H
HH
CH2OH
O.......
Amilopectina o GlucógenoO
CH2
HH
OHH
OH
OH
H
O
H
OH
HOH
H
CH2
H
OH
H
O
H
HO HO
n Maltosas
n Maltotriosas
n Oligosacáridos
Digestión del Almidón y/o del Glucógeno
Amilasasalival
n H2O
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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.)
α-dextrinasaα-glucosidasa
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Dis
acar
idas
as
O
CH2
HH
OHH
OH
OH
H
O
H
OH
HOH
H
CH2
H
OH
H
O
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HO HO
Maltosa
Maltasa C OHH
C HHO
C OHH
CH
CH2OH
CH OH
O
O
H
OH
H
OHOH
H
H
OH
H
CH2OH
2
GlucosaH2O
OH
H
OH
OH
H
HH
CH2OH
OHO
O
CH2OH
OH
HOH
HH
CH2OH
Sacarosa
Sacarasa C OHH
C HHO
C OHH
CH
CH2OH
CH OH
O
O
H
OH
H
OHOH
H
H
OH
H
CH2OH
Glucosa
+
O CH2OH
OHOH
OH
CH2OH
H
H
H
O
OH
OH
CH2OH
H
H
OH
CH2OH
H
-D-Fructofuranosa
-D-Fructofuranosa
CH2OH
C O
C
C
C
CH2OH
HHO
OHH
OHH
D-Fructosa
FructosaH2O
O
H
OH
OH
H
OHH
CH2OH
O
HHO
H
OH
H
OH
HOH
H
CH2OH
H
Lactosa
Lactasa C OHH
C HHO
C OHH
CH
CH2OH
CH OH
O
O
H
OH
H
OHOH
H
H
OH
H
CH2OH
Glucosa
+
OH
OHOH
H
H
OH
H
CH2OH
OH
H
O
H
OH
OH
H
H
CH2OH
OH
H
H
OH
D-Manosa(-D-Manopiranosa)
D-Galactosa(-D-Galactopiranosa)
GalactosaH2O
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Nutrición y Metabolismo en Animales
- 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 nutrientes. Pasaje del producto de la digestión desde la luz intestinal a la circulación.
- Metabolización. Utilización de los nutrientes para obtención de energía y/o para la síntesis de compuestos celulares.
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Estructuras especializadas en absorción
Humano
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¿Cómo llegan las unidades de monosacáridos a los tejidos donde serán metabolizados?
Luz intestinal
Citosol del enterocito
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¿Cómo llegan las unidades de monosacáridos a los tejidos donde serán metabolizados?
SGLUT
GlucosaGlucosa
Extraída y modificada del Lehninger, 4a. Ed,
GalactosaGalactosa
Fructosa
GLUT5
Fructosa
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Nutrición y Metabolismo en Animales
- 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 nutrientes. Pasaje del producto de la digestión desde la luz intestinal a la circulación.
- Metabolización. Utilización de los nutrientes para obtención de energía y/o para la síntesis de compuestos celulares.
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¿Cómo llegan las unidades de monosacáridos a los tejidos donde serán metabolizados?
SGLUT
GlucosaGlucosa
Extraída y modificada del Lehninger, 4a. Ed,
GalactosaGalactosa
Fructosa
GLUT5
Fructosa
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Ciclo de Cori
Esquema general del metabolismo de carbohidratos Otros tejidos como por ej. tej. nervioso
O2
O2
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Transportadores de Glucosa (uniporters)
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 qué 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.
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¿Cómo funcionan lo transportadores GLUT4?
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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 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.
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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).
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