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Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Estudios Superiores “Zaragoza” Químico Farmacéutico Biólogo Bromatología Metabolismo de los nutrientes Domínguez Cruz Javier Grupo: 2701 Profesor: Víctor Alberto Corvera Pillado 20 de Febrero del 2012

METABOLISMO DE LOS NUTRIENTES 1. Metabolismo de los nutrientes. En las dietas comunes la mayor parte de las calorías son suministradas por los hidratos de carbono de los cuales un 80 % es almidón. Además de disacáridos como lactosa y sacarosa. Constituyen la mayor fuente de energía del organismo puesto producen 4 cal/g. Constituyen moléculas complejas como glucolípidos, esfingolipidos, glucoproteinas, ácidos nucleídos. Además de ser un gran aporte de fibra (celulosa, Agar, gomas, lignina), las cuales son utilizados para dar volumen a las heces. La digestión de los carbohidratos ocurre en la boca y en el intestino delgado. Las glándulas salivales secretan α amilasa las cuales inician la degradación del almidón. Esta enzima es una endoglucosidasa que hidroliza los enlaces α (1,4), glucosidicos internos pero no hidroliza los ataques α (1,6). El producto final de esta hidrolisis es Glucosa y dextrinas. Cuando el bolo alimenticio llega al estomago y se impregna de acido clorhídrico, la α-amilasa salival se inactiva. La digestión de los carbohidratos continúa en el intestino delgado catalizada por la amilasa pancreática. La α-amilasa hidrolizada el almidón a maltosa, maltotriosa y oligosacaridos de unos 8residuos de largo (dextrinas). Las dextrinas del intestino delgado catalizan la hidrolisis de las dextrinas desde el extremo no reductor para liberar glucosa. Los disacáridos se hidrolizan en el borde de la mucosa intestinal mediante la α-D glucosidasas especificas (maltasa) y β glucosidasa (lactasa).

Los disacáridos, que incluyen a la maltasa, la isomaltasa, la sacarasa, lactasa y la trehalasa actúan sobre los carbohidratos más pequeños para liberar monosacáridos de los sustratos correspondientes. LA actividad de las disacaridasas es mayor en las primeras proporciones del yeyuno que en el duodeno o en el íleon.los monosacáridos así formados en la luz intestinal pasan al sistema porta, para dirigirse al hígado y después ser transportadas a los diferentes tejidos (cerebro: 100-200 g/día, eritrocitos, plaquetas, leucocitos y musculo: 50 g/día, tejido adiposo y riñones necesitan alrededor de 30-20 g/día). El mecanismo por el cual se absorben los azucares en el intestino es complejo y o se conoce por completo. La mayoría de las pentosas, atraviesan la barrera intestina mediante difusión simple. La D-glucosa puede ser transportada encontra de un gradiente de concentración, las ultimas cantidades de estos azucares se absorben en el intestino a pesar de las concentraciones elevadas existentes en sangre. Existen tres principales transporte de azucares.   

Mecanismo facilitado en eritrocitos. Sistemas sensibles a hormonas, musculo y en el tejido adiposo. Sistemas de transporte acoplado al Na+: en el intestino y en los tejidos renales.

Sistema han descrito por lo menos 12 proteínas transportadoras de glucosa: GLut. Los Gluts son una familia de proteínas con una secuencia determinada, codificada por diferentes genes. Los eritrocitos tienen la energía mediante glucolisis anaerobia. La glucolisis en los eritrocitos presentan la peculiaridad del ciclo de Rapoport_luebering, formándose el 2,3 BP Glicerato, que regula la afinidad de la hemoglobina por el oxigeno. Cerca del 20 % de la glucosa metabolizada por los eritrocitos es a través del 2,3bifosfoglicertao. Esta desviación disminuye el rendimiento del ATP, la cual se requiere para el funcionamiento de la bomba sodio y potasio, que permite mantener la forma bicóncava de los eritrocitos.

Glucolisis

Es la primera etapa de la respiración celular. Es un proceso que sucede en el citosol De las células eucariotas (células con núcleo organizado).A través de este proceso la célula usa la glucosa (6 carbonos) que llega a través de la sangre procedente del aparato digestivo que la proceso a partir de los alimentos ricos en hidratos de carbono (azúcares como almidón, glucógeno, etc.). Una vez que la glucosa ingresa a la célula es transformada por acción de enzimas en un compuesto de mayor energía química también de 6 carbonos llamado: fructosa 1,6 bifosfato. Hasta aquí el proceso ha consumido energía en forma de 2 ATP. La molécula de fructosa 1,6 bifosfato por acción de otra enzima se transforma en 2 moléculas de 3 átomos llamada: Gliceraldheido 3P que al transformarse por acción de otra enzima en Piruvato también de 3C, libera energía química (por ruptura de las uniones). Esta energía liberada se utiliza para formar y almacenar energía a través de 2 moléculas de ATP según esta reacción: ADP + Pi (fosfato inorgánico) ATP Energía química. Por lo tanto como por cada molécula de glucosa se consumen 2 ATP para activación y como por cada molécula de 3C se libera la energía para formar 2 ATP (4 ATP total) el balance neto de producción de ATP en la glucólisis anaerobia es de 4 ATP: 4 ATP producidos – 2 ATP consumidos= 2 ATP netos al final de la glucólisis. En este proceso de glucólisis (ruptura de la glucosa) no es necesaria la presencia de oxígeno, es por ello que se denomina anaeróbica (sin oxígeno).

Metabolismo de los ácidos grasos Los lípidos son capaces de proveer 9 Kcal /gramo Se pueden almacenas en el organismo de manera prácticamente ilimitada. Al oxidarse producen mucha agua metabólica esto puede apreciarse en los camellos. Existen dos tipos de lípidos estructurales y de reserva. Los estructurales forman parte de la membrana celular, y los de reserva se almacenan en el tejido adiposo brindando termogénesis al cuerpo. El cerebro no es capaz e utilizar a los lípidos como fuente de energía. En muchos alimentos naturales hay lípidos la digestión de estos lípidos se va a dar por acción de la lipasa y la fosfolipasa A2. Los lípidos que se encuentran en los depósitos orgánicos se hidrolizan a ácidos grasos y glicerol para que estos sean llevados a las células. La digestión de los lípidos se lleva a cabo por la lipasa pancreática y la fosfolipasa A2. La lipasa pancrática es la responsable de la gran digestión de los lípidos, para terminar su acción deja muchos como mono acilgliceridos de posición dos que van a ser hidrolizados por la fosfolipasa A2. Estos ácidos se absorben hasta la célula intestinal y aquí en el retículo endoplasmico liso se resintetizan los triglicéridos, los que se asocian con otros lípidos y proteínas, para formar proteínas de gran tamaño quilomicrones que son recogidos por los vasos linfáticos del lado basal del eritrocito. La presencia de quilomicrones en la circulación sanguínea son los responsables del aspecto lechoso opaco que adquiere el plasma sanguíneo después de la comida, y conforme los quilomicrones van desapareciendo el plasma se aclara. Estos quilomicrones son captados por acción de la lipasa de las lipoproteínas. Lo que resta de los quilomicrones van a ser reciclados por el hígado formándose lipoproteínas de muy baja densidad VLDL que van a volver a circular para ser utilizadas por los tejidos. Los ácidos grasos se combinan con la cetil coenzima A formando un complejo. Los acil coenzima A, deben ser y transportadas hacia la matriz mitocondrial a través de un transportador la carnitina laque permite el paso de ácidos grasos activados a traves de la membrana mitocondrial interna. Beta oxidación La acil coenzima A ingresa que es un producto de la activación de los ácidos grasos ingresa a la mitocondria al ser transportada por la carnitina. En la matriz mitocondrial la acil coenzima A, sufre una deshidrogenacion en la que utiliza como coenzima la FAD y esto por medio de la acil coenzima A deshidrogenasa. Esta enzima deshidrogena la Acil coenzima A formándose enoil coenzima A, insaturado mas un FADH2. La enoil coenzima A se va a hidratar por acción de la enoil coenzima A hidratasa la cual va a ser que se introducía una molécula de agua a expensas del doble enlace que se formo. De los elementos del agua el H va al carbono alfa y el OH va al carbono Beta. Por acción de la Beta hidroxil CoA deshidrogenasa se forma un grupo carboxilo en el carbono Beta. Así por acción de la CoA y una tiolasa, se forman una Acetil CoA y el carbono beta se queda adherido una CoA. Así el proceso se renueva de manera que se alcance la última formación de la Acetil CoA.

Producto de la B oxidación: 5 ATP = 3 NADH Y DOS FADH 12 ATP= Un acetil CoA. Metabolismo de proteínas Catabolismo. Las proteasas intracelulares hidrolizan los enlaces peptidicos internos de las proteínas, formando péptidos luego estos péptidos son degradados a aminoacidos libres por petidasas. Las endopeptidasas separan enlaces internos en los péptidos, formando péptidos más cortos. Más adelante las aminopeptidasas y las carboxipeptidasas remueven aminoacidos de las terminales amino y carboxilo de los péptidos. Los productos últimos son aminoacidos libres. Dos vías particulares degradan las proteínas intracelulares de las células eucariotas. Las proteínas de la superficie celular ubicadas en las membranas y las proteínas intracelulares de vida larga son degradables en organelos celulares llamados lisosomas, mediante un proceso independiente del ATP. Por el contrario la degradación de las proteínas anormales y otras de vida corta requieren de ATP y Ubiquitina y tienen lugar en el citosol. Anabolismo. De los 12 aminoacidos nutricionales no esenciales, nueve son formados a partir de intermediarios anfibolicos. Los tres restantes se sintetizan a partir de aminoacidos esenciales para la nutrición. LA glutamato deshidrogenasa, la glutamino sintetasa y las transaminasas ocupan posiciones centrales en la biosíntesis de aminoacidos. Su efecto combinado consiste en catalizar la transformación de los amonio inorgánico en nitrógeno alfa amino de varios aminoacidos.  Glutamato: la animación reductora de alfa cetoglutarato es catalizada por la glutamato deshidrogenasa. Además de formar la L-glutamato deshidrogenasa a partir del intermediario anfibolico alfa ceto glutarato, esta reacción constituye el primer paso clave en la biosíntesis de muchos aminoacidos.  Glutamina: la biosíntesis de la Glutamina a partir de glutamato es catalizada por la glutamino sintetasa. Alanina y aspartato: la transaminación del piruvato forma L-Lisina y la del oxalacetato forma L-Aspartato. La transferencia del alfa amino del glutamato estos intermediarios anfibolicos, 4) Asparagina: La formación de asparagina a partir der aspartato, catalizada por la asparagina sintetasa.

REGULACION DE LOS NUTRIENTES. Regulación de los niveles de carbohidratos.

El papel del hígado es la regulación del metabolismo de carbohidratos.  Regulación de la glucemia  Intercorvesión de monosacáridos  Destino de la glucosa 6-fofato. La glucemia es la medida de concentración de glucosa en el plasma sanguíneo. El higado constituye un sistema amortiguador ya que al aumentar los niveles de glucosa en sangre, esta se almacena inmediatamente por acción de la insulina lo que la glucemia disminuye. Posteriormente cuando los niveles de glucosa en sangre y de insulina se encuentran ya disminuidos, se produce un aumento en la liberación de glucosa hacia la sangre desde el hígado por acción gluconeolitica del glucagón por lo que la glucemia retorna a sus valores normales. Los niveles de glucosa deben permanecer constantes ya que la glucemia afecta directamente al cerebro y el epitelio germinativo ya que estos utilizan a la glucosa como nutriente para abstenerse enérgicamente. Por otro lado existen hormonas que pueden ser secretadas para contrarrestar el efecto de la hipoglucemia como la adrenalina que promueve la glucogenolisis hepática incrementando los niveles de glucosa en sangre. Si la hipoglucemia se manifiesta en forma prolongada aumenta la secreción de STH y cortisol disminuyendo la utilización de glucosa por la mayoria de las células del organismo. Por lo contrario si los niveles de glucosa en sangre fueran muy altos se produciría un incremento en la deshidratación celular por el efecto osmótico de la glucosa en la sangre; aumento en la perdida de glucosa por la orina y a consecuencia de ello la disminución de los líquidos y electrolitos en el organismo por un mecanismo de diuresis osmótica provocada a nivel riñón. Regulación de los niveles de Agua. El equilibrio de agua en el cuerpo está controlado a través de la regulación del ingreso y excreción corporal. Habitualmente el ingreso de agua es promovido por una sensación de sed .La sed que está regulada por un centro en el hipotálamo medio, es una defensa mayor contra la depleción del liquido y la hipertonicidad. Los riñones también pueden estar involucrados en la regulación del ingreso de agua a través del sistema reninaangiotensina. El mecanismo de la sed y la liberación de la hormona anti diurética pueden estar relacionados. La excreción del agua está regulada principalmente por la variación del ritmo del flujo urinario. Una caída en la osmolalidad plasmática indica un exceso de agua y produce un volumen aumentado de orina con una osmolalidad menor que la del plasma, reestableciendo asi la osmolalidad plasmática hacia lo normal. Cuando la osmolalidad plasmática está por encima de lo normal, el volumen urinario cae y su osmolalidad se eleva por encima de la del plasma. La perdida de agua del cuerpo como resultado de la evaporación del piel está regulada no por la cantidad de agua corporal si no por factores independientes al agua: temperatura corporal y ambiental, presión parcial del vapor de agua ene le medio ambiente y la frecuencia respiratoria.