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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.
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Química Biológica IA, LCyTA, LBM.
ALIMENTOS
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Alimentos Alimentos
Alimentos
Alimentos
NUTRICION
“El producto de los alimentos somos nosotros mismos”
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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
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CH2OH
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CH2OH
OH
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Amilosa
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HH
CH2OH
OO.....
OH
H
OH
OH
H
HH
CH2OH
O
OH
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OH
OH
H
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O
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O
OH
H
OH
OH
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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
H
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.
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¿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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