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).