QUIMICA BIOLOGICA Lic. en Biol. Molec. e Ing. en Alim.

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1 QUIMICA BIOLOGICA Lic. en Biol. Molec. e Ing. en Alim.
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.

2 M E T A B O L I S M O Energía para la vida ¿Cómo? ¿Cómo? Heterótrofos
Autótrofos Fotosintéticos ¿Cómo? ¿Cómo? M E T A B O L I S M O H2O H2O

3 METABOLISMO INTERMEDIO
Conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en las células y tejidos.

4 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 Autótrofos CO2 H2O Iones de nitrógeno Elementos Minerales Heterótrofos Nutrientes Carbohidratos Lípidos Proteínas Vitaminas Minerales

5 Nutrición y Metabolismo en Animales Heterótrofos
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 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.

6 Sistema Digestivo en humanos

7 Carbohidratos Lípidos Proteínas Vitaminas Nutrientes Minerales
de la dieta Polisacáridos Disacáridos Monosacáridos - Almidón granos, harinas, tubérculos, legumbres - Glucógeno carnes - Sacarosa frutas, azúcar de mesa, remolacha - Lactosa Leche y derivados - Glucosa - Fructosa frutas, miel, golosinas, etc. - Galactosa

8 Almidón y glucógeno a Cadena lineal Punto de Ramificación

9 Polisacáridos de reserva
Almidón Glucógeno Ramificación: amilopectina, 4%; glucógeno, 10%

10 Digestión y absorción de carbohidratos
Ptialina o α-amilasa salival pH ácido, inactiva la enzima α-amilasa pancreática α-dextrinasa α-glucosidasa sacarasa-isomaltasa lactasa

11 Digestión del Almidón y/o del Glucógeno
Amilosa Amilasa salival n H2O n Maltosas Amilopectina o Glucógeno n Maltotriosas n Oligosacáridos (dextrina límite)

12 Digestión del Almidón (cont.)
Oligosacáridos Amilasa pancreática Maltosas Maltotriosas α-dextrinasa α-glucosidasa

13 Disacaridasas + + Maltosa Glucosa Sacarosa Glucosa Fructosa Lactosa
Maltasa 2 Glucosa H2O Sacarosa Sacarasa Glucosa + Fructosa H2O Lactosa Lactasa Glucosa + Galactosa H2O

14 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.

15 Estructuras especializadas en absorción
Humano

16 ¿Cómo llegan las unidades de monosacáridos a los tejidos donde serán metabolizados?
Luz intestinal Citosol del enterocito

17 ¿Cómo llegan las unidades de monosacáridos a los tejidos donde serán metabolizados?
SGLUT Glucosa Extraída y modificada del Lehninger, 4a. Ed, Fructosa GLUT5 Galactosa Galactosa

18 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.

19 Sentido biológico del metabolismo
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. DEGRADACION SINTESIS

20 G METABOLISMO Estructuras complejas Estructuras simples Catabolismo
SINTESIS Estructuras complejas Estructuras simples G DEGRADACION Catabolismo Anabolismo

21 (Degradación oxidativa)
Nutrientes Contenedores de Energía Carbohidratos Lípidos Proteínas VIAS CATABOLICAS (Degradación oxidativa) Productos finales carentes de Energía CO2 H2O NH3 NADH NADPH FADH2 ATP Energía Química NAD+ NADP+ FAD ADP+HPO42- VIAS ANABOLICAS (Síntesis reductora) Macromoléculas Celulares Polisacáridos Lípidos Proteínas Ácidos Nucleicos Moléculas Precursoras Monosacáridos Ácidos grasos Aminoácidos Bases nitrogenadas

22 Esquemas de distintos tipos de secuencias metabólicas
Vías B a C b D E c d A P Q p A B C D E a b c d S e f Ciclos D c d P A B C b a S Cascadas A B a M N Y X

23 Vías catabólicas convergentes Vías anabólicas divergentes

24 Equilibrio dinámico Catabolismo Anabolismo

25 Crecimiento Catabolismo Anabolismo

26 Envejecimiento Anabolismo Catabolismo

27 ¿Cómo llegan las unidades de monosacáridos a los tejidos donde serán metabolizados?
SGLUT Glucosa Extraída y modificada del Lehninger, 4a. Ed, Fructosa GLUT5 Galactosa Galactosa

28 Esquema general del metabolismo de carbohidratos
Otros tejidos como por ej. tej. nervioso Ciclo de Cori O2 O2

29 Transportadores de Glucosa (uniporters)
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. Transportador Localización GLUT1 En 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 GLUT3 PPal. Transportador en cerebro y nervios periféricos. GLUT4 Tej. Adiposo y músculo esquelético y cardiaco. Es sensible a Insulina GLUT5 Transportador de Fru en enterocitos. GLUT7 Membranas del RE

30 ¿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.

31 ¿Cómo funcionan lo transportadores GLUT4?

32 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. * La glucosa es fosforilada en el carbono 6 En distintas proporciones según el tejido. Son inespecificas. Km Glu = mM Isoenzimas I, II, III Hexoquinasas En hígado y células beta del páncreas. Es muy especifica, solo D-Glucosa. Km Glu = >10 mM. Isoenzima IV o Glucoquinasa

33 Bibliografia Bibliografía Complementaria
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).