BOLILLA 3 (Lic. en Biol. Molec.): Carbohidratos: Digestión y absorción. Ingreso de glucosa a las células. Familia de transportadores METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS.

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1 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 3 (Ing. en Alim. y Lic. en CyT de los Alim.): Alimentos. Definición. Sustancias nutritivas. Principales constituyentes de los alimentos. Macronutrientes. Fibras y Carbohidratos. Metabolismo de los hidratos de carbono. Digestión y absorción. Sistemas de transporte. Importancia de los carbohidratos en la alimentación. Glucólisis. Vía de Embden-Meyerhof. Fases de la glucólisis. Regulación. Fermentación alcohólica, láctica y acética. Importancia en la industria alimentaria. Balance energético. Química Biológica IA, LCyTA, LBM.

2 Química Biológica IA, LCyTA, LBM. ALIMENTOS

3 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.

4 ALIMENTO Se 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. Nutriente Se 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”. Ing. en Alim.y Lic. en CyT de los alim. Química Biológica IA, LCyTA, LBM.

5 NUTRICION -Ingesta o incorporación -Absorción -Metabolización/Utilización -Excreción NUTRIENTES ALIMENTOS NUTRICION Es 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 Ing. en Alim.y Lic. en CyT de los alim. Química Biológica IA, LCyTA, LBM.

6 Una mujer y su niño cosechando maní. “La adición de un puñado de maní a la dieta diaria de cada persona, podría librar al África de casi toda la desnutrición existente.” (http://www.fao.org/docrep/006/w0073s/w0073s0d.htm) FAO: Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura. -¿Es esta afirmación cierta? ¿En qué se fundamenta? Arachis hypogaea Legumbre

7 NUTRIENTES MACRONUTRIENTES micronutrientes Vitaminas Minerales Carbohidratos Lípidos Proteínas Agua ALIMENTOS Ing. en Alim.y Lic. en CyT de los alim. Química Biológica IA, LCyTA, LBM.

8 MACRONUTRIENTES CARBOHIDRATOS, 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 Ing. en Alim.y Lic. en CyT de los alim. Química Biológica IA, LCyTA, LBM.

9 Algunos carbohidratos: monosacáridos Glucosa Fructosa galactosa Química Biológica IA, LCyTA, LBM.

10 Otros carbohidratos: disacáridos Maltosa Lactosa Sacarosa Química Biológica IA, LCyTA, LBM.

11 Y otros: polisacáridos Almidón y Glucógeno Pectinas y Celulosa Química Biológica IA, LCyTA, LBM.

12 Los carbohidratos cumplen con dos funciones importantes: 1- Estructuralcelulosa pectinas fibra alimentaria 1- 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 glucógeno almidón 2- Reserva energética: los animales vertebrados sintetizan y utilizan el glucógeno, principalmente en músculo e hígado, mientras que las plantas sintetizan y utilizan el almidón. Ing. en Alim.y Lic. en CyT de los alim. Química Biológica IA, LCyTA, LBM.

13 Almidón y glucógeno  Cadena lineal Punto de Ramificación Química Biológica IA, LCyTA, LBM.

14 Polisacáridos de reserva Almidón Glucógeno Ramificación: amilopectina, 4%; glucógeno, 10% Química Biológica IA, LCyTA, LBM.

15 Nutrición 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 nutrientes. - Absorción 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. Química Biológica IA, LCyTA, LBM.

16 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 Química Biológica IA, LCyTA, LBM.

17 Amilosa Amilopectina o Glucógeno n Maltosas Digestión del Almidón y/o del Glucógeno Amilasa Salival (pH 6,8-7) n H 2 O n Maltotriosas n Oligosacáridos Dextrinas límite AMILASA: α-AMILASA o Endoamilasa

18 Maltosas Maltotriosas Oligosacáridos Digestión del Almidón (cont.) Amilasa Pancreática (pH 7,5-8) n H 2 O Dextrinas límite

19 Disacaridasas Sacarosa Sacarasa-Isomaltasa (Sacarasa) Glucosa + Fructosa H2OH2O Lactosa Lactasa-florizina hidrolasa Glucosa + Galactosa H2OH2O Maltosa Sacarasa-Isomaltasa (Isomaltasa) n Glucosa H2OH2O Dextrinas límite

20 Nutrición 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 nutrientes. - Absorción 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. Química Biológica IA, LCyTA, LBM.

21 Estructuras especializadas en absorción Humano Química Biológica IA, LCyTA, LBM.

22 ¿Cómo llegan las unidades de monosacáridos a los tejidos donde serán metabolizados? Luz intestinal Citosol del enterocito Química Biológica IA, LCyTA, LBM.

23 ¿Cómo llegan las unidades de monosacáridos a los tejidos donde serán metabolizados? SGLUT Glucosa Glucosa Extraída y modificada del Lehninger, 4a. Ed, Galactosa Galactosa FructosaGLUT5Fructosa Química Biológica IA, LCyTA, LBM.

24 Nutrición 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 nutrientes. - Absorción 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. Química Biológica IA, LCyTA, LBM.

25 ¿Cómo llegan las unidades de monosacáridos a los tejidos donde serán metabolizados? SGLUT Glucosa Glucosa Extraída y modificada del Lehninger, 4a. Ed, Galactosa Galactosa FructosaGLUT5Fructosa Química Biológica IA, LCyTA, LBM.

26 Ciclo de Cori Esquema general del metabolismo de carbohidratos Otros tejidos como por ej. tej. nervioso O2O2 O2O2 Química Biológica IA, LCyTA, LBM.

27 Transportadores de Glucosa (uniporters) 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 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.

28 ¿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. Química Biológica IA, LCyTA, LBM.

29 ¿Cómo funcionan lo transportadores GLUT4? Química Biológica IA, LCyTA, LBM.

30 * 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. Química Biológica IA, LCyTA, LBM.

31 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). Química Biológica IA, LCyTA, LBM.