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BOLILLA 3 (Lic. en Biol. Molec.): METABOLISMO. Vías metabólicas. Catabolismo, anabolismo y vías anfibólicas. Recambio metabólico. Regulación del metabolismo.

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1 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.

2 Autótrofos Fotosintéticos Heterótrofos ¿Cómo? M E T A B O L I S M O H2OH2O Energía para la vida H2OH2O

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 - CO 2 - H 2 O - Iones de nitrógeno - Elementos Minerales Heterótrofos Nutrientes - Carbohidratos - Lípidos - Proteínas - Vitaminas - Minerales

5 Nutrición 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 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.

6 Sistema Digestivo en humanos

7 - Carbohidratos - Lípidos - Proteínas - Vitaminas - Minerales Carbohidratos - Galactosa Carbohidratos 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. Nutrientes

8 Almidón y glucógeno Cadena lineal Punto de Ramificación

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

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 carbohidratos

11 Amilosa Amilopectina o Glucógeno n Maltosas n Maltotriosas n Oligosacáridos (dextrina límite) Digestión del Almidón y/o del Glucógeno Amilasa salival n H 2 O

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

13 Disacaridasas Maltosa Maltasa 2 Glucosa H2OH2O Sacarosa Sacarasa Glucosa + Fructosa H2OH2O Lactosa Lactasa Glucosa + Galactosa H2OH2O

14 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.

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 Glucosa Extraída y modificada del Lehninger, 4a. Ed, Galactosa Galactosa FructosaGLUT5Fructosa

18 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.

19 Sentido biológico del metabolismo DEGRADACIONSINTESIS 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.

20 CatabolismoAnabolismo METABOLISMO Estructuras complejas Estructuras simples G DEGRADACION SINTESIS

21 Nutrientes Contenedores de Energía Carbohidratos Lípidos Proteínas VIAS CATABOLICAS (Degradación oxidativa) Productos finales carentes de Energía CO 2 H 2 O NH 3 NAD + NADP + FAD ADP+HPO 4 2- NADH NADPH FADH 2 ATP Energía Química Moléculas Precursoras Monosacáridos Ácidos grasos Aminoácidos Bases nitrogenadas VIAS ANABOLICAS (Síntesis reductora) Macromoléculas Celulares Polisacáridos Lípidos Proteínas Ácidos Nucleicos

22 Esquemas de distintos tipos de secuencias metabólicas A B a C b DE cd PQ p ABCDE abcd A B C b a S D c d P AB a MN YX S ef VíasCiclos Cascadas

23 Vías anabólicas divergentes Vías catabólicas convergentes

24 Equilibrio dinámico AnabolismoCatabolismo

25 Anabolismo Catabolismo Crecimiento

26 Envejecimiento Anabolismo Catabolismo

27 ¿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

28 Ciclo de Cori Esquema general del metabolismo de carbohidratos Otros tejidos como por ej. tej. nervioso O2O2 O2O2

29 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.

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 * 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 = mM - En hígado y células beta del páncreas. - Es muy especifica, solo D-Glucosa. - Km Glu = >10 mM.

33 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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