LIC. NUTRICIÓN QUÍMICA BIOLÓGICA 2017

Equipo Docente Dra. Rebeca Golini………………………. Responsable de Práctico Dra. Yamila Carmona………………….. Responsable de Práctico Dra. Lorena Navigatore Fonzo…..Responsable de Práctico Dra. Ethel Larregle……………………….Prof. Colaborador Dra. Alicia Molina……………….………… Prof. Responsable

Blog para el intercambio de información http://quimicabiologicaunsl.wikispaces.com Área de Química Biológica - Universidad Nacional de San Luis Licenciatura en Bioquímica Farmacia Biología Molecular Ingeniería en Alimentos Analista Biológico Optativo en plantas Licenciatura en Nutrición Licenciatura en Química Licenciatura y Profesorado en Ciencias Biológicas

Materias del Primer Año Programas Disponibles(*) http://www.facultaddesalud.unsl.edu.ar http://alumnos.unsl.edu.ar http://planesestudio.unsl.edu.ar Carrera Plan Ordenanza Años Cantidad de Materias LICENCIATURA EN NUTRICIÓN (42) 11/09 5 37 Código Materias del Primer Año Período Tipo de Cursado Programas Disponibles(*) Correlativas 1 (160) INTRODUCCION A LA BIOLOGIA 1° bimestre Normal   No Tiene 2 (161) INTRODUCCION A LA QUIMICA 3 (217) QUIMICA ORGANICA 1° cuatrimestre 2014 - mas Ver   (1) 4 (841) ANATOMIA Y FISIOLOGIA I 2014 - 2013 - mas 5 (842) ANTROPOLOGIA Y FUNDAMENTOS DE LA ALIMENTACION Ver   (2) 6 (843) SALUD COMUNITARIA 7 (226) QUIMICA ANALITICA 2° cuatrimestre 2013 - mas 8 (31) QUIMICA BIOLOGICA 9 (791) BIOESTADÍSTICA APLICADA 10 (844) ANATOMIA Y FISIOLOGIA II 2013 - 2013 - mas

Materias del Segundo Año Programas Disponibles(*) Código Materias del Segundo Año Período Tipo de Cursado Programas Disponibles(*) Correlativas 11 (22) BROMATOLOGIA 1° cuatrimestre Normal 2014 - 2013 - mas Ver   (3) 12 (505) PSICOLOGIA GENERAL Y EVOLUTIVA 2014 - mas Ver   (1) 13 (845) MICROBIOLOGIA Y PARASITOLOGIA ALIMENTARIAS 14 (846) NUTRICION NORMAL I 15 (326) TECNOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS 2° cuatrimestre   16 (847) NUTRICION MATERNO INFANTIL 2013 - mas Ver   (4) 17 (848) TÉCNICA DIETÉTICA 18 (865) NUTRICIÓN NORMAL II

ALGUNAS PREGUNTAS QUE PODREMOS RESPONDER EN QUÍMICA BIOLÓGICA Si sumerjo los choclos recién cosechados en agua hirviendo unos minutos, se conserva su sabor dulce. ¿Cómo ocurre esto? ¿Qué nutriente aporta más energía en su degradación completa: un azúcar o un aminoácido de igual número de átomos de C? ¿por qué? El arsénico es muy tóxico para la mayoría de los organismos, ¿cómo se explica? ¿Por qué vulgarmente hablamos de “colesterol bueno” y “colesterol malo”? ¿Por qué un exceso de azúcares en la dieta conduce a un aumento de los depósitos de grasa y de peso corporal? ¿Qué es la urea, cómo se produce y elimina? ¿Qué sucede si se ingiere un exceso de Vitamina A? ¿La deficiencia de cuál oligoelemento causa la enfermedad llamada “bocio”? ¿Cómo hace frente el organismo a una situación de “inanición” o ayuno prolongado?

LIC. NUTRICIÓN QUÍMICA BIOLÓGICA 2016 PROGRAMA SINTETICO Tema 1: Introducción a la Bioquímica de la Nutrición. Objeto de estudio. Herramientas para comprender el Metabolismo. Enzimas.  Tema 2: Cadena respiratoria. Fosforilación oxidativa. Tema 3: Metabolismo de los carbohidratos: Digestión. Vía  Glicolítica. Lanzadera del glicerofosfato Tema 4: Destinos del Piruvato. Ciclo de Krebs. Vía de las  Pentosa fosfato. Tema 5: . Gluconeogénesis. Metabolismo del glucógeno. Tema 6 y 7: Metabolismo de los lípidos: Digestión. Transporte.  Lipogénesis y Lipólisis. Tema 8: Metabolismo de Aminoácidos: Digestión. Degradación y destino de los esqueletos carbonados. Ciclo de la urea  Bolilla 9: Metabolismo de Purinas, pirimidinas y Metabolismo del grupo Hemo. Tema 10: Acidos Nucleicos: DNA y RNA. Síntesis de proteínas. Tema 11: Minerales. Vitaminas. Metabolismo. Tema 12: Hormonas. Características y función Tema 13: Integración metabólica. Homeostasis.

PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN Tema 1: LIC. NUTRICIÓN QCA. BIOLÓGICA PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN  Tema 1: Introducción a la Bioquímica de la Nutrición. Objeto de estudio. Relación con otras ramas de las ciencias biológicas y de la salud. Compuestos constituyentes de la materia viva. Función de los nutrientes y otros componentes dietéticos en la nutrición. Enzimas. Caracteres generales. Nomenclatura y clasificación. Coenzimas. Cinética enzimática. Factores que afectan la actividad enzimática: temperatura, pH, concentración de enzima y concentración de sustrato. Ecuación de Michaelis-Menten. Inhibición de enzimas, competitiva y no competitiva. Regulación enzimática: compartimentalización, enzimas alostéricas, modificación por unión covalente. Isoenzimas. Zimógenos.

QUÍMICA BIOLÓGICA Ciencias de la salud NUTRICIÓN MEDICINA BIOLOGÍA CELULAR BIOLOGÍA MOLECULAR Conocimiento básico QUÍMICA BIOLÓGICA Ciencias de la salud Conocimiento aplicado FUTURO: Progreso en Qca. Biol. = Desarrollo EN Cs. De la Salud = Responsab. de poseer conocim.básico para aplicar/investigar NUTRICIÓN MEDICINA

Metabolismo Moléculas biológicas Bioelementos Estudio de los componentes de los seres vivos Estudio de las transformaciones químicas que suceden en las células OBJETOS DE ESTUDIO DE LA QUÍMICA BIOLÓGICA Aportes de la Química Biológica a la Nutrición Metabolismo Moléculas biológicas Bioelementos

COMPUESTOS CONSTITUYENTES DE LA MATERIA VIVA AGUA (65% PC) MINERALES sólidos (P, Ca) IONES en solución HIDRATOS DE CARBONO LÍPIDOS PROTEÍNAS ÁCIDOS NUCLEICOS INORGÁNICOS ORGÁNICOS (MOLÉCULAS BIOLÓGICAS) VITAMINAS HORMONAS PIGMENTOS

ELEMENTOS SECUNDARIOS BIOELEMENTOS (Elementos Biógenos) (En el organismo humano – Criterio CUANTITATIVO - Expresado en % de Peso Corporal) ELEMENTOS PRIMARIOS (96% del Peso Corporal) Oxígeno ( O ) 65,0 % Carbono (C ) 18,5 Hidrógeno ( H ) 10,0 Nitrógeno ( N ) 3,0 Calcio ( Ca ) 1,5 Fósforo ( P ) 1,0 ELEMENTOS SECUNDARIOS Potasio ( K+) 0,30 % Azufre ( S ) 0,25 Sodio ( Na+) 0,20 Cloro ( Cl -) 0,15 Magnesio ( Mg ) 0,05 Hierro ( Fe) 0,005 OLIGOELEMENTOS Fluor ( F ) 0,001 % Cobre (Cu ) 0,0002 Yodo( I ) 0,00004 Manganeso ( Mn ) 0,00003 Zinc ( Zn ) vestigios Cobalto( Co )

(Criterio ESTRUCTURAL) BIOMOLÉCULAS (Criterio ESTRUCTURAL) AMINOÁCIDOS NUCLEÓTIDOS MONOSACÁRIDOS ÁCIDOS GRASOS MOLÉCULAS SIMPLES PROTEÍNAS ÁCIDOS NUCLEICOS POLISACÁRIDOS LÍPIDOS MACROMOLÉCULAS

VITAMINAS H. DE CARBONO MINERALES PROTEINAS OLIGOELEMENTOS LIPIDOS NUTRIENTES CLASIFICACION DE LOS NUTRIENTES (Criterio: CANTIDAD REQUERIDA EN LA DIETA NORMAL) H. DE CARBONO PROTEINAS LIPIDOS VITAMINAS MINERALES OLIGOELEMENTOS No pueden ser sintetizados por el organismo en cantidades suficientes MACRONUTRIENTES ALIMENTOS BÁSICOS FUENTES DE ENERGÍA MICRONUTRIENTES FACTORES DIETÉTICOS ESENCIALES Alimentos básicos: propios de cada cultura/país

METABOLISMO Conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en las células o en el organismo VÍAS ó RUTAS METABÓLICAS M. Intermedio /Intermediario: Activ. de todas rutas metab, en q interv. Precursores, Metabolitos y Productos de Baja Masa Molec.

Esquemas de distintos tipos de Vías Metabólicas f Ciclo metabólico D c d P A B C b a S A………….sustrato inicial P, Q ……..producto final B, C, D ……..metabolitos a, b, c, d, e…… ENZIMAS

ENZIMAS (catalizadores biológicos) ¿Cuáles son las “herramientas” fundamentales de las Vías Metabólicas? ENZIMAS (catalizadores biológicos) Se estudiarán en el desarrollo del curso

ENZIMAS VITAMINAS MINERALES OLIGOELEMENTOS ¿Cuáles son las “herramientas” fundamentales de las Vías Metabólicas? ENZIMAS Sustancias que colaboran con las Enzimas VITAMINAS MINERALES OLIGOELEMENTOS Se estudiarán en el desarrollo del curso

PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN LIC. NUTRICIÓN QCA. BIOLÓGICA PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN  Tema 1: Introducción a la Bioquímica de la Nutrición. Objeto de estudio. Relación con otras ramas de las ciencias biológicas y de la salud. Compuestos constituyentes de la materia viva. Función de los nutrientes y otros componentes dietéticos en la nutrición Concepto de Metabolismo. Anabolismo y catabolismo. Vías, ciclos y cascadas metabólicas. Enzimas. Caracteres generales. Nomenclatura y clasificación. Coenzimas. Cinética enzimática. Factores que afectan la actividad enzimática: temperatura, pH, concentración de enzima y concentración de sustrato. Ecuación de Michaelis-Menten. Inhibición de enzimas, competitiva y no competitiva. Regulación enzimática: compartimentalización, enzimas alostéricas, modificación por unión covalente. Isoenzimas. Zimógenos. .

Ningún ser vivo puede vivir sin las ENZIMAS La mayoría de las reacciones deben ser catalizadas para que ocurran en el tiempo y el momento que la célula lo requiere.

¿Qué funciones tienen las Enzimas? Transformación (síntesis) de moléculas de nutrientes simples en moléculas mas complejas, y viceversa (degradación). Extracción de energía desde combustibles o compuestos degradables por oxidación. Polimerización de subunidades para formar macromoléculas.

Ejemplos de transformaciones mediadas por Enzimas Transformación de moléculas complejas en moléculas simples y viceversa ENZIMAS PAN n (GLUCOSA) ALMIDON PAPAS ENZIMAS ARROZ (GLUCOSA)n GLUCOGENO

PANCETA ENZIMAS MONO GLICERIDOS CHIZITOS GRASAS (TG) CHORIZOS ENZIMAS GLICEROL +3 AC.GRASOS TRIGLICERIDOS ENZIMAS

¿Cómo se denominan las Enzimas? Al nombre del sustrato o del producto, se le agrega la terminación ASA Por ejemplo: sacarasa, ureasa, amilasa, etc. Por la reacción que catalizan, por ej.: oxidoreductasa, deshidrogenasa, descarboxilasa, etc. Otras tienen nombres arbitrarios, como: ptialina salival, pepsina del jugo gástrico, tripsina, etc. Cada enzima tiene un nombre y un numero asignado por la Unión Internacional de Bioquímica y Biología Molecular. Por ej.: Lactato deshidrogenasa (EC 1.1.1.27) Clase - subclase - subsubclase - nº de orden 1 1 1 27

¿Cómo se clasifican las enzimas? -Según la reacción que catalizan- CLASE DE ENZIMA REACCIÓN QUE CATALIZA SUBCLASE Oxidorreductasas Reacciones de óxido-reducción Deshidrogenasas, oxidasas, reductasas, hidroxilasas 2. Transferasas La transferencia de un grupo de átomos, como amina, carboxilo, carbonilo, metilo, desde un sustrato considerado donante, a otro compuesto aceptor Quinasas, transaldolasas, transcetolasas, aminotransferasas, fosforiltransferasas 3. Hidrolasas La ruptura de enlaces C-O, C-N, C-S y O-P por hidrólisis o adición de agua Fosfatasas, disacaridasas, tiolasas, fosfolipasas 4. Liasas La ruptura de uniones C-C, C-S y C-N de la molécula de sustrato, por un proceso distinto al de hidrólisis Descarboxilasas, aldolasas, sintasas 5. Isomerasas La interconversión de isómeros ópticos, geométricos o de posición Isomerasas, mutasas, epimerasas 6. Ligasas o sintetasas La formación de enlaces entre C y O, S y N acoplada a la hidrólisis de fosfatos de alta energía. Sintetasas, carboxilasas

¿Cómo se clasifican las enzimas? -Según la reacción que catalizan- 1-OXIDORREDUCTASAS Alcohol deshidrogenasa (EC 1.1.1.1) Clase - subclase - subsubclase - nº de orden Lactato 1 1 1 27 deshidrogenasa 2-TRANSFERASAS Hexoquinasa (EC 2.7.1.2)

3. HIDROLASAS 4. LIASAS 5. ISOMERASAS 6. LIGASAS Carboxipeptidasa A (EC 3.4.17.1) 4. LIASAS Piruvato descarboxilasa (EC 4.1.1.1) 5. ISOMERASAS Fumarasa ó malato isomerasa (EC 5.2.1.1) 6. LIGASAS Piruvato carboxilasa (EC 6.4.1.1)

Las enzimas deben ser sintetizadas correctamente, con las estructuras proteicas: primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria si la tuviera Cualquier alteración de la síntesis de estas proteínas puede llevar a una patología A veces estas alteraciones puede solucionarse con cambios en la dieta.

Características de las Enzimas Son proteínas (la gran mayoría) con ESTRUCTURA TERCIARIA Y CUATERNARIA La sustancia sobre las cuales actúan se denomina SUSTRATO SITIO DE UNION AL SUSTRATO: SITIO ACTIVO Uniones no Covalentes: Puente de hidrógeno Hidrofóbicas Electrostáticas NECESITAN DE FACTORES NO ENZIMATICOS: inorgánicos (Metales) y orgánicos (Coenzimas) ESPECIFICIDAD DE SUSTRATO. Estereoespecificidad y especificidad geométrica. SON REGULABLES: su actividad, su degradación y la síntesis de la proteína-enzima.

Reacción catalizada por una Enzima Sustrato Enzima E + S Complejo ES E + P Enzima Producto

ESPECIFICIDAD DE LAS ENZIMAS ALTA ESPECIFICIDAD Único sustrato Ej: Glucoquinasa Glucosa Grupo de sustratos ESPECIFICIDAD RELATIVA Hexosas (Glucosa, Fructosa, Manosa) Ej: Hexoquinasas

Glucoquinasa GLUCOSA GLUCOSA-6P ATP ADP - P D-Glucosa Glucoquinasa

COMPONENTES DE UNA ENZIMA COFACTOR ENZIMÁTICO COENZIMA = APOENZIMA + HOLOENZIMA NO PROTEICA (termoestable) PROTEÍNA (termolábil) ENZIMA TOTAL

Unión débil Unión fuerte (covalente) GRUPO PROSTÉTICO Fe 2+ Mn 2+ Mg 2+ Zn 2+ IONES Inorgánicos METALOENZIMAS COFACTOR ENZIMÁTICO Molécula orgánica No Proteica COENZIMAS Unión débil COENZIMAS COENZIMAS Unión fuerte (covalente) GRUPO PROSTÉTICO Biotina Tiamina Piridoxal-P Transportadores de grupos funcionales VITAMINAS COENZIMAS NUCLEÓTIDOS NAD FAD Transportadores de electrones y protones

COENZIMAS - VITAMINAS Niacina NAD, NADP Ion Hidruro (:H -) PDH GAD Riboflavina (Vit.B2) FAD, FMN Electrones SDH Tiamina (Vit. B1) PP-tiamina Aldehídos PDH, TC Acido pantoténico Coenzima A Grupos acilo Tiolasa Acido fólico TH4 Grupos monocarbonados Ser-Tre Deshidrat. Piridoxina (B6) P-piridoxal Transferencia grupos aminos Transaminasas Acido lipoico Lipoamida Electrones y grupos acilos. PDH

Enzimas que requieren Iones Metálicos como COFACTORES (METALOENZIMAS) Fe++ ó Fe+++ Citocromo oxidasa Catalasa Peroxidasa Zn++ Anhidrasa carbónica Hexoquinasa Glucosa-6-fosfatasa Piruvato quinasa Mg++

DISTRIBUCIÓN DE LAS ENZIMAS COMPARTIMENTALIZACION: Diferente localización dentro de la célula (Enzimas mitocondriales, liosomales, citosólicas, de membrana) SISTEMAS MULTIENZIMATICOS: Enzimas relacionadas, ordenadas espacialmente en una secuencia de reacciones (Ej: Cadena respiratoria) ENZIMAS MULTIFUNCIONALES: Una enzima que presenta distintos sitios catalíticos que catalizan deferentes reacciones (Ej: Acido graso sintasa)

BIBLIOGRAFÍA   -BLANCO, A., "Química Biológica", Ed. El Ateneo, 9° Edición, Bs.As, 2011 -CHAMPE, HARVEY, FERRIER, “Bioquímica”,Ed Mac Graw- Hill Interamericana, 3° Edición. 2006 -LEHNINGER, A.L., NELSON, D., COX, M., "Principios de Bioquímica", Editorial Omega, S.A., 4° Ed., 2006. Reimpresión año 2008.