BIOQUÍMICA NUTRICIONAL Lic. Jackeline Galindo V. Nutricionista

Bioquímica La bioquímica o química biológica es la ciencia encargada de estudiar las moléculas que constituyen los seres vivos, su estructura, su localización en los tejidos y órganos, las reacciones químicas por las cuales se forman y se destruyen y por ultimo sus funciones. La Bioquímica utiliza las leyes de la física, química general (Mineral y Orgánica).

Proteína: Compuesto cuaternario de elevado peso molecular formado por cadenas de alfa aminoácidos unidos entre si mediante enlaces peptídico. .Los oligopeptidos son peptidos constituidos por pocos aminoácidos (menos de 10)

Aminoácidos Definición: Son ácidos carboxílicos portadores de grupos amino, son moléculas de bajo peso molecular. Aminoácidos esenciales Aminoácidos no esenciales

Propiedades Físicas de los Aminoácidos Solubilidad: Son solubles en agua y su solubilidad varia con el pH. Actividad Óptica: La mayoría de los aminoácidos poseen carbonos asimétricos y en consecuencia actividad óptica.

Clasificación de las Proteínas Por su solubilidad: Albúminas Globulinas Protaminas Histonas

Clasificación de las Proteínas 2. Por su función: Estructurales Catalíticas Transporte Hormonales Defensa

Clasificación de las Proteínas 3. Por sus relaciones especiales o propiedades axiales: Globulares y Fibrosas. 4. Por su composición: Simples: solo cadenas alfa de aminoácidos. Conjugadas: Proteínas simples + Grupo prostéticos: nucleoproteínas, metaloproteinas, lipoproteínas, glucoproteinas, flavoproteinas, Hemoproteinas. Derivadas: Productos de hidrólisis, oxidación y reducción.

Fuerzas de Unión Enlace peptídico Puente de hidrogeno Atracciones electrostáticas Puentes disulfuro fuerza de Van Der Walls

Desnaturalización Perdida de la estructura 3ª y 4ª con perdida de la actividad biológica aumento de la susceptibilidad a la hidrólisis, disminución de la solubilidad. Debido al calor, exposición a ácidos, bases fuertes, detergentes, disolventes orgánicos. Hidrólisis: Procedimiento mediante el cual una proteína pierde su estructura primaria (ruptura del enlace covalente la unión peptídico).

Enzimas Definición: Son catalizadores biológicos de naturaleza proteica, producidos por la célula viva, que aceleran una reacción, dando como resultado, el producto mas la enzima, realizándose a gran velocidad y con un PH y temperatura estable. Catalizador: Factor de la velocidad de una reacción química sin intervenir en ella. Físicos Químicos Biológicos

Enzimas Casi todas las enzimas son proteínas, pero no todas las proteínas son enzimas, Las enzimas tienen diferentes participaciones en su acción así tenemos: Apoenzimas + Coenzimas = Holoenzimas parte proteica grupo suplementa no proteico enzima activa Isoenzimas – Distinta naturaleza.

Las reacciones y las enzimas que las catalizan se dividen en la clases principales: Oxido – reductasas Transferasas Hidrolasas Liasas Isomerasas Ligasas El nombre de la enzima tiene 2 partes la 1ª es el nombre de el o los substratos la 2ª con terminación Asa indica el tipo de reacción que cataliza.

Coenzimas Transferencia de grupos distintos al hidrogeno: Se clasifican de acuerdo al grupo cuya transferencia facilitan: Transferencia de grupos distintos al hidrogeno: Fosfatos de Azucares Coenzimas A – SH Pirofosfato de tiamina Fosfato de piridoxal Coenzimas al folato Biotina Coenzimas de cobamida (Br2) Acido Lipoico

Coenzimas Transferencia de H: NAD, NADP, FMN, FAD , Acido lipoico, Coenzima Q. Biotina – Biocitina Acido Fólico – Folato (FH4) tetrahidrofolato Cobamida Ac. Lipoico – Lipoil – Lisina.

Cinemática Enzimática Factores que modifican la velocidad de una acción Enzimática: pH Temperatura Conc. De la enzima Conc. Del substrato

Oxidación Químicamente la oxidación se define como la perdida de e- y la reducción como ganancia de e-. En las reacciones que implican la oxidación y la reducción el intercambio de energía libre es proporcional a la tendencia de las substancias reaccionantes para donar o aceptar e- se expresa numéricamente como potencial redox Eo.

Enzimas Oxido - reductasas Oxidasas: Catalizan la eliminación de H de un substrato usando oxigeno como aceptor de H formando H2O o H2O2 como producto de la reacción. Deshidrogenasas: Transferencia de H de un substrato en una reacción acoplada. Como componente de una cadena respiratoria del susbstrato al oxigeno. Hidroperoxidasas Oxigenasas

Reacciones de Oxido - reducción Intercambio de electrones entre las sustancias reaccionantes: Oxidación significa: Perdida de electrones Reducción signfica: Ganancia de electrones Reductor es el donador de electrones Oxidante: es el aceptor de electrones

Reacciones de Oxido - reducción Agente Oxidante: Es el metal que gana electrones, ósea reduce y por lo tanto provoca la oxidación de su pareja en la relación. Agente Reductor: Es el metal que pierde electrones ósea se oxida y fuerza la reducción del otro componente en la reacción.

Reacciones de Oxido - reducción La capacidad oxidante o reductora se mide en Potenciales Oxido – Reductores o Redox. Mientras mas poder reductor tenga una substancia mayor será su potencial redox negativo, en cambio las substancias muy oxidantes tienen Potencial Redox muy positivo.

Bioquímica Trabajo Mecánico ATP Trabajo de Transporte Trabajo de Síntesis

Química de los Carbohidratos Definición Funciones – Energética – Glucosa - Reserva Almidón Glicógeno Clasificación Características estructurales Prop. Físicas Prop. Químicas Digestión Metabolismo

Monosacáridos Azucares Simples De acuerdo a su No. De carbonos: Triosas Tetrosas Pentosas Hexosas Heptosas De acuerdo a su agrupamiento funcional: Aldosas Cetosas

Propiedades Químicas de los monosacáridos Oxidación En posición 1 acido adónico En posición 6 acido adónico Reducción: Ganancia de 2H Sorbitol Fosforilación: Es el primer paso para la utilización de la glucosa por la célula. Incorporación de P Aminacion: Incorporación del grpo NH2

Digestión Conjunto de modificaciones que experimentan los alimentos antes de ser absorbidos. La digestión es un proceso que sirve de enlace entre la nutrición y el metabolismo. Exceptuando el H2O, vitaminas, minerales, el resto de los componentes de la dieta son hidrolizados sucesivamente mediante las enzimas digestivas (Hidrolasas).

Hidrolasas Presentes en: Saliva Jugo gástrico Jugo Intestinal Jugo Pancreático Bilis

Composición Química Saliva: Contiene una enzima denominada ptialina o amilasa salival. Es una endoamilasa, su PH es de 7 y necesita de Ca y Cl en el medio. Degrada amilosa, amilopectina y glicógeno a maltosas y dextrinas limite. La acción de la ptialina es limitada, porque es inhibida por la acidez del jugo gástrico, al pasar el bolo alimenticio al estomago.

Composición Química Jugo Gástrico: Ligeramente acuoso, 97 – 99% H2O pH 1 – 2 3% sólidos (HCl, Na+, K+, Cl-, renina, pepsina, lipasa) Células Parietales HCl Células Principales Enzimas Células Cilíndricas Moco Gástrico

Composición Química Jugo Pancreático: Contiene poderosas HIDROLASAS, cuyo PH es de 8 a 8,5. La tripsina es una endopeptidasa que posee avidez por lisina y arginina. La quimotripsina es una endopeptidasa con selectividad por aminoácidos aromáticos La carboxipeptidasa, es una exopeptidasa, cataliza la hidrólisis de la ultima unión peptídica. La elastasa, actúa sobre la elastina. La amilosa degrada a la amilosa por la misma acción de la ptialina salival. La lipasa cataliza la ruptura de uniones esteres de alcoholes primarios y del glicerol de grasas neutras. La colesterolesterasa hidroliza esteres del colesterol. La fosfolipasa A2 cataliza la hidrólisis de glicerofosfolipidos

Composición Química Jugo Intestinal: pH 5.6 disacaridosas (Maltosa, lactosa, sacarosas) endo y exopeptidasas nucleosidasas. El destino de los componentes de la dieta después de la digestión y la absorción constituye el metabolismo intermedio.

Las vías metabólicas pueden clasificarse en 3 categorías: Vías anabólicas: se ocupan de la síntesis de los componentes que constituyen la estructura y la maquinaria corporal. Vías catabólicas: realizan procesos oxidativos que producen energía libre. Vías anfibolicas: tienen mas de una función en las vías anabólicas con vías catabólicas.

Bioquímica Glucólisis Glucogénesis Glucogenolisis Gluconeogenesis Ciclo de Krebs Vías de las pentosa fosfato

Glucólisis El producto final es el lactato apartir de la formacion de triosas, cada paso se lleva a cabo con 2 moléculas. Sitio de la actividad de las enzimas glucólisis anaerobia.

Gluconeogenesis Lactato Glicerol Piruvato Glucosa Aminoacidos Propionato Enzimas Reguladoras: Glucosa 6 Fosfato Fructuosa 6 Difosfatasa ATP Piruvato Carboxilasa Fosfoenolpiruvato carboxicinasa

Metabolismo del glucogeno El glucogeno es la forma principal de almacenamiento de carbohidratos en los animales se encuentra en proporción mayor en el hígado 6% y en el músculo. Es un polímero ramificado de la glucosa la función del glucogeno muscular es actuar como fuente de fácil disponibilidad de unidades de hexosa para la glucólisis dentro del propio músculo.

Metabolismo del glucogeno El glucogeno hepático sirve en gran parte para exportar unidades de hexosa para la conservación de la glucosa sanguínea en particular entre comidas. Después de 12 – 8 horas de ayuno, el hígado casi agota su reserva de glucogeno. El glucogeno muscular solo disminuye de manera significativa después del ejercicio vigoroso prolongado.

Metabolismo del glucogeno Las enzimas principales que regulan el metabolismo del glucogeno: La Glucogeno Sintetasa y Fosforilasa están controladas a su vez por una serie compleja de reacciones que comprende mecanismos alostericos y modificaciones covalentes debidas a la fosforilación y desfosforilacion.

Vía de la Pentosa Fosfato o derivación de la Hexasomonofosfato La HMP es un camino alterno para la oxidación de la glucosa. Es un proceso multicidico en el cual: 3 G – 6 – P 3 CO2 + 3 residuos de la HMP no genera ATP pero tiene 2 funciones importantes: generación de NADPH + H para las síntesis reductoras (ej. Síntesis ácidos grasos y esteroides). La provisión de ribosa para la síntesis de nucleótidos y acido nucleicos.

Vía de la Pentosa Fosfato o derivación de la Hexasomonofosfato La deficiencia de ciertas enzimas de la HMP son causa importante de hemólisis de eritrocitos. La HMP es notablemente diferente a la glucólisis, la oxidación se produce en las primeras reacciones, utiliza NADP y genera CO2. La HMP en el eritrocito proporciona NADPH para la reducción del glutation oxidado (G-5-5-G) a glutation reducido ( 2 G – SH ) G – S – S – G + NADPH + H 2 G – SH + NADP+ 2G – SH + H2O2 G – S – S – G + 2H2O

Ciclo de Krebs o Ciclo de Acido Tricarboxilico (TCA) Ciclo del Acido Cítrico Es la vía final comun para la oxidacion de carbohidratos, lípidos y proteínas mediante su conversion H3C – C – S – CoA O Acetil Coenzima A: Su localización es mitocondrial.

Lipidos Los lípidos son compuestos organicos insolubles en agua pero solubles en solventes organicos. Se acumula las cal. En tejido adiposo y muscular

LIPIDOS Los lípidos mas importantes son: Los triglicéridos o grasas neutras Los fosfolipidos El colesterol

Trigliceridos La grasa acumulada de peso mas ligero son los TG. TG = Glicerol + 3 Ac. Grasos Betaoxidacion En el AG se elimina los atomos de carbono para producir Acetil (2C) + CoA= Acetil CoA el resultado interviene en el ciclo de krebs

Colesterol Es un alcohol esteroideo insaturado, constituye un componente estructural importante de las membranas celulares y un precursor de las sales biliares y de las hormonas esteroides. Debe considerarse que la concentración plasmática del colesterol no es simplemente la suma de la ingestión en la dieta y su síntesis endógena, sino que esta refleja también las velocidades de síntesis proteínas acarreadoras de colesterol y la eficiencia de los mecanismos receptores para determinar su catabolismo.

Colesterol El colesterol es transportado en la sangre mediante lipoproteínas, en los siguientes porcentajes: 60 a 70% por lipoproteínas de baja densidad (LDL) 20 a 30% por lipoproteínas de alta densidad (HDL) 5 a 12% por lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL)

Colesterol Aproximadamente 2/3 partes del colesterol del plasma se encuentra eterificado con ácidos grasos de cadena larga. La síntesis de los esteres de colesterol se lleva a cabo en el plasma mediante la transferencia de un acido graso de la lecitina al colesterol libre.