Fabiola León Velarde Dpto. de Ciencias Biológicas y Fisiológicas METABOLISMO Fabiola León Velarde Dpto. de Ciencias Biológicas y Fisiológicas

METABOLISMO ENERGÉTICO (DEFINICIÓN GENERAL) Sumatoria de TODAS las reacciones químicas que ocurren dentro del organismo ANABOLISMO CATABOLISMO SIMPLE COMPLEJO COMPLEJO SIMPLE

METABOLISMO ENERGÉTICO Primera Ley de la Termodinámica: “la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma” ENERGÍA QUÍMICA (ALIMENTOS) DIGESTIÓN BIOSINTESIS Proteínas ALMACENAMIENTO ABSORCIÓN Glicógeno DE ENERGÍA Contracción TRABAJO Muscular EXCRECIÓN CALOR

NOTA: La energía de los alimentos que no es absorbida se encuentra en heces y orina. La energía excretada no se pierde, sino mas bien NO se encuentra disponible para ser procesada por el metabolismo de ese organismo (1era Ley de la Termodinámica).

TASA METABOLICA BASAL TASA METABOLICA BASAL (TMB) Tasa metabólica de un organismo en reposo en ayuno y que se encuentra realizando SOLO funciones vitales para la vida (Ej. respiración, circulación, tono muscular, etc.).

TASA METABOLICA (TM) energía metabólica liberada por unidad de tiempo método para determinar TM en base a la cantidad de energía metabólica liberada TASA METABOLICA (TM) Calorimetría

TASA METABOLICA: MEDICIÓN Puede medirse: CALORIMETRIA INDIRECTA CALORIMETRIA DIRECTA TASA METABOLICA Determinando al diferencia entre la energía de los alimentos ingeridos y la de los alimentos excretados (Kcal) Determinando la cantidad total de calor producida por el organismo Determinando el consumo de O2 = VO2

Energía de alimentos ingeridos Energía de alimentos excretados CALORIMETRIA INDIRECTA: 1) Determinado por al diferencia entre la energía de los alimentos ingeridos y excretados (Kcal) TM = Energía de alimentos ingeridos Energía de alimentos excretados La diferencia indica el gasto de energía. Este método: requiere medir las Kcal muy laborioso asume que no hay cambios en la composición del organismo como ó en el almacén de grasas

CALORIMETRIA DIRECTA: 2) Determinación de TM por cantidad total de calor producido TM también se puede medir determinando la cantidad total de calor producido por el organismo. Este método: da información acerca de TODO el combustible usado Requiere de un calorímetro calor producido por el organismo es medido por la ≠ de T (º C) en el H2O que circula por el calorímetro muy costoso c

Calorímero de Lavoisier (1780)

carbohidratos, lípidos ó proteínas” CALORIMETRIA INDIRECTA (Respirometría): 3) Determinación del consumo de O2 = VO2 “La cantidad de calorías producidas por cada litro de O2 en el metabolismo es relativamente constante, cualquiera que séa el combustible usado: carbohidratos, lípidos ó proteínas” Carbohidratos: 4.2 Kcal / g ÷ 0.84 LO2 / g = 5.0 Kcal / LO2 Lípidos: 9.4 Kcal / g ÷ 2.0 LO2 / g = 4.7 Kcal / LO2 Proteínas: 4.3 Kcal / g ÷ 0.96 LO2 / g = 4.5 Kcal / LO2 ≠ cantidad de energía / g de combustible ≠ cantidad de O2 / g de combustible = cantidad de energía / LO2

Consumo de oxígeno (VO2): Este método: requiere la determinación de la cantidad de O2 empleado en los procesos de oxidación puede ser empleado como medida de TM porque la cantidad de calorias producidas por Litro de O2 empleado en el metabolismo es relativamente constante técnicamente muy sencillo aplicable a cualquier sustrato combustible (carbohiratos, lípidos, proteínas)

Consumo de oxígeno (VO2): Las razones para emplear VO2 y no VCO2 como medida de la TM son: La gran cantidad de CO2 que hay en el organismo es fácilmente intercambiable. Ej. Hiperventilación La oxidación de los diferentes combustibles dan diferentes cantidades de energía / Litro de CO2 Además con la medida del VO2 no es necesario conocer exactamente que combustible esta siendo oxidado en un momento dado.

COCIENTE RESPIRATORIO (CR o RQ): Es la relación del volumen de CO2 producido entre el volumen de O2 consumido por unidad de tiempo C.R. (RQ) = V CO2 ------------- V O2

COCIENTE RESPIRATORIO (RQ) Carbohidratos: cuando se oxidan completemente, el consumo de VO2 es = a la producción de CO2 Ej. Glucosa: C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O 1 mmol de glucosa (180g) requiere: 6 x 22.4mL = 134.4 mL de O2 6 x 22.4mL = 134.4 mL de CO2 C.R. = 134.4 mLCO2 = 134.4 mL O2 1

COCIENTE RESPIRATORIO (RQ) Lípidos: cuando se oxidan, el VO2 consumido sobrepasa al VCO2 formado. Ej. Tripalmitina: C51H98O6 + 7.5 O2 51 CO2 + 49 H2O 1 mol de tripalmitina (806g) requiere: 72.5 x 22.4mL = 1624 mL de O2 51.0 x 22.4mL = 1142 mL de CO2 C.R. = 1142 mLCO2 = 1624 mL O2 0.7

COCIENTE RESPIRATORIO (RQ) Proteínas: no son oxidadas completamente en el oraganismo, parte de ellas son excretadas como componenetes nitrogenados. Ej. 1mg N2 en la orina = 6.25 mg de proteína C.R. = 4.76 mL CO2 = 5.94 mL O2 0.8

Alcance Metabólico Rango posible de tasas metabólicas: alcance metabólico aeróbico Describe la relación de la tasa metabólica máxima a la tasa metabólica basal La TM aumenta de 10 a 15 veces durante el ejercicio. Durante la actividad sostenida (i.e. marathon) aumentan los procesos anaeróbicos.

VIAS ANAEROBICAS POSIBLES: Lactato PIRUVATO Etanol Acetil CoA Glucosa+2Pi+2ADP  2Etanol+2CO2+2ATP Glucosa+2Pi+2ADP  2Lactato+2ATP Piruv+NAD++CoAAcetilCoA+CO2+NADH+H + Oxaloacetato (C. de Krebs)

Deuda de Oxígeno

Periodos de absorción y de post-absorción P. de absorción: en el intestino P. de post-absorción: mobilisación Glucogenolisis – glucógeno  glucosa Lipólisis - triglicéridos  ácidos grasos Proteólisis - proteinas  aminoácidos Gluconeogénesis – aminoácidos  glucosa “nueva” En hígado, músculo esquelético, tejido adiposo

Sustratos almacenados, uso en el periodo de post-absorción. Sustratos usados Contenido corporal (kg) Contenido energético (kcal/g) Total % Carbohidrat 0.5 4 1 Triglicerol 15.6 9 78 Proteina 9.5 21

Sustratos Preferenciales Cerebro  glucosa Otros tejidos  glucosa o ácidos grasos En hipoglicemia, sustrato preferencial  ácidos grasos. La glucosa se “guarda” para el cerebro.

Control de las Vías Producción de ATP : glucolisis, ciclo de krebs, y fosforilación oxidativa Controladas por: Niveles de glucosa en plasma: receptores en hipotálamo y páncreas Hormonas secretadas: insulina y glucagón

TASA METABOLICA (TM) Y TAMAÑO CORPORAL (Pc) Un elefante (Pc = 4 toneladas) es un millón de veces mayor que una musaraña (Pc = 4 gramos.). La TM (VO2) de un animal mas grande sera mayor: Elefante 268000 mLO2/h Si la TM se calcula por gramo de Pc: 0.07 mLO2/h Musaraña 35.5 mLO2/h 7.4mLO2/h

TASA METABOLICA (TM) Y TAMAÑO CORPORAL (Pc) Log VO2 (mL / h) = Log 0.68 + 0.75 Log Pc

TASA METABOLICA (TM) Y TAMAÑO CORPORAL (Pc) Asumiendo que VO2 es proporcional a Pc: Vaca diseñada a partir del VO2 de ratón: tendría una temperatura de 100 (ºC) para mantenerse fría Ratón diseñado a partir del VO2 de una vaca: tendría que tener un pelaje de 20cm de espesor para mantenerse caliente