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Bioquimica
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• Metabolismo específico de los diferentes tejidos; músculo esquelético, tejido adiposo, tejido nervioso, funciones. Transporte de oxígeno, metabolitos y hormonas en la sangre.
• Mg.Q.F.GLORIA GORDILLO ROCHA• 22 de Marzo del 2015
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú , Decana de América
FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUÍMICAESCUELA DE FARMACIA Y BIOQUIMICA
DEPARTAMENTO ACADEMICO DE BIOQUIMICA
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Las dietas
Es imprescindible beber agua y hacer ejercicio todos
los días..
La base de la alimentación han de ser los alimentos ricos en hidratos de carbono. Dentro de este grupo de alimentos es imprescindible una mayor presencia de los cereales (pan, pastas, arroz, harinas), las patatas y las legumbres. Únicamente un pequeño porcentaje (no más del 10%) de los hidratos deben provenir de los azúcares refinados (dulces, refrescos, etc.).
Las verduras y las frutas aparecen en el tercer escalón. Se han de consumir diariamente, ya que son la principal fuente de vitaminas y minerales. Se recomiendan 5 raciones de fruta y verdura al día.
En el cuarto piso de la pirámide están los lácteos y, por otro lado, proteínas de origen vegetal (legumbres) y animal (huevos, carne, pescado)
Las grasas han de aportar el 30% del aporte calórico total del día. El total de grasas debe distribuirse a partes iguales entre las monoinsaturadas (aceite de oliva), poliinsaturadas (pescados y aceites de semillas) y saturadas (carnes, lácteos). Se recomienda evitar el consumo de piezas de carne con grasa visible y fomentar la ingesta de pescados azules, ricos en grasas cardiosaludables, y el empleo de aceite de oliva para el cocinado de los alimentos.
En la cúspide de la pirámide, los alimentos de consumo ocasional: los refrescos, con un alto contenido en azúcar, la bollería industrial, muy rica en grasas saturadas, los dulces, los chocolates y los aperitivos salados (patatas y demás), llenos de sal y grasas.
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Digestión
sirve para
Dividir
los
Alimentos
en
Sustancias más sencillas
se encarga de realizarla el
Aparato digestivo
formado por
Boca
donde los
los
Alimentos
Dientes
Trituran
y se
con la
Saliva
Mezclan
Esófago
es un
que mide
25 cm.
Tubo
a través de él los
llegan al
Estómago
Alimentos
Estómago
tiene forma de
Bolsa
los
se
Mezclan
Alimentos
con los
Jugos gástricos
Intestino
dividido en
Intestino delgado
Intestino grueso
que mide
7 m.
por donde
las
Sustancias aprovechable
spasan a la
Sangre
es un
que mide
1,5 m.
Tubo
donde las
Sustancias no aprovechable
s
se transforman en
Heces
y se
Expulsan
por el
Ano
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Nuestro organismo debe satisfacer diversos requerimientos metabólicos esenciales: sintetizar todos los componentes que las células necesitan, proteger nuestro medio interno de toxinas y adaptarse a las condiciones cambiantes del medio externo.
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• Transformamos los componentes de la dieta mediante el metabolismo oxidativo, el almacenamiento y movilización de moléculas combustibles, las vías biosintéticas y la detoxificación o eliminación de los compuestos residuales de las diferentes vías metabólicas.
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• El mantenimiento de la homeostasis metabólica se logra mediante la integración de tres factores principales:
• 1) La concentración de nutrientes en la sangre, que afecta la velocidad con la cual éstos son utilizados y almacenados en los diferentes tejidos,
• 2) los niveles de hormonas en sangre (primeros mensajeros), que transmiten información a tejidos específicos sobre el estado del organismo y el aporte o demanda de nutrientes,
• 3) el sistema nervioso central por medio de señales neurales, controla el metabolismo directamente o a través de la liberación de hormonas.
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CONSUMO NORMAL PROMEDIO/DIA CARBOHIDRATOS 200 gLÍPIDOS 70 gPROTEÍNAS 60 g
REQUERIMIENTOS 1600 - 2400 kcal/díaRESERVASComb. Alm. Tejido (g) (kcal)Glucógeno Hígado 70 280Glucógeno Músculo 120 480Glucosa Fluidos C. 20 80Lípidos Adiposo 15,000 135,000Proteínas Músculo 6,000 24,000
Una persona normal que lleva una vida sedentaria consume diariamente alrededor de 200 g de glúcidos, 70 g de proteína y 60 g de lípidos, lo que le permite afrontar un requerimiento energético de 1600-2400 kcal. Como se observa en la tabla anterior, desde el punto de vista energético, el principal combustible metabólico son los ácidos grasos.
REGULACIÓN HORMONAL Y NERVIOSA DE LA DIGESTIÓN
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Glucemia mmol/l
mg %
Consecuencias
8,0 144 Supera umbral renal, glucosuria
5,5 100 h insulina4,6 83 i insulina3,8 68 h glucagon, adrenalina, HG3,2 58 h cortisol2,8 50 Confusión1,7 31 Debilidad, mareos, nauseas1,1 20 Calambres musculares0,6 11 Daño cerebral, muerte
Consecuencias de la hiperglucemia y de la hipoglucemia
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Reservas energéticas en el humano
provee energía durante
Combustible tisular
Reserva en g Ayuno
Caminando Maratón
Glucosa sanguínea 20 40 min 5 min 4 min
Glucógeno hepático 80 3.5 h 70 min 18 min
Glucógeno Muscular 150 14 h 5 h 70 min
Lípidos9000 - 15000 34 días 11 días 3 días
Proteínas 6000 15 días 5 días 1 - 3 días
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Los principales mecanismos que modifican la velocidad de una vía metabólica a través de la regulación de la actividad de las enzimas clave de las mismas son:1. Disponibilidad de sustrato2. Compartimentación celular3. Modificación alostérica.4. Modificación covalente5. Inducción y represión enzimáticas
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Otros mecanismos de regulación: Los zimógenos representan un conjunto de enzimas que se activan luego de sufrir la hidrólisis de un péptido. Esta modificación covalente es irreversible. Generalmente, este mecanismo impide que la acción de estas enzimas, mayoritariamente enzimas proteolíticas, se manifieste en localizaciones “inconvenientes” para la célula o el organismo (enzimas digestivas), o permite que se desencadene un proceso en el momento apropiado (coagulación).
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:
Integración del metabolismo. Las principales hormonas que participan en la regulación del metabolismo intermedio son: la insulina, el glucagon, las catecolaminas y el cortisol. Por lo tanto, antes de seguir repasemos sus efectos.
La Insulina.- La insulina es una hormona anabólica porque promueve el almacenamiento de nutrientes. En particular, la insulina promuevea) el almacenamiento de glucosa como glucógeno en hígado y músculo
b) la conversión de glucosa en TAG en hígado y su almacenamiento en
el tejido adiposo c) el transporte de aminoácidos y la síntesis de
proteínas en músculod) la síntesis de proteínas en el hígado (por ej. la albúmina)
e) el transporte de glucosa al músculo y al tejido adiposo
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EL GLUCAGON FAVORECE LA MOVILIZACIÓN DE COMBUSTIBLES:1) ESTIMULA LA LIBERACIÓN DE GLUCOSA A PARTIR DEL GLUCÓGENO HEPÁTICO2) ESTIMULA LA GLUCONEOGÉNESIS HEPÁTICA A PARTIR DE LACTATO, GLICEROL Y AMINOÁCIDOS3) MOVILIZA LOS ÁCIDOS GRASOS DE LOS TAG DEL TEJIDO ADIPOSO COMO FUENTE ALTERNATIVA DE COMBUSTIBLE OTRAS HORMONAS CUYOS EFECTOS SON OPUESTOS A LOS EFECTOS DE LA INSULINA SON LA ADRENALINA, LA NORADRENALINA Y EL CORTISOL. SÓLO LA INSULINA Y EL GLUCAGON SE LIBERAN COMO RESPUESTA DIRECTA AL CAMBIO DE COMBUSTIBLES EN LA SANGRE. LA LIBERACIÓN DE LAS OTRAS HORMONAS ES MEDIADA POR SEÑALES NEURALES.
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Mecanismos homeostáticos en saciedadLa saciedad es la percepción de no tener necesidad inmediata de ingesta de alimentos.
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Qué ocurre con la glucosa que llega al hígado desde el intestino?
El hígado es el primer tejido que tiene la oportunidad de utilizar la glucosa que proviene de la
dieta que le llega por la circulación porta. En saciedad, el hígado oxida glucosa para satisfacer sus
necesidades inmediatas y su exceso se almacena como glucógeno. La glucosa puede convertirse en
glucógeno; en piruvato y lactato (por glucólisis) o puede
utilizarse en la vía de las pentosas. El piruvato puede
oxidarse a acetilCoA, que a su vez se convierte en
ácidos grasos y luego en triacilglicéridos, u oxidarse a
CO2 y agua en el ciclo de Krebs (TCA).
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• ¿Qué mecanismos regulatorios controlan el•
• almacenamiento de combustibles
producidos a partir de glucosa? Luego de la
digestión y absorción de los glúcidos, la
glucosa llega a la vena porta, donde su• concentración puede alcanzar los 180-360 mg% (10-20 mM), y
finalmente al hígado. Dado su elevado S0.5 (Km) para la glucosa, cuando la concentración de glucosa es normal, la actividad de la glucoquinasa es muy baja. Como consecuencia del incremento de la concentración de glucosa que llega al hígado por la vena porta, la velocidad de fosforilación de la glucosa por la glucoquinasa aumenta
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• ¿Qué ocurre con la glucosa que no es utilizada por el hígado?
• Parte de la glucosa que proviene del intestino llega a la circulación general. El cerebro utiliza casi únicamente glucosa para generar ATP. Otros grandes consumidores de glucosa son los glóbulos rojos, que sólo pueden convertir la glucosa en lactato y piruvato y el tejido adiposo que la convierte en lípidos.
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EN EL ESTADO DE SACIEDAD, EL HÍGADO UTILIZA
GLUCOSA Y NO REALIZA GLUCONEOGÉNESIS. Por lo
tanto, el ciclo de Cori (la conversión de glucosa a
lactato en los tejidos periféricos y luego la conversión
de lactato en glucosa en el hígado) se interrumpe en
estado de saciedad. En este caso, el lactato que llega al
hígado se convierte en piruvato que puede convertirse
en acetilCoA, que a su vez puede oxidarse (ciclo de
Krebs) o convertirse en ácidos grasos y TAG.
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• ¿Qué ocurre luego de una ingesta con los distintos tipos de nutrientes que la componen?
• ¿Qué órganos forman parte del sistema digestivo?• ¿Cómo y dónde es la digestión de los principales
grupos de nutrimentos?• ¿Qué ocurre después de ser degradados los
alimentos?• ¿Qué hacer para lograr una buena digestión?• ¿Qué ocurre con las proteínas hidrolizadas en la
digestión? • ¿Qué ocurre con los lípidos en la saciedad?
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•Mecanismos homeostáticos en el ayuno
•
•Cambios en los niveles de insulina y glucagon
•
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• En los ciclos de Cori y de la alanina NO SE PRODUCE SÍNTESIS NETA DE GLUCOSA, sólo se reemplaza la utilizada por los tejidos periféricos. Sin embargo, dado que otros tejidos como el cerebro oxidan completamente glucosa, es obligatoria su síntesis durante el ayuno.
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• ¿Qué limita la capacidad del hígado de convertir aminoácidos en glucosa?
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• Glucemia durante el ayuno prolongado
• Durante el ayuno prolongado, se produce un cambio en la
utilización de los combustibles. Los tejidos usan menos glucosa
que durante un ayuno corto y utilizan predominantemente
combustibles derivados de la metabolización de los TAG del
tejido adiposo (es decir, ácidos grasos y cuerpos cetónicos). En
consecuencia, la glucemia no cae drásticamente. De hecho, aún
después de 5 a 6 semanas de ayuno, la glucemia es de
alrededor de 65 mg%.
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• Estimulación de la lipólisis• Los cambios hormonales (baja relación
insulina/glucagon) que ocurren durante el ayuno estimulan la degradación de TAG del tejido adiposo. Consecuentemente, se liberan a la circulación ácidos grasos y glicerol. Los ácidos grasos (AG) son utilizados como combustible preferentemente a la glucosa por muchos tejidos. En el corazón y el músculo, la oxidación de los AG inhibe la glucólisis. En el cerebro, los AG no se oxidan porque no atraviesan la barrera hematoencefálica.
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• ¿Cómo se movilizan los aminoácidos durante el ayuno?
• Durante el ayuno nocturno, la síntesis de proteínas en el hígado y otros tejidos continua, pero a una velocidad menor comparada con la del estado postprandial. Hay una degradación neta de proteínas tanto en el músculo esquelético (que contiene la masa proteica más importante del organismo) como en otros tejidos. El músculo esquelético puede oxidar aminoácidos ramificados para producir energía y liberar alanina y glutamina. La liberación de aminoácidos musculares durante el ayuno nocturno es estimulada por la disminución de los niveles de insulina y el aumento de los niveles de glucocorticoides, que provocan un aumento en la proteólisis y liberación de aminoácidos a la sangre.
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• ¿Qué ocurre con el metabolismo de los aminoácidos en otros tejidos?
• La glutamina es generada en el músculo esquelético por la oxidación de los aminoácidos ramificados, y en los pulmones y cerebro para la eliminación del amonio formado localmente a partir del metabolismo de aminoácidos El riñón, el intestino y las células con un alto recambio celular representan los sitios de mayor captación de glutamina, que actúa como donor de nitrógeno para la síntesis de bases nitrogenadas y en particular en el riñón, como mecanismo de regulación del equilibrio ácido-base en situaciones de acidez metabólica.
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• ¿Cuál es la clave de la cooperación metabólica entre los distintos tejidos?
• La cooperación metabólica entre células y entre diferentes tejidos es fundamental para la supervivencia de un individuo. Nuestro organismo está organizado para mantener estable el medio interno utilizando los mecanismos de regulación enzimática que hemos detallado previamente. Pero,
• ¿cuál es la “llave maestra” de esta integración?
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¿Qué consecuencias tiene la activación de la AMPK?
La cascada de señalización iniciada por la activación de la AMPK tiene efectos sobre el
metabolismo de glucosa y lípidos, la expresión de genes y la síntesis de proteínas. Estos efectos son
importantes en la regulación del metabolismo del hígado, músculo esquelético, corazón, tejido
adiposo y páncreas.
Esquema que representa el rol central de AMPK in la regulación del metabolismo en respuesta a eventos tales como estrés inducido por ejercicio o nutrientes. Las flechas indican efectos positivos de la AMPK, mientras que las líneas T indican efectos inhibitorios
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