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Metabolismo 410Dr. Victor Absalón MedinaUniversidad de Pennsylvania
El Inicio En 1783, Laplace y
Lavoisier diseñaron el calorímetro.
El calor producido se midió en base al hielo derretido.
La integración de la nutrición, bioquímica y fisiología se denominó Metabolismo.
Dinámica del Metabolismo
Energía total100%
Energía fecal30%
Energía digestible
70%
Energía urinaria y
gas10%
Energía metabolizable
60%
Incremento calórico
20%
Energía Neta40%
Partición de energía
Absorción de nutrientes
Ingesta de nutrientes
UtilizaciónTisular
MantenimientoReservas corporales
FetoGlándula mamariaCrecimiento
Homeostasis Mantenimiento del
equilibrio fisiológico.
Termorregulación
Insulina
Homeostasis de la glucosa
IngestaGlucosa
en plasma
Secreción de
insulina
Insulinaen
plasma
Acción celular
Absorción de
glucosa
Receptores deInsulina
Respuesta celular a insulina
-+
Homeorhesis “Cambios
orquestados o coordinados en el metabolismo de tejidos corporales necesarios para mantener un estado fisiológico” (Bauman y Currie, 1980).
Redirección de nutrientes para mantener procesos fisiológicos dominantes: Gestación Lactación
Relación entre homeorhesisy homeostasis
Reserva de
Nutrientes
Glándula mamaria
Tejido adiposo
+
+
Reserva de
Nutrientes
Glándula mamaria
Tejido adiposo
+
-
Procesos fisiológicos
alterados de manera crónica pero al mismo
tiempo manteniendo condiciones
estables
Ejemplos de adaptación aplicados al concepto de homeorhesis
Ejemplos de adaptación aplicados al concepto de homeorhesis
Lactancia Gestación Crecimiento Pubertad Senescencia Desnutrición
crónica Enfermedad
crónica
Hibernación Postura de huevos Anorexia Ciclos
estacionales Ejercicio Estrés Lista parcial
¿Como se regula la partición de nutrientes? Homeostasis
Mantenimiento agudo del equilibrio fisiológico
Homeorhesis Coordinación crónica
del metabolismo de los tejidos corporales en para mantener un proceso fisiológico dominante
Elefante marino Hembra= 425 kg Cría= 25kg al nacer (ganancia 3-
4 kg/d)
Lactancia 30 días 5-6 kg/leche/d Leche:44% grasa y 12%
proteína Reservas corporales
Hembra privada de alimento y agua durante lactancia
Perdida de un 44% de peso corporal equivalente a 58% grasa y 14% tejido magro
Dinámica del metabolismo:Somatotropina en el control homeorhético
Proteína de ~191 AA
Especifica a cada especie
Mejora rendimiento Carne magra Leche
Somatotropina
Tejido Mamario
Tejido Adiposo
Tejido Hepático
Sistema Inmunológico
Otros
Efectos directos de ST Tejido Adiposo
Respuesta a insulina Lipogénesis
Respuesta a epinefrina Lipólisis
Etherton y Bauman, 1998 (Review)
Ejemplo: glucosa y bST Rumiantes obtienen glucosa
vía gluconeogénesis hepática
bST aumenta la demanda de glucosa debido a un incremento en lactosa (glucosa + galactosa) y grasa (glicerol + NADPH)
¿Cómo responde la vaca a la inducción de un aumento en los requerimientos de glucosa por medio de bST sin resultar en hipoglicemia y cetosis?
Cambios Absorción y utilización
glándula mamaria Gluconeogénesis hepática Absorción y utilización
muscular Oxidación de glucosa
corporal Resultado
Aumento en la síntesis de leche
Homeostasis de la glucosa se mantiene
Producción de leche
Etherton y Bauman, 1998 (Review)
Efectos indirectos bST Mediados por IGF
Crecimiento Reducción AA oxidados Mayor utilización de AA
Lactancia Mejor mantenimiento
de las células secretoras Síntesis de leche
mejorada
IGF
Paradoja
Reserva de Nutrientes
GlándulaMamaria
Tejido Adiposo
ST
IGF System
+
-
Reserva de Nutrientes
GlándulaMamaria
Tejido Adiposo
ST
IGF System
+
-
Reserva de Nutrientes
GlándulaMamaria
Tejido Adiposo
ST
X
+
-
Balance Nutricional + -
Aminoácidos Esenciales
His, Iso*, Leu*, Lys*, Met*, Phe, Thr, Try,Val*
No-esenciales Ala*, Arg*, AspAc, Cys, GluAc,
Glu*, Gly, Pro, Ser*, Tyr*, Asp, SelCys*
Definiciones: Deficiencia Desbalance
Retardo crecimiento Lys, Thr Met (bajos)
Antagonismo Lys Arg
Arg Indispensable en crecimiento Sistema inmunológico (NO)
Toxicidad Phe
400% niveles requeridos
Lehninger, Princ of BioChem
Carbohidratos No estructurales (NFC)
Glucosa Fructosa Sacarosa Lactosa Maltosa Amilasa Amilo pectina (almidón) Glucógeno (almidón animal)
Estructurales (FC) Celulosa Hemicelulosa Pectinas
Lehninger, Princ of BioChem
Carbohidratos conjugados Glucosaminoglicanos
Acido hialurónico Liquido sinovial Humor vítreo Matriz extracelular Células del cumulus
Sulfato de condroitina Contribución hacia los tejidos
cartilaginosos, tendones, ligamentos y paredes celulares
Sulfato de heparina Producido por leucocitos Propiedad de anticoagulación
Lehninger, Princ of BioChem
Efectos a nivel señalización celular
Dietas glucogénicas O-linked
glycosilation Residuos Serina o
Threonina Dietas amoniagénicas
N-linked nitration Residuos Serina o
Threonina
Lehninger, Princ of BioChem
Utilización de los carbohidratos
Lehninger, Princ of BioChem
Lípidos Grasas
Un rango diverso de compuestos con grupos no polares
Tres clases Lípidos neutros Fosfolípidos Esteroles
Porcentaje de calorías dietéticas en forma de grasa Actual
Humanos 30-40% Bovinos, cerdos,
aves: 2-6% Recomendado
Humanos < 30% Rumiantes < 6-8%
Importancia de los lípidos en los alimentos Calidad
Sabor, aroma, textura, sensación en la boca Nutrición
Recurso energético Estructura celular Vitaminas liposolubles
Biológico Vitaminas A, D, E y K Características de la membrana celular Colesterol para la Vit D3, cortico esteroides, ácidos
biliares Moléculas de señalización: eicosanoides
Función Triglicéridos
Energía de reserva Fosfolípidos,
glucolípidos, esteroides Estructura y función
celular Ácidos grasos
esenciales Omega 3
LT, PG3, TX Omega 6
LT, PG1, PG2, TX
TRANS-FATS Arterioesclerosis y
enfermedades cardiovasculares
HDL-Colesterol Total Colesterol/HDL-
Colesterol LDL-Colesterol Aumento
Enfermedades cardiovasculares
Ácidos Grasos Trans (TFA) Aumento de riesgo en
enfermedades cardiovasculares por consumo
FDA requirió añadir % TFA en la información nutricional
PHVO 40-50% TFA Lípidos derivados de
rumiantes 3-5% TFA Isómeros TFA derivados de
subproductos rumiantes son distintos a los de PHVO
Digestión de grasas en rumiantes
Hidrólisis de glicerol Lipasas bacterianas
Biohidrogenación de ácidos grasos Ácidos grasos
insaturados toxicas para las bacterias Isomerasas Hidrolasas
β oxidación de ácidos grasos saturados
4 pasos básicos
Lehninger, Princ of BioChem
β oxidación de ácidos grasos insaturados
Con 1 posición cis Con 2 posiciones cis
Oxidación de ácidos grasos con cadenas nones
Metabolismo hepático Serie de reacciones
que necesitan 3 enzimas extra
Cofactores Importantes Biotina Co-enzima B12 Cobalto
Derivada de la vitamina B12
Conjugado a un mineral esencial
Lehninger, Princ of BioChem
Mecanismo de sensación de nutrientes
Lehninger, Princ of BioChem
Contribución de los
diferentes substratos de
energía al ciclo de Krebs y fosforilación
oxidativa
Agradecimientos Dr. Roberto W. Blake por su atenta
invitación a participar en el curso taller en la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira.
Dr. Dale E. Bauman y Richard E. Austic de la Universidad Cornell, por proporcionar conocimientos fundamentales en metabolismo.