UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELAFacultad de AgronomíaDepartamento de Producción AnimalCampus Maracay
Información básica para el estudio del …
Metabolismo de Carbohidratos
Dr. Álvaro Ojeda
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AGRONOMÍAAGRONOMÍAU.C.V.
MONOSACÁRIDOS
Compuesto Monosacáridos Ubicación Función
Triosas(C3H603)
Tetrosas(C4H804)
Pentosas(C5H1005)
Hexosas(C6H1206)
Heptosas(C7H1407)
Octosas(C8H1608)
GliceraldehidoDihidoxiacteona
D-Eritrosa
ArabinosaRibosaDexosirribosaXilosa
GlucosaFructosaGalactosaManosa
Seudoheptulosa
Glicero D-mano-octulosa
Generalizada como fosfato
Generalizada
Madera, polisacáridosÁcidos nucleicosÁcidos nucleicosMadera, polisacáridos
GeneralizadaAzúcar en plantasGeneralizadaPolisacárido
Muchas plantas
Aguacates
Intermediario en glucólisis
Intermediario en met. CHO´s
Paredes celulares, glucoproteínasComponente del ARNComponente del ADNPolisacáridos de plantas
Energía y estructural en celulosaIntermediario en glucólisisEstructura de polisacáridoEstructura de polisacárido
Fotosíntesis (Ciclo de Calvin)
Desconocida
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AGRONOMÍAAGRONOMÍAU.C.V.
DISACÁRIDOS
Compuesto Monosacáridos Ubicación Función
Sacarosa
Maltosa
Lactosa
Celobiosa
Glcα (1—2) Fruβ
Glcα (1—4) Glcα
Galβ (1—4) Glc
Galβ (1—4) Glc
Frutos, semillas, raíces, miel
Plantas (almidón) y animales (glucógeno)
Leche y sus derivados
Plantas (celulosa)
Producto final de fotosíntesisFuente de energía
Dímero del almidón y polímeros de glucógeno
Fuente energética en animales
Dímero del polímero de glucosa
Compuesto Monosacáridos Ubicación Función
Pentosanas (C5H804)n
Arabano Xilano
Hexosanas (C6H1005)n
Sencillas (Homo …) Almidón Dextrina Celulosa Glucógeno Inulina Mixtas (Hetero…) Hemicelulosa Pectina Gomas
ArabinosaXilosa
GlucosaGlucosaGlucosa-4-β-glucósidoGlucosaFructosa
Pentosas y hexosasPentosas, hexosas y sales de ácidos compl.Pentosas y hexosas
PectinasMadera
Granos, semillasHidrólisis parcial de almidónPared celular Tejidos animalesPapas, alcachofas, tubérculos
Plantas fibrosasCítricos, manzanas, uvas
Acacia y ciertas plantas
Estructura de plantas
Reserva energéticaReserva energéticaEstructura de plantasReserva energéticaReserva energética
Estructura de plantasEstructura de plantas
Estructura de plantas
POLISACÁRIDOS
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AGRONOMÍAAGRONOMÍAU.C.V.
Basado en: Shimada (1983)
ALIMENTO
Boca
Saliva
PROVENTRÍCULO ESTÓMAGO ABOMASO
Molleja
Duodeno
Intestinos
HECES
AVE CERDO, CABALLO, PRE-RUMIANTE, CONEJO
RUMIANTE
Hígado Páncreas
Ceco
trofia y c
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rofag
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Pico
BucheRumen-Retículo
Omaso
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AGRONOMÍAAGRONOMÍAU.C.V.
Buche
Hígado / Vesícula
Proventículo
Molleja
Cloaca
Páncreas / Duodeno
Ciego /Colon
(pH 6,0-8,1)
(pH 3,5-5,0)
(pH 2,2-4,0)
(pH 6,0-7,0)
Pico - Boca(pH 6,0-6,8)
(pH 4,6)
Prensión/Masticación/Salivación/DegluciónSaliva (pH 6,8)Amilasa salival (ó ptialina)
Almacenamiento/Mezclado/MaceradoFermentación
Mezclado/Ruptura
HCL (H20 + CO2)
Pepsinógeno Pepsina
Digestión mecánica
Sales biliares
Tripsina AminopeptidasaQuimiotripsina DisacaridasaCarboxipeptidasa NucleotidasaAmilasa FosfatasasLipasa LecitinasaColesterol ester. DipeptidasaNucleasa Lactasa
Ácidos grasos volátilesCélulas microbialesMetanoCO2
Otros (aminas, H2SO4, bilirrubina, etc)
AlmidónAlmidón MaltosaMaltosa GlucosaGlucosa
SacarosaSacarosa GlucosaGlucosa + Fructosa + Fructosa
Lactosa Lactosa GlucosaGlucosa + Galactosa + Galactosa
αα-Amilasa-Amilasa
Oigo-1,6-glucosidasaOigo-1,6-glucosidasa
αα-Glucosidasa-Glucosidasa
αα-Glucosidasa-Glucosidasa
αα-Glucosidasa-Glucosidasa
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Celulosa(20-30 %)
Hemicelulosa(14-17 %)
Pectina(10 %)
Fructosa Almidón
Dextrinas
Maltosa
Lactato
Glucosa Fructosa
Galactosa
Ac. Urónico
Pentosas
Ruta de Pentosas
Sacarosa
ATP
Piruvato
Celobiosa
Oxalacetato
Acetil CoA Malato
Fumarato
+ ATP + 2HAceto acetil CoA
Succinato
Succinil CoA
Acrilato
Acetoaldehido
Metilmalonil CoA
2 ATPPropionil CoA
+ ATP
PropionatoButiratoAcetato
Etanol
ATP
CH4
ATP
Formiato CO2
H20
Fuente: Van Soest (1994)
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AGRONOMÍAAGRONOMÍAU.C.V.
Lumen Epitelio ruminal ruminal Linfa
Ácido Acético Acetoacetato (25%) Acetoacetato
Ac. acético (75%) Ac. acético
Ac. Propiónico Ac. láctico (5%) Ac. láctico
Ac. propiónico (95%) Ac. propiónico
Ac. Butírico β-OH-butirato (90%) β-OH-butirato
Especie Galactosa Fructosa Manosa Xilosa Arabinosa
RataGatoConejoPalomaRanaPezHombre
1099082
11510797
122
4235--55466267
21----3351----
20----372957--
12--6016--49--
Absorción de carbohidratos y derivados…
Basado en: Church et al (2002) y Shimada (1983)
Glucosa= 100
(CH3-C00H)
(CH3-CH2-C00H)
(CH3-CH2-CH2-C00H)
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AGRONOMÍAAGRONOMÍAU.C.V.
LinfaAcetato
20% Oxidado vía TCA
80% Circulación periférica
Fuente de energía
Síntesis de AG´s
Propionato
50% Oxidado vía TCA
50% Gluconeogénesis
Butirato
100% Circulación periférica
Fuente de energía
Síntesis de AG´s
Metabolismo hepático de AGV´s …
Circulación periférica
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Absorción de carbohidratos…
Lumen Intestinal
Mucosa Intestinal
α- Dextrina límite α- Dextrinasa
Amilopectina
Maltotriosa
α- amilasa salivalα- amilasa pancreática Maltosa Glucosa
Amilosa Maltotriosa
Galactosa
Lactosa Lactasa
Glucosa
Sacarosa Sacarasa
Fructosa
MALTASA
TR
AN
SP
OR
TE
AC
TIV
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Basado en: De Robertis et al. (2000)
TRANSPORTE PASIVO
ó α 1-6 Glucosidasa
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AGRONOMÍAAGRONOMÍAU.C.V.
Basado en: Álvarez (2001)
POLISACÁRIDOS
Monosacáridos
Ácido acético
Ácido butírico
Ácido propiónico
Acetato activado
Acetil CoA
Glucosa
Gluconeogénesis
Producción de energía
Lactosa
Biosíntesis de ácidos grasos
Balance energético (+)
Utilización vía Ciclo de Krebs para
producir energía
Conversión en acetoacetato y β-OH-butirato
Oxaloacetato
+ _
A
B C
D
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AGRONOMÍAAGRONOMÍAU.C.V.
Reacciones del Ciclo de Krebs…
Citrato
Ciclo del ácido cítrico
Transportadores electrónicos reducidos
(NADH2, FADH2)
Isocitrato
α-Cetoglutarato
Succinil-CoA
Succinato
Fumarato
Malato
Oxalacetato
Acetil-CoA
PIRUVATO ÁCIDOS GRASOS
AMINOÁCIDOS
Cadena Respiratoria
Transportadores electrónicos oxidados
(NAD+, FAD)
H + ½ O2
HO2
ADP
ATP
ATP
NH2
CO2
CO2
CO2
CO2
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Reacciones del Ciclo de Krebs…
Sir Hans Krebs y W.A. Johnson
(1937)2 ATP * 2 3P Glic = 4
1 ATP * 2 1,3 diP Glic= 2
1 ATP * 2 Penolpiruvato= 2
3 ATP * 2 Piruvato= 6
3 ATP * 2 α-Cetoglut= 6
3 ATP * 4 Malato= 12
1 GTP * 2 Succinil CoA= 2
1 FADH * 2 Succinato= 4
TOTAL 36
ó
Anaeróbica 38
Fuente: Mathews y Van Holde (2000)
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AGRONOMÍAAGRONOMÍAU.C.V.
Funciones de algunos intermediarios del Ciclo …
Fuente: Mathews y Van Holde (2000)
Ruta de las Pentosas de Fosfato …
Fuente: Mathews y Van Holde (2000)
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AGRONOMÍAAGRONOMÍAU.C.V.
Tejidos que sintetizan glucosa
Tejidos que demandan glucosa como principal
fuente de energía
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AGRONOMÍAAGRONOMÍAU.C.V.
Fuente: Mathews y Van Holde (2000)
Gluconeogénesis … Ser Humano:
Reservas ……………. 190 gLíquidos corporales ..... 20 gRequerimientos
Diario ……………160 g
Cerebro ……… ……120 g
Aminoácidos AGCI
(Excepto leucina y lisina)(Excepto leucina y lisina)
.
Glucosa-6-fosfato
Fosfoglucomutasa UTP + Glucosa 1-fosfato
UDP-glucosa pirofosforilasa tirosina
UDP-glucosa
PPi Glucógeno
HO-Glucogenina H2O
iniciadora
UDP Pirofosfatasa
glucosa-O-Glucogenina 2Pi (UDP-glucosa)n
Glucógeno sintasa
UDPn Glucosil (4:6) HO-glucosa-glucosa-glucosa- glucosa- glucosa-O-Glucogenina alfa-1,6
transferasa alfa-1,4
GLUCÓGENO
Glucogénesis …
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Conversión a lactato o Ciclo de Cori …
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Fuente: Mathews y Van Holde (2000)
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8 ADP 8 ATP
2 Glucosa 4 Propionatos
2 Glucosa 6P
Glucosa 1P
Lactosa 1P
Fosfato
Glucosa 1P
UDP – Glucosa
UDP- Galactosa
UTP UDP
ADP ATP
Mutasa
Isomerasa
Síntesis de Lactosa …
Lactosa en leche (%):
Holstein …………..4,87
Pardo suizo ………. 5,04
Cabra …………….. 4,60
Oveja ………………4,80
Yegua ……………… 6,12
Cerda ………………4,81
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AGRONOMÍAAGRONOMÍAU.C.V.
Regulación hormonal
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gu
lació
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AGRONOMÍAAGRONOMÍAU.C.V.
Actividad Simpática
Secretina
CCK
Actividad Parasimpática
InsulinaGlucosa
Aminoácidos
Regulación hormonalGlucagón…
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No rumiantes vs. Rumiantes …
Ambos:
Requieren grandes cantidades de glucosa circulante. Diferente concentración por carencia de glucosa en eritrocito del rumiante.
Igual tasa de recambio sanguínea de glucosa (g/h/kg 0,75).
El cerebro emplea glucosa como principal fuente de energía.
Demandas de glucosa variables según estado fisiológico.
El rumiante:
No se manifiesta incremento en concentración de glucosa postpandrial.
La glucosa sanguínea es menos sensible a insulina.
Poca contribución de la glucosa al metabolismo oxidativo total.
Menor glucogénesis hepática.
El carbono de glucosa no se emplea frecuentemente para síntesis de AG´s por baja “sensibilidad” de ATP citrato-
liasa.
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Lectura Recomendada …
Bondi, A. 1988. Nutrición Animal. 1ra Edic. Editorial Acribia S.A. Zaragoza, España. 546 p.
Church, D. et al. 2002. Nutrición y Alimentación de Animales. 2da Edición. Editorial Limusa, S.A. México. 635 p.
De Robertis et al. 2000. Biología Celular Molecular. Editorial El Ateneo.
Argentina. 469 p.
Matews, C. y K. Van Holde. 2000. Bioquímica. 7ma. Edición. Mc Graw Hill
Interamericana. Madrid. 1283 p.
Maynard et al. 1979. Nutrición Animal. 2da. Edición. Mc Graw Hill
Interamericana. Madrid. 640 p.
Ruíz, R. et al. 1988. Bioquímica Nutricional (Tomos I y II). Instituto de Ciencia
Animal. Cuba.
Shimada, A. 1983. Fundamentos de Nutrición Animal Comparativa. Asociación
Americana de Soya. México. 373 p.
Stryer, L. 1976. Bioquímica. Editorial Reverté Venezolana, S.A. (Trad. Manuel
Pérez). Caracas. 875 p.
Van Soest, P. 1994. Nutritional Ecology of the Ruminant. 2da Edición. Cornell
University Press. New York. 476 p.