BOLILLA 3 (Lic. en Biol. Molec.): Carbohidratos: Digestión y absorción. Ingreso de glucosa a las células. Familia de transportadores METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS

• BOLILLA 3 (Lic. en Biol. Molec.): Carbohidratos: Digestión y absorción. Ingreso de glucosa a las células. Familia de transportadores METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS. GLICOLISIS. Vía de Embden-Meyerhof. Fases de la glucólisis. Enzimas y cofactores que participan. Regulación enzimática. Rendimiento energético. Distintos tipos de fermentaciones. Utilización de fructosa y galactosa.

• BOLILLA 4 (Ing. en Alim. y Lic. en CyT de los Alim.): ALIMENTOS. Definición. Sustancias nutritivas. Principales constituyentes de los alimentos. Macronutrientes: carbohidratos y fibra dietaria. Importancia de los carbohidratos en la alimentación. Digestión y absorción. Sistemas de transporte. Catabolismo de los hidratos de carbono. GLICOLISIS. Vía de Embden-Meyerhof. Fases de la glucólisis. Regulación. Fermentación alcohólica, láctica y acética. Balance energético.

Química Biológica IA, LCyTA, LBM.


ALIMENTOS

Alimentos Alimentos

Alimentos

Alimentos

NUTRICION

“El producto de los alimentos somos nosotros mismos”

Ing. en Alim.y Lic. en CyT de los alim.Química Biológica IA, LCyTA, LBM.

ALIMENTOSe denomina así a toda sustancia o mezcla de sustancias, naturales o elaboradas que, ingeridas por el hombre, aportan a su organismo materiales y energía. Se incluyen en esta definición las sustancias o mezclas de sustancias que se ingieren por hábito o costumbre, tengan valor nutritivo o no, normalmente ingeridas con fines:

a) nutricionales: crecimiento y desarrollo de sus procesos biológicos. b) psicológicos: satisfacción y obtención de sensaciones gratificantes.

NutrienteSe define como nutriente a toda aquella sustancia que bioquímicamente es esencial e indispensable para el mantenimiento de los organismos vivos. Los nutrientes proporcionan la energía y los precursores de sustancias que son esenciales para el crecimiento y la supervivencia de los organismos vivos.

“La vida es sostenida por los alimentos, y las sustancias contenidas en los alimentos de las cuales depende la vida, son los nutrientes”.


NUTRICION

- Ingesta o incorporación

- Absorción

- Metabolización/Utilización

- Excreción

NUTRIENTES

ALIMENTOS

NUTRICIONEs el proceso biológico por el que los organismos incorporan, asimilan y utilizan los nutrientes contenidos en los alimentos para el funcionamiento, el crecimiento y el mantenimiento de las funciones vitales.

NUTRICION ≠ALIMENTACION


NUTRIENTES

MACRONUTRIENTES

micronutrientesVitaminas

Minerales

Carbohidratos

Lípidos

ProteínasAgua

ALIMENTOS


MACRONUTRIENTESCARBOHIDRATOS, GLUCIDOS O HIDRATOS DE CARBONO

Los glúcidos o carbohidratos (también llamados hidratos de carbono) son la principal fuente de energía de los seres vivos. Se obtienen principalmente a través del consumo de cereales, azúcares, papa, batata, legumbres, verduras, frutas y frutos secos. Los animales y el hombre obtienen la mayoría de los carbohidratos de los vegetales, que los sintetizan.

Glucógeno o Almidón


Algunos carbohidratos: monosacáridos

• Glucosa• Fructosa• galactosa


Otros carbohidratos: disacáridos

• Maltosa• Lactosa• Sacarosa


Y otros carbohidratos: polisacáridos

• Almidon y Glucógeno

• Pectinas y Celulosa


Los carbohidratos cumplen con dos funciones importantes:

- Estructural: como la celulosa, que en las plantas constituye los tallos, hojas y frutos. Junto con las pectinas, la celulosa forma parte de la fibra alimentaria.

- Reserva energética: los animales vertebrados sintetizan y utilizan el glucógeno, principalmente en músculo e hígado, mientras que las plantas sintetizan y utilizan el almidón.


Almidón y glucógeno

aCadena lineal Punto de

Ramificación


Po

lisa

cári

do

s d

e re

serv

aAlmidón

Glucógeno

Ramificación: amilopectina, 4%; glucógeno, 10%


Nutrición y Metabolismo en Animales

- Digestión. Conversión de los alimentos en sustancias absorbibles en el tracto intestinal. Implica el desdoblamiento, mecánico y químico de los alimentos, en moléculas absorbibles.

- Absorción de nutrientes. Pasaje del producto de la digestión desde la luz intestinal a la circulación.

- Metabolización. Utilización de los nutrientes para obtención de energía y/o para la síntesis de compuestos celulares.


Ptialina o α-amilasa salival

- α-amilasa pancreática- α-dextrinasa- α-glucosidasa- sacarasa-isomaltasa- lactasa

pH ácido, inactiva la enzima

Digestión y absorción de carbohidratos


OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

OHO

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

OH

n

Amilosa

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

OO.....

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O

OH

H

OH

OH

H

HH

O

CH2

O

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O......

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O.......

Amilopectina o GlucógenoO

CH2

HH

OHH

OH

OH

H

O

H

OH

HOH

H

CH2

H

OH

H

O

H

HO HO

n Maltosas

n Maltotriosas

n Oligosacáridos

Digestión del Almidón y/o del Glucógeno

Amilasasalival

n H2O


Amilasapancreática

O

CH 2

HH

O HH

O H

O H

H

O

H

O H

HO H

H

CH 2

H

O H

H

O

H

HO HO

Maltosas

Maltotriosas

OH

H

O H

O H

H

HH

CH 2O H

OHO

OH

H

O H

O H

H

HH

CH 2O H

O

OH

H

O H

O H

H

HH

CH 2O H

O

OH

H

O H

O H

H

HH

CH 2O H

O H

n

OH

H

O H

O H

H

HH

CH 2O H

OO.....

OH

H

O H

O H

H

HH

CH 2O H

O

OH

H

O H

O H

H

HH

O

CH 2

O

OH

H

O H

O H

H

HH

CH 2O H

O......

OH

H

O H

O H

H

HH

CH 2O H

O

OH

H

O H

O H

H

HH

CH 2O H

O.......

Oligosacáridos

Digestión del Almidón (cont.)

α-dextrinasaα-glucosidasa


Dis

acar

idas

as

O

CH2

HH

OHH

OH

OH

H

O

H

OH

HOH

H

CH2

H

OH

H

O

H

HO HO

Maltosa

Maltasa C OHH

C HHO

C OHH

CH

CH2OH

CH OH

O

O

H

OH

H

OHOH

H

H

OH

H

CH2OH

2

GlucosaH2O

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

OHO

O

CH2OH

OH

HOH

HH

CH2OH

Sacarosa

Sacarasa C OHH

C HHO

C OHH

CH

CH2OH

CH OH

O

O

H

OH

H

OHOH

H

H

OH

H

CH2OH

Glucosa

+

O CH2OH

OHOH

OH

CH2OH

H

H

H

O

OH

OH

CH2OH

H

H

OH

CH2OH

H

-D-Fructofuranosa

-D-Fructofuranosa

CH2OH

C O

C

C

C

CH2OH

HHO

OHH

OHH

D-Fructosa

FructosaH2O

O

H

OH

OH

H

OHH

CH2OH

O

HHO

H

OH

H

OH

HOH

H

CH2OH

H

Lactosa

Lactasa C OHH

C HHO

C OHH

CH

CH2OH

CH OH

O

O

H

OH

H

OHOH

H

H

OH

H

CH2OH

Glucosa

+

OH

OHOH

H

H

OH

H

CH2OH

OH

H

O

H

OH

OH

H

H

CH2OH

OH

H

H

OH

D-Manosa(-D-Manopiranosa)

D-Galactosa(-D-Galactopiranosa)

GalactosaH2O







Estructuras especializadas en absorción

Humano


¿Cómo llegan las unidades de monosacáridos a los tejidos donde serán metabolizados?

Luz intestinal

Citosol del enterocito



SGLUT

GlucosaGlucosa

Extraída y modificada del Lehninger, 4a. Ed,

GalactosaGalactosa

Fructosa

GLUT5

Fructosa








SGLUT

GlucosaGlucosa

Extraída y modificada del Lehninger, 4a. Ed,

GalactosaGalactosa

Fructosa

GLUT5

Fructosa


Ciclo de Cori

Esquema general del metabolismo de carbohidratos Otros tejidos como por ej. tej. nervioso

O2

O2


Transportadores de Glucosa (uniporters)

Transportador Localización

GLUT1En todos los tejidos del feto. En adultos: en GR, fibroblastos y células

endoteliales

GLUT2

En membrana basolateral del epitelio intestinal,

túbulos renales, hepatocitos y células β

pancreáticas

GLUT3PPal. Transportador en

cerebro y nervios periféricos.

GLUT4Tej. Adiposo y músculo esquelético y cardiaco. Es sensible a Insulina

GLUT5 Transportador de Fru en enterocitos.

GLUT7 Membranas del RE

1- La Glu se une a un sitio del transportador abierto.

2- La proteína transportadora cambia su conformación.

3- La Glu es liberada al interior celular y la proteína transportadora retorna a su conformación original.

¿En qué difieren estos transportadores?

- En la afinidad por la GLU.

GLUT4> GLUT3> GLUT1> GLUT2

- La alta afinidad por Glu de GLUT4 y GLUT3 asegura la provisión de Glu a corazón y tej. nervioso.

- Cuando los niveles de Glu en sangre aumentan (periodo postprandial) se activa la incorporación de Glu al hígado, por un lado, y a las células beta del páncreas, a través de los GLUT2 y se estimula la liberación de Insulina.

- Esta, a su vez, promueve la movilización de los GLUT4 desde las vesículas intracelulares del tej. adiposo y músculo esquelético hacia la membrana plasmática para incorporar Glu a estos tejidos.


¿Cómo funcionan lo transportadores GLUT4?


H O

OH

H

OHH

OH

CH2OH

H

OH

H H O

OH

H

OHH

OH

CH2OPO32

H

OH

H

23

4

5

6

1 1

6

5

4

3 2

ATP ADP

Mg2+

glucose glucose-6-phosphate

Hexokinase

* La glucosa es fosforilada en el carbono 6

Fosforilación de la glucosa

La fosforilación es el paso inicial de todas las vías de utilización de monosacáridos, en animales y vegetales.

Impide la difusión de la Glu hacia el exterior celular y asegura su utilización en alguna de las vías metabólicas celulares según el requerimiento celular.

Hexoquinasas

Isoenzimas I, II, III

Isoenzima IV o Glucoquinasa

- En distintas proporciones según el tejido.- Son inespecificas.- Km Glu = 0.01-0.1 mM

- En hígado y células beta del páncreas.- Es muy especifica, solo D-Glucosa.- Km Glu = >10 mM.


Bibliografia

1- BLANCO A., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 8a edic., Bs. As. (2007).2- LEHNINGER, A.L., "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, 4ª ed. (2008).3- Docentes de Química Biológica, “QUIMICA BIOLOGICA Orientada a Ciencias de los Alimentos”, Nueva Editorial Universitaria de la Universidad Nacional de San Luis.4- MURRAY R y col., “Bioquimica de Harper”, Ed. El Manual Moderno, 14º ed. (1997).

Bibliografía Complementaria

1- CAMPBELL Y FARREL, “Bioquimica”, Thomson Eds., 4ta. Ed., (2005).2- LIM M.Y., “ Lo esencial en Metabolismo y Nutrición”, Ed. Elsevier, 3ra. ed., Barcelona (2010).


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