• 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

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 1

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.

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 2

3

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

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 4

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.

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 5

• 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.

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 6

• 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.

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 7

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

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 9

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 10

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

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 11

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

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 12

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

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 13

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).

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 14

:

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

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 15

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.

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 16

Mecanismos homeostáticos en saciedadLa saciedad es la percepción de no tener necesidad inmediata de ingesta de alimentos.

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 17

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 18

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 19

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).

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 20

• ¿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

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 21

• ¿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.

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 22

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 23

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.

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 24

• ¿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?

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 25

•Mecanismos homeostáticos en el ayuno

•

•Cambios en los niveles de insulina y glucagon

•

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 26

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 27

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 28

• 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.

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 29

• ¿Qué limita la capacidad del hígado de convertir aminoácidos en glucosa?

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 30

• 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%.

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 31

• 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.

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 32

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 33

• ¿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.

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 34

• ¿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.

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 35

• ¿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?

22/04/2023 FF Y B - UNMSM 36

¿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