Post on 09-Apr-2017
Fisiología Humana
Por: José Ezequiel Fletes Torres
Metabolismo y regulación de la
temperatura
Metabolismo de hidratos de carbono y formación de trifosfato de adenosina.
Metabolismo de los lípidos.
Metabolismo de las proteínas.
Una visión de los principales procesos bioquímicos de la célula.
Análisis de sus implicaciones fisiológicas.
¿Qué función tienen las reacciones metabólicas?
¿Para qué quiere esto el cuerpo?
A que nos referimos con reacciones acopladas….
Metabolismo: es el proceso mediante el cual se obtiene la energía necesaria que requiere el cuerpo a través de los alimentos.
Caloría: se define como la cantidad de calor necesario para elevar en 1 grado centígrado la temperatura de 1 gramo de agua.
Es la cantidad de alimento necesario para producir 1 kilocaloría=4,1868 kilojulios (kJ). de energía.
Un gramo de carbohidratos y de proteínas equivalen a 4 calorías cada uno y un gramo de grasas a 9 calorías.
Si eres hombre multiplica tu peso por 25, si eres mujer por 23.
Si tienes menos de 25 años súmale 300 calorías.Si tienes entre 25 y 45 años no realices ninguna operación.Si tienes entre 45 y 55 años réstale 100 calorías.Si tienes entre 55 y 65 años réstale 200 calorías.Y si tienes más de 65 años réstale 300 calorías.
Si realizas actividad física o llevas una vida sedentaria deja el cálculo como está.Si realizas actividad física leve (caminar 15 minutos, realizar tareas del hogar y cualquier trabajo con poco esfuerzo) súmale al resultado anterior 100 calorías más.Si realizas actividad física moderada (ir al gimnasio o bailar 3 veces a la semana) súmale al resultado anterior 200 calorías.Si realizas actividad física intensa, al resultado anterior súmale 300 calorías más.
Energía libre
Es la cantidad de energía liberada por la oxidación completa de un alimento.
1 mol (180g) de glucosa = 686.000 cal/mol ∆G
Adenosin trifosfato ATP
Compuesto químico lábil. Unión de ribosa, adenina y 3 fosfatos, unidos por
enlaces de alta energía. S itálica. AMP, ADP y ATP.
Aproximadamente el 90% de los carbohidratos del alimento se envía a producción de ATP. El 10% restante se envía a diferentes células del cuerpo para almacenamiento.
Monosacáridos: Glucosa, fructosa y galactosa.
Metabolismo de Galactosa (Vía de LELOIR)
Si falla galactoquinasa, se concentra la galactosa, causando daño hepático y mental. Se asocia a cataratas y glaucoma, ya que llega al ojo y se transforma en:
Galactitol = Sustancia osmóticamente activa
Metabolismo de la fructosa
Fisiología de la glucosa
La glucosa difunde por dos mecanismos.
Difusión facilitada
Cotransporte activo
Sodio - glucosa
Insulina Aun en su ausencia, si difunde. Aunque en mínimas
cantidades.
¿Qué pasa con la señora glucosa que ya encontró la llave?
(pizarrón)
Glucosa
Ya dentro de la célula la glucosa se almacena o se envía a glucolisis.
¿Todas las células almacenan glucógeno?
En mayor porcentaje 3-5% 1-3%
Glucógeno: principio fisiológico
Los hidratos de carbono, se agrupan en el glucógeno con el fin de……
No alterar la presión osmótica de los líquidos intracelulares.
Presión osmótica: Presión que se debe aplicar a una solución para detener el flujo de disolvente.
Glucogénesis
Formación del glucógeno (glucogenia).
Pizarrón
Glucogenolisis
Descomposición del glucógeno almacenado, proporciona glucosa para producción de energía. Se activa cuando hay hipoglucemia y por factores hormonales.
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Activación de la fosforilasa
Se activa por estimulo hormonal:
Musculo Adrenalina Glucagón Hígado Hígado
Provocan una glucogenolisis rápida, lo hacen formando AMPc, que inicia una cascada de reacciones intracelulares.
En la célula hay enzimas que fragmentan y empaquetan las calorías generadas de la oxidación de la glucosa. Con el fin de desperdiciar lo menos posible de energía.
1 Glucosa = 38 ATP
Glucolisis
División de la glucosa para formar ácido pirúvico.
Consiste en 10 pasos secuenciales. Solo se generan 2ATP. Solo se utiliza el 43% de la energía para
formar los enlaces.
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Formación de acetil-coenzima A
Ácido pirúvico + Coenzima A = Acetil CoA
La coenzima A es derivada del ácido pantotenico. 5
Durante este proceso se liberan:– 2 CO2– 4 Hidrógenos
Ciclo de Krebs
Se produce en la mitocondria y su objetivo es degradar el elemento acetil en CO2 e Hidrógeno.
El ácido oxalacético se una al grupo acetil y la coenzima A se libera y reutiliza.
Residuos netos del ciclo
Sale Entra4 CO2
16 Hidrógenos2 Coenzima A
2 ATP
6 H202 Acetil CoA
Por cada molécula de glucosa:
Deshidrogenasas Las deshidrogenasas son enzimas capaces de
catalizar la oxidación o reducción de un sustrato por sustracción o adición de dos átomos de hidrógeno. Utilizan coenzimas:
NAD (Nicotinamida adenina dinucleótido) NADP (Nicotinamida adenina dinucleótido
fosfato) FAD (dinucleótido de flavina-adenina)
Durante las reacciones que hemos visto se han liberado:
4 Hidrógeno – Glucolisis
4 Hidrógeno – Acetil CoA
16 Hidrógenos – Krebs
Da como resultado:
24 Hidrógenos
Descarboxilasas
Enzima respiratoria que produce la eliminación del grupo carboxilo, o de dióxido de carbono.
Oxidación del hidrogeno
Ocurre por enzimas mitocondriales que:
Desdoblan al hidrógeno en: H+ y un electrón.
Utilizan electrón para combinar oxígeno y H+ para generar hidroxilo.
Hidrogeno e hidroxilo se unen y forman agua.
Por cada dos electrones, se sintetizan hasta 3 ATP.
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En resumen, por cada molécula de glucosa degrada se producen 38 ATP, NETOS.
Esto equivale al 66% de la energía calórica de la glucosa.
¿Qué pasa con el otro 34%?
Control de la liberación de
energía
Todo es generado por la necesidad de ATP.
ATP.- Frena la enzima fosfofructocinasa de la glucolisis.
AMP y ADP.- Estimulan a la fosfofructocinasa.
Ácido cítrico.- inhibe la fosfofructocinasa.
Mediadora de Fructosa-6-fosfato a Fructosa-1,6-difosfato.
Glucolisis anaeróbica
Ciclo de contingencia, donde el 97% de la glucosa se desperdicia.
Formación de ácido láctico a partir de ácido pirúvico por acción de la deshidrogenasa láctica. Difunde y engaña.
Ley de acción de masas.
Pentosa monofosfato Vía alterna a la degradación de glucosa y
se encarga del 30% del carbohidrato. Hígado y adipocito.
1CO2 + 4hidrógenos + D-ribulosa
No se fusiona con NAD, sino con NADP, para formar grasas.
Gluconeogénesis
Formación de hidratos de carbono a partir de grasas y proteínas. Hígado y riñón. En ayuno porcentaje de 25%.
Alanina ---- Desaminación ----- ácido pirúvicoDesaminación: Ruptura del grupo amino.
Hormonas gluconeogenicas
Corticotropina: estimula a la suprarrenal, se activa por hipoglucemia.
Cortisol: Estimula la gluconeogénesis.
Glucemia: 90mg/dl 140mg/dl
Metabolismo de lípidos
Lípidos corporales:– Triglicéridos (grasa neutra)– Colesterol– Fosfolípidos– Otros sin importancia
El principal componente de estos es el ácido graso a ácido graso hidrocarbonados de cadena larga.
Ácidos grasos comunes
Ácido esteárico:– Cadena 18 carbonos, saturada de hidrógenos.
Ácido oleico:– Cadena de 18 carbonos.
Ácido palmítico:– Cadena de 16 carbonos, completamente
saturada.
Transporte de lípidos
87% triglicéridos 9% fosfolípidos Quilomicrón 3% colesterol
También tiene apoproteina B, ayuda para la formación de lipoproteínas.
Se absorben al pasar por capilares de T. adiposo, corazón y musculo.
Endotelio capilar, libera lipasa, que hidroliza los triglicéridos, hace lo mismo con los fosfolípidos.
Ya en capilar en ácido graso es muy miscible, principalmente en musculo y tejido adiposo.
El residuo rico en colesterol, llega a endotelio hepático, donde se adhiere por apoliproteina E.
Gluconeogénesis: ácido graso
Ácido graso, se transporta por albumina. Relación 1-3 a 1-30
Cuando no hay aporte de glucosa al adipocito, se comienzan a hidrolizar los lípidos.
Hormonal: se activa la lipasa sensible a hormona.
Elementos lipídicos plasmáticos
Esteres de glicerol Concentración plasmática:
Colesterol 15mg/dl = 0.45 g.
Otras sustancias
La diferencia con el hidrolizado, es que se ioniza con la albumina y se conoce como:
Ácido graso libre no esterificado
Datos curiosos.... Los ácidos grasos sanguíneos son
reemplazados cada 2 min. A este ritmo pueden suplir la necesidad energética.
La cantidad de ácidos grasos es proporcional a su requerimiento.
Relación de ACIDOS GRASOS albumina, si acucia aumente a 1-30.
Lipoproteínas
En estado postabsortivo mas del 95% de lípidos, se convierten en lipoproteínas.
Lipoproteínas plasmáticas: 700mg/100ml de plasma o 70mg/dl
Componentes lipoproteinicos
Colesterol 180mg/dl Fosfolípidos 160mg/dl Triglicéridos 160mg/dl Proteínas 200mg/dl
Tipos de lipoproteínasQuilomicrones.Lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL).-
Elevados triglicéridos.Lipoproteína densidad intermedia (IDL).-
Después de una extracción de triglicéridos.Lipoproteína de baja densidad (LDL).-
Colesterol en abundancia, pocos fosfolípidos.Lipoproteína de alta densidad (HDL).-
50% proteína 45% colesterol 5% fosfolípidos
¿Donde se forman la lipoproteínas? Hígado y epitelio intestinal (HDL) ¿Qué función tienen las lipoproteínas? Transporte de componentes lipídicos en sangre.
VLDL: Transporte de triglicéridos del hígado a tejido adiposo.
Transporte de colesterol y fosfolípidos de periferia a hígado y viceversa.
Depósitos de grasa
¿En qué tejidos se almacena la grasa?Hígado y tejido adiposo
Triglicéridos y térmico. Fibroblastos80-95%
Lípidos hepáticos Se refiere principalmente a las funciones:
Degrada ácidos grasos.
Triglineogenesis
Sintetiza colesterol y fosfolípidos a partir de ácidos grasos.
Dato curioso....
En la célula hepática, encontramos triglicéridos, fosfolípidos y colesterol.
En condiciones patológicas cuando hay deficiencia de tejido adiposo, el hígado toma la función de almacenamiento de lípidos.
Triglicéridos a ATP
Ácidos grasos Hidrolisis Ocurre por
lipasas Glicerol
Se transportan a todas las células excepto: ¿?Tejido nervioso y eritrocitos
Glicerol
Intracelular se transforma en glicerol-3-fosfato y entra a glucolisis.
Por acción de una deshidrogenasa.
Ácidos grasos Llega a mitocondria, por el transportador
carnitina.
Sufre oxidación para la liberación de Acetil CoA.
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Oxidación de ácido graso (ATP)
Por cada ciclo de Acetil CoA se produce: FADH2+NADH+H
Ácido esteárico
Se descompone en 9 mol. De Acetil CoA = 32 hidrógenos
9 ciclos de Krebs = 72 hidrógenos 1 = 8 HTotal: 104 Hidrógenos
34 FADH 70 NADH e H1 1.534 ATP 105 ATP
Del ciclo de +9ATP + 139 ATP = 148 ATPKrebs por cada ciclo
Ácido acetoacético Principalmente la gluconeogénesis, se lleva a cabo
en el hígado.
Por cada ácido graso que entra, dos se condensan en forma de ácido acetoacético y son liberados vía sistémica, para llegar a otras células.
ácido beta hidroxibutírico Á. acetoacético
Acetona En general se transforman en Acetil CoA
Concentración plasmática de grupos cetónicos: 3mg/dl
Debido a su miscibilidad y rápido transporte.
Cuando se eleva su concentración plasmática se conoce como CETOSIS. Esta ocurre en ayuno, diabetes y dieta rica en grasas.
Cuando hay cetosis no se metabolizan carbohidratos, únicamente grasas.
Factores metabólicos de grasas
Falta de hidratos de carbono
Hipersecreción de glucagón
Hiposecreción de insulina
¿ Por que en cetosis, se produce una acidosis extrema?
Que ley interviene en la cetosis, para inhibir la formación de Acetil CoA……..
Diagnostico fantástico
El diagnostico de CETOSIS, puede ser clínico, por la acetona.
La acetona en volátil, quiere decir que……
Huele a acetona…..
Existe una adaptación al metabolismo de grasas, incluso el tejido nervioso se adapta, por lo mismo algunos no sufren cetosis….
Menciona un caso!
Lipogenesis
Principalmente por exceso en al ingesta de carbonos y de igual manera en la ingesta de proteínas.
Son transportados al del hígado a tejido adiposo por VLDL.
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Eficiencia de lipogenesis
Solo se pierde 15% de energía. El cuerpo almacena gramos de glucógeno y kg
de triglicéridos. 1g grasa tiene 250% más calorías que 1g de
glucógeno.
Cuando hay deficiencia de insulina no ocurre la lipogenesis?
Regulación de lipolisis
Formación de alfa-glicerofosfato (precursor de glicerol), disminuyendo ácidos grasos al formar triglicéridos.
Se sintetizan más rápido, que al degradarse, es proceso absortivo.
Regulación hormonal (lipolisis)
Adrenalina y noradrenalina.- Estimula la lipasa sensible a hormonas.
Corticotropina-cortisol.- Estimula a la misma lipasa
Sx Cushing --- provoca cetosis
Somatotropina.- Estimula el eje corticotropico.
Fosfolípidos Principales: Lecitinas, cefalinas,
esfingomielina.
Composición: ácido graso, ácido fosfórico, base nitrogenada.
Son liposolubles.
Circulan dentro de lipoproteinas.
Se sintetizan principalmente en hígado y epitelio intestinal.
Funciones:
Formación de lipoproteínas Coagulación, precursor de tromboplastina. Aislante eléctrico de la vaina de mielina. Aportan radicales fosfato ESTRUCTURAL
Colesterol
Endógeno: Sintetizado por células Colesterol
Exógeno: Absorbido
Factores que afectan concentración
Cantidad de colesterol exógeno. Inhibe la 3-hidroxi-3-metilglutaril CoA
Funciones:– 80% forma ácido cólico para bilis– Forma hormonas– Estrato corneo de la piel
Ateroesclerosis Enfermedad de los vasos, donde
aparecen placas de ateroma, adheridas al endotelio.
Causas
Aumento de lipoproteínas de baja densidad.
Hipercolesterolemia familiar.- No hay receptores para LDL y LDI, por lo que sigue aumentando la concentración en sangre.
Factores predisponentes
Inactividad física y obesidad. Diabetes Mellitus Hipertensión Tabaquismo Hiperlipidemia Sexo
Medidas de prevención
Mantener peso sano Dieta balanceada Ejercicio Control de glucemia y presión arterial Evita tabaquismo Evita nacer hombre
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Metabolismo proteico
75% de masa forme son proteínas.
Funciones básicas:– Estructurales– Transporte– Reguladoras– Enzimática– Hormonales– Contráctiles– Inmunológica
Aminoácidos Características básicas en común:
– Tienen un grupo acido (-COOH)
– Un átomo de nitrógeno, representado por el grupo amino (-NH2)
Aminoácidos Las proteínas, están estructuradas como
largas cadenas de aminoácidos, unidos por enlaces peptídicos.
Concentración Aminoacidica
Concentración plasmática de aminoácidos:
35-65mg/dl
La media por aminoácido represente apróx.
2mg/dl x cada uno de los 20 aminoácidos
Absorción de aminoácidos
En etapa absortiva, los niveles plasmáticos de aminoácidos no se elevan considerablemente….
¿Por qué?
Por que su absorción es lenta 2-3 hrs. El hígado captura la mayor cantidad en
pocos minutos.
Umbral renal para los aminoácidos: que el epitelio tubular tiene la capacidad de reabsorber isoconstantes de aminoácidos, pero si este elemento aumenta en concentración, se desecha.
Almacenamiento de aminoácidos
Al entrar en la célula, por el ARN mensajero y complejos polirribosomales y RER, los aminoácidos se unen como proteínas.
Órganos de almacenamiento proteínico: Hígado Riñón Intestino
Aminoácidos plasmáticos
Alanina – niños: de 200 a
450– adultos: de 230 a
510 Arginina – niños: 44 a 120– adultos: 13 a 64
Glicina – niños: 110 a 240– adultos: 170 a
330 Histidina – niños: 68 a 120– adultos: 26 a 120
Leucina – niños: 70 a 170– adultos: 66 a 170
Fenilalanina– niños: 26 a 86– adultos: 41 a 68
Siempre que baja la concentración normal de un aminoácido en el medio interno, se libera del espacio intracelular carga aminoacidica, para normalizar los niveles.
Proteínas plasmáticas
Albúmina: Presión coloidosmótica, para evitar el escape de plasma.
Globulinas: Inmunidad, frente a microorganismos invasores.
Fibrinógeno: Se polimeriza en filamentos de fibrina, durante la coagulación sanguínea.
Síntesis de proteínas plasmáticas
Principalmente se sintetizan en el hígado y tejido linfático.
El hígado tiene una tasa de producción de:30gr/día de proteína
En enfermedades como cirrosis hepática, el parénquima se transforma en tejido fibroso, por lo que no se sintetizan proteínas, disminuye la presión coloidosmótica y aparece edema.
Síntesis aminoácidos
Aminoácidos donadores
Glutamina Asparragina Ácido glutámico Ácido aspártico
Pérdida obligatoria de proteínas: 20-30g de proteínas/día que dejan de ser
funcionales. Y se tienen que reponer con el alimento.
Tras un periodo de ayudo de 2 semanas, se comienzan a degradar proteínas para suplir necesidades energéticas, que equivalen a 125g/día.
Regulación hormonal M. proteico
Hormona del crecimiento aumenta la síntesis proteica.
Insulina necesaria para síntesis proteica.
– Previene el uso de proteínas, al movilizar glucosa
– Aumenta la difusión de aminoácidos al medio intracelular, para la síntesis y abastecimiento de los mismos.
Glucocorticoides aumentan la descomposición de proteínas extrahepáticas, para asegurar aminoácidos en plasma y aumentar la producción de proteínas plasmáticas por el hígado.
Testosterona aumenta el deposito tisular de proteínas. Principalmente en músculos.
Tiroxina aumenta el metabolismo celular y por ende la degradación proteica.
FIN