Sistema metabólico nutricional

1. Sistema metabólico nutricional Principios Nutricionales y su metabolismo Adalgiza Inés Cano Villate

2. Bioquímica • El estudio de las sustancias presentes en los organismos vivos y de las reacciones químicas en las que se basan los procesos vitales. • Importancia de la bioquímica. • 1833 Descubrimiento de la diastasa por Anselme Payen. • 1828 Publicación de la síntesis de la urea por Friedrich Wöhler • 1950 Desarrollo de nuevas técnicas como: la cromatografía, la difracción de rayos X, el marcaje por isótopos y el microscopio electrónico. • Descubrimiento moléculas y rutas metabólicas de las células, como: la glicólisis y el ciclo de Krebs. • Avances de la bioquímica son usados en genética, biología molecular, agricultura, medicina. • Líneas de investigación actuales: código genético (ADN, ARN, síntesis de proteínas), dinámica de la membrana celular y ciclos energéticos.

3. Necesidades Animales • Mantenimiento o conservación • Producción • Crecimiento y desarrollo corporal • Gestación y lactancia • Postura de huevos • Crecimiento de lana • Prestación de trabajo Absorción Necesidades Nutricionales Sustancia alimenticia Composición química (alimento y corporal)

4. Qué es un Nutriente? • Componentes de los alimentos, los cuales proveen elementos para cubrir las necesidades nutricionales de los seres vivos • Carbohidratos (CHO) • Grasas • Proteínas • Vitaminas • Minerales • Agua

5. Principios Inmediatos • Agregados moleculares • Propiedades físicas y químicas comunes • Funciones similares Carbohidratos Proteínas Lípidos Vitaminas Otros Agua Orgánica Composición Materia Seca Inorgánica Minerales

6. CarbohidratosSon la forma biológica primaria de almacenamiento o consumo de energía 1. Funciones • Componente estructural • Reserva energética • 2. Estructura Química • Moléculas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno. • Forman Biomoléculas aisladas o asociadas a otras como las proteínas y los lípidos. • Sus carbonos están enlazados a grupos alcohólicos o hidroxilos (-OH), y a radicales hidrógeno (-H). • Tienen un grupo funcional como un grupo cetónico (-C=O-) o un grupo aldheído (-CH=O). • Según el grupo funcional se llaman polihidroxicetonas (cetosas) o polihidroxialdheídos (aldosas).

7. Carbohidratos • 3. Clasificación • Monosacáridos: • Pentosas (Ribosa,arabinosa, xilosa, ribulosa) • Hexosas (Glucosa, manosa, galactosa, Fructosa) • Oligosacáridos • Disacaridos (Maltosa, Lactosa, Sacarosa) • Polisacáridos • De reserva (almiIdón, glucogeno, fructosanas y galactosanas) • Estructurales ( Celulosa, hemicelulosas y pectinas)

8. Carbohidratos • 4. Monosacáridos • Se nombran haciendo referencia al nº de carbonos (3-12), terminado en el sufijo osa. • No son hidrolizables y a partir de 7C son inestables. • Presentan un esqueleto carbonado con grupos alcohol o hidroxilo y son portadores del grupo aldehído (aldosas) o cetónico (cetosas). Propiedades • Son solubles en agua, • Dulces, cristalinos y blancos. • Cuando son atravesados por luz polarizada desvían el plano de vibración de esta.

9. Carbohidratos • 4. Monosacáridos • Estructura e isomerías. • Los azúcares mas pequeños pueden escribirse por proyección en el plano (Proyección de Fischer) como se aprecia en la figura con indicación de la estructura tridimensional.

10. Carbohidratos 4. Monosacáridos Esteroisomería. Al menos un C unido a cuatro radicales distintos o asimétricos La disposición del grupo -OH a la derecha en el C asimétrico determina el isómero D, si está situado a la izquierda es un isómero L. Cuando un monosacárido tiene varios esteroisómeros, todos los que poseen a la derecha el grupo OH del C más alejado del grupo carbonilo son de la serie D, y los que lo poseen a la izquierda son L.

11. Carbohidratos Si dos monosacáridos se diferencian solo en el -OH de un carbono se denominan epímeros. Si son imágenes especulares entre sí se denominan enantiomeros. Al tener uno o mas carbonos asimétricos, desvían el plano de luz polarizada cuando esta atraviesa una disolución de los mismos. Si lo hacen a la derecha son dextrógiros (+), hacia la izquierda levógiros (-). Esta cualidad es independiente la serie D o L a la que pertenezcan y se debe a la ausencia de planos de simetría de la molécula.

12. Estructura cíclica. Los grupos aldehídos o cetonas pueden reaccionar con un hidroxilo de la misma molécula convirtiéndola en anillo. Si el aldehído reacciona con el –OH se forma un hemiacetal, y un hemicetal si es la cetona. Ciclación de la glucosa (forma piranosa) Ciclación de la fructosa (forma furanosa)

13. Estructura cíclica. En las formas cíclicas aparece un nuevo carbono asimétrico o anómero. Los anómeros serán si el -OH de este nuevo carbono asimétrico queda hacia abajo y  si lo hace hacia arriba en la forma cíclica.  - D-glucopiranosa

14. Estructura cíclica. Al no ser plano el anillo de piranosa, puede adoptar dos conformaciones en el espacio. La forma "cis" o de nave y la "trans" o silla de montar

15. Enlaces El enlace N-Glucosídico se forma entre un -OH y un compuesto aminado, originando aminoazúcares.

16. Enlaces El enlace O-Glucosídico se realiza entre dos -OH de dos monosacáridos. Será -Glucosídico si el primer monosacárido es  y -Glucosídico si el primer monosacárido es .

17. Carbohidratos • 5. Disacáridos • Son oligosacáridos formados por dos monosacáridos. • Son solubles en agua, • Dulces y cristalizables • Pueden hidrolizarse • Son reductores cuando el carbono anomérico de alguno de sus componentes no está comprometido en el enlace entre los dos monosacáridos. • La capacidad reductora de los glúcidos se debe a que el grupo aldehído o cetona puede oxidarse dando un ácido.

20. Carbohidratos • 6. Polisacáridos • Están formados por la unión de muchos monosacáridos, de 11 a cientos de miles. • Sus enlaces son O-glucosídicos con pérdida de una molécula de agua por enlace. • Peso molecular elevado. • No tienen sabor dulce. • Pueden ser insolubles o formar dispersiones coloidales. • No poseen poder reductor. • Sus funciones biológicas son: Estructurales (enlace -glucosídico) De reserva energética (enlace  y -Glucosídico).

21. Carbohidratos • 6. Polisacáridos • Homopolisacáridos: formados por monosacáridos de un solo tipo. Unidos por enlace  tenemos el almidón y el glucógeno. Unidos por enlace tenemos la celulosa y la quitina. • Heteropolisacárido: el polímero lo forman mas de un tipo de monosacárido. Unidos por enlace tenemos la pectina, la goma arábiga y el agar-agar.

22. 7. Glúcidos asociados a otras moléculas • Heterósidos: Unión de un monosacárido o de un pequeño oligosacárido con una o varias moléculas no glucídicas. Podemos citar: Digitalina: utilizada en el tratamiento de enfermedades vasculares; antocianósidos, responsables del color de las flores; Tanósidos: de propiedades astringentes. Estreptomicina: antibiótico. Nucleotidos derivados de la ribosa, como la desoxirribosa que forman los ácidos nucleicos. • Peptidoglucanos o mureina: Constituyen la pared bacteriana, una estructura rígida que limita la entrada de agua por ósmosis evitando así la destrucción de la bacteria. • Proteoglucanos. El 80% de sus moléculas están formadas por polisacáridos y una pequeña fracción proteica. Son heteropolisacáridos animales como el ácido hialurónico (en tejido conjuntivo), heparina (sustancia anticoagulante) y condroitina (en cartílagos, huesos, tejido conjuntivo y córnea) • Glucoproteinas. Moléculas formadas por una fracción glucídica (del 5 al 40%) y una fracción proteica unidas por enlaces covalentes. Las principales son las mucinas de secreción como las salivales, Glucoproteinas de la sangre y Glucoproteinas de las membranas celulares. • Glucolípidos. Están formados por monosacáridos u oligosacáridos unidos a lípidos. Se les puede encontrar en la membrana celular. Los mas conocidos son los cerebrósidos y gangliósidos.

23. Lípidos / Extracto etéreo Grupo heterogéneo de Compuestos orgánicos formados principalmente por C, H, y O, en algunos casos contienen N, P y S, de características químicas diversas, pero propiedades físicas comunes • 2. Características Generales • No se disuelven en agua, formando estructuras denominadas micelas. • Se disuelven en disolventes orgánicos, tales como cloroformo, benceno, éter, acetona, alcohol. • Son menos densos que el agua, por lo que flotan sobre ella. • Son untosos al tacto. • 3. Funciones • Componente estructural de membranas • Reserva energética • Cubierta protectora y aislamiento térmico

24. Lípidos / Extracto etéreo • 4.Clasificación • Saponificables: • Ácidos grasos: Cadena corta (Acético, Propionico, Butirico), Cadena larga saturados (Palmitico, Estearico) y cadena larga insaturados (Oleico, Linoleico, Linolenico, Araquidonico) • Acilglicéridos: Trigliceridos >90% de lípidos en vegetales y animales. Proporcionan 39 Kj/g • Lípidos complejos o de membrana: Glicerolípidos (Glicerofosfolipidos y fosfolípidos) y esfingolípidos (Cerebrosidos, Gangliosidos, esfingomielina) • Insaponificables: Esteroides (esteroles: colesteroles, ácidos y sales biliares, vitamina D ergosteroles) y derivados del isopreno (carotenoides)

25. Lípidos / Extracto etéreo • 5. Ácidos Grasos • Son las unidades básicas de la mayoría de los lípidos • Consisten en moléculas formadas por un larga cadena hidrocarbonada • El número de átomos de carbono es par, varia de 4 a 40C unidos por enlace covalente • Poseen un grupo carboxilo terminal (-COOH) . • La presencia de dobles enlaces en el ácido graso reduce el punto de fusión. • Los ácidos grasos se clasifican: • por el tipo de enlace: en saturados (enlace simple) e insaturados (enlaces covalentes dobles). • por el número de carbonos en la cadena: Corta o volátiles (2-8C) larga (14-22C)

26. Lípidos / Extracto etéreo 5. Ácidos grasos Propiedades físicas y químicas • Solubilidad • Son moléculas bipolares o anfipáticas. • La cabeza de la molécula es polar o iónica por tanto hidrófila (-COOH). • La cadena es apolar o hidrófoba (grupos -CH2- y -CH3 terminal). • Punto de fusión • En los saturados, el punto de fusión aumenta debido al nº de carbonos, mostrando tendencia a establecer enlaces de Van der Waals entre las cadenas carbonadas. • Los Insaturados tienen menos interacciones de este tipo debido al codo de su cadena. • Esterificación El ácido graso se une a un alcohol por enlace covalente formando un éster, liberando una molécula de agua. • Saponificación Los enlaces éster se hidrolizan con álcalis o bases dando lugar a una sal de ácido graso que se denomina jabón. El jabón favorece la solubilidad y la formación de micelas de ácidos grasos.

27. Lípidos / Extracto etéreo Los jabones se disuelven en agua dando lugar a micelas monocapas o bicapas, si poseen agua en su interior, debido al comportamiento anfipático o tienen un efecto espumante cuando la monocapa atrapa aire y detergente o emulsionante, si contienen pequeñas gotas de lípido.

28. Lípidos / Extracto etéreo 6. Acilglicéridos o grasas Lípidos simples formados por la esterificación Glicerol unido a uno, dos, o tres ácidos grasos, Monoglicérido, Diglicérido o Triglicérido respectivamente. Clasificación. Según la temperatura de fusión se clasifican en: • Aceites: Ácidos grasos insaturados y/o de cadena corta. Líquido a temperatura ambiente Monoinsaturado (Oleico), poliinsaturados como el linoleico • Mantecas: Grasas semisólidas a temperatura ambiente La fluidez depende de su contenido en ácidos Insaturados. • Sebos. Grasas sólidas a temperatura ambiente. Formadas por ácidos grasos saturados y cadena larga.

29. Lípidos / Extracto etéreo 6. Acilglicéridos o grasas • Ácidos grasos Omega 3 y Omega6 • Grasas poliinsaturadas que aparecen como aceites. • Linoléicos los omega 3. • Linoleicos y araquidónicos los omega 6. • Como EPA y DHA en pescados y mariscos. • Funciones: • Regulación de los sistemas cardiovascular, inmunológico, digestivo, reproductivo y tienen efectos antinflamatorios. • La formación de las membranas celulares. • La formación de las hormonas. • El correcto funcionamiento del sistema inmunológico. • La correcta formación de la retina. • El funcionamiento de las neuronas y las transmisiones químicas.

30. Lípidos / Extracto etéreo • 7. Lípidos complejos o lípidos de membrana • Lípidos saponificables • estructura molecular C, H y O, hay también N, P, S o un glúcido. • Principales moléculas constitutivas de la doble capa lipídica de la membrana. • Son moléculas anfipáticas. • Fosfolípidos • Presentan ácido ortofosfórico en su zona polar. • Son las moléculas más abundantes de la membrana citoplasmática. • Algunos ejemplos de fosfolípidos • Glucolípidos • Se caracterizan por poseer un glúcido. • Se encuentran formando parte de las bicapas lipídicas, en la cara externa, de las membranas de todas las células, especialmente de las neuronas. • Receptores de moléculas externas dando lugar a respuestas celulares = función de relación celular

31. Lípidos / Extracto etéreo • 8. Esteroides • Son lípidos que derivan del ciclopentano perhidrofenantreno. • Su estructura la forman cuatro anillos de carbono (A, B, C y D). • Los esteroides se diferencian entre sí por el nº y localización de sustituyentes. • Clasificación • Esteroles • El colesterol es el de mayor interés biológico. Forma parte de las membranas biológicas a las que confiere resistencia, por otra parte es el precursor de casi todos los demás esteroides. • Vitamina D o calciferol, imprescindible en la absorción intestinal del calcio y su metabolización. • Ácidos biliares. Derivan de los ácidos cólico, desoxicólico y quenodesoxicólico, cuyas sales emulsionan las grasas por lo que favorecen su digestión y absorción intestinal.

32. Lípidos / Extracto etéreo 8. Esteroides • Hormonas esteroideas. • Hormonas de la corteza suprarrenal. • Estimulan la síntesis del glucógeno y la degradación de grasas y proteínas: Cortisol • Regulan la excreción de agua y sales minerales por las nefronas del riñón: Aldosterona. • Hormonas sexuales. Controlan la maduración sexual, comportamiento y capacidad reproductora • Masculinas: andrógenos como la testosterona • Femeninas: estrógenos y progesterona que 9. Prostaglandinas Lípidos cuya molécula básica está constituida por 20 átomos de carbono que forman un anillo ciclopentano y dos cadenas alifáticas. Las funciones son diversas: producción de sustancias que regulan la coagulación de la sangre y la aparición de la fiebre como defensa de las infecciones; la reducción de la secreción de jugos gástricos. Funcionan como hormonas locales.

33. Lípidos / Extracto etéreo • 10. Derivados del isopreno • Formados por polimerización del isopreno. • Abundantes en los vegetales • Su clasificación se determina por el nº de isoprenos que contienen. • Monoterpenos: Dos isoprenos • Aceites esenciales: olor y sabor característicos (mentol, geraniol, limoneno, pineno, alcanfor etc.) • Diterpenos: Cuatro isoprenos. • Fitol que forma parte de la clorofila. Precursor de la vitamina A. • Vitaminas A, E y K también son diterpenos. • Tetraterpenos: Ocho isoprenos. • Xantofilas y carotenos: pigmentos vegetales amarillo y anaranjado respectivamente. • Dan color a los frutos, raíces (zanahoria) flores etc. • En la fotosíntesis desempeñan un papel clave absorbiendo energía luminosa de longitudes de onda distinta a las que capta la clorofila. • El caroteno es precursor de la vitamina A. • Politerpenos: Muchos isoprenos. • Caucho, obtenido del Hevea brasiliensis. Se usa en la fabricación de objetos de goma.

34. Lípidos / Extracto etéreo

35. Protidos /Proteína 1. Características • Constituidas por C, O, H y N • Alto peso molecular • Formadas por -aminoácidos unidos por enlaces peptídicos • Constituyen más del 50% del peso de las células • Pueden presentar 1 o varias cadenas polipeptídicas • Se forman en el ribosoma a partir de la información genética • Solubles en agua y soluciones salinas diluidas • Poco solubles o insolubles en solventes orgánicos • Carácter Anfótero – regulan pH del organismo 2. Funciones • Estructurales o de sostén • Activación de procesos bioquímicos • Desencadenantes de procesos • Protección y Transporte

36. Protidos /Proteína • 3.Clasificación • Solubilidad • Albúminas solubles en agua y sol salinas diluidas • Globulinas: Solubles en soluciones salinas • Prolaminas: Solubles en etanol acuoso • Glutelinas: Solubles en ácidos diluidos • Forma • Fibrosas • Globulares • Composición química • Simples o Holoproteínas • Conjugadas o Heteroproteínas

37. Protidos /Proteína 4. Aminoácidos • Eseciales: Arg, His, Fen, Ileu, Leu, Lis, Met; Treo, Trip y Val • No esenciales: Asp, Glu, Ala, Cis, Gli, Pro, Ser, Tir

38. Protidos /Proteína

39. Protidos /Proteína

40. Protidos /Proteína

41. Minerales / Cenizas • 3 – 6% del peso vivo • Estructural o plásticas (80% esqueleto) • Catalíticas 1. Funciones • 2. Clasificación • Macroelementos: Ca, Mg. Na, K, P, Cl, S (g/dia) • Microelementos: Fe, Cu, Zn, Co, Mo, Mn, Se, I, F, Bo, Si (mg/dia) • 3. Factores que afectan la absorcion • Solubilidad en agua • pH intestinal • Exceso de grasa

42. Vitaminas

43. Agua / Humedad 1. Funciones Estructural, Disolvente, transporte Protección, Termorregulación • 2. Fuentes • Bebida • Alimentos • Secos < 20% • Acuosos 70 a 95% • Metabólica 10% de requerimientos 3. Factores que afectan el consumo Animal, alimentación, ambiente y calidad del agua