Sistema metabólico nutricional

Principios Nutricionales y su metabolismo

Adalgiza Inés Cano Villate

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 isótoposy 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.

Necesidades AnimalesMantenimiento o conservaciónProducción

• Crecimiento y desarrollo corporal• Gestación y lactancia• Postura de huevos• Crecimiento de lana• Prestación de trabajo

Sustancia alimenticia

Absorción NecesidadesNutricionales

Composición química (alimento y corporal)

Qué es un Nutriente?

Componentes de los alimentos, los cuales proveen elementos para cubrir las necesidades nutricionales de los seres vivoso Carbohidratos (CHO)o Grasaso Proteínaso Vitaminaso Mineraleso Agua

Principios Inmediatos

Agregados moleculares Propiedades físicas y químicas comunes Funciones similares

Composición

Agua

Materia Seca

Orgánica

Inorgánica

CarbohidratosProteínasLípidosVitaminasOtros

Minerales

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).

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)

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.

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.

Carbohidratos

4. Monosacáridos

Esteroisomería.

Al menos un C unido a cuatro radicales distintos o asimétricos

D-gliceraldehido

L- gliceraldehido

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.

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.

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)

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 - D-glucopiranosa

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

Enlaces

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

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 .

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.

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).

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.

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.

2. Características Generaleso No se disuelven en agua, formando estructuras denominadas micelas. o Se disuelven en disolventes orgánicos, tales como cloroformo, benceno, éter, acetona, alcohol. o Son menos densos que el agua, por lo que flotan sobre ella.o Son untosos al tacto.

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

3. Funciones Componente estructural de membranasReserva energética Cubierta protectora y aislamiento térmico

Lípidos / Extracto etéreo

4.Clasificación

Saponificables: o Ácidos grasos: Cadena corta (Acético, Propionico, Butirico), Cadena larga saturados (Palmitico, Estearico) y cadena larga insaturados (Oleico, Linoleico, Linolenico, Araquidonico) o Acilglicéridos: Trigliceridos >90% de lípidos en vegetales y animales. Proporcionan 39 Kj/g o 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)

Lípidos / Extracto etéreo

5. Ácidos Grasos

Son las unidades básicas de la mayoría de los lípidosConsisten en moléculas formadas por un larga cadena hidrocarbonada El número de átomos de carbono es par, varia de 4 a 40C unidos por enlace covalentePoseen 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)

Lípidos / Extracto etéreo

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 fusiónEn 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.

SaponificaciónLos 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.

5. Ácidos grasos

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.

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.

Lípidos / Extracto etéreo

6. Acilglicéridos o grasas

Ácidos grasos Omega 3 y Omega 6 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: 1. Regulación de los sistemas cardiovascular,

inmunológico, digestivo, reproductivo y tienen efectos antinflamatorios.

2. La formación de las membranas celulares.3. La formación de las hormonas.4. El correcto funcionamiento del sistema

inmunológico.5. La correcta formación de la retina. 6. El funcionamiento de las neuronas y las

transmisiones químicas.

Lípidos / Extracto etéreo7. 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 oPresentan ácido ortofosfórico en su zona polar. oSon las moléculas más abundantes de la membrana citoplasmática. oAlgunos ejemplos de fosfolípidos

Glucolípidos oSe caracterizan por poseer un glúcido. oSe encuentran formando parte de las bicapas lipídicas, en la cara externa, de las membranas de todas las células, especialmente de las neuronas. oReceptores de moléculas externas dando lugar a respuestas celulares = función de relación celular

Lípidos / Extracto etéreo

8. EsteroidesSon 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 o 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. o 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.

Lípidos / Extracto etéreo

Hormonas esteroideas. Hormonas de la corteza suprarrenal.

o Estimulan la síntesis del glucógeno y la degradación de grasas y proteínas: Cortisol o Regulan la excreción de agua y sales minerales por las nefronas del riñón: Aldosterona.

Hormonas sexuales. Controlan la maduración sexual, comportamiento y capacidad reproductora

o Masculinas: andrógenos como la testosterona o Femeninas: estrógenos y progesterona que

8. Esteroides

9. ProstaglandinasLípidos 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.

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 isoprenosAceites 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.

Lípidos / Extracto etéreo

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 orgánicosCarácter Anfótero – regulan pH del organismo

2. Funciones

Estructurales o de sostén Activación de procesos bioquímicos Desencadenantes de procesos Protección y Transporte

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

Protidos /Proteína

4. Aminoácidos

O Eseciales: Arg, His, Fen, Ileu, Leu, Lis, Met; Treo, Trip y Val

O No esenciales: Asp, Glu, Ala, Cis, Gli, Pro, Ser, Tir

Protidos /Proteína

Protidos /Proteína

Protidos /Proteína

Minerales / Cenizas

1. Funciones 3 – 6% del peso vivo Estructural o plásticas (80% esqueleto) Catalíticas

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

Vitaminas

Agua / Humedad

1. Funciones Estructural, Disolvente, transporteProtección, 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