ÁREA: NUTRICION

CONTENIDOS DE LOS DISCIPLINARES DE QUÍMICA BIOLÓGICA QUE SE DESARROLLAN EN EL ÁREA. Guía de autoaprendizaje. Dra. Caferra Digna y Dra. Masoni Ana. Cátedra de Química Biológica. Facultad de Ciencias Médicas. UNR.

1er. Disciplinar: Laboratorio de los alimentos Disciplinar 1 Laboratorio de los alimentos: Nutrientes. Estructura de hidratos de carbono. Monosacáridos. Disacáridos. Polisacáridos. Distribución en los alimentos. Tipos de uniones. Enzimas que las atacan. ¿Cuáles sirven como fuente energética? Estructura de lípidos: Recuperar lo dado en membrana celular. Distribución en los alimentos. Triglicéridos. Ácidos grasos saturados, insaturados. Isomería cis-trans, familias w3 y w6 (ver apunte UABP) Proteínas: Recuperar lo dado en Crecimiento y Desarrollo. AA esenciales y proteínas de alta calidad. Proteínas en los vegetales. Vitaminas , minerales y fibras Disciplinar 2: Metabolismo. Consideraciones generales. Ingreso de glucosa a las células (breve). Fosforilación de la glucosa. Glucólisis. Irreversibilidad de la glucólisis. Decarboxilación oxidativa del piruvato. Ciclo de Krebs. Oxidaciones biológicas. Cadena respiratoria. Componentes de la cadena respiratoria. Fosforilación oxidativa. Control respiratorio. Balances energéticos. Disciplinar 3: Glucogenogénesis. Glucógenolisis. Gluconeogénesis. Shunt de las pentosas

Ciclo

de

Cori.

Disciplinar 4: Degradación de triglicéridos. Metabolismo del glicerol. Destino del glicerol desde el punto de vista catabólico. Catabolismo de los ácidos grasos. Beta-oxidación. Cetogénesis. Biosíntesis de ácidos grasos. Biosíntesis de triglicéridos. Disciplinar 5: Metabolismo de aminoácidos: Origen y utilización de los aminoácidos del pool. Ingreso de los mismos a la célula. Catabolismo de aminoácidos. Reacciones generales del metabolismo de aminoácidos: Transaminación, desaminación del glutamato. Vías metabólicas del amoniaco: síntesis de glutamina. Ciclo de la urea. Destino del esqueleto carbonado. Vías metabólicas de: fenil alanina, tirosina y triptofano (breve).

PREGUNTAS DE APLICACIÓN SOBRE LOS TEMAS DESARROLLADOS Disciplinar Nº 1 1.-Busque los macro nutrientes que prevalecen en las dietas. 2.- Indique qué homo polisacáridos y disacáridos encuentra de ellas, qué tipo de enlaces poseen estos compuestos y entre qué grupos químicos se establecen los mismos. 3.- Qué diferencias estructurales encuentra entre el almidón y la celulosa. Cuál de ellos es utilizado como fuente energética en los seres humanos. Justifique su respuesta. 4.- En la leche y en el azúcar de mesa se encuentran disacáridos. Busque la estructura química de c/u de ellos y establezca similitudes y diferencias. 5.- Podría identificar los lípidos que se hallan en mayor proporción en los alimentos. 6.- Busque la diferencia estructural entre los lípidos existentes en el aceite de maíz y en el de oliva. 7.- Busque en las Tablas el contenido de aminoácidos presentes en la leche materna, carne de vaca, soja y papa. Identifique a los aminoácidos esenciales. A qué considera una dieta de alto contenido proteico. 8- Cómo combinaría alimentos exclusivamente vegetales para que cubran las necesidades diarias de aminoácidos esenciales. 9.- Con qué alimentos suplementaría la dieta de un niño de 2 años que se alimenta preferentemente con leche. Justifique su respuesta. 10.- Elija una vitamina liposoluble y una hidrosoluble y realice una pequeña lista de alimentos que las contengan. 11.- Complete el siguiente cuadro VITAMINA................... Actúa como coenzima VITAMINA.................. Participa en crecimiento y desarrollo de los Tejidos VITAMINA................... Participa en la incorporación de minerales a los tejidos 12.- En la envoltura de algunas golosinas se lee que en la preparación de la misma participan, entre otros componentes, “aceites vegetales hidrogenados”. a) ¿Qué características poseen los aceites vegetales desde el punto de vista estructural que los haga indeseables para la preparación de ciertos alimentos? b) ¿Qué se logra modificar con el proceso de hidrogenación en la estructura que influya sobre las características físicas de los mismos? c) Trae este tratamiento alguna consecuencia sobre las propiedades nutricionales del producto Explique.

PROBLEMAS GUÍA PARA AFIRMAR LOS CONOCIMIENTOS ACERCA DEL METABOLISMO INTERMEDIO. Disciplinar 2: GLUCÓLISIS 1.- Indique en que tejidos humanos existen las enzimas glucolíticas y en qué espacio celular ocurre la glucólisis. 2.- Busque un esquema de la glucólisis. Repare que en la primera mitad el proceso ocurre con moléculas de 6 átomos de carbono y gasto energético (consumo de 2 moles de ATP) y que en la segunda mitad con moléculas de 3 átomos de carbono se obtiene energía. 3.- En la primera reacción el grupo fosfato se transfiere del ATP a la glucosa para formar glucosa-6-P, ¿puede esta glucosa fosforilada atravesar la membrana celular?¿qué ventajas metabólicas encuentra a su respuesta?. 4.- En esta fosforilación intervienen dos enzimas con Km diferentes. Relacione este hecho con los niveles de glicemia circulantes. 5.- Identifique la enzima que cataliza la segunda fosforilación y su importancia biológica. 6.- La fructosa 1-6-difosfato que obtuvo en el ítem anterior (molécula de 6 átomos de carbono) es fragmentada en dos moléculas de 3 átomos de carbono. Indique el nombre de la enzima y del compuesto obtenido en esta reacción. 7.- En la reacción de formación del 1-3-difosfo glicerato participa una coenzima de oxido-reducción. Indique su nombre y cuántos moles de ATP producirá cuando se oxide en la cadena respiratoria. 8.- En los pasos siguientes se producen fosforilaciones a nivel de sustrato. Indique en qué reacciones se produce y el número de ATP que se sintetiza en cada una de ellas. 9.- Si la célula está trabajando en condiciones anaeróbicas cómo se reoxidará el NADH y cuál será el balance energético total para un mol de glucosa en esas condiciones. DECARBOXILACION OXIDATIVA DEL PIRUVATO 1.-El piruvato formado en el citoplasma de la célula como producto de la glucólisis es degradado oxidativamente dentro de las mitocondrias mediante un sistema multienzimático denominado complejo piruvato deshidrogenasa. En él participan coenzimas. Busque la reacción catalizada por este complejo multienzimático y señale los productos de dicha reacción. 2.- Indique cómo el resto acetilo puede se oxidado hasta CO2 y H2O en la célula. 3.- Realice el balance energético de la oxidación completa de un mol de glucosa hasta CO2 y H2O.

Disciplinar 3 GLUCOGENOGENESIS 1.- El glucógeno es la reserva energética de los hidratos de carbono. Aunque la mayor parte de los tejidos lo contiene, ¿ en qué tejidos se encuentran las reservas principales del mismo?. 2.-¿ Qué función cumple el UTP que se utiliza para formar la UDPglucosa? 3.- ¿qué enzima es necesaria para catalizar la adición de unidades de glucosa a los extremos de los polímeros ya existentes (formando enlaces alfa 1-4) y qué enzima sintetizará los enlaces alfa 1-6 (puntos de ramificación)? 4.- Encuentre una explicación al hecho de que el organismo realiza un gasto energético para reservar la glucosa en forma de glucógeno y no lo hace como glucosa-6-P. GLUCOGENOLISIS 1.- La glucógenolisis no es simplemente el proceso inverso de la glucógeno génesis . Busque las enzimas diferentes a la vía anabólica. 2.- El glucógeno hepático y muscular no terminan en el mismo producto final Averigüe el motivo. Diferencie las distintas funciones entre el glucógeno hepático y el muscular.

VIA DE LAS HEXOSAS MONOFOSFATO O SHUNT DE LAS PENTOSAS 1.- La vía de las pentosas es muy activa en hígado, corteza suprarrenal, tejido adiposo, eritrocitos, glándula mamaria lactante, etc. ¿Qué compuesto obtenido en esta vía utilizarán estos tejidos para distintos procesos de síntesis (ácidos grasos, hormonas esteroideas, mantener el hierro de la hemoglobina en estado reducido, etc.) GLUCONEOGENESIS 1.- En ciertas células como las del sistema nervioso y los eritrocitos sólo se puede utilizar glucosa. Es por esta razón que existen vías que aseguran la producción de glucosa durante períodos de ayuno entre comidas o cuando el aporte de ésta es insuficiente. Busque en los libros de texto los principales órganos gluconeogénicos. 2.Observe las reacciones irreversibles de la glucólisis. La gluconeogénesis no es una simple inversión de la glucólisis. Investigue de qué manera se pueden realizar estas reacciones en sentido inverso. Tenga en cuenta las enzimas regulatorias que participan en estos procesos. 3.-¿ La gluconeogénesis tiene costo energético?. Investíguelo. 4.- El piruvato y el oxalacetato, o cualquier intermediario del ciclo de Krebs que puede interconvertirse en ellos ¿son potencialmente glucogénicos?.

(B) FOSFO-CREATINA En la etapa inicial del trabajo muscular intenso el ATP puede ser generado por las reservas de creatina-P (creatina fosfato). a) Busque la reacción que cataliza la creatin-.P-quinasa b) Las reservas de ATP y creatina-P en el músculo ¿Son ilimitadas?

Disciplinar 4 (C) METABOLISMO DE LIPIDOS 1.- Los lípidos son moléculas insolubles en soluciones acuosas. Explique como pueden transportarse por la sangre dichas moléculas. Identifique como son transportados los lípidos exógenos y los lípidos endógenos. 2.- De todos los lípidos que ingresan a nuestro organismo mediante la dieta o aquellos que son sintetizados en forma endógena, identifique cuáles son los utilizados como moléculas combustibles para realizar un trabajo muscular. 3.- Muchos tejidos, en especial hepático, muscular, miocárdico, renal y adiposo, tienen capacidad para oxidar ácidos grasos de cadena larga. El proceso por el cual se lleva a cabo esta degradación es llamado beta oxidación. a) la reacción inicial de la beta oxidación se lleva a cabo en el citoplasma y requiere la participación de CoA, ATP, Mg y ácidos grasos¿Cuál es la función de cada uno de ellos? b) Con los conocimientos que posee sobre los procesos redox en el organismo analice en qué sitio de la célula ubicaría las enzimas que se ocupan de la oxidación de los ácidos grasos. ¿Por qué? c) Ya que la membrana mitocondrial es impermeable a los restos acilos, ¿cómo atraviesa un resto acilo la membrana mitocondrial? 4.- Los ciclos de degradación de un ácido graso se repiten tantas veces como sea necesario para reducir toda la cadena a segmentos de dos carbonos. Esquematice de manera sencilla las reacciones de cada serie. Analice los productos finales del proceso y su balance energético. 5.- Uno de los productos finales de la beta oxidación es la acetil CoA. Analice los posibles destinos de dicha molécula. 6.- Cuando la acetil-CoA producida durante la beta oxidación en el hígado supera la capacidad del ciclo de Krebs, el exceso de acetil-CoA produce cuerpos cetónicos. ¿Cuáles son?¿Cuál es su función metabólica?. 7.- La primera reacción de síntesis citoplasmática de ácidos grasos es la siguiente: Acetil-CoA + CO 2 Æ malonil-CoA a) ¿Cómo llega al citoplasma la Acetil-CoA si la membrana mitocondrial es impermeable a este compuesto? b) ¿De dónde proviene el CO 2 y quien actúa como transportador? c) ¿Qué molécula provee la energía necesaria para la formación de malonil-CoA?.

8.- Una vez formado el malonil-CoA la síntesis de los ácidos grasos se desarrolla con la participación de un complejo multienzimático llamado ácido-graso sintetasa a) Mencione las enzimas que participan en este complejo.¿Qué papel cumple la proteína transportadora de acilos? b) De dónde provienen las moléculas de NADPH que se utilizan en las etapas de reducción catalizado por el complejo? ¿Para la síntesis de ácido palmítico calcule cuántas veces debe repetirse el ciclo? ¿Cuántas moléculas de acetil-CoA se incorporan? 9.- ¿En qué se diferencian la síntesis de triacilglicéridos llevada a cabo en hígado, intestino, etc respecto a la que ocurre en los tejidos adiposo y muscular?. Analice si existen similitudes.

Disciplinar 5 (D) METABOLISMO NITROGENADO El esquema siguiente le puede servir de orientación en el estudio del tema: Digestión

Recambio de proteínas séricas y tisulares

Aminoácidos en el líq.extracelular

Metab.resto Nitrogenado

Metab.resto carbonado

síntesis de compuestos especiales

1.- Copie la reacción general de transaminación. Observe las transformaciones del sustrato y del producto, el carácter reversible de la reacción y el nombre de la coenzima interviniente. ¿En qué lugar de la célula ocurre la reacción?. 2.- Copie la reacción de desaminación oxidativa del ácido glutámico. Repare en la coenzima, los productos intermedios y finales. 3.- Relacione la desaminación oxidativa con la transaminación. Observe las semejanzas y diferencias en la función de cada enzima, así como en el balance energético. 4.- Averigüe qué órgano de los mamíferos es particularmente rico en glutamato deshidrogenasa y qué funciones cumple esta enzima en el mismo. Observe que es una enzima alostérica (Repase conceptos de enzima alostérica y su modo de acción dado en el área de Crecimiento y Desarrollo) 5.- La mayor parte del amoníaco producido en la desaminación oxidativa ingresa al hígado para ser convertido en urea. Observe la estructura química de una molécula de urea. ¿Puede Ud. identificar de dónde provienen los átomos de nitrógeno y de carbono?.

Investigue en qué compartimientos celulares ocurren las distintas reacciones de este ciclo. A través de ¿qué intermediario se relaciona el ciclo de la urea con el ciclo de Krebs? ¿qué importancia revista esta relación? 6.- En sangre la concentración de amoníaco es muy baja, mientras que la de glutamina es comparativamente alta. Investigue por qué ocurre esto. 7.- Los mecanismos que Ud. analizó en las preguntas 5 y 6 son muy importantes ya que producen la disminución en la circulación del amoníaco (sustancia de alta toxicidad). Busque la hipótesis que explicaría el por qué este compuesto posee dicha toxicidad. 8.- Durante el trabajo muscular prolongado se puede producir una disminución de la glucosa circulante además del consumo de energía. Indique de qué maneras diferentes los aminoácidos podrían contribuir a normalizar los niveles de glicemia y a producir ATP. 9.- ¿Qué relación existe con el ciclo de la Alanina-glucosa? ¿Este ciclo solo es importante en esta situación o es utilizado en alguna otra circunstancia?