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