Metabolismo Fisiologia Humana

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Fisiología Humana Por: José Ezequiel Fletes Torres Metabolismo y regulación de la temperatura

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Fisiología Humana

Por: José Ezequiel Fletes Torres

Metabolismo y regulación de la

temperatura

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Metabolismo de hidratos de carbono y formación de trifosfato de adenosina.

Metabolismo de los lípidos.

Metabolismo de las proteínas.

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Una visión de los principales procesos bioquímicos de la célula.

Análisis de sus implicaciones fisiológicas.

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¿Qué función tienen las reacciones metabólicas?

¿Para qué quiere esto el cuerpo?

A que nos referimos con reacciones acopladas….

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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.

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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.

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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

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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.

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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.

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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

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Metabolismo de la fructosa

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Fisiología de la glucosa

La glucosa difunde por dos mecanismos.

Difusión facilitada

Cotransporte activo

Sodio - glucosa

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Insulina Aun en su ausencia, si difunde. Aunque en mínimas

cantidades.

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¿Qué pasa con la señora glucosa que ya encontró la llave?

(pizarrón)

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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%

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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.

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Glucogénesis

Formación del glucógeno (glucogenia).

Pizarrón

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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.

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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

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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

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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.

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Residuos netos del ciclo

Sale Entra4 CO2

16 Hidrógenos2 Coenzima A

2 ATP

6 H202 Acetil CoA

Por cada molécula de glucosa:

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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

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Descarboxilasas

Enzima respiratoria que produce la eliminación del grupo carboxilo, o de dióxido de carbono.

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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%?

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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.

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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.

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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.

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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.

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Hormonas gluconeogenicas

Corticotropina: estimula a la suprarrenal, se activa por hipoglucemia.

Cortisol: Estimula la gluconeogénesis.

Glucemia: 90mg/dl 140mg/dl

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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

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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.

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Lipoproteínas

En estado postabsortivo mas del 95% de lípidos, se convierten en lipoproteínas.

Lipoproteínas plasmáticas: 700mg/100ml de plasma o 70mg/dl

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Componentes lipoproteinicos

Colesterol 180mg/dl Fosfolípidos 160mg/dl Triglicéridos 160mg/dl Proteínas 200mg/dl

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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

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¿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.

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Depósitos de grasa

¿En qué tejidos se almacena la grasa?Hígado y tejido adiposo

Triglicéridos y térmico. Fibroblastos80-95%

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Lípidos hepáticos Se refiere principalmente a las funciones:

Degrada ácidos grasos.

Triglineogenesis

Sintetiza colesterol y fosfolípidos a partir de ácidos grasos.

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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.

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Triglicéridos a ATP

Ácidos grasos Hidrolisis Ocurre por

lipasas Glicerol

Se transportan a todas las células excepto: ¿?Tejido nervioso y eritrocitos

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Glicerol

Intracelular se transforma en glicerol-3-fosfato y entra a glucolisis.

Por acción de una deshidrogenasa.

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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

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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

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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

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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.

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Factores metabólicos de grasas

Falta de hidratos de carbono

Hipersecreción de glucagón

Hiposecreción de insulina

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¿ Por que en cetosis, se produce una acidosis extrema?

Que ley interviene en la cetosis, para inhibir la formación de Acetil CoA……..

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Diagnostico fantástico

El diagnostico de CETOSIS, puede ser clínico, por la acetona.

La acetona en volátil, quiere decir que……

Huele a acetona…..

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Existe una adaptación al metabolismo de grasas, incluso el tejido nervioso se adapta, por lo mismo algunos no sufren cetosis….

Menciona un caso!

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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?

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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.

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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.

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Fosfolípidos Principales: Lecitinas, cefalinas,

esfingomielina.

Composición: ácido graso, ácido fosfórico, base nitrogenada.

Son liposolubles.

Circulan dentro de lipoproteinas.

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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

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Colesterol

Endógeno: Sintetizado por células Colesterol

Exógeno: Absorbido

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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

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Ateroesclerosis Enfermedad de los vasos, donde

aparecen placas de ateroma, adheridas al endotelio.

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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.

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Factores predisponentes

Inactividad física y obesidad. Diabetes Mellitus Hipertensión Tabaquismo Hiperlipidemia Sexo

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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

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Aminoácidos Características básicas en común:

– Tienen un grupo acido (-COOH)

– Un átomo de nitrógeno, representado por el grupo amino (-NH2)

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Aminoácidos Las proteínas, están estructuradas como

largas cadenas de aminoácidos, unidos por enlaces peptídicos.

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Concentración Aminoacidica

Concentración plasmática de aminoácidos:

35-65mg/dl

La media por aminoácido represente apróx.

2mg/dl x cada uno de los 20 aminoácidos

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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.

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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.

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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

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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.

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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.

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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.

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Síntesis aminoácidos

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Aminoácidos donadores

Glutamina Asparragina Ácido glutámico Ácido aspártico

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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.

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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.

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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.

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FIN