Bioquímica Nutricional - Notas de Clase PDF

Bioquímica Nutricional Nutrición y Dietética - Presencial Unidad 1 INTRODUCCIÓN A LA BIOQUÍMICA Tema 1 GENERALIDADES DE LA BIOQUÍMICA Jasser Palacios Guzmán, Lcd/MsC  Estudios realizados Licenciatura en Nutrición...

Bioquímica Nutricional Nutrición y Dietética - Presencial Unidad 1 INTRODUCCIÓN A LA BIOQUÍMICA Tema 1 GENERALIDADES DE LA BIOQUÍMICA Jasser Palacios Guzmán, Lcd/MsC  Estudios realizados Licenciatura en Nutrición y Dietética, UCSG-Ecuador ISAK I Curso avanzado en nutrición deportiva, ICNS-España Máster en Nutrición y Metabolismo, especialidad Nutrición Clínica, URV/UB-España Experiencia profesional Nutricionista en Formativas y Primer Equipo del Guayaquil Jasser Palacios City Fútbol Club, Ecuador Nutricionista en Club Sport Emelec, Guayaquil-Ecuador Guzmán, Lcd/MsC Docencia universitaria, pregrado y posgrado Consulta privada con enfoque en deportistas y enfermedades digestivas y metabólicas, Guayaquil-Ecuador Revisor de tesis de estudiantes de Master, UNEMI, Milagro- Ecuador Nutricionista en Hospital Sant Joan, Reus-España Nutricionista en Servicio de Alimentación Livingood, Guayaquil-Ecuador Nutricionista en Running Coast, Guayaquil-Ecuador Investigación en crononutrición, nutrición deportiva y nutrición clínica Subtemas » Subtema 1: Definición, importancia y objetivos de la bioquímica » Subtema 2: Composición química del ser humano » Subtema 3: Energía y reacciones químicas: enzimas, catabolismo, anabolismo y reacciones de oxidorreducción » Subtema 4: Bioelementos y biomoléculas Objetivo Conocer los conceptos básicos de la bioquímica y su relación con el cuerpo humano  ACTIVIDAD DE INICIO Actividad: Presentación del docente y estudiantes. Bienvenida e introducción a la asignatura  Subtema 1: Definición, importancia y objetivos de la bioquímica Vamos a construir la definición… Conjunto de procesos Organismo utiliza componentes de Estructuras corporales los alimentos (nutrientes) Liberación de energía, desarrollo y Regulación de procesos mantenimiento metabólicos Hsia SM. Nutritional Biochemistry. Int J Mol Sci. 2023 Jun 2;24(11):9661. doi: 10.3390/ijms24119661. PMID: 37298610; PMCID: PMC10253821.  Subtema 1: Definición, importancia y objetivos de la bioquímica La bioquímica nutricional es el conjunto de procesos mediante los cuales el organismo utiliza los diferentes componentes de los alimentos (nutrientes) para liberación de energía, el desarrollo y mantenimiento de estructuras corporales, y la regulación de procesos metabólicos Hsia SM. Nutritional Biochemistry. Int J Mol Sci. 2023 Jun 2;24(11):9661. doi: 10.3390/ijms24119661. PMID: 37298610; PMCID: PMC10253821. Raymond, J. & Morrow, K. (2021). Krause Dietoterapia (15 ed.) Cap. 5.  Subtema 1: Definición, importancia y objetivos de la bioquímica Bioquímica nutricional involucra amplia gama de campos Relación dieta-enfermedad Estudios centrados en: Importancia de ingesta nutricional en el desarrollo del cáncer Hsia SM. Nutritional Biochemistry. Int J Mol Sci. 2023 Jun 2;24(11):9661. doi: 10.3390/ijms24119661. PMID: 37298610; PMCID: PMC10253821.  Subtema 1: Definición, importancia y objetivos de la bioquímica Por citar algún ejemplo breve… Existen ingredientes bioactivos que regulan el metabolismo lipídico que ejercen sus efectos a través de mecanismos relacionados con el reloj circadiano La piperina (bioactivo alcaloide de la pimienta negra) mejora el metabolismo lipídico De acuerdo a una serie de procesos metabólicos y bioquímicos, se ha considerado que la piperina (1- piperonilpiperidina, PIP) puede ayudar a prevenir y tratar los trastornos metabólicos relacionados con la obesidad mediante la regulación de genes del reloj circadiano (BMAL1 y CLOCK) Hsia SM. Nutritional Biochemistry. Int J Mol Sci. 2023 Jun 2;24(11):9661. doi: 10.3390/ijms24119661. PMID: 37298610; PMCID: PMC10253821. Raymond, J. & Morrow, K. (2021). Krause Dietoterapia (15 ed.) Cap. 5. Raymond, J. & Morrow, K. (2021). Krause Dietoterapia (15 ed.) Cap. 5. Raymond, J. & Morrow, K. (2021). Krause Dietoterapia (15 ed.) Cap. 5.  Subtema 1: Definición, importancia y objetivos de la bioquímica La bioquímica nutricional logra explicar los procesos metabólicos a Los objetivos son claros… través de los cuales el organismo obtiene energía a partir de los sustratos energéticos de la dieta En consecuencia, se comprenden En síntesis, los alimentos son los procesos fisiológicos del combustible energético para los organismo humano y da pie a procesos metabólicos del comprender las alteraciones organismo, en este sentido, la fisiopatológicas ante la presencia bioquímica nutricional permite de alguna enfermedad comprender los mecanismos a (especialmente de origen través de los cuáles se obtiene metabólico) energía Hsia SM. Nutritional Biochemistry. Int J Mol Sci. 2023 Jun 2;24(11):9661. doi: 10.3390/ijms24119661. PMID: 37298610; PMCID: PMC10253821. ¿Qué tipo de gasolina le permite a un vehículo rendir mejor? Seguramente, para el cuerpo humano siempre vamos a querer priorizar la mejor fuente de combustible energético…  Subtema 1: Definición, importancia y objetivos de la bioquímica Para el mantenimiento de Vitaminas la salud, se deben Aminoácidos (AA) ingerir óptimamente Ácidos grasos diversas sustancias químicas en la Minerales dieta, entre las Agua cuales, se Glúcidos destacan: MURRAY ROBERT K. (2001). BIOQUIMICA DE HARPER.  Subtema 1: Definición, importancia y objetivos de la bioquímica Casi todas las enfermedades (si no es que todas) son manifestaciones de anormalidades de moléculas, reacciones químicas o procesos bioquímicos Los diversos factores que causan enfermedades afectan una o más reacciones químicas cruciales en el cuerpo En todas las enfermedades, el estudio de la bioquímica contribuye al dx y al tratamiento MURRAY ROBERT K. (2001). BIOQUIMICA DE HARPER.  Subtema 1: Definición, importancia y objetivos de la bioquímica MURRAY ROBERT K. (2001). BIOQUIMICA DE HARPER. MURRAY ROBERT K. (2001). BIOQUIMICA DE HARPER.  Subtema 2: Composición química del ser humano Los organismos pluricelulares poseen varios niveles de organización: Sistemas orgánicos Órganos Tejidos Células Orgánulos Moléculas Átomos Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida. Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 2: Composición química del ser humano Carbono (C) Hidrógeno (H) Cerca del 98% del cuerpo humana está Oxígeno (O) constituido de 4 elementos importantes: Nitrógeno (N) Fósforo (P) Azufre (S) El N en el ADN, el Ca en los dientes, el Fe en la sangre, el C en los postres Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 2: Composición química del ser humano Hierro (Fe) Calcio (Ca) El 2% restante Sodio (Na) Potasio (K) está ocupado Cobre (Cu) por elementos Magnesio (Mg) como: Yodo (I) Cloro (Cl) Demás microelementos… Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida. Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 3: Energía y reacciones químicas: enzimas, catabolismo, anabolismo y reacciones de oxidorreducción Capacidad para realizar un trabajo → mover materia, desplazarse del punto A al punto B Las células generan la mayor parte de su energía mediante reacciones redox en las que se transfieren electrones desde una molécula oxidable hasta una molécula con déficit electrónico Dicho en palabras sencillas y desde el punto de vista nutricional → al ingerir alimentos ricos en CHO, estos elementos no se pueden absorber porque su molécula es demasiado grande para poder atravesar la membrana del enterocito, por esto, debe pasar por una reacción redox para reducirse y así poderse absorber en sus formas más sencillas, tales como fructosa, glucosa, lactosa…dependiendo de lo que se haya ingerido Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 3: Energía y reacciones químicas: enzimas, catabolismo, anabolismo y reacciones de oxidorreducción En estas reacciones, los electrones Cuanto más reducida está una se eliminan o añaden con molécula (cuantos más átomos de frecuencia en forma de átomos de hidrógeno posee), más energía hidrógeno (H) o iones hidruro (H-) contiene Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 3: Energía y reacciones químicas: enzimas, catabolismo, anabolismo y reacciones de oxidorreducción Por ejemplo…los AG contienen en proporción más átomos de hidrógeno que los azúcares y por tanto producen más energía durante su oxidación Cuando se oxidan los AG y los azúcares, sus átomos de hidrógeno se incorporan a las coenzimas redox FAD (dinucleótido de flavina y adenina) o NAD+ respectivamente Importante → coenzimas son moléculas pequeñas que trabajan junto a enzimas y sirven como transportadores de grupos moleculares pequeños, en este caso, electrones Los productos reducidos de este proceso (FADH 2 y NADH) transfieren posteriormente sus electrones a otro aceptor Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 3: Energía y reacciones químicas: enzimas, catabolismo, anabolismo y reacciones de oxidorreducción La característica más importante de la obtención de energía en la Al transferirse un electrón, se libera mayoría de las células es la de un energía, de la cual, una parte es flujo electrónico a través de aprovechada para las necesidades moléculas transportadoras celulares conectadas e inmersas en una membrana Algunas de estas reacciones redox Mediante un proceso regulado, se disipan suficiente energía para libera energía y se transfieren promover síntesis de ATP → electrones entre las moléculas molécula energética para mantener transportadoras organizadas las funciones y estructuras celulares Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 3: Energía y reacciones químicas: enzimas, catabolismo, anabolismo y reacciones de oxidorreducción Las enzimas sustentan los procesos vitales y regulan la velocidad con la que se realizan las diversas reacciones químicas del organismo Las reacciones catalizadas por enzimas pueden durar desde microsegundos hasta milisegundos Las enzimas son el medio por el cual los organismos catalizan el flujo de energía y materia Las enzimas, principalmente, tienen una función catalizadora y tiene una base estructural proteica Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 3: Energía y reacciones químicas: enzimas, catabolismo, anabolismo y reacciones de oxidorreducción: propiedades de las enzimas Presentes usualmente Catalizan las reacciones en bajas Aumentan las Obedecen las leyes de directas y las inversas concentraciones porque velocidades de reacción la termodinámica de las reacciones no son consumidas por reversibles las reacciones El estado de transición Controladas mediante de los sustratos mecanismos reactivos se une en los regulatorios sitios activos de la enzima Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 3: Energía y reacciones químicas: enzimas, catabolismo, anabolismo y reacciones de oxidorreducción Las enzimas funcionan como catalizadores, los cuales aumentan la velocidad de una reacción química, sin alterarse de forma permanente por la reacción Los catalizadores pueden hacer esto debido a que disminuyen la energía de activación que se requiere para una reacción química Catalizadores ofrecen una vía de reacción alterna que requiere menos energía Las enzimas, como todos los catalizadores, no alteran el equilibrio de la reacción, más bien, aumentan la velocidad hacia el equilibrio Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida. Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 3: Energía y reacciones químicas: enzimas, catabolismo, anabolismo y reacciones de oxidorreducción Las actividades enzimáticas (de algunas) pueden regularse Los ajustes de velocidad de reacciones catalizadas por enzimas permiten a las células responder con eficacia a los cambios en el ambiente Los organismos pueden controlar las actividades enzimáticas de forma directa, principalmente mediante la unión de activadores o inhibidores, la modificación covalente de moléculas enzimáticas o de manera indirecta regulando la síntesis de enzimas (cambios en expresión génica) Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 3: Energía y reacciones químicas: enzimas, catabolismo, anabolismo y reacciones de oxidorreducción: clasificación de enzimas Antes las enzimas se denominaban con el sufijo –asa, dependiendo del sustrato a catalizar La Unión Internacional de Bioquímica instituyó un esquema sistemático para nombrar las enzimas según la clase de reacción química que cataliza Debido a que varias enzimas fueron descubiertas antes de instituirse la nomenclatura sistémica, en muchos casos se conservaron los nombres antiguos ya establecidos Así, existen 6 categorías Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 3: Energía y reacciones químicas: enzimas, catabolismo, anabolismo y reacciones de oxidorreducción: clasificación de enzimas Oxidorreductasas → catalizan reacciones redox; deshidrogenasas, Transferasas → transfieren grupos oxigenasas, oxidasas, peroxidasas y moleculares (amino, carboxilo, reductasas, p. ej.: la alcohol carbonilo, metilo, fosforilo, acilo)de deshidrogenasa cataliza la oxidación una molécula donadora a una del etanol y de otros alcoholes, y la aceptora, p. ej.: transcarboxilasas, reductasa de ribonucleótido cataliza transaminasas, transmetilasas y la reducción de ribonucleótidos para transaminasas formar desoxirribonucleótidos Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 3: Energía y reacciones químicas: enzimas, catabolismo, anabolismo y reacciones de oxidorreducción: clasificación de enzimas Hidrolasas → cataliza reacciones en las que se logra la rotura de enlaces como C-O, C-N y O-P por la adición de agua, entre las hidrolasas se pueden destacar las esterasas, fosfatasas y proteasas Liasas → catalizan reacciones en las que ciertos grupos (p. ej., H2O, CO2 y NH3) se eliminan para formar un doble enlace o se añaden un doble enlace. Son ejemplos de liasas las descarboxilasas, hidratasas, deshidratasas, desaminasas y sintasas Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 3: Energía y reacciones químicas: enzimas, catabolismo, anabolismo y reacciones de oxidorreducción: clasificación de enzimas Isomerasas → catalizan varios tipos de reordenamientos intramoleculares. Las isomerasas de los azúcares interconvierten aldosas (azúcares con aldehídos) en cetosas (azúcares con cetonas), p. ej., epimerasas (catalizan inversión de átomos de carbono asimétricos) y mutasas (catalizan transferencia intramolecular de grupos funcionales) Ligasas → catalizan formación de enlaces entre dos moléculas de sustrato, p. ej., la DNA ligasas une fragmentos de cadenas de DNA. Los nombres de varias ligasas incluyen el término sintetasa y otras se denominan carboxilasas Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida. Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 3: Energía y reacciones químicas: enzimas, catabolismo, anabolismo y reacciones de oxidorreducción Las vías catabólicas degradan las Algunas rutas catabólicas liberan moléculas grandes y complejas a energía útil → energía que se productos más pequeños y captura y es utilizada para llevar a sencillos cabo reacciones anabólicas Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 3: Energía y reacciones químicas: enzimas, catabolismo, anabolismo y reacciones de oxidorreducción Las unidades estructurales básicas Las vías anabólicas o biosintéticas (AA, azúcares y AG) producidas por producen moléculas complejas a el organismo o adquiridas por la partir de precursores más ingesta dietética, se integran en pequeños moléculas más grandes y complejas Algunos procesos anabólicos son la Requieren aporte energético por el síntesis de polisacáridos y de aumento del orden y la complejidad proteínas, a partir de azúcares y AA estructural respectivamente Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida. Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 3: Energía y reacciones químicas: enzimas, catabolismo, anabolismo y reacciones de oxidorreducción Reacciones de oxidorreducción (redox) → transferencia de electrones desde un donador (agente reductor) a un receptor (agente oxidante) Cuando los agentes reductores ceden electrones quedan oxidados Cuando los agentes oxidantes aceptan electrones quedan reducidos Los dos procesos se dan en simultáneo Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 3: Energía y reacciones químicas: enzimas, catabolismo, anabolismo y reacciones de oxidorreducción Puntos clave de las reacciones redox 1. ¿Qué ocurre? → transferencia de electrones 2. ¿Quiénes participan? → agente reductor y agente oxidante 3. El agente reductor cede electrones, lo cual provoca que luego se oxide 4. El agente oxidante recibe electrones, lo cual provoca que luego de reduzca 5. Procesos que se dan simultáneamente Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 3: Energía y reacciones químicas: enzimas, catabolismo, anabolismo y reacciones de oxidorreducción Existen dos reglas sencillas para averiguar si una molécula se ha oxidado o se ha reducido 1. 2. Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 3: Energía y reacciones químicas: enzimas, catabolismo, anabolismo y reacciones de oxidorreducción En las reacciones redox biológicas, los electrones se transfieren a receptores como el nucleótido NAD+/NADH (dinucleótido de nicotinamida y adenina en forma oxidada/reducida) Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 4: Bioelementos y biomoléculas Las biomoléculas son moléculas sintetizadas por los seres vivos, son orgánicas (basadas en carbono) Los procesos vitales, tales como el crecimiento y el desarrollo utilizan miles de reacciones químicas en las que las biomoléculas intervienen a gran escala Formadas por átomos que constan de partículas subatómicas Algunas se unen para formar polímeros → macromoléculas Algunos ejemplos son los ácidos nucleicos, las proteínas y los polisacáridos → formados por nucleótidos, AA y azúcares Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 4: Bioelementos y biomoléculas Las células están formadas por diversas biomoléculas y macromoléculas, dispuestas en estructuras supramoleculares más complejas Las biomoléculas pueden ser inorgánicas y orgánicas El agua (inorgánica) supone entre el 50 al 95% del peso de una célula Iones como el Na, K, Mg y Ca pueden representar el 1% Casi todas las demás moléculas del humano son orgánicas, formadas principalmente por C, H, O, N, P y S, y contienen cantidades traza de elementos metálicos y no metálicos Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 4: Bioelementos y biomoléculas Los átomos de los elementos más comunes en el humano pueden formar fácilmente enlaces covalentes estables, el tipo de enlace que permite la construcción de moléculas tan importantes como las proteínas La diversidad y complejidad estructuras de las moléculas orgánicas se debe a la capacidad de los átomos de carbono para formar cuatro enlaces covalentes simples, entre átomo de C y con otros elementos Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 4: Bioelementos y biomoléculas La mayoría de las biomoléculas Las biomoléculas poseen grupos derivan de la clase más simple de funcionales; p. ej., los azúcares moléculas orgánicas; los tienen numerosos grupos OH y un hidrocarburos (contienen C e H y grupo aldehído, los AA tienen un son hidrófobas) grupo amino y un carboxilo Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 4: Bioelementos y biomoléculas Las células contienen 4 familias de moléculas pequeñas: AA Monosacáridos AG Nucleótidos Se utilizan en síntesis de moléculas más grandes (polímeros), p. ej., proteínas, polisacáridos y ácidos nucleicos son polímeros formados por AA, monosacáridos y nucleótidos, respectivamente Algunas moléculas tienen funciones biológicas especiales, p. ej., el ATP opera como reserva energética celular Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida. Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida. Bibliografía » Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida. » Hsia SM. Nutritional Biochemistry. Int J Mol Sci. 2023 Jun 2;24(11):9661. doi: 10.3390/ijms24119661. PMID: 37298610; PMCID: PMC10253821. » MURRAY ROBERT K. (2001). BIOQUIMICA DE HARPER. » MATHEWS, CHRISTOPHER K.; HOLDE, K. E. VAN; APPLING, DEAN R.; ANTHONY-CAHILL, SPENCER J.. (2013). BIOQUIMICA. MADRID: PERSON.  Bioquímica Nutricional Nutrición y Dietética - Presencial Unidad 1 INTRODUCCIÓN A LA BIOQUÍMICA Tema 2 AGUA, COMPONENTE PRINCIPAL DE LOS SERES VIVOS Jasser Palacios Guzmán, Lcd/MsC Subtemas » Subtema 1: La molécula del agua » Subtema 2: Propiedades fisicoquímicas y fisiológicas del agua » Subtema 3: Distribución del agua en el organismo » Subtema 4: Orígenes de los ingresos y egresos del agua Objetivo Identificar las propiedades del agua, su distribución y el balance hídrico en el cuerpo humano ACTIVIDAD DE INICIO Actividad: Retroalimentación del tema anterior  Subtema 1: La molécula del agua El agua es un componente indispensable de procesos biológicos, tales como: Plegamiento de proteínas Reconocimiento biomolecular Transducción de señales Autoensamblaje de estructuras supramoleculares como los ribosomas Expresión génica Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 1: La molécula del agua El agua, H2O, monóxido de hidrógeno, con peso molecular de 18.016 Molécula con dos átomos de hidrógeno unidos covalentemente a uno de oxígeno A T° y presión ambientales, el agua se mantiene mayormente líquida El agua puede alcanzar su máxima densidad de 1,00 g/mL a los 3,98°C En su forma sólida, la densidad es menor → 0,917 g/cm3, razón por la cual el hielo flota Acta Pediatr Mex 2013;34:86-95  Subtema 1: La molécula del agua Formada por dos átomos de hidrógeno (H) y una de oxígeno (O) → H2O Con geometría tetraédrica debido a la hibridación sp3 de su átomo de O situado en el centro del tetraedro Dos de las esquinas están ocupadas por átomos de H, unidos al átomo de O por un enlace covalente sencillo Las otras dos esquinas están ocupadas por los pares de electrones no apareados del O El O es más electronegativo que el hidrógeno → p. ej., el O tiene mayor capacidad para atraer electrones cuando está unido al H Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida. Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 1: La molécula del agua Como consecuencia, el átomo de O Cada uno de los dos átomos de H (más grande) posee una carga lleva una carga positiva (δ+) parcial negativa (δ-) Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida. Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 1: La molécula del agua La distribución de los electrones en los enlaces oxígeno-hidrógeno se desplaza hacia el oxígeno → enlace polar Las moléculas del agua están “dobladas” (ángulo de enlace de 104,5°) Esto se debe a que los electrones de los pares solitarios ocupan más espacio que las parejas de electrones de los enlaces O—H Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida. Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 1: La molécula del agua Moléculas como el agua, en las que la carga está separada, se denominan dipolos Por la gran diferencia de electronegatividad entre el H y el O, los H con deficiencia de electrones de una molécula de agua son atraídos hacia el par de electrones no apareados de otra molécula de agua Esta interacción se conoce como → puente o enlace de hidrógeno Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida. Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 2: Propiedades fisicoquímicas y fisiológicas del agua A T° ambiente el agua es inodora, insípida e incolora Adquiere una leve tonalidad azul en grandes volúmenes, debido a la refracción de la luz al atravesarla Casi la totalidad de los procesos químicos que suceden en la naturaleza, no solo en organismos vivos sino también en la superficie no organizada de la tierra, así como los que se llevan a cabo en la industria tienen lugar entre sustancias disueltas en agua Tait MJ, Franks F. Water in biological systems. Nature. 1971 Mar 12;230(5289):91-4  Subtema 2: Propiedades fisicoquímicas y fisiológicas del agua Henry Cavendish descubrió en 1781 que el agua es una sustancia compuesta y no un elemento Estos resultados fueron anunciados por Antoine - Laurent de Lavoisier (1743 – 1794) en la Academia Francesa en 1783, dando a conocer que el agua estaba formada por oxígeno e hidrógeno En 1804, el químico francés Joseph Louis Gay-Lussac (1778 – 1794) y el naturalista y geógrafo alemán Alexander von Humboldt (1769 – 1859) publicaron un documento científico que demostraba que el agua estaba formada por dos volúmenes de hidrógeno por cada volumen de oxígeno (H2O) Tait MJ, Franks F. Water in biological systems. Nature. 1971 Mar 12;230(5289):91-4  Subtema 2: Propiedades fisicoquímicas y fisiológicas del agua.- densidad La densidad del agua líquida es altamente estable y varía poco con los cambios de temperatura y presión A presión normal de 1 atmósfera, el agua líquida tiene una mínima densidad a 100 °C, cuyo valor aproximado es 0,958 Kg/l Mientras baja la temperatura va aumentando la densidad de manera constante hasta llegar a los 3,8 °C donde alcanza una densidad de 1 Kg/l A partir de este punto, al bajar la temperatura, disminuye la densidad, aunque muy lentamente hasta que a los 0 °C alcanza 0,9999 Kg/l Cuando pasa al estado sólido ocurre una brusca disminución de la densidad, pasando a 0,917 Kg/l Tait MJ, Franks F. Water in biological systems. Nature. 1971 Mar 12;230(5289):91-4  Subtema 2: Propiedades fisicoquímicas y fisiológicas del agua.- densidad Por tanto, la viscosidad, contrariamente a lo que pasa con Como consecuencia, el agua se otros líquidos, disminuye cuando expande al solidificarse aumenta la presión Tait MJ, Franks F. Water in biological systems. Nature. 1971 Mar 12;230(5289):91-4  Subtema 2: Propiedades fisicoquímicas y fisiológicas del agua.- disolvente Disolvente polar Esta propiedad es de gran importancia para la vida Disolvente universal por excelencia Capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias de grupos polares, o con carga iónica (alcoholes, azúcares con grupos R-OH, aminoácidos y proteínas con grupos que presentan cargas + y -) → disoluciones moleculares También las moléculas de agua pueden disolver sustancias salinas que se disocian formando disoluciones iónicas Tait MJ, Franks F. Water in biological systems. Nature. 1971 Mar 12;230(5289):91-4  Subtema 2: Propiedades fisicoquímicas y fisiológicas del agua.- disolvente Algunas sustancias no se mezclan bien con el agua → aceites y otras sustancias hidrofóbicas Membranas celulares compuestas de lípidos y proteínas, aprovechan de esta propiedad para controlar las interacciones entre sus contenidos químicos y los externos Esto se facilita en parte por la tensión superficial del agua La capacidad disolvente es responsable de las funciones metabólicas → transportar las sustancias de los organismos Tait MJ, Franks F. Water in biological systems. Nature. 1971 Mar 12;230(5289):91-4  Subtema 2: Propiedades fisicoquímicas y fisiológicas del agua.- cohesión Las moléculas de agua se atraen a sí mismas → cuerpos de agua adherida a sí misma, las gotas Los puentes de hidrógeno mantienen las moléculas de agua unidas Estos puentes se pueden romper fácilmente con la llegada de otra molécula con un polo negativo o positivo dependiendo de la molécula, o con el calor Tait MJ, Franks F. Water in biological systems. Nature. 1971 Mar 12;230(5289):91-4  Subtema 2: Propiedades fisicoquímicas y fisiológicas del agua.- adhesión El agua generalmente es atraída y se mantiene adherida a otras “Mojar” las superficies superficies Esta fuerza está también relacionada con los puentes de Es responsable, junto con la hidrógeno que se establecen entre cohesión, del llamado fenómeno de las moléculas de agua y otras la capilaridad moléculas polares Tait MJ, Franks F. Water in biological systems. Nature. 1971 Mar 12;230(5289):91-4  Subtema 2: Propiedades fisicoquímicas y fisiológicas del agua.- capilaridad Propiedad de ascenso, o descenso, de un líquido dentro de un tubo capilar Esto se debe a sus propiedades de adhesión y cohesión Cuando se introduce un capilar en un recipiente con agua, ésta asciende por el capilar como si trepase “agarrándose” por las paredes hasta alcanzar un nivel superior al del recipiente, donde la presión que ejerce la columna de agua se equilibra con la presión capilar Tait MJ, Franks F. Water in biological systems. Nature. 1971 Mar 12;230(5289):91-4  Subtema 2: Propiedades fisicoquímicas y fisiológicas del agua.- tensión superficial Por su misma propiedad de cohesión, el agua tiene una gran atracción entre las moléculas de su superficie, creando tensión superficial La superficie del líquido se comporta como una película capaz de alargarse y al mismo tiempo ofrecer cierta resistencia al intentar romperla Esta propiedad contribuye a que algunos objetos muy ligeros floten en la superficie del agua Tait MJ, Franks F. Water in biological systems. Nature. 1971 Mar 12;230(5289):91-4  Subtema 2: Propiedades fisicoquímicas y fisiológicas del agua.- calor específico Relacionada con los puentes de hidrógeno que se crean entre las moléculas de agua El agua puede absorber grandes cantidades de calor que utiliza para romper los puentes de hidrógeno, por lo que la temperatura se eleva muy lentamente El calor específico del agua es de 1 cal/°C. g Esta propiedad es fundamental para los seres vivos → el agua reduce los cambios bruscos de temperatura, siendo un regulador térmico muy bueno También ayuda a regular la temperatura de los animales y las células permitiendo que el citoplasma acuoso sirva de protección ante los cambios de temperatura → mantiene la temperatura constante Tait MJ, Franks F. Water in biological systems. Nature. 1971 Mar 12;230(5289):91-4  Subtema 2: Propiedades fisicoquímicas y fisiológicas del agua.- calor específico La capacidad calorífica del agua es Para evaporar el agua se necesita mayor que la de otros líquidos mucha energía Primero hay que romper los puentes y posteriormente dotar a Para evaporar un gramo de agua las moléculas de agua de la se precisan 540 calorías, a una suficiente energía cinética para temperatura de 20 °C pasar de la fase líquida a la gaseosa Tait MJ, Franks F. Water in biological systems. Nature. 1971 Mar 12;230(5289):91-4  Subtema 2: Propiedades fisicoquímicas y fisiológicas del agua.- conductividad La conductividad eléctrica de una muestra de agua es la expresión numérica de su capacidad para transportar una corriente eléctrica Esta capacidad depende de la presencia de iones en el agua, de su concentración total, de su movilidad, de su carga y de las concentraciones relativas, así como de la temperatura Las soluciones de la mayoría de los ácidos, bases y sales inorgánicas son relativamente buenos conductores de la corriente eléctrica Inversamente, las soluciones acuosas de solutos orgánicos, que no se disocian o que se disocian muy poco en el agua, poseen conductividades eléctricas muy bajas o similares a las del agua pura Tait MJ, Franks F. Water in biological systems. Nature. 1971 Mar 12;230(5289):91-4  Subtema 2: Propiedades fisicoquímicas y fisiológicas del agua.- conductividad En la mayoría de las soluciones acuosas, cuanto mayor es la concentración de sales disueltas, mayor es su conductividad eléctrica Este efecto continúa hasta el punto de saturación de la sal o hasta que la solución se halla tan concentrada en iones que la restricción del movimiento Puesto que, a mayor temperatura, menor viscosidad, y a menor viscosidad, mayor libertad de movimiento, la temperatura también tiene una marcada influencia sobre la conductividad eléctrica de un sistema acuoso Si bien el incremento de la conductividad eléctrica con la temperatura puede variar de un ión a otro, en general, se acepta que ésta aumenta en promedio un 3% por cada grado centígrado que aumente la temperatura Tait MJ, Franks F. Water in biological systems. Nature. 1971 Mar 12;230(5289):91-4  Subtema 2: Propiedades fisicoquímicas y fisiológicas del agua.- reacciones químicas Sirve como medio para las reacciones químicas del organismo → participa como reactivo o producto Digestión → grandes moléculas de nutrientes se degradas a moléculas más pequeñas mediante la adición de moléculas de agua (hidrólisis) Cuando dos moléculas pequeñas se unen para formar una molécula más grande en una reacción de síntesis y deshidratación → se forma agua Tait MJ, Franks F. Water in biological systems. Nature. 1971 Mar 12;230(5289):91-4  Reacciones metabólicas con el agua como protagonista Muchas de las reacciones enzimáticas de las cuales dependen la síntesis y desintegración de biomoléculas comprenden la transferencia de un grupo químico G desde un donador D hacia unaceptor A para formar un complejo de grupo aceptor, A— G: Por ejemplo, la hidrólisis y la fosforólisis de glucógeno comprenden la transferencia de grupos glucosilo a agua o a ortofosfato Tait MJ, Franks F. Water in biological systems. Nature. 1971 Mar 12;230(5289):91-4  Subtema 3: Distribución del agua en el organismo El agua en el organismo humano tiende a mantenerse constante, siempre que se especifique el contenido de agua en relación a la masa magra, cuya composición es constante → 70% de agua, 20% de proteínas y poco menos de 10% de lípidos El contenido de agua en un organismo humano de 70 kg es de 40 litros aproximadamente JOSE LAGUNA; PIÑA GARZA, ENRIQUE; MARTINEZ MONTES, FEDERICO; PARDO VAZQUEZ, JUAN PABLO; RIVEROS ROSAS, HECTOR. (2013). BIOQUIMICA DE LAGUNA. MEXICO: MANUAL MODERNO JOSE LAGUNA; PIÑA GARZA, ENRIQUE; MARTINEZ MONTES, FEDERICO; PARDO VAZQUEZ, JUAN PABLO; RIVEROS ROSAS, HECTOR. (2013). BIOQUIMICA DE LAGUNA. MEXICO: MANUAL MODERNO  Subtema 3: Distribución del agua en el organismo El agua existe en todos los tejidos del organismo En algunos sitios es el componente más abundante → líquidos extracelulares (93-99% de su peso) El volumen total de agua en el organismo oscila entre 55% del PCT para pxs con obesidad y 70% para individuos “delgados” Las 2/3 partes del agua están en las células (30- Líquido intersticial (15% del PCT) 40% del PCT), divido en: Plasma (5% del PCT) JOSE LAGUNA; PIÑA GARZA, ENRIQUE; MARTINEZ MONTES, FEDERICO; PARDO VAZQUEZ, JUAN PABLO; RIVEROS ROSAS, HECTOR. (2013). BIOQUIMICA DE LAGUNA. MEXICO: MANUAL MODERNO JOSE LAGUNA; PIÑA GARZA, ENRIQUE; MARTINEZ MONTES, FEDERICO; PARDO VAZQUEZ, JUAN PABLO; RIVEROS ROSAS, HECTOR. (2013). BIOQUIMICA DE LAGUNA. MEXICO: MANUAL MODERNO  Subtema 4: Orígenes de los ingresos y egresos del agua Balance de agua e ingestión → 2-2,5 L diarios (aprox, según necesidades individuales) Agua visible (1200 mL) Agua oculta (1000 mL) Agua de oxidación (300 mL) → producida por mitocondria Zeidel ML. Salt and water: not so simple. J Clin Invest. 2017 May 1;127(5):1625-1626. doi: 10.1172/JCI94004. Epub 2017 Apr 17  Subtema 4: Orígenes de los ingresos y egresos del agua.- requerimiento hídrico Adulto sano, normopeso → 30-35 mL/kg/día (2000 – 2500 mL x día) En niños sanos, normopeso → 160 mL/kg/día JOSE LAGUNA; PIÑA GARZA, ENRIQUE; MARTINEZ MONTES, FEDERICO; PARDO VAZQUEZ, JUAN PABLO; RIVEROS ROSAS, HECTOR. (2013). BIOQUIMICA DE LAGUNA. MEXICO: MANUAL MODERNO  Subtema 4: Orígenes de los ingresos y egresos del agua Pérdidas sensibles Urinarias (complementaria 1200-1500 mL, se Excreción de necesitan al menos 50 mL de agua diarios para eliminar los sólidos) agua → 1000- Derivadas del metabolismo → fecal (100 mL 1200 mL por día diarios) y cutánea (sudoración) Pérdidas insensibles → 1000 mL Respiración y cutánea (evaporación) Zeidel ML. Salt and water: not so simple. J Clin Invest. 2017 May 1;127(5):1625-1626. doi: 10.1172/JCI94004. Epub 2017 Apr 17  Subtema 4: Orígenes de los ingresos y egresos del agua.- eliminación renal Los riñones filtran a diario alrededor de 200 L de plasma con 142 mEq de sodio/L La orina excretada no pasa de un litro al día con alrededor de 100 mEq de sodio, debido a un eficiente mecanismo de reabsorción, tanto de agua como de sodio El riñón tiene gran capacidad de eliminar agua y diluir los sólidos excretados; sin embargo, su capacidad de concentración, aunque grande, tiene límite; así, la densidad de la orina rara vez excede los 1.040 g/mL, aun en condiciones de gran escasez de agua En general, se necesitan por lo menos 500 mL de agua diarios para eliminar los sólidos, 40 a 50 g, derivados del metabolismo Zeidel ML. Salt and water: not so simple. J Clin Invest. 2017 May 1;127(5):1625-1626. doi: 10.1172/JCI94004. Epub 2017 Apr 17  Subtema 4: Orígenes de los ingresos y egresos del agua.- sudoración Cuando la temperatura ambiente se eleva, el organismo tiende a eliminar calor, es decir, a bajar su Mecanismo muy activo para la temperatura por medio de la regulación de la temperatura sudoración, extrayendo así calor de corporal las masas tisulares; en situaciones de calor extremo, suelen perderse 10 L o más de agua en un día Sin embargo, existen mecanismos El sudor es una solución hipotónica reguladores de la salida de sales que contiene las siguientes en el sudor y, por ejemplo, en el sustancias: Na+, 48 mEq/L; K+, 5.9 individuo aclimatado a medios mEq/L; Cl-, 40 mEq/L; NH4+, 3.5 cálidos, la pérdida de sal en el mEq/L, y urea sudor es mínima Zeidel ML. Salt and water: not so simple. J Clin Invest. 2017 May 1;127(5):1625-1626. doi: 10.1172/JCI94004. Epub 2017 Apr 17 Subtema 4: Orígenes de los ingresos y egresos del agua.- sudoración (termorregulación) Liberación de sudor en superficie Regulación homeostática de la T° corporal: Regulación del flujo sanguíneo en dermis < producción de sudor → conserva el calor Se contraen vasos sanguíneos En bajas temperaturas: Flujo sanguíneo reduce Pérdida de calor se atenúa Subtema 4: Orígenes de los ingresos y egresos del agua.- sudoración (termorregulación) Percepción de altas T° o calor producido por AF > Producción de sudor Se evapora desde la superficie Disminuye la T° corporal Bibliografía » Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida. » Hsia SM. Nutritional Biochemistry. Int J Mol Sci. 2023 Jun 2;24(11):9661. doi: 10.3390/ijms24119661. PMID: 37298610; PMCID: PMC10253821. » MURRAY ROBERT K. (2001). BIOQUIMICA DE HARPER. » MATHEWS, CHRISTOPHER K.; HOLDE, K. E. VAN; APPLING, DEAN R.; ANTHONY-CAHILL, SPENCER J.. (2013). BIOQUIMICA. MADRID: PERSON. Bioquímica Nutricional Nutrición y Dietética - Presencial Unidad 1 INTRODUCCIÓN A LA BIOQUÍMICA Tema 3 EQUILIBRIO HIDRO-ELECTROLÍTICO Jasser Palacios Guzmán, Lcd/MsC Subtemas » Subtema 1: Compartimento de líquido y balance hídrico » Subtema 2: Regulación de los ingresos de agua corporal » Subtema 3: Regulación de la pérdida de agua y solutos » Subtema 4: Concentración de electrolitos en los líquidos corporales Objetivo Identificar la regulación de electrolitos del cuerpo humano y relacionar el balance hídrico con la concentración de electrolitos ACTIVIDAD DE INICIO Actividad: Retroalimentación del tema anterior  Subtema 1: Compartimento de líquido y balance hídrico Los líquidos del organismo humano comprenden: Intracelular Extracelular Líquidos de cavidades (pleural, peritoneal, pericárdica…) El mantenimiento del líquido extracelular (LE) y el pH están interrelacionados El cuerpo está compuesto por 60-70% de agua La distribución del agua corporal en diferentes compartimentos depende del contenido de soluto en cada compartimento La osmolaridad de los líquidos extra e intracelular es la misma, pero existe una diferencia en el contenido de solutos Vadusevan, DM., Sreekumari, S. & Kannan, V. (2011). Texto de Bioquímica.  Subtema 1: Compartimento de líquido y balance hídrico Intracelular → 28 L (40% del Agua total del PCT) Intravascular cuerpo → 42 L Extracelular → → 2,8 L (4%) (60% del PCT) 14 L (20% del PCT) Extravascular → 11,2 L (16%) Vadusevan, DM., Sreekumari, S. & Kannan, V. (2011). Texto de Bioquímica.  Subtema 1: Compartimento de líquido y balance hídrico Se representan columnas donde La composición de los son identificados los electrolitos y compartimentos líquidos se suele sus concentraciones en mEq/L, en representar por el gráfico de relación con las cantidades totales Gamble presentes En el lado izquierdo se colocan los En el lado derecho se colocan los cationes Na+, K+, Ca2+ y Mg2+ aniones JOSE LAGUNA; PIÑA GARZA, ENRIQUE; MARTINEZ MONTES, FEDERICO; PARDO VAZQUEZ, JUAN PABLO; RIVEROS ROSAS, HECTOR. (2013). BIOQUIMICA DE LAGUNA. MEXICO: MANUAL MODERNO JOSE LAGUNA; PIÑA GARZA, ENRIQUE; MARTINEZ MONTES, FEDERICO; PARDO VAZQUEZ, JUAN PABLO; RIVEROS ROSAS, HECTOR. (2013). BIOQUIMICA DE LAGUNA. MEXICO: MANUAL MODERNO  Subtema 1: Compartimento de líquido y balance hídrico JOSE LAGUNA; PIÑA GARZA, ENRIQUE; MARTINEZ MONTES, FEDERICO; PARDO VAZQUEZ, JUAN PABLO; RIVEROS ROSAS, HECTOR. (2013). BIOQUIMICA DE LAGUNA. MEXICO: MANUAL MODERNO  Subtema 1: Compartimento de líquido y balance hídrico El HCO3- permite El Na+ es el catión El Cl- es el anión más equilibrar el balance más importante del LE importante del LE de Na+ La única diferencia Existen cantidades importante se debe a Al tener carga pequeñas de otros la presencia de 7- negativa, las proteínas iones (Ca2+, K+, PO4- 8g/100 mL de proteína forman parte de los , SO4, entre otros) en plasma → 16-18 aniones mEq/L JOSE LAGUNA; PIÑA GARZA, ENRIQUE; MARTINEZ MONTES, FEDERICO; PARDO VAZQUEZ, JUAN PABLO; RIVEROS ROSAS, HECTOR. (2013). BIOQUIMICA DE LAGUNA. MEXICO: MANUAL MODERNO  Subtema 1: Compartimento de líquido y balance hídrico.- composición del compartimento intracelular Los iones Existe equi- intracelulares más Los PO4- son los osmolaridad entre abundantes son los aniones más los compartimentos cationes K+ y abundantes extra e Mg2+ intracelulares JOSE LAGUNA; PIÑA GARZA, ENRIQUE; MARTINEZ MONTES, FEDERICO; PARDO VAZQUEZ, JUAN PABLO; RIVEROS ROSAS, HECTOR. (2013). BIOQUIMICA DE LAGUNA. MEXICO: MANUAL MODERNO  Subtema 1: Compartimento de líquido y balance hídrico En equilibrio, la osmolaridad de LE y del LI son idénticos El contenido de solutos del LI es constante El Na+ es retenido solo en LE El total de solutos corporales dividido entre el total de agua corporal da como resultado la osmolaridad del líquido corporal El total de solutos intracelulares dividido entre la osmolaridad del plasma debe ser igual al volumen intracelular Vadusevan, DM., Sreekumari, S. & Kannan, V. (2011). Texto de Bioquímica.  Subtema 2: Regulación de los ingresos de agua corporal Los principales factores que controlan la ingesta de líquidos son la sed y la tasa del metabolismo El centro de la sed es estimulado por el incremento en la osmolaridad de la sangre, lo que conduce un incremento en la ingesta La función renal es el principal factor que controla la tasa de salida La tasa de pérdida a través de la piel está influida por el tiempo, la pérdida es mayor en climas calientes (transpiración) y menor en climas frescos La pérdida de agua a través de la piel se incrementa al 13% por cada grado centígrado aumentando en la T° corporal durante la fiebre Vadusevan, DM., Sreekumari, S. & Kannan, V. (2011). Texto de Bioquímica.  Subtema 2: Regulación de los ingresos de agua corporal 1g de CHO produce 0,6 mL de agua Durante la 1g de proteína produce 0,4 mL de oxidación de los agua productos 1g de grasa genera 1,1 mL de agua alimentarios: El consumo de 1000 kcal produce 125 mL de agua Vadusevan, DM., Sreekumari, S. & Kannan, V. (2011). Texto de Bioquímica.  Subtema 2: Regulación de los ingresos de agua corporal.- intercambio entre compartimentos intersticial e intracelular La membrana celular es una estructura que sólo deja pasar de manera libre el agua y algunas moléculas, por lo general, sin carga, tales como el CO2 y O2 JOSE LAGUNA; PIÑA GARZA, ENRIQUE; MARTINEZ MONTES, FEDERICO; PARDO VAZQUEZ, JUAN PABLO; RIVEROS ROSAS, HECTOR. (2013). BIOQUIMICA DE LAGUNA. MEXICO: MANUAL MODERNO  Subtema 2: Regulación de los ingresos de agua corporal JOSE LAGUNA; PIÑA GARZA, ENRIQUE; MARTINEZ MONTES, FEDERICO; PARDO VAZQUEZ, JUAN PABLO; RIVEROS ROSAS, HECTOR. (2013). BIOQUIMICA DE LAGUNA. MEXICO: MANUAL MODERNO  Subtema 3: Regulación de la pérdida de agua y solutos Ingesta por día Excreción por día Agua en alimentos → 1250 mL Orina → 1500 mL Oxidación de alimentos → 300 mL Piel → 500 mL Agua ingerida → 1200 mL Pulmones → 700 mL Heces → 50 mL Total → 2750 mL Total → 2750 mL Vadusevan, DM., Sreekumari, S. & Kannan, V. (2011). Texto de Bioquímica.  Subtema 3: Regulación de la pérdida de agua y solutos Entre los compartimentos extra e Osmolaridad → presión osmótica intracelulares ocurre un activo ejercida por el número de moles intercambio de líquidos y por litro en la solución electrolitos Osmolaridad = medición de la Osmolaridad → presión osmótica concentración de solutos definida ejercida por el número de moles como el número de osmoles (Osm) por kg de solvente de un soluto por litro de solución (Osm/L) Vadusevan, DM., Sreekumari, S. & Kannan, V. (2011). Texto de Bioquímica.  Subtema 3: Regulación de la pérdida de agua y solutos La presión osmótica de las células es muy constante Riñón → encargado de mantener la osmolaridad de los líquidos del organismo al elaborar orina muy diluida y así perder agua, y también, dentro de ciertos límites, al producirla más concentrada para conservar agua El riñón responde a los cambios de composición del LE por las vías indirectas de la actividad de hormonas como la aldosterona y la hormona antidiurética Vadusevan, DM., Sreekumari, S. & Kannan, V. (2011). Texto de Bioquímica.  Subtema 3: Regulación de la pérdida de agua y solutos < Osmolaridad del plasma = orina hipotónica abundante (diluida) > Osmolaridad del plasma = orina hipertónica (concentrada) Cuando la osmolaridad del plasma y del líquido disminuyen, como sucedería al administrar agua o soluciones hipotónicas, se produce orina hipotónica abundante Por el contrario, la presencia de una cantidad excesiva de sales en el compartimiento plasmático, o sea el aumento en la osmolaridad del líquido extracelular, por ejemplo, por la pérdida de agua o por la administración excesiva de soluciones hipertónicas, determina la eliminación de orina concentrada, en un esfuerzo por reducir la osmolaridad de los líquidos corporales Vadusevan, DM., Sreekumari, S. & Kannan, V. (2011). Texto de Bioquímica.  Subtema 3: Regulación de la pérdida de agua y solutos La presión osmótica Si este gradiente es Los cristaloides y el coloidal ejercida por reducido, el fluido será agua pueden difundirse proteínas es el principal extravasado y fácilmente a través de factor que mantiene los acumulado en el una membrana compartimentos de LI e espacio intersticial → intravasculares edema La osmolaridad del La osmolaridad es plasma varía de 285- La albúmina es la dependiente del número 295 mOsm/kg; ésta es principal responsable de de partículas de soluto y mantenida por el riñón, mantener el balance el principal factor el cual excreta agua o osmótico determinante es el Na solutos según sea requerido Vadusevan, DM., Sreekumari, S. & Kannan, V. (2011). Texto de Bioquímica.  Subtema 3: Regulación de la pérdida de agua y solutos Los principales reguladores son las hormonas aldosterona y antidiurética (ADH) y el sistema renina-angiotensina Aldosterona → secretada por la zona glomerular de la corteza adrenal que regula el intercambio Na+/K+ y el intercambio Na+/H+ en los túbulos renales El efecto neto es la retención de sodio Vadusevan, DM., Sreekumari, S. & Kannan, V. (2011). Texto de Bioquímica.  Subtema 3: Regulación de la pérdida de agua y solutos ADH → cuando la osmolaridad del plasma se eleva, los osmoreceptores del hipotálamo son estimulados → secreción de ADH La ADH incrementa la reabsorción de agua por los túbulos renales Por tanto, cantidades proporcionales de sodio y agua son retenidos para mantener la osmolaridad Cuando la osmolaridad disminuye, la secreción de ADH es inhibida Cuando el volumen de LE se expande, la secreción de aldosterona es cortada Vadusevan, DM., Sreekumari, S. & Kannan, V. (2011). Texto de Bioquímica.  Subtema 3: Regulación de la pérdida de agua y solutos Sistema renina-angiotensina → cuando existe una caída del LE, el flujo del plasma renal disminuye y esto resulta en liberación de renina por células yuxtaglomerulares Los factores que estimulan la liberación de renina son: Disminución en la presión sanguínea Depleción de sal Prostanglandinas Los inhibidores de la liberación de renina son: Incremento en la presión sanguínea Consumo de sal Inhibidores de prostanglandinas Vadusevan, DM., Sreekumari, S. & Kannan, V. (2011). Texto de Bioquímica. Vadusevan, DM., Sreekumari, S. & Kannan, V. (2011). Texto de Bioquímica.  Subtema 3: Regulación de la pérdida de agua y solutos.- alteraciones Deshidratación con aumento Deshidratación con pérdida de relativo de sales → diuresis sales → el agua se pierde menos osmótica y eliminación de glucosa que las sales y el agua del LE viaja urinaria hacia las células Retención de agua → retención Deshidratación paralela a la aún mayor de sales y retención de pérdida de sales → los líquidos agua sin retención equivalente de corporales permanecen isotónicos sales (edema) JOSE LAGUNA; PIÑA GARZA, ENRIQUE; MARTINEZ MONTES, FEDERICO; PARDO VAZQUEZ, JUAN PABLO; RIVEROS ROSAS, HECTOR. (2013). BIOQUIMICA DE LAGUNA. MEXICO: MANUAL MODERNO  Subtema 4: Concentración de electrolitos en los compartimentos de líquidos corporales Solutos Plasma (mEq/L) Líquido interstiticial Líquido intracelular (mEq/L) (mEq/L) Cationes Sodio 140 146 12 Potasio 4 5 160 Calcio 5 3 - Magnesio 1,5 1 34 Aniones Cloruro 105 117 2 Bicarbonato 24 27 10 Sulfato 1 1 - Proteína 15 7 54 Otros aniones 13 1 - Vadusevan, DM., Sreekumari, S. & Kannan, V. (2011). Texto de Bioquímica. Bibliografía » Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida. » Hsia SM. Nutritional Biochemistry. Int J Mol Sci. 2023 Jun 2;24(11):9661. doi: 10.3390/ijms24119661. PMID: 37298610; PMCID: PMC10253821. » MURRAY ROBERT K. (2001). BIOQUIMICA DE HARPER. » MATHEWS, CHRISTOPHER K.; HOLDE, K. E. VAN; APPLING, DEAN R.; ANTHONY-CAHILL, SPENCER J.. (2013). BIOQUIMICA. MADRID: PERSON. Bioquímica Nutricional Nutrición y Dietética - Presencial Unidad 1 INTRODUCCIÓN A LA BIOQUÍMICA Tema 4 EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE Jasser Palacios Guzmán, Lcd/MsC Subtemas » Subtema 1: Concepto del pH » Subtema 2: Escala del pH » Subtema 3: pH; ácidos y bases débiles » Subtema 4: Desequilibrios del estado ácido base Objetivo Conocer el equilibrio ácido - base, y los estados patológicos del pH ACTIVIDAD DE INICIO Actividad: Retroalimentación del tema anterior  Subtema 1: Concepto del pH El término pH fue introducido en 1909 por Sörensen, quien lo definió como el logaritmo negativo de la concentración de ion hidrógeno Los valores de pH bajos corresponden a concentraciones altas de H+, y los valores de pH altos corresponden a concentraciones bajas de H+. Vadusevan, DM., Sreekumari, S. & Kannan, V. (2011). Texto de Bioquímica.  Subtema 1: Concepto del pH Los ácidos son donadores de protones y las bases son aceptores de protones El sistema de regulación ácido-base protege al organismo contra las modificaciones del pH, debidas en especial a la continua formación de diversos ácidos producidos en el metabolismo El pH del líquido extracelular es muy constante entre 7.35 y 7.45 En los mamíferos, la vida es incompatible con valores de pH en la sangre menores de 7 o mayores de 8 Vadusevan, DM., Sreekumari, S. & Kannan, V. (2011). Texto de Bioquímica. Subtema 2: Escala de pH  Subtema 3: Ácidos y bases débiles.- intercambio iónico El organismo dispone de cantidades casi ilimitadas de CO2 provenientes del metabolismo aerobio de las células, que se combina con H2O y forma ácido carbónico, H2CO3 H2CO3 → ácido volátil Ácidos volátiles: El ácido sulfúrico, derivado de los aminoácidos cisteína y metionina Los ácidos acetoacético y β-hidroxibutírico, derivados de la degradación de las grasas El ácido úrico, proveniente de las bases púricas El ácido fosfórico, originado a partir de diversos compuestos que contienen grupos fosfato El H+ del ácido no volátil es neutralizado de inmediato por el ion bicarbonato, HCO3-, para convertirse en ácido carbónico y después en CO2 y H2O Vadusevan, DM., Sreekumari, S. & Kannan, V. (2011). Texto de Bioquímica.  Subtema 3: Ácidos y bases débiles.- mecanismo respiratorio de regulación del pH Cambios de los volúmenes respiratorios y la frecuencia del número de respiraciones → oxígeno en sangre Equilibrio entre el CO2 y HCO3- → eliminación del ácido carbónico (CO2) Para un pH de 7.4, la relación [HCO3-]/[CO2] es de 20 a 1 Vadusevan, DM., Sreekumari, S. & Kannan, V. (2011). Texto de Bioquímica.  Subtema 3: Ácidos y bases débiles.- mecanismo renal de regulación del pH Al principio se combinan con HCO3- → eliminar los ácidos fijos (iones H+) El filtrado glomerular tiene pH de 7.4 El pH de la orina varía de 4 a 8 La orina se puede acidificar o alcalinizar Vadusevan, DM., Sreekumari, S. & Kannan, V. (2011). Texto de Bioquímica.  Subtema 3: Ácidos y bases débiles Cuando se produce una orina ácida, se adiciones H+ Vadusevan, DM., Sreekumari, S. & Kannan, V. (2011). Texto de Bioquímica.  Subtema 3: Ácidos y bases débiles Cuando la orina es alcalina (pH >8) → signo de infecciones urinarias, como la cistitis Si el pH urinario es ácido → podría provocarse la formación de cálculos renales o inflamación de vejiga Una dieta rica en frutas, verduras o lácteos puede aumentar el pH de la orina Una dieta rica en pescado, carne o queso puede disminuir el pH de la orina  Subtema 4: Desequilibrios del estado ácido base JOSE LAGUNA; PIÑA GARZA, ENRIQUE; MARTINEZ MONTES, FEDERICO; PARDO VAZQUEZ, JUAN PABLO; RIVEROS ROSAS, HECTOR. (2013). BIOQUIMICA DE LAGUNA. MEXICO: MANUAL MODERNO  Subtema 4: Desequilibrios del estado ácido base JOSE LAGUNA; PIÑA GARZA, ENRIQUE; MARTINEZ MONTES, FEDERICO; PARDO VAZQUEZ, JUAN PABLO; RIVEROS ROSAS, HECTOR. (2013). BIOQUIMICA DE LAGUNA. MEXICO: MANUAL MODERNO  Subtema 4: Desequilibrios del estado ácido base Pérdida de bases Acumulación de ácidos no volátiles Acidosis metabólica Descenso de la excreción de ácidos desde los riñones Pérdida de ácido Alcalosis metabólica Ganancia de bases JOSE LAGUNA; PIÑA GARZA, ENRIQUE; MARTINEZ MONTES, FEDERICO; PARDO VAZQUEZ, JUAN PABLO; RIVEROS ROSAS, HECTOR. (2013). BIOQUIMICA DE LAGUNA. MEXICO: MANUAL MODERNO  Subtema 4: Desequilibrios del estado ácido base Acidosis respiratoria → Alcalosis respiratoria → aumento de la pCO2 descenso de la pCO2 JOSE LAGUNA; PIÑA GARZA, ENRIQUE; MARTINEZ MONTES, FEDERICO; PARDO VAZQUEZ, JUAN PABLO; RIVEROS ROSAS, HECTOR. (2013). BIOQUIMICA DE LAGUNA. MEXICO: MANUAL MODERNO  Subtema 4: Desequilibrios del estado ácido base JOSE LAGUNA; PIÑA GARZA, ENRIQUE; MARTINEZ MONTES, FEDERICO; PARDO VAZQUEZ, JUAN PABLO; RIVEROS ROSAS, HECTOR. (2013). BIOQUIMICA DE LAGUNA. MEXICO: MANUAL MODERNO Bibliografía » Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida. » Hsia SM. Nutritional Biochemistry. Int J Mol Sci. 2023 Jun 2;24(11):9661. doi: 10.3390/ijms24119661. PMID: 37298610; PMCID: PMC10253821. » MURRAY ROBERT K. (2001). BIOQUIMICA DE HARPER. » MATHEWS, CHRISTOPHER K.; HOLDE, K. E. VAN; APPLING, DEAN R.; ANTHONY-CAHILL, SPENCER J.. (2013). BIOQUIMICA. MADRID: PERSON.  Bioquímica Nutricional Nutrición y Dietética - Presencial Unidad 2 HIDRATOS DE CARBONO Tema 1 GENERALIDADES DE LOS HIDRATOS DE CARBONO Jasser Palacios Guzmán, Lcd/MsC Subtemas » Subtema 1: Definición y características » Subtema 2: Monosacáridos y disacáridos » Subtema 3: Polisacáridos » Subtema 4: Metabolismo de los hidratos de carbono Objetivo Identificar las características básicas de los hidratos de carbono y su metabolismo  ACTIVIDAD DE INICIO Actividad: Presentación del tema y subtema semanal  Subtema 1: Definición y características También llamados glúcidos, carbohidratos o sacáridos Moléculas que contienen C, H y O; en proporción 1:2:1 respectivamente La unidad básica (y más simple) de los HC es un monosacárido de seis carbonos 🡪 glucosa Appleton, A. & Vanbergen, O. (2013). Lo esencial en metabolismo y nutrición.  Subtema 1: Definición y características.- entrada de glucosa a las células La glucosa (o sus derivados) participa en todas las rutas metabólicas de los HC La glucosa no puede difundirse directamente a través de la membrana plasmática 🡪 bicapa fosfolipídica es impermeable a moléculas polares Entrada y salida de glucosa están mediadas por transportadores especializados 🡪 regulación del tráfico de glucosa a través de membrana celular Appleton, A. & Vanbergen, O. (2013). Lo esencial en metabolismo y nutrición.  Subtema 1: Definición y características.- entrada de glucosa a las células (difusión facilitada) En ciertos ambientes existe más glucosa extracelular que intracelular 🡪 gradiente de concentración favorece que la glucosa entre pasivamente a la célula Sin embargo, es necesaria una ruta para atravesar la membrana 🡪 transportadores de difusión facilitada GLUT Estos transportadores de “alta afinidad” permiten un transporte + rápido (y efectivo) de glucosa a través de las membranas Appleton, A. & Vanbergen, O. (2013). Lo esencial en metabolismo y nutrición.  Subtema 1: Definición y características.- transportadores GLUT Appleton, A. & Vanbergen, O. (2013). Lo esencial en metabolismo y nutrición.  Subtema 1: Definición y características.- transportadores GLUT Appleton, A. & Vanbergen, O. (2013). Lo esencial en metabolismo y nutrición.  Subtema 1: Definición y características.- entrada de glucosa a las células (transporte activo secundario) Cuando la glucosa extracelular es menor que la intracelular, la entrada El gradiente de Na alimenta la de glucosa se acopla al transporte importación de glucosa en contra de Na 🡪 co-transporte de su gradiente de concentración unidireccional sodio-glucosa SGLT1 Sistema operativo en el TD, El SGLT1 transporta una molécula permitiendo la absorción de de glucosa, otra de galactosa y dos glucosa de Na Appleton, A. & Vanbergen, O. (2013). Lo esencial en metabolismo y nutrición. Appleton, A. & Vanbergen, O. (2013). Lo esencial en metabolismo y nutrición. Raymond, J. & Morrow, K. (2021). Krause Dietoterapia (15 ed.) Cap. 1.  Subtema 2: Monosacáridos y disacáridos Glucosa (6) Los monosacáridos son HC formados de seis Fructosa (6) carbonos, tales como: Galactosa (6) La fórmula general de los azúcares más simples (monosacáridos) es (CH2O)n, donde n puede ir de 3 a 6 (triosas, pentosas o hexosas) Glucosa 🡪C6H12O6 La glucosa forma un anillo, formando un hexágono Appleton, A. & Vanbergen, O. (2013). Lo esencial en metabolismo y nutrición.  Subtema 2: Monosacáridos y disacáridos Los azúcares pueden existir de dos formas, denominadas D y L (derecha e izquierda), espejo una de la otra La glucosa tiene un papel central como fuente energética celular La glucosa se puede almacenar en los seres vivos en forma de glucógeno en el caso de animales y de almidón en plantas Appleton, A. & Vanbergen, O. (2013). Lo esencial en metabolismo y nutrición.  Subtema 2: Monosacáridos y disacáridos.- glucosa La D-glucosa, antes denominada dextrosa Principal combustible celular Fuente energética preferida de células cerebrales y de las células que tienen pocas mitocondrias o que carecen de ellas como eritrocitos Fuentes dietéticas: almidón de plantas y disacáridos lactosa, maltosa y sacarosa Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 2: Monosacáridos y disacáridos.- fructosa La D-fructosa o levulosa; azúcar de la fruta por su alto contenido en frutos Encontrada también en algunos vegetales y en la miel Por gramo, la fructosa es 2 veces más dulce que la sacarosa 🡪 puede utilizarse en cantidades menores Utilizada como edulcorante en procesados El aparato reproductor masculino utiliza importantes cantidades de fructosa, ya que se sintetiza en vesículas seminales y después se incorpora al semen 🡪 espermatozoides lo utilizan como fuente energética Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 2: Monosacáridos y disacáridos.- galactosa Necesaria para la síntesis de diversas moléculas, como la lactosa, los glucolípidos, fosfolípidos, proteoglucanos y glucoproteínas En la gatactosemia (enfermedad genética) se carece de una enzima necesaria para metabolizar la galactosa, acumulándose galactosa, galactosa-1-fosfato y galactitol 🡪 daño hepático, cataratas y retraso mental grave Tratamiento eficaz 🡪 dx precoz y dieta de eliminación de galactosa (leche y derivados, vísceras, algunos cereales y leguminosas) Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 2: Monosacáridos y disacáridos Los disacáridos están compuestos por dos Sacarosa (glucosa + fructosa) monosacáridos unidos mediante un enlace Lactosa (glucosa + galactosa) glucosídico, así existen: Maltosa (glucosa + glucosa) La digestión de los disacáridos y de otros HC se produce a través de enzimas sintetizadas por las células que recubren el ID La deficiencia de alguna de éstas produce síntomas desagradables cuando se ingiere el disacárido no digerible Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 2: Monosacáridos y disacáridos Los HC se absorben en forma de monosacáridos y cualquier molécula de disacárido sin digerirse pasa al ID en donde la presión osmótica extrae agua de los tejidos circundantes 🡪 diarrea Las bacterias del colon digieren los disacáridos (los fermentan) 🡪 gas (distensión y dolor cólico) Deficiencia más común 🡪 intolerancia a la lactosa Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 2: Monosacáridos y disacáridos.- lactosa Disacárido de la leche Formado por una molécula de galactosa unida por el grupo OH del carbono 1 a través de un enlace glucosídico, con el grupo OH del carbono 4 de una molécula de glucosa La lactosa es un azúcar reductor Mckee Truddy & Mckee James. (2013). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida.  Subtema 2: Monosacáridos y disacáridos.- maltosa Disacárido con Producto enlace glucosídico intermediario de la Azúcar de malta entre dos hidrólisis del