Download - Bases Bioquimicas Nutricion
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
1/70
Bases Bioquímicas de la Nutrición Humana
Homero Rubbo
Departamento de BioquímicaFacultad de MedicinaUniversidad de la República
BCC5-Marzo 2016
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
2/70
Bases Bioquímicas de la Nutrición HumanaImportancia Biomédica
Requerimientos Nutricionales
Requerimientos Energéticos:
Fuentes principales de Energía de la Dieta yFactores que afectan el requerimiento energético
BMR: niños tienen mayor velocidad metabólica basal
Adultos: músculo es reemplazado por agua y grasa,disminuyendo 2% BMR por década.
Ejercicio!! Ayuno: BMR decrece hasta 50%
Hormonas: sexuales, crecimiento aumentan BMR
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
3/70
Importancia Biomédica
Desnutrición
Obesidad
Nutrición y promoción de salud
Nutrición y enfermedades crónicas
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
4/70
Requirimientos NutricionalesAgua: Balance hídrico (ácido base e hidroelectrolítico)
Proteínas : amino ácidos esenciales y balance nitrogenado
Lípidos: esenciales, ácidos grasos, transporte de vitaminas,colesterol
Carbohidratos : requerimientos de glucosa
Fibra
Micronutrientes : Minerales y Vitaminas (funcionesregulatorias, no energéticas ni estructurales) – RDA-
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
5/70
- Diferencia entre la ingestión total de N y la pérdidatotal del mismo en orina, heces, transpiración
- Balance normal: Ingestión diaria de N es igual a lapérdida
- Balance positivo: Niños en crecimiento, embarazo,lactancia, adolescencia ya que las proteínas sonnecesarias para crecimiento tisular y reparación.
- Balance negativo: dieta carente de aa esenciales,estrés metabólico, dieta falta en proteínas
enfermedades, trauma, cirugía, etc.
Balance Nitrogenado
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
6/70
Aminoácidos
Proteínastisulares
Proteínasdieta
EliminaciónOrina, heces, descamaciónConversión metabólica
Purinas, pirimidinas, hemo,porfirinas, adrenalina,
glucosa, lipidos
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
7/70
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
8/70
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
9/70
Proteínas: Fuente de Amino ácidosEsenciales: histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina,
fenilalanina, treonina, triptofano,valina
Semi-esenciales: cisteine, tirosina y arginina
No esenciales
Amino ácido número 21: Selenocisteína
Rol estructural y fuente de energíaBalance Nitrogenado
Dietas hiperproteicas e hipercalóricas:
Proteínas como fuente de energía, glucógeno y triglicéridos Normoproteica: 0.8 g/kg/día (58 o 44 gr proteína por día para
hombre de 70 kg o mujer de 55 kg)
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
10/70
Carbohidratos
Principal componente energético de la dieta:habitualmente 60 % de calorías totales
Simples y complejos: velocidad de absorción
Indice glicémico
Intolerancia a carbohidratos: diabetes,insuficiencia de lactasa
Dietas ricas en carbohidratos versus ricas enácidos grasos
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
11/70
Acidos grasos
Saturados: palmítico (16:0), esteárico (18:0)
Insaturados: mono-, di- y poli- insaturados
Acidos grasos insaturados: ω6 y ω 3
ω 6: oleico (18:1), linoleico (18:2), araquidónico (20:4)
ω 3: linolénico (18:3), EPA (20:5), DHA (22:6)
Relación PUFAs / SFAs
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
12/70
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
13/70
Nomenclatura ωωωω: Nº de carbonos que separan al último dobleenlace del extremo metilo.
ωωωω-3ωωωω-6
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
14/70
ωωωω-3
ωωωω-6
ωωωω-6
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
15/70
Acido palmítico (16:0)
Acido esteárico (18:0)
Acidos grasos saturados habituales en la dieta
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
16/70
Arachidonic acid (omega-6)
Acidos grasos poliinsaturados habituales en la dieta
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
17/70
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
18/70
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
19/70
Información Nutricional: Calorías de Lípidos
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
20/70
Fibra: componentes de la dieta que nopueden ser digeridos por enzimasInsoluble: Celulosa, Hemicelulosa, Lignina
(formación materia fecal, disminuyen tiempode tránsito, ayudan absorción colesterol).En vegetales, granos, pan.
Soluble: Pectina, Gomas (geles viscosos enestómago e intestino, enlentecen vaciamientogástrico,digestión/absorción de carbohidratos,disminuyen pico posprandial insulina)En frutas, legumbres, avena.
Acciones fisiológicas y preventivas:
Recomendación 25-30 g de fibra por día!
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
21/70
Requerimientos EnergéticosContenido calórico de los nutrientes
Lípidos: 9 kcal/g
Glúcidos: 4 kcal/g
Proteínas: 4 kcal/g
Etanol: 7 kcal/g (no se considera un nutriente!)
Factores que afectan el requerimiento energéticoEdad, sexo, metabolismo basal, ejercicio físico
Dietas normo, hipo e hipercalóricas
40 kcal/kg/día = promedio
Indice de masa corporal = peso/altura 2 (20-25 normal)
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
22/70
Requerimientos Energéticos y Dieta Balanceada
Normocalórica
Proporción de calorías totales por grupo de macronutriente:
Actual : Glúcidos (46 %), Lípidos (42 %), Proteínas (12 %)
Objetivo : Glúcidos (58 %), Lípidos (30 %), Proteínas (12 %)
El objetivo es bajar los lípidos saturados de 16 a 10% y losmonoinsaturados del 19 al 10%, subiendo los PUFAs del 7 al 10%
También bajar los carbohidratos refinados del 18 al 10% y subirlos complejos del 22 al 48%.
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
23/70
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
24/70
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
25/70
MICRONUTRIENTES
• Minerales: calcio, magnesio, fósforo,hierro, sodio, potasio, cloruro, yodo,zinc, cobre, manganeso, selenio,molibdeno
• Vitaminas: hidrosolubles yliposolubles
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
26/70
Electrolitos> 100 mg/día Minerales> 100 mg/día
Trazasminerales1-100 mg/día
Ultratrazasminerales< 1 mg/día
Sodio Calcio Yodo ManganesoPotasio Fósforo Selenio FlúorCloruro Magnesio Cobre Cromo
Hierro Zinc MolibdenoSulfuro
Minerales requeridos de la dieta
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
27/70
Sodio (Na+), Cloruro (Cl-) y Potasio (K+)• Constituyen los principales electrolitos (iones
inorgánicos disueltos) ampliamente distribuidos enlos compartimentos fluídos del organismo.
• Establecen los gradientes iónicos a través de lasmembranas biológicas, mantienen el balancehídrico y neutralizan cargas positivas y negativasen proteínas y otras moléculas.
RDA Na+: 1.2-1.5 g/díaRDA Cl- : 1.8-2.3 g/díaRDA K+: 4.7 g/día
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
28/70
Calcio (Ca+2)• Es el mineral mas abundante en el cuerpo
• Se requiere para la actividad de muchasenzimas, interviene en algunas respuestashormonales y es esencial para la coagulaciónsanguínea y para la contracción muscular
• Su déficit resulta en una de las principales
causas del desarrollo de osteoporosis
RDA: 800-1200 mg/día
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
29/70
Fósforo• ATP es un intermediario en los procesos
celulares que generan energía libre como la
glucólisis, respiración, etc. y procesos queconsumen energía libre
• Funciones: esencial para la síntesis de ATP (fosfoxidativa), actúa como sistema buffer,componente estructural del ADN y ARN,fosfolípidos, nucleótidos, creatina fosfato, AMPc,GMPc, etc. Hidroxiapatita Ca 10 (OH) 2(PO 4)6
RDA: 700 mg/día
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
30/70
Hi
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
31/70
• El hierro de la dieta presente en la carne (hemo) se absorbefácilmente, no así el hierro no hémico de los vegetales, pueséstos tienen compuestos que lo quelan o precipitan como fitatosu oxalatos.
• La absorción a nivel intestinal como hierro (II) es promovida porla vitamina C.
• Se transporta por la sangre como hierro (III) con la transferrinae ingresa a las células que lo necesitan por endocitosis mediadapor receptor.
• Se almacena en las células como hierro (III) en la ferritina.• Las deficiencias en hierro resultan en anemia microcíticahipocrómica, con glóbulos rojos pequeños y pálidos.
Hierro
RDA: 10-15 mg/día
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
32/70
Cobre• Se encuentra en diversas metaloenzimas entre las que
se encuentran la citocromo oxidasa, superóxidodismutasa, lisil-oxidasa y ∆9-desaturasa.
• Algunos de los síntomas de la carencia de cobre son lahipercolesterolemia, desmineralización de los huesos,
anemia y desmielinización del tejido nervioso.
• La enfermedad de Wilson, está asociada a una
acumulación anormal de cobre en varios tejidos y setrata con penicilamina (quelante natural del cobre).
RDA: 1.5-3 mg/día
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
33/70
Zinc• Se requiere para la actividad de muchas
metaloenzimas, entre las que se encuentranproteínas reguladoras así como ARN y ADNpolimerasas
• La carencia de zinc en los niños está marcadapor crecimiento deficiente y por trastornos en
el desarrollo sexual
RDA: 8-10 mg/día
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
34/70
Yodo• El yodo de la dieta se absorbe muy eficientemente y
se transporta a la glándula tiroides, dónde sealmacena y utiliza para la síntesis de las hormonastiroideas
• Las hormonas tiroideas juegan un papel principal enla regulación de la tasa del metabolismo basal deladulto y en el crecimiento y desarrollo del niño
• La principal fuente natural de yodo proviene de lospeces de agua marina
RDA: 150µµµµg/día
l l
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
35/70
Otros oligoelementos…• Selenio: actúa principalmente en la glutatiónperoxidasa, que destruye de forma eficiente los
peróxidos en el citosol (RDA: 50-60µµµµg/día)
• Molibdeno: componente de la xantina oxidasa ysulfito oxidasa. Participa en reacciones redox. La
deficiencia produce acumulación de sulfito e inducesíntomas neurológicos (RDA: 45µµµµg/día)
• Fluoruro: refuerza los huesos y los dientes, siendoañadido habitualmente al agua. Forma fluorapatitaen el esmalte dental y disminuye ladesmineralización (RDA: 1 mg/día)
VITAMINAS
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
36/70
VITAMINAS• Compuestos orgánicos que serequieren en pequeñas cantidades para
cumplir diversas funciones bioquímicas.
• En general, no pueden sintetizarse porlos organismos y deben provenir de ladieta.
• Su rol más prominente es actuar como
cofactores de reacciones enzimáticas.
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
37/70
Clasificación de las VITAMINASTipo Forma Activa Función
HIDROSOLUBLES B1 Tiamina Pirofosfato de
tiaminaTransferencia dealdehídos
B2 Riboflavina FMN y FAD Transferencia deelectrones
B3 Niacina NAD y NADP Transferencia deelectrones
B5 Ac. Pantoténico CoA Transferencia de
acilosB6 Piridoxal Fosfato depiridoxal
Transferencia deaminas
B8 Biotina Biocitina Transferencia decarboxilos
B9 Ac Fólico Tetrahidxofolato Transferencia de gruposmonocarbonados
B12 Cobalamina Desplazamiento 1,2de H
Vitamina C Ac Ascórbico Reacciones deHidroxilación
C o m p
l e j o B
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
38/70
Clasificación de las VITAMINAS
Tipo Forma Activa Función
LIPOSOLUBLES Vitamina A Retinal VisiónVitamina D Calcitriol o
1,25-hidroxicolecalciferol
Metabolismo fostocalcico
Vitamina E Alfa Tocoferol Antioxidante lipidicoVitamina K Menaquinona Síntesis de factores
de la coagulación
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
39/70
B1: La deficiencia severa de tiamina en la dietacompromete la capacidad de generar energía delas células provocando graves problemas
neurológicos y cardíacos.
Esta enfermedad conocida como beriberi secaracteriza por causar atrofia, debilidadmuscular, edemas y trastornos cardíacos.
Presenta elevada incidencia en regiones dondela dieta se basa en arroz descascarillado, que
tiene un contenido muy bajo de tiamina.
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
40/70
Vitamina B2Riboflavina
Precursora de FMN y FAD,
grupo prostético de flavoproteínas .
Presente en lácteos, carne, pollo, pescado y legumbres.
RDA: 1.1-1.3 mg/día
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
41/70
Aunque las deficiencias de Riboflavina, sonmuy poco frecuentes, se observa en
alcohólicos con deficiencia en varias vitaminas.En dichos casos se observa un retraso en elcrecimiento, perturbaciones oculares,
degeneración de mielina y debilidad muscular.
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
42/70
Vitamina B3Niacina
(Ácido nicotínico y nicotinamida)Dan origen a las coenzimas NAD + y NADP +
Presente en carne roja, pollo, pescado y cereales
integrales.
RDA: 14-16 mg/día; UL: 35 mg/día
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
43/70
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
44/70
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
45/70
• El centro reactivo de la CoA es el grupo SHterminal, al cual se unen los grupos acilomediante un enlace tioéster, formando el acetil-
CoA que presenta un alto potencial detransferencia de grupos acetilo.
• Se han descrito hasta el momento más de 70enzimas que utilizan el CoA o sus derivadoscon importantes funciones en: la oxidación deácidos grasos, oxidación del piruvato (piruvatodeshidrogenasa) y en el ciclo de Krebs.
Vitamina B
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
46/70
Vitamina B6Piridoxina, piridoxal, piridoxamina y
derivados fosforilados
Presente enpollo, carne,
pescado,huevos, arroz
integral, frutas,nueces.
RDA: 1.3 mgUL: 100 mg
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
47/70
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
48/70
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
49/70
Vitaminas hematopoyéticas:
Acido Fólico(Ácido pteroil glutámico)
RDA: 400µµµµg/día
Presente en cereales, legumbes, frutos cítricosy vegetales de hoja verde
• La carencia de folato provoca el bloqueo en la
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
50/70
La carencia de folato provoca el bloqueo en lasíntesis de ADN, lo cual lleva a que las células sedetengan en fase S y a un cambio megaloblástico enel tamaño y forma de los núcleos de las células endivisión.
• En la médula ósea se retarda la maduración de loshematíes, produciendo anemia macrocítica(hematíes grandes con membranas frágiles).
• Moléculas inhibidores del metabolismo de folatopueden ser usados como drogas anticancerígenas y
como agentes antimicrobianos.
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
51/70
Vitamina B12Cobalamina
Presente en productos deorigen animal exclusivamente
RDA: 2.4µµµµg/día
Vitaminas hematopoyéticas:
Cobalamina
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
52/70
• Es sintetizada exclusivamente pormicroorganismos
• Se encuentra solamente en alimentos deorigen animal. En el hígado se almacena 3 mg
• Su deficiencia causa anemia perniciosa(anemia megaloblástica asociada con
deterioro neurológico) al bloquear elmetabolismo de folato
Cobalamina
Vit i C
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
53/70
Vitamina CÁcido L-ascórbico
Los humanos y otros primates han perdidola capacidad de sintetizar vitamina C.
Está presente en cítricos, papas, brócoli,espinaca, frutillas, tomates, morrones.
RDA: 75-90 mg/díaUL: 2 g/día
Procesos en los que interviene la
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
54/70
q
Vitamina C• Antioxidante hidrosoluble. Reacciona conradicales libres y oxidantes.
• Síntesis de colágeno. Cofactor de la prolinahidroxilasa y de la lisina hidroxilasa queparticipan en la formación del colágeno.
• Degradación de tirosina.• Síntesis de adrenalina a partir de tirosina.
• Formación de sales biliares.• Síntesis de hormonas esteroideas.• Absorción de hierro. Reduce el Fe(III).
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
55/70
Vitamina ALos retinoides (retinol, retinaldehído y ácido
retinoico) constituyen la vitamina Apreformada y se encuentran en alimentos deorigen animal.
Los carotenoides se encuentran en plantas yconstituyen la provitamina A, pues pueden
ser clivados para formar los retinoides.RDA: 700-900µµµµg/día UL: 3000µµµµg/día
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
56/70
Vitamina D3 (colecalciferol)
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
57/70
Vitamina D3 (colecalciferol)No es estrictamente una vitamina ya que, además de
ingerida, puede ser sintetizada en la piel a expensas deluz ultravioleta y de 7-dehidrocolesterol (intermediario
en la síntesis de colesterol).
Las fuentes naturales de Vit D 3 son el pescado de aguasalada, hígado y yema de huevo
RDA: 5µµµµg/día UL: 50µµµµg/día
Vitamina D
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
58/70
Vitamina D
• Regulación de la absorción y homeostasis delcalcio.
• Actúa vía receptores nucleares que afectan la
expresión génica. Es de hecho una hormona.
• Su deficiencia lleva a raquitismo en niños(reblandecimiento y deformación en los huesos) yosteomalacia en adultos (desmineralización de los
huesos, más susceptibles a las fracturas).
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
59/70
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
60/70
Vitamina K
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
61/70
RDA: 90-120µµµµg/díaK1 filoquinona: derivada de vegetales
K2 menaquinona: sintetizada porbacterias intestinales
menadiona (sintetizada químicamente)el organismo puede convertirla a laforma biológicamente activa de la vit K
La vitamina K se requiere para la conversión de
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
62/70
q p
la protrombina y otros factores de la coagulaciónen su forma activa.
La carboxilación dependiente de vit K de ciertosresiduos de glutamato, los transforma en buenosagentes quelantes que pueden fijar calcio,esencial en la cascada de coagulación.
Warfarina: interfiere en la acción
de la vit K inhibiendo la activaciónde la protrombina. Actúa comoanticoagulante. Aplicación clínicaen el tratamiento de la trombosis
Estrés oxidativo (nitrosativo nitroxidativo)
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
63/70
Estrés oxidativo:“Perturbación en el balance pro-anti oxidante a favor del primero,produciendo potencialmente daño” - H. Sies 1991
“Disrupción en la señalización y control del estado redox celular” -J.M. Hansen 2006
OxidantesROS/ RNS
Antioxidantes
Estrés oxidativo (nitrosativo, nitroxidativo)
Antioxidantes en plasma humano
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
64/70
p
Hidrosolubles
- Ácido ascórbico (vit. C) 30-150 µM *- Ácido úrico (60-450 µM) *- Tioles proteicos (HSA) 400-600 µM
- Bilirrubina (20-50 µM) **
Liposolubles
- Tocoferol (Vit. E) 15-40 µM ***- Ubiquinol (0.4-1 µM) *
- Licopeno (0.5-1 µM) *- β-Caroteno (Vit. A) 0.3-0.6 µM *
* HPLC/EC
** HPLC/UV-Vis
*** HPLC/F
Productos de la oxidación de lípidos
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
65/70
p
-Dienos conjugados (234nm)
- Hidroperóxidos lipídicos(LOOH)
- Aldehídos
- Isoprostanos
Interfencias concomponentes del plasma⇒
extracción de lípidoscon solvente orgánico(MeOH/Hex/CH 2Cl2)+ BHT + edta
Si i f l á id ó bi
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
66/70
α -TOH
α - TO.
AH
A.
A
L.
LH
radical
lipídico
lípido
α-tocoferol
radicalα-tocoferoxilo
ascórbico
radicalascorbilo
dehidroascórbico
sistemas
reductores
intracelulares
eliminación
Lipoperoxidación
Sinergismo entre ∝∝∝∝-tocoferol y ácido ascórbico
Productos NutricéuticosL útil l i útil l d id
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
67/70
Lo útil, lo inútil y lo desconocido
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
68/70
H.K APPUS and A.T.D IPLOCKDietary Reference In
takes/ Institute of Medicine, USA (2000)
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
69/70
deficiency symptomsto be expected side effectsto be expected
1 10 100 1000
safe dose range
absolutely safe range
Tolerable UpperIntake Level
10000(mg) TEEstimated Average
Requirement
Recommended DietaryAllowance
¨ therapeutic ¨ range
EAR
RDA
UL
-
8/18/2019 Bases Bioquimicas Nutricion
70/70