METABOLISMO

Fabiola León Velarde Dpto. de Ciencias Biológicas y Fisiológicas

METABOLISMO ENERGÉTICO

METABOLISMO (DEFINICIÓN GENERAL)

Sumatoria de TODAS las reacciones químicas que ocurren dentro

del organismo

ANABOLISMO CATABOLISMO

SIMPLE COMPLEJO COMPLEJO SIMPLE

METABOLISMO ENERGÉTICO Primera Ley de la Termodinámica: “la energía no se crea ni se destruye, solo

se transforma”

ENERGÍA QUÍMICA (ALIMENTOS)

DIGESTIÓN

ABSORCIÓN

EXCRECIÓN

BIOSINTESIS

ALMACENAMIENTO

TRABAJO Contracción

CALOR

DE ENERGÍA

Muscular

Glicógeno

Proteínas

NOTA:

La energía de los alimentos que no es absorbida se encuentra en heces y orina.

La energía excretada no se pierde, sino mas bien NO se encuentra disponible para ser procesada por el metabolismo de ese organismo (1era Ley de la Termodinámica).

TASA METABOLICA BASAL

TASA METABOLICA BASAL (TMB)

Tasa metabólica de un organismo en reposo en ayuno y que se encuentra realizando SOLO funciones vitales para la vida (Ej. respiración, circulación, tono muscular, etc.).

TASA METABOLICA (TM)

TASA METABOLICA (TM)

Calorimetría

energía metabólica liberada por unidad de tiempo

método para determinar TM en base a la cantidad de energía metabólica liberada

TASA METABOLICA:MEDICIÓN

Puede medirse: CALORIMETRIA INDIRECTA

CALORIMETRIA DIRECTA

TASA METABOLICA

Determinando al diferencia entre la energía de los alimentos ingeridos y la de los alimentos excretados (Kcal)

Determinando la cantidad total de calor producida por el organismo

Determinando el consumo de O2 = VO2

CALORIMETRIA INDIRECTA:1) Determinado por al diferencia entre la energía de los alimentos ingeridos y excretados (Kcal)

La diferencia indica el gasto de energía. Este método:

requiere medir las Kcal muy laborioso

asume que no hay cambios en la composición del organismo como ó en el almacén de grasas

Energía de alimentos ingeridos

Energía de alimentos excretados

TM =

CALORIMETRIA DIRECTA:2) Determinación de TM por cantidad total de calor producido TM también se puede medir determinando la cantidad total de calor

producido por el organismo.

Este método: da información acerca de TODO el combustible usado

Requiere de un calorímetro calor producido por el organismo es medido por la ≠ de T

(º C) en el H2O que circula por el calorímetro

muy costoso

c

Calorímero de Lavoisier (1780)

CALORIMETRIA INDIRECTA (Respirometría):3) Determinación del consumo de O2 = VO2

“La cantidad de calorías producidas por cada litro de O2 en el metabolismo es relativamente constante,

cualquiera que séa el combustible usado: carbohidratos, lípidos ó proteínas”

Carbohidratos: 4.2 Kcal / g ÷ 0.84 LO2 / g = 5.0 Kcal / LO2

Lípidos:9.4 Kcal / g ÷ 2.0 LO2 / g = 4.7 Kcal / LO2

Proteínas:4.3 Kcal / g ÷ 0.96 LO2 / g = 4.5 Kcal / LO2

≠ cantidad de energía / g de combustible

≠ cantidad de O2 / g de combustible

= cantidad de energía / LO2

Consumo de oxígeno (VO2):

Este método: requiere la determinación de la cantidad de O2 empleado en los

procesos de oxidación

puede ser empleado como medida de TM porque la cantidad de calorias producidas por Litro de O2 empleado

en el metabolismo es relativamente constante

aplicable a cualquier sustrato combustible (carbohiratos, lípidos, proteínas)

técnicamente muy sencillo

Consumo de oxígeno (VO2):

Las razones para emplear VO2 y no VCO2 como medida de la TM son: La gran cantidad de CO2 que hay en el organismo es

fácilmente intercambiable. Ej. Hiperventilación La oxidación de los diferentes combustibles dan

diferentes cantidades de energía / Litro de CO2

Además con la medida del VO2 no es necesario conocer exactamente que combustible esta siendo oxidado en un momento dado.

COCIENTE RESPIRATORIO (CR o RQ):Es la relación del volumen de CO2 producido entre el volumen de O2 consumido por unidad de tiempo

C.R. (RQ) = V CO2 -------------

V O2

COCIENTE RESPIRATORIO (RQ)

Carbohidratos: cuando se oxidan completemente, el consumo de VO2 es = a la producción de CO2

Ej. Glucosa:C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O

1 mmol de glucosa (180g) requiere:6 x 22.4mL = 134.4 mL de O2

6 x 22.4mL = 134.4 mL de CO2

C.R. = 134.4 mLCO2 =

134.4 mL O2

1

COCIENTE RESPIRATORIO (RQ) Lípidos: cuando se oxidan, el VO2 consumido

sobrepasa al VCO2 formado.

Ej. Tripalmitina:C51H98O6 + 7.5 O2 51 CO2 + 49 H2O

1 mol de tripalmitina (806g) requiere: 72.5 x 22.4mL = 1624 mL de O2

51.0 x 22.4mL = 1142 mL de CO2

C.R. = 1142 mLCO2 = 1624 mL O2

0.7

COCIENTE RESPIRATORIO (RQ)

Proteínas: no son oxidadas completamente en el oraganismo, parte de ellas son

excretadas como componenetes nitrogenados.

Ej. 1mg N2 en la orina = 6.25 mg de proteína

C.R. = 4.76 mL CO2 = 5.94 mL O2

0.8

Alcance Metabólico

Rango posible de tasas metabólicas: alcance metabólico aeróbico

Describe la relación de la tasa metabólica máxima a la tasa metabólica basal

La TM aumenta de 10 a 15 veces durante el ejercicio.

Durante la actividad sostenida (i.e. marathon) aumentan los procesos anaeróbicos.

VIAS ANAEROBICAS POSIBLES:

Lactato

PIRUVATO Etanol

Acetil CoA

Glucosa+2Pi+2ADP 2Etanol+2CO2+2ATP Glucosa+2Pi+2ADP 2Lactato+2ATP Piruv+NAD++CoAAcetilCoA+CO2+NADH+H

+Oxaloacetato (C. de Krebs)

Deuda de Oxígeno

Periodos de absorción y de post-absorción

P. de absorción: en el intestino P. de post-absorción: mobilisación

Glucogenolisis – glucógeno glucosa Lipólisis - triglicéridos ácidos grasos Proteólisis - proteinas aminoácidos Gluconeogénesis –

aminoácidos glucosa “nueva” En hígado, músculo esquelético, tejido adiposo

Sustratos almacenados, uso en el periodo de post-absorción.

Sustratos usados

Contenido corporal

(kg)

Contenido energético

(kcal/g)Total %

Carbohidrat 0.5 4 1

Triglicerol 15.6 9 78

Proteina 9.5 4 21

Sustratos Preferenciales

Cerebro glucosa

Otros tejidos glucosa o ácidos grasos

En hipoglicemia, sustrato preferencial ácidos grasos. La glucosa se “guarda” para el cerebro.

Control de las Vías

Producción de ATP : glucolisis, ciclo de krebs, y fosforilación oxidativa

Controladas por:

Niveles de glucosa en plasma: receptores en hipotálamo y páncreas

Hormonas secretadas: insulina y glucagón

TASA METABOLICA (TM) Y TAMAÑO CORPORAL (Pc)

Un elefante (Pc = 4 toneladas) es un millón de veces mayor que una musaraña (Pc = 4 gramos.).

La TM (VO2) de un animal mas grande sera mayor:

Elefante268000 mLO2/h

Si la TM se calcula por gramo de Pc:0.07 mLO2/h

Musaraña 35.5 mLO2/h

7.4mLO2/h

TASA METABOLICA (TM) Y TAMAÑO CORPORAL (Pc)

Log VO2 (mL / h) = Log 0.68 + 0.75 Log Pc

TASA METABOLICA (TM) Y TAMAÑO CORPORAL (Pc) Asumiendo que VO2 es proporcional a Pc:

Vaca diseñada a partir del VO2 de

ratón:

Ratón diseñado a partir del VO2 de una vaca:

tendría una temperatura de100 (ºC) para mantenerse fría

tendría que tener un pelaje de 20cm de espesor para mantenerse caliente