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LIC. NUTRICIÓN
QUÍMICA BIOLÓGICA
2016
Equipo Docente
Nuria Mitjans………………………. Responsable de Práctico
Ethelina Cargnelutti…………… Responsable de Práctico
Ethel Larregle……………………….Prof. Colaborador
Alicia Molina…………………………… Prof. Responsable
Blog para el intercambio de información
http://quimicabiologicaunsl.wikispaces.com
Área de Química Biológica - Universidad Nacional de San Luis
Licenciatura en Bioquímica
Farmacia
Biología Molecular
Ingeniería en Alimentos
Analista Biológico
Optativo en plantas
Licenciatura en Nutrición
Licenciatura en Química
Licenciatura y Profesorado en Ciencias
Biológicas
http://www.facultaddesalud.unsl.edu.ar
http://alumnos.unsl.edu.ar
http://planesestudio.unsl.edu.ar
Carrera
LICENCIATURA EN NUTRICIÓN (42)
Código
Materias del Primer Año
Plan
Ordenanza
Años
Cantidad
de Materias
11/09
11/09
5
37
Período
Tipo de
Cursado
Programas
Disponibles(*)
Correlativa
s
1 (160)
INTRODUCCION A LA BIOLOGIA
1° bimestre
Normal
No Tiene
2 (161)
INTRODUCCION A LA QUIMICA
1° bimestre
Normal
No Tiene
3 (217)
QUIMICA ORGANICA
1° cuatrimestre
Normal
2014 - mas
Ver
(1)
4 (841)
ANATOMIA Y FISIOLOGIA I
1° cuatrimestre
Normal
2014 - 2013 - mas
Ver
(1)
5 (842)
ANTROPOLOGIA Y FUNDAMENTOS DE
LA ALIMENTACION
1° cuatrimestre
Normal
2014 - 2013 - mas
Ver
(2)
6 (843)
SALUD COMUNITARIA
1° cuatrimestre
Normal
2014 - 2013 - mas
Ver
(1)
7 (226)
QUIMICA ANALITICA
2° cuatrimestre
Normal
2013 - mas
Ver
(1)
8 (31)
QUIMICA BIOLOGICA
2°
cuatrimestre
Normal
2013 - mas
Ver
(2)
9 (791)
BIOESTADÍSTICA APLICADA
2° cuatrimestre
Normal
2014 - mas
Ver
(1)
10 (844)
ANATOMIA Y FISIOLOGIA II
2° cuatrimestre
Normal
2013 - 2013 - mas
Ver
(1)
Período
Tipo de
Cursado
1° cuatrimestre
Normal
2014 - 2013 - mas
Ver
(3)
1° cuatrimestre
Normal
2014 - mas
Ver
(1)
1° cuatrimestre
Normal
2014 - mas
Ver
(3)
14 (846) NUTRICION NORMAL I
1° cuatrimestre
Normal
2014 - 2013 - mas
Ver
(3)
15 (326) TECNOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS
2° cuatrimestre
Normal
Ver
(3)
16 (847) NUTRICION MATERNO INFANTIL
2° cuatrimestre
Normal
2013 - mas
Ver
(4)
17 (848) TÉCNICA DIETÉTICA
2° cuatrimestre
Normal
2013 - mas
Ver
(4)
18 (865) NUTRICIÓN NORMAL II
2° cuatrimestre
Normal
Ver
(4)
Código
11 (22)
Materias del Segundo Año
BROMATOLOGIA
12 (505) PSICOLOGIA GENERAL Y EVOLUTIVA
13 (845)
MICROBIOLOGIA Y PARASITOLOGIA
ALIMENTARIAS
Programas
Disponibles(*)
Correlativa
s
ALGUNAS PREGUNTAS QUE PODREMOS RESPONDER EN
QUÍMICA BIOLÓGICA
Si sumerjo los choclos recién cosechados en agua hirviendo unos
minutos, se conserva su sabor dulce. ¿Cómo ocurre esto?
¿Qué nutriente aporta más energía en su degradación completa: un
azúcar o un aminoácido de igual número de átomos de C? ¿por qué?
El arsénico es muy tóxico para la mayoría de los organismos,
¿cómo se explica?
¿Por qué vulgarmente hablamos de “colesterol bueno”
y “colesterol malo”?
¿Por qué un exceso de azúcares en la dieta conduce a un aumento de
los depósitos de grasa y de peso corporal?
¿Qué es la urea, cómo se produce y elimina?
¿Qué sucede si se ingiere un exceso de Vitamina A?
¿La deficiencia de cuál oligoelemento causa la enfermedad llamada
“bocio”?
¿Cómo hace frente el organismo a una situación de “inanición”
o ayuno prolongado?
LIC. NUTRICIÓN
QUÍMICA BIOLÓGICA
2016
PROGRAMA SINTETICO
Tema 1: Introducción a la Bioquímica de la Nutrición. Objeto de
estudio. Herramientas para comprender el Metabolismo.
Enzimas.
Tema 2: Cadena respiratoria. Fosforilación oxidativa.
Tema 3: Metabolismo de los carbohidratos: Digestión. Vía
Glicolítica. Lanzadera del glicerofosfato
Tema 4: Destinos del Piruvato. Ciclo de Krebs. Vía de las
Pentosa fosfato.
Tema 5: . Gluconeogénesis. Metabolismo del glucógeno.
Tema 6 y 7: Metabolismo de los lípidos: Digestión. Transporte.
Lipogénesis y Lipólisis.
Tema 8: Metabolismo de Aminoácidos: Digestión. Degradación
y destino de los esqueletos carbonados. Ciclo de la urea
Bolilla 9: Metabolismo de Purinas, pirimidinas y Metabolismo
del grupo Hemo.
Tema 10: Acidos Nucleicos: DNA y RNA. Síntesis de proteínas.
Tema 11: Minerales. Vitaminas. Metabolismo.
Tema 12: Hormonas. Características y función
Tema 13: Integración metabólica. Homeostasis.
LIC. NUTRICIÓN
PROGRAMA
QCA. BIOLÓGICA
ANALITICO
Y/O
DE
EXAMEN
Tema 1: Introducción a la Bioquímica de la Nutrición. Objeto
de estudio. Relación con otras ramas de las ciencias biológicas y
de la salud.
Compuestos constituyentes de la materia viva. Función de
los nutrientes y otros componentes dietéticos en la nutrición.
Concepto de Metabolismo. Anabolismo y catabolismo. Vías,
ciclos y cascadas metabólicas.
Enzimas. Caracteres generales. Nomenclatura y clasificación.
Coenzimas. Cinética enzimática. Factores que afectan la
actividad enzimática: temperatura, pH, concentración de enzima
y concentración de sustrato. Ecuación de Michaelis-Menten.
Inhibición de enzimas, competitiva y no competitiva. Regulación
enzimática:
compartimentalización,
enzimas
alostéricas,
modificación por unión covalente. Isoenzimas. Zimógenos.
BIOLOGÍA CELULAR
BIOLOGÍA MOLECULAR
QUÍMICA BIOLÓGICA
Ciencias de la salud
MEDICINA
NUTRICIÓN
OBJETOS DE ESTUDIO DE LA QUÍMICA BIOLÓGICA
Aportes de la Química Biológica a la Nutrición
Estudio de los
componentes
de los seres vivos
Bioelementos
Moléculas
biológicas
Estudio de las
transformaciones químicas
que suceden en las células
Metabolismo
COMPUESTOS CONSTITUYENTES
DE LA MATERIA VIVA
INORGÁNICOS
ORGÁNICOS
(MOLÉCULAS
BIOLÓGICAS)
• AGUA (65% PC)
• MINERALES sólidos (P, Ca)
• IONES en solución
•
•
•
•
HIDRATOS DE CARBONO
LÍPIDOS
PROTEÍNAS
ÁCIDOS NUCLEICOS
• VITAMINAS
• HORMONAS
• PIGMENTOS
BIOELEMENTOS
(Elementos Biógenos)
(En el organismo humano – Criterio CUANTITATIVO - Expresado en % de Peso Corporal)
ELEMENTOS PRIMARIOS
ELEMENTOS SECUNDARIOS
(96% del Peso Corporal)
Oxígeno ( O ) 65,0 %
Potasio ( K+) 0,30 %
Carbono (C ) 18,5
Azufre ( S ) 0,25
Hidrógeno ( H ) 10,0
Sodio ( Na+) 0,20
Nitrógeno ( N ) 3,0
Cloro ( Cl -) 0,15
Calcio ( Ca ) 1,5
Magnesio ( Mg ) 0,05
Hierro ( Fe) 0,005
Fósforo ( P ) 1,0
OLIGOELEMENTOS
Fluor ( F ) 0,001 %
Cobre (Cu ) 0,0002
Yodo( I ) 0,00004
Manganeso ( Mn ) 0,00003
Zinc ( Zn ) vestigios
Cobalto( Co ) vestigios
BIOMOLÉCULAS
(Criterio ESTRUCTURAL)
•AMINOÁCIDOS
MOLÉCULAS SIMPLES
•NUCLEÓTIDOS
•MONOSACÁRIDOS
•ÁCIDOS GRASOS
•PROTEÍNAS
MACROMOLÉCULAS
•ÁCIDOS NUCLEICOS
•POLISACÁRIDOS
•LÍPIDOS
NUTRIENTES
CLASIFICACION DE LOS NUTRIENTES
(Criterio: CANTIDAD REQUERIDA EN LA DIETA NORMAL)
MACRONUTRIENTES
ALIMENTOS BÁSICOS
FUENTES DE ENERGÍA
MICRONUTRIENTES
FACTORES DIETÉTICOS
ESENCIALES
• H. DE CARBONO
• VITAMINAS
• PROTEINAS
• MINERALES
• LIPIDOS
• OLIGOELEMENTOS
No pueden ser sintetizados por el organismo
en cantidades suficientes
METABOLISMO
Conjunto de reacciones químicas que se llevan a cabo en las células
ENERGÍA
QUÍMICA
BIOSÍNTESIS
Catabolismo
DEGRADACIÓN
Estructuras complejas
Anabolismo
Estructuras simples
(Anabolismo: del griego ana “hacia arriba” y ballein “lanzar”)
(Catabolismo: del griego kata “hacia abajo” y ballein “lanzar”)
RELACIÓN ENTRE VÍAS ANABÓLICAS Y CATABÓLICAS
Nutrientes
que contienen
Energía
Carbohidratos
Lípidos
Proteínas
VIAS CATABOLICAS
(Degradación oxidativa)
NAD+
NADP+
FAD
ADP+HPO42-
NADH
NADPH
FADH2
ATP
CO2
H2O
NH3
Poder Reductor
Energía
Química
Moléculas
Precursoras
Macromoléculas
Celulares
Polisacáridos
Lípidos
Proteínas
Ácidos Nucleicos
Productos
finales
carentes
de Energía
VIAS ANABOLICAS
(Síntesis reductora)
Monosacáridos
Ácidos grasos
Aminoácidos
Bases nitrogenadas
Funciones del Metabolismo
1- Obtener energía y poder reductor a partir de los nutrientes
2- Degradar compuestos ingeridos con los alimentos,
o los de reserva, en productos más simples
3- Utilizar los productos de la degradación como precursores
para la síntesis de moléculas constituyentes de órganos y
tejidos y otras sustancias necesarias para su funcionamiento.
DEGRADACIÓN
SÍNTESIS
Catabolismo
Anabolismo
Nutrición y Metabolismo
Digestión. Conversión de los alimentos en sustancias
absorbibles en el tracto intestinal. Implica el desdoblamiento,
mecánico y químico de los alimentos, en moléculas absorbibles
Absorción de nutrientes. Pasaje del producto de la digestión
desde la luz intestinal a la circulación
Metabolización. Utilización de los nutrientes para obtención
de energía y/o para la síntesis de compuestos celulares.
Digestión - Absorción - Metabolización
de los alimentos
DIGESTIÓN
DIGESTIÓN
DIGESTIÓN y
ABSORCIÓN DE NUTRIENTES
METABOLIZACIÓN
Síntesis
Degradación
METABOLISMO INTERMEDIO
Conjunto de
reacciones químicas
que tienen lugar en
las células o en el
organismo
VÍAS ó
RUTAS
METABÓLICAS
Esquema de relaciones entre rutas catabólicas y anabólicas
Vías
catabólicas
convergentes
Vías anabólicas
divergentes
¿Cuáles son las “herramientas” fundamentales
de las Vías Metabólicas?
ENZIMAS
(catalizadores biológicos)
Se estudiarán en el desarrollo del curso
Esquemas de distintos tipos de Vías Metabólicas
a
A
B
b
C
c
d
D
e
E
Vías
metabólicas
a
A
B
b
C
c
d
D
f
P
Q
P
e
S
P
Ciclo
metabólico
d
S
A
B
D
c
a
C
b
A………….sustrato inicial
P, Q ……..producto final
B, C, D ……..metabolitos
a, b, c, d, e…… ENZIMAS
¿Cuáles son las “herramientas” fundamentales
de las Vías Metabólicas?
ENZIMAS
Sustancias que
colaboran con las
Enzimas
VITAMINAS
MINERALES
OLIGOELEMENTOS
Se estudiarán en el desarrollo del curso
LIC. NUTRICIÓN
QCA. BIOLÓGICA
PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN
Tema 1: Introducción a la Bioquímica de la Nutrición.
Objeto de estudio. Relación con otras ramas de las
ciencias biológicas y de la salud. Compuestos
constituyentes de la materia viva. Función de los
nutrientes y otros componentes dietéticos en la nutrición
. Concepto de Metabolismo. Anabolismo y catabolismo.
Vías, ciclos y cascadas metabólicas.
Enzimas. Caracteres generales. Nomenclatura y
clasificación. Coenzimas.
Cinética enzimática. Factores que afectan la actividad enzimática:
temperatura, pH, concentración de enzima y concentración de
sustrato. Ecuación de Michaelis-Menten. Inhibición de enzimas,
competitiva y no competitiva. Regulación enzimática:
compartimentalización, enzimas alostéricas, modificación por unión
covalente. Isoenzimas. Zimógenos.
• Las enzimas deben ser sintetizadas
correctamente, con las estructuras proteicas:
primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria si la
tuviera
• Cualquier alteración de la síntesis de estas
proteínas puede llevar a una patología
• A veces estas alteraciones puede
solucionarse con cambios en la dieta.
• La sustancia sobre las cuales actúan se
denominan SUSTRATO
•Ningún ser vivo puede vivir sin las
ENZIMAS
•La mayoría de las reacciones deben ser
catalizadas para que ocurran en el tiempo y el
momento que la célula lo requiere.
¿Qué funciones tienen las Enzimas?
Transformación (síntesis) de moléculas de
nutrientes simples en moléculas mas
complejas, y viceversa (degradación).
Extracción de energía desde combustibles o
compuestos degradables por oxidación.
Polimerización de subunidades para formar
macromoléculas.
Ejemplos de transformaciones
mediadas por Enzimas
Transformación de moléculas complejas en
moléculas simples y viceversa
ENZIMAS
PAN
PAPAS
ALMIDON
n (GLUCOSA)
ENZIMAS
ARROZ
GLUCOGENO
(GLUCOSA)n
ENZIMAS
PANCETA
CHIZITOS
MONO
GLICERIDOS
GRASAS
(TG)
ENZIMAS
CHORIZOS
ENZIMAS
TRIGLICERIDOS
GLICEROL
+3 AC.GRASOS
¿Cómo se denominan las Enzimas?
• Al nombre del sustrato o del producto, se le agrega la
terminación ASA
Por ejemplo: sacarasa, ureasa, amilasa, etc.
• Por la reacción que catalizan, por ej.: oxidoreductasa,
deshidrogenasa, descarboxilasa, etc.
• Otras tienen nombres arbitrarios, como:
ptialina salival, pepsina del jugo gástrico, tripsina, etc.
• Cada enzima tiene un nombre y un numero asignado por la
Unión Internacional de Bioquímica y Biología Molecular.
Por ej.: Lactato deshidrogenasa (EC 1.1.1.27)
1
1
1
Clase - subclase - subsubclase -
27
nº de orden
¿Cómo se clasifican las enzimas?
-Según la reacción que catalizanCLASE DE ENZIMA
1. Oxidorreductasas
2. Transferasas
3. Hidrolasas
4. Liasas
5. Isomerasas
6. Ligasas o sintetasas
REACCIÓN QUE CATALIZA
Reacciones de óxidoreducción
La transferencia de un grupo
de átomos, como amina,
carboxilo, carbonilo, metilo,
desde un sustrato
considerado donante, a otro
compuesto aceptor
La ruptura de enlaces C-O,
C-N, C-S y O-P por adición
de agua
La ruptura de uniones C-C,
C-S y C-N de la molécula de
sustrato, por un proceso
distinto al de hidrólisis
La interconversión de
isómeros ópticos,
geométricos o de posición
La formación de enlaces
entre C y O, S y N acoplada a
la hidrólisis de fosfatos de
alta energía.
Ejemplos
Lactato deshidrogenasa
Aminotranferasas
Hexoquinasa
fosfatasas, disacaridasas
Aldolasa
Fosfotriosa isomerasa.
Piruvato carboxilasa.
¿Cómo se clasifican las enzimas?
-Según la reacción que catalizan1-OXIDORREDUCTASAS
Alcohol deshidrogenasa
(EC 1.1.1.1)
Clase - subclase - subsubclase -
Lactato
1
deshidrogenasa
2-TRANSFERASAS
Hexoquinasa
(EC 2.7.1.2)
1
1
27
nº de orden
3. HIDROLASAS
Carboxipeptidasa A
(EC 3.4.17.1)
4. LIASAS
Piruvato
descarboxilasa
(EC 4.1.1.1)
5. ISOMERASAS
Fumarasa ó malato
isomerasa
(EC 5.2.1.1)
6. LIGASAS
Piruvato
carboxilasa
(EC 6.4.1.1)
Características de las Enzimas
 ESTRUCTURA TERCIARIA Y CUATERNARIA
 SITIO DE UNION AL SUSTRATO: SITIO ACTIVO
Uniones no Covalentes: Puente de hidrógeno
Hidrofóbicas
Electrostáticas
 NECESITAN DE FACTORES NO ENZIMATICOS: inorgánicos
(Metales) y orgánicos (Coenzimas)
 ESPECIFICIDAD DE SUSTRATO. Estereoespecificidad y
especificidad geométrica.
 SON REGULABLES: su actividad, su degradación y
la síntesis de la proteína-enzima.
Reacción catalizada por una Enzima
E
Enzima
+
S
ES
Sustrato
Complejo
ES
E
Enzima
+
P
Producto
ESPECIFICIDAD DE LAS ENZIMAS
ALTA
ESPECIFICIDAD
Ej: Glucoquinasa
ESPECIFICIDAD RELATIVA
Ej: Hexoquinasas
Único
sustrato
Glucosa
Grupo de
sustratos
Hexosas
(Glucosa, Fructosa,
Manosa)
GLUCOSA
Glucoquinasa
ATP
D-Glucosa
Glucoquinasa
ADP
GLUCOSA-6P
- P
COMPONENTES DE UNA ENZIMA
COFACTOR
ENZIMÁTICO
HOLOENZIMA
ENZIMA
TOTAL
=
APOENZIMA
PROTEÍNA
(termolábil)
+
COENZIMA
NO PROTEICA
(termoestable)
IONES
Inorgánicos
COFACTOR
ENZIMÁTICO
Fe 2+
Mn 2+
Mg 2+
Zn 2+
METALOENZIMAS
Molécula orgánica
No Proteica
Unión
débil
COENZIMAS
COENZIMAS
Unión
fuerte
(covalente)
VITAMINAS
NUCLEÓTIDOS
COENZIMAS
COENZIMAS
GRUPO
PROSTÉTICO
Biotina
Tiamina
Piridoxal-P
NAD
FAD
Transportadores de
grupos funcionales
Transportadores de
electrones y protones
COENZIMAS - VITAMINAS
Niacina
Riboflavina (Vit.B2)
NAD, NADP
Ion Hidruro (:H -)
PDH GAD
FAD, FMN
Electrones
SDH
Tiamina (Vit. B1)
PP-tiamina
Aldehídos
PDH, TC
Acido pantoténico
Coenzima A
Acido fólico
Piridoxina (B6)
Acido lipoico
Grupos acilo
Tiolasa
Grupos
monocarbonados
Ser-Tre
Deshidrat.
P-piridoxal
Transferencia
grupos aminos
Transaminas
as
Lipoamida
Electrones y
grupos acilos.
PDH
TH4
Enzimas que requieren
Iones Metálicos como COFACTORES
(METALOENZIMAS)
Citocromo oxidasa
Catalasa
Fe++ ó Fe+++
Peroxidasa
Anhidrasa carbónica
Zn++
Hexoquinasa
Glucosa-6-fosfatasa
Piruvato quinasa
Mg++
DISTRIBUCIÓN DE LAS ENZIMAS
 COMPARTIMENTALIZACION: Diferente localización
dentro de la célula (Enzimas mitocondriales,
liosomales, citosólicas, de membrana)
 SISTEMAS MULTIENZIMATICOS: Enzimas relacionadas,
ordenadas espacialmente en una secuencia de
reacciones (Ej: Cadena respiratoria)
 ENZIMAS MULTIFUNCIONALES: Una enzima que
presenta distintos sitios catalíticos que catalizan
deferentes reacciones (Ej: Acido graso sintasa)
BIBLIOGRAFÍA
-BLANCO, A., "Química Biológica", Ed. El Ateneo, 9° Edición,
Bs.As, 2011
-CHAMPE, HARVEY, FERRIER, “Bioquímica”,Ed Mac Graw- Hill
Interamericana, 3° Edición. 2006
-LEHNINGER, A.L., NELSON, D., COX, M., "Principios de
Bioquímica", Editorial Omega, S.A., 4° Ed., 2006.
Reimpresión año 2008.