Ciencias Exactas Calorimetría Y Metabolismo

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Ciencias Exactas Calorimetría Y Metabolismo

  1. 1. METABOLISMO Fabiola León Velarde Dpto. de Ciencias Biológicas y Fisiológicas
  2. 2. METABOLISMO ENERGÉTICO <ul><li>METABOLISMO </li></ul><ul><li>(DEFINICIÓN GENERAL) </li></ul>Sumatoria de TODAS las reacciones químicas que ocurren dentro del organismo ANABOLISMO CATABOLISMO SIMPLE COMPLEJO COMPLEJO SIMPLE
  3. 3. METABOLISMO ENERGÉTICO Primera Ley de la Termodinámica: <ul><li>“ la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma” </li></ul>ENERGÍA QUÍMICA (ALIMENTOS) DIGESTIÓN ABSORCIÓN EXCRECIÓN BIOSINTESIS ALAMCENAMIENTO TRABAJO Contracción CALOR DE ENERGÍA Muscular Glicógeno Proteínas
  4. 4. TASA METABOLICA BASAL <ul><li>TASA METABOLICA </li></ul><ul><li>BASAL (TMB) </li></ul>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.).
  5. 5. TASA METABOLICA (TM) <ul><li>TASA METABOLICA </li></ul><ul><li>(TM) </li></ul><ul><li>Calorimetría </li></ul>energía metabólica liberada por unidad de tiempo método para determinar TM en base a la cantidad de energía metabólica liberada
  6. 6. TASA METABOLICA: MEDICIÓN <ul><li>Puede medirse: </li></ul><ul><li>CALORIMETRIA INDIRECTA </li></ul><ul><li>CALORIMETRIA DIRECTA </li></ul><ul><li>TASA </li></ul><ul><li>METABOLICA </li></ul>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 O 2 = VO 2
  7. 7. CALORIMETRIA INDIRECTA: 1) Determinado por al diferencia entre la energía de los alimentos ingeridos y excretados (Kcal) <ul><li>La diferencia indica el gasto de energía. </li></ul><ul><li>Este método : </li></ul><ul><ul><ul><li>requiere medir las Kcal muy laborioso </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>asume que no hay cambios </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>en la composición del </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>organismo como ó </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>en el almacén de grasas </li></ul></ul></ul>Energía de alimentos ingeridos Energía de alimentos excretados TM =
  8. 8. CALORIMETRIA DIRECTA: 2) Determinación de TM por cantidad total de calor producido <ul><li>TM también se puede medir determinando la cantidad total de calor producido por el organismo. </li></ul><ul><li>Este método: </li></ul><ul><ul><ul><li>da información acerca de </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>TODO el combustible usado </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Requiere de un calorímetro calor producido por el organismo es medido por la ≠ de T ( º C) en el H 2 O quecircula por el calorímetro </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li> muy costoso </li></ul></ul></ul><ul><li> </li></ul>c
  9. 9. <ul><li>NOTA: </li></ul><ul><li>La energía de los alimentos que no es absorbida se encuentra en heces y orina. </li></ul><ul><li>La e nergía 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). </li></ul>
  10. 10. CALORIMETRIA INDIRECTA: 3) Determinación del consumo de O 2 = VO 2 <ul><li>“ La cantidad de calorías producidas por cada litro de O 2 en el metabolismo es relativamente constante, cualquiera que séa el combustible usado: </li></ul><ul><li>carbohidratos , lípidos ó proteínas ” </li></ul><ul><li>Carbohidratos: </li></ul><ul><li>4.2 Kcal / g ÷ 0.84 LO 2 / g = 5.0 Kcal / LO 2 </li></ul><ul><li>Lípidos: </li></ul><ul><li>9.4 Kcal / g ÷ 2.0 LO 2 / g = 4.7 Kcal / LO 2 </li></ul><ul><li>Proteínas: </li></ul><ul><li>4.3 Kcal / g ÷ 0.96 LO 2 / g = 4.5 Kcal / LO 2 </li></ul>≠ cantidad de energía / g de combustible ≠ cantidad de O 2 / g de combustible = cantidad de energía / LO 2
  11. 11. COCIENTE RESPIRATORIO (CR o R Q ): Es la relacón del volumen de CO 2 producido entre el volumen de O 2 consumido por unidad de tiempo <ul><li>Este método: </li></ul><ul><ul><li>requiere la determinación de la </li></ul></ul><ul><ul><li>cantidad de O 2 empleado en los </li></ul></ul><ul><ul><li>procesos de oxidación </li></ul></ul><ul><ul><li>puede ser empleado como medida </li></ul></ul><ul><ul><li>de TM porque la cantidad de calorias </li></ul></ul><ul><ul><li>producidas por Litro de O 2 empleado </li></ul></ul><ul><ul><li>en el metabolismo es relativamente </li></ul></ul><ul><ul><li>constante </li></ul></ul>C.R. (R Q ) = V CO 2 V O 2 aplicable a cualquier sustrato combustible (carbohiratos, lípidos, proteínas) técnicamente muy sencillo
  12. 12. COCIENTE RESPIRATORIO (R Q ) <ul><li>Las razones para emplear VO 2 y no VCO 2 como medida de la TM son: </li></ul><ul><ul><li>La gran cantidad de CO 2 que hay en el organismo es fácilmente intercambiable. </li></ul></ul><ul><ul><li> Ej. Hiperventilación </li></ul></ul><ul><ul><li>La oxidación de los diferentes combustibles dan diferentes cantidades de energía / Litro de CO 2 </li></ul></ul><ul><ul><li>Además con la medida del VO 2 no es necesario conocer exactamente que combustible esta siendo oxidado en un momento dado. </li></ul></ul>
  13. 13. COCIENTE RESPIRATORIO (R Q ) <ul><li>Carbohidratos: cuando se oxidan completemente, el consumo de VO 2 es = a la producción de CO 2 </li></ul><ul><li>Ej. Glucosa: </li></ul><ul><li>C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 6 CO 2 + 6 H 2 O </li></ul><ul><li>1 mmol de glucosa (180g) requiere: </li></ul><ul><li>6 x 22.4mL = 134.4 mL de O 2 </li></ul><ul><li>6 x 22.4mL = 134.4 mL de CO 2 </li></ul><ul><li>C.R. = 134.4 mL CO 2 = </li></ul><ul><li>134.4 mL O 2 </li></ul>1
  14. 14. COCIENTE RESPIRATORIO (R Q ) <ul><li>Lípidos: cuando se oxidan, el VO 2 consumido sobrepasa al VCO 2 formado. </li></ul><ul><li>Ej. Tripalmitina: </li></ul><ul><li>C 51 H 98 O 6 + 7.5 O 2 51 CO 2 + 49 H 2 O </li></ul><ul><li>1 mol de tripalmitina (806g) requiere: </li></ul><ul><li>72.5 x 22.4mL = 1624 mL de O 2 </li></ul><ul><li>51.0 x 22.4mL = 1142 mL de CO 2 </li></ul><ul><li>C.R. = 1142 mL CO 2 = </li></ul><ul><li>1624 mL O 2 </li></ul>0.7
  15. 15. COCIENTE RESPIRATORIO (R Q ) <ul><li>Proteínas: no son oxidadas completamente en el oraganismo, parte de ellas son excretadas como componenetes nitrogenados. </li></ul><ul><li>Ej. 1mg N 2 en la orina = 6.25 mg de proteína </li></ul><ul><li>C.R. = 4.76 mL CO 2 = </li></ul><ul><li>5.94 mL O 2 </li></ul>0.8
  16. 16. Alcance Metabólico <ul><li>Rango posible de tasas metabólicas: alcance metabólico aeróbico </li></ul><ul><li>Describe la relación de la tasa metabólica máxima a la tasa metabólica basal </li></ul><ul><li>La TM aumenta de 10 a 15 veces durante el ejercicio. </li></ul><ul><li>Durante la actividad sostenida (i.e. marathon) aumentan los procesos anaeróbicos. </li></ul>
  17. 17. VIAS ANAEROBICAS POSIBLES: <ul><li>Lactato </li></ul><ul><li>PIRUVATO Etanol </li></ul><ul><li>Acetil CoA </li></ul><ul><li>Glucosa + 2Pi +2ADP  2 Etanol +2CO 2 +2ATP </li></ul><ul><li>Glucosa + 2Pi +2ADP  2 Lactato +2ATP </li></ul><ul><li>Piruvato+NAD + +CoA  AcetilCo+CO 2 +NADH+H </li></ul>+ Oxaloacetato (C. de Krebs)
  18. 18. Deuda de Oxígeno
  19. 19. Periodos de absorción y de post-absorción <ul><li>P. de absorción : en el intestino </li></ul><ul><li>P. de post-absorción : mobilisación </li></ul><ul><ul><li>Glucogenolisis – glucógeno  glucosa </li></ul></ul><ul><ul><li>Lipolisis - triglicéridos  ácidos grasos </li></ul></ul><ul><ul><li>Proteólisis - proteinas  aminoácidos </li></ul></ul><ul><ul><li>Gluconeogénesis – </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>aminoácidos  glucosa “nueva” </li></ul></ul></ul><ul><li>En hígado, músculo esquelético, tejido adiposo </li></ul>
  20. 20. Sustratos almacenados, uso en el periodo de post-absorción. 21 4 9.5 Proteina 78 9 15.6 Triglicerol 1 4 0.5 Carbohidrat Total % Contenido energético (kcal/g) Contenido corporal (kg) Sustratos usados
  21. 21. Sustratos Preferenciales <ul><li>Cerebro  glucosa </li></ul><ul><li>Otros tejidos  glucosa o ácidos grasos </li></ul><ul><li>En hipoglicemia, sustrato preferencial  ácidos grasos. La glucosa se “guarda” para el cerebro. </li></ul>
  22. 22. Control de las Vías <ul><li>Producción de ATP : glucolisis, ciclo de krebs, y fosforilación oxidativa </li></ul><ul><li>Controladas por: </li></ul><ul><ul><li>Niveles de glucosa en plasma: receptores en hipotálamo y páncreas </li></ul></ul><ul><ul><li>Hormonas secretadas: insulina y glucagón </li></ul></ul>
  23. 23. TASA METABOLICA (TM) Y TAMAÑO CORPORAL (Pc) <ul><li>Un elefante (Pc = 4 toneladas) es un millón de veces mayor que una musaraña (Pc = 4 gramos.). </li></ul><ul><li>La TM (VO 2 ) de un animal mas grande sera mayor: </li></ul><ul><ul><ul><li>Elefante </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>268000 mLO 2 /h </li></ul></ul></ul><ul><li>Mas si la TM se calcula por gramo de Pc: </li></ul><ul><ul><ul><li>0.07 mLO 2 /h </li></ul></ul></ul><ul><li>Musaraña </li></ul><ul><li>35.5 mLO 2 /h </li></ul><ul><li>7.4mLO 2 /h </li></ul>
  24. 24. TASA METABOLICA (TM) Y TAMAÑO CORPORAL (Pc) Log VO 2 (mL / h) = Log 0.68 + 0.75 Log Pc
  25. 25. TASA METABOLICA (TM) Y TAMAÑO CORPORAL (Pc) <ul><li>Asumiendo que VO 2 es proporcional a Pc: </li></ul><ul><li>Vaca diseñada </li></ul><ul><li>a partir del VO 2 de </li></ul><ul><li>ratón: </li></ul><ul><li> </li></ul>Ratón diseñado a partir del VO 2 de una vaca: tendría una temperatura de 100 ( ºC) para mantenerse fría tendría que tener un pelaje de 20cm de espesor para mantenerse caliente

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