Ciencias Exactas Calorimetría Y Metabolismo

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Information about Ciencias Exactas Calorimetría Y Metabolismo

Published on July 28, 2007

Author: silviacensi

Source: slideshare.net

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

(DEFINICIÓN GENERAL)

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 ALAMCENAMIENTO TRABAJO Contracción CALOR DE ENERGÍA Muscular Glicógeno Proteínas

“ la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma”

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

BASAL (TMB)

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

(TM)

Calorimetría

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 O 2 = VO 2

Puede medirse:

CALORIMETRIA INDIRECTA

CALORIMETRIA DIRECTA

TASA

METABOLICA

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 =

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

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 H 2 O quecircula por el calorímetro muy costoso c

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 H 2 O quecircula por el calorímetro

muy costoso



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

NOTA:

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

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).

CALORIMETRIA INDIRECTA: 3) Determinación del consumo de O 2 = VO 2 “ La cantidad de calorías producidas por cada litro de O 2 en el metabolismo es relativamente constante, cualquiera que séa el combustible usado: carbohidratos , lípidos ó proteínas ” Carbohidratos: 4.2 Kcal / g ÷ 0.84 LO 2 / g = 5.0 Kcal / LO 2 Lípidos: 9.4 Kcal / g ÷ 2.0 LO 2 / g = 4.7 Kcal / LO 2 Proteínas: 4.3 Kcal / g ÷ 0.96 LO 2 / g = 4.5 Kcal / LO 2 ≠ cantidad de energía / g de combustible ≠ cantidad de O 2 / g de combustible = cantidad de energía / LO 2

“ La cantidad de calorías producidas por cada litro de O 2 en el metabolismo es relativamente constante, cualquiera que séa el combustible usado:

carbohidratos , lípidos ó proteínas ”

Carbohidratos:

4.2 Kcal / g ÷ 0.84 LO 2 / g = 5.0 Kcal / LO 2

Lípidos:

9.4 Kcal / g ÷ 2.0 LO 2 / g = 4.7 Kcal / LO 2

Proteínas:

4.3 Kcal / g ÷ 0.96 LO 2 / g = 4.5 Kcal / LO 2

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 Este método: requiere la determinación de la cantidad de O 2 empleado en los procesos de oxidación puede ser empleado como medida de TM porque la cantidad de calorias producidas por Litro de O 2 empleado en el metabolismo es relativamente constante C.R. (R Q ) = V CO 2 V O 2 aplicable a cualquier sustrato combustible (carbohiratos, lípidos, proteínas) técnicamente muy sencillo

Este método:

requiere la determinación de la

cantidad de O 2 empleado en los

procesos de oxidación

puede ser empleado como medida

de TM porque la cantidad de calorias

producidas por Litro de O 2 empleado

en el metabolismo es relativamente

constante

COCIENTE RESPIRATORIO (R Q ) Las razones para emplear VO 2 y no VCO 2 como medida de la TM son: La gran cantidad de CO 2 que hay en el organismo es fácilmente intercambiable. Ej. Hiperventilación La oxidación de los diferentes combustibles dan diferentes cantidades de energía / Litro de CO 2 Además con la medida del VO 2 no es necesario conocer exactamente que combustible esta siendo oxidado en un momento dado.

Las razones para emplear VO 2 y no VCO 2 como medida de la TM son:

La gran cantidad de CO 2 que hay en el organismo es fácilmente intercambiable.

Ej. Hiperventilación

La oxidación de los diferentes combustibles dan diferentes cantidades de energía / Litro de CO 2

Además con la medida del VO 2 no es necesario conocer exactamente que combustible esta siendo oxidado en un momento dado.

COCIENTE RESPIRATORIO (R Q ) Carbohidratos: cuando se oxidan completemente, el consumo de VO 2 es = a la producción de CO 2 Ej. Glucosa: C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 6 CO 2 + 6 H 2 O 1 mmol de glucosa (180g) requiere: 6 x 22.4mL = 134.4 mL de O 2 6 x 22.4mL = 134.4 mL de CO 2 C.R. = 134.4 mL CO 2 = 134.4 mL O 2 1

Carbohidratos: cuando se oxidan completemente, el consumo de VO 2 es = a la producción de CO 2

Ej. Glucosa:

C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 6 CO 2 + 6 H 2 O

1 mmol de glucosa (180g) requiere:

6 x 22.4mL = 134.4 mL de O 2

6 x 22.4mL = 134.4 mL de CO 2

C.R. = 134.4 mL CO 2 =

134.4 mL O 2

COCIENTE RESPIRATORIO (R Q ) Lípidos: cuando se oxidan, el VO 2 consumido sobrepasa al VCO 2 formado. Ej. Tripalmitina: C 51 H 98 O 6 + 7.5 O 2 51 CO 2 + 49 H 2 O 1 mol de tripalmitina (806g) requiere: 72.5 x 22.4mL = 1624 mL de O 2 51.0 x 22.4mL = 1142 mL de CO 2 C.R. = 1142 mL CO 2 = 1624 mL O 2 0.7

Lípidos: cuando se oxidan, el VO 2 consumido sobrepasa al VCO 2 formado.

Ej. Tripalmitina:

C 51 H 98 O 6 + 7.5 O 2 51 CO 2 + 49 H 2 O

1 mol de tripalmitina (806g) requiere:

72.5 x 22.4mL = 1624 mL de O 2

51.0 x 22.4mL = 1142 mL de CO 2

C.R. = 1142 mL CO 2 =

1624 mL O 2

COCIENTE RESPIRATORIO (R Q ) Proteínas: no son oxidadas completamente en el oraganismo, parte de ellas son excretadas como componenetes nitrogenados. Ej. 1mg N 2 en la orina = 6.25 mg de proteína C.R. = 4.76 mL CO 2 = 5.94 mL O 2 0.8

Proteínas: no son oxidadas completamente en el oraganismo, parte de ellas son excretadas como componenetes nitrogenados.

Ej. 1mg N 2 en la orina = 6.25 mg de proteína

C.R. = 4.76 mL CO 2 =

5.94 mL O 2

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.

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  2 Etanol +2CO 2 +2ATP Glucosa + 2Pi +2ADP  2 Lactato +2ATP Piruvato+NAD + +CoA  AcetilCo+CO 2 +NADH+H + Oxaloacetato (C. de Krebs)

Lactato

PIRUVATO Etanol

Acetil CoA

Glucosa + 2Pi +2ADP  2 Etanol +2CO 2 +2ATP

Glucosa + 2Pi +2ADP  2 Lactato +2ATP

Piruvato+NAD + +CoA  AcetilCo+CO 2 +NADH+H

Deuda de Oxígeno

Periodos de absorción y de post-absorción P. de absorción : en el intestino P. de post-absorción : mobilisación Glucogenolisis – glucógeno  glucosa Lipolisis - triglicéridos  ácidos grasos Proteólisis - proteinas  aminoácidos Gluconeogénesis – aminoácidos  glucosa “nueva” En hígado, músculo esquelético, tejido adiposo

P. de absorción : en el intestino

P. de post-absorción : mobilisación

Glucogenolisis – glucógeno  glucosa

Lipolisis - 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. 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

Sustratos Preferenciales Cerebro  glucosa Otros tejidos  glucosa o ácidos grasos En hipoglicemia, sustrato preferencial  ácidos grasos. La glucosa se “guarda” para el cerebro.

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

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 (VO 2 ) de un animal mas grande sera mayor: Elefante 268000 mLO 2 /h Mas si la TM se calcula por gramo de Pc: 0.07 mLO 2 /h Musaraña 35.5 mLO 2 /h 7.4mLO 2 /h

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

La TM (VO 2 ) de un animal mas grande sera mayor:

Elefante

268000 mLO 2 /h

Mas si la TM se calcula por gramo de Pc:

0.07 mLO 2 /h

Musaraña

35.5 mLO 2 /h

7.4mLO 2 /h

TASA METABOLICA (TM) Y TAMAÑO CORPORAL (Pc) Log VO 2 (mL / h) = Log 0.68 + 0.75 Log Pc

TASA METABOLICA (TM) Y TAMAÑO CORPORAL (Pc) Asumiendo que VO 2 es proporcional a Pc: Vaca diseñada a partir del VO 2 de ratón: 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

Asumiendo que VO 2 es proporcional a Pc:

Vaca diseñada

a partir del VO 2 de

ratón:



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