Universidad Nacional Mayor de San Marcos. Facultad de Medicina Departamento Académico: Ciencias Dinámicas EAP NUTRICIÓN Curso Bioquímica Semestre 2014- I Tema: N° 1 Bioquímica: Definición , Importancia Agua - Propiedades. Electrolitos, minerales Profesor: Rubén Valdivieso I 18-03-14
Ruben Valdivieso I
Bioquímica Definición: Ciencia que estudia los constituyentes químicos de los seres vivos, sus funciones y transformaciones, así como los procesos que controlan a estas
Ruben Valdivieso I
Importancia Ciencia que estudia la vida a nivel molecular, elemento integrador con otras disciplinas relacionadas con la vida. Ej: Farmacología, patología, microbiología, fisiología, genética, embriología, neuroquímica, biotecnologia, etc.
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AGUA
Ruben Valdivieso I
AGUA
Ruben Valdivieso I
Distribuci贸n de electrones del agua
Ruben Valdivieso I
AGUA
Puente de H. Agua
Puente de H. En el hielo Ruben Valdivieso I
Agua Biomolécula más abundante en el ser humano (65 % - 70 %), Obeso (45 %). El hombre puede vivir sin oxígeno por unos minutos, después de esto, la necesidad más esencial de la vida es el agua. Una pérdida del 10% causa enfermedad, 20% puede causar la muerte (el cólera) En tejidos jóvenes (embrión) es más rico en agua.
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Propiedades del agua • Dipolo eléctrico • Puente de hidrógeno • Alta afinidad • Alto punto de ebullición 100ºC. -60,7ºC H2S • Densidad max a 4ºC 1g/ml. Hielo 0,9107 g/ml • Alto calor específico 1cal/g.ºc. Hielo 0,5 cal/g.ºc • Alto calor de vaporización 540 cal/g etanol 204 cal/g, metanol 263 cal/g Ruben Valdivieso I
Otros puentes de hidrógeno • • • • •
Agua y alcohol (O – HO) Agua y grupo tiol (O – HS) Agua y grupos aminos (O – N) Agua y grupo ceto (H – O=C) Agua y carboxilo (O – HOOC)
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Propiedades del agua • Alta constante dieléctrica 80 agua. metanol 33, etanol 24 • Capacidad de hidratación (carácter dipolar) • Disolvente de moléculas anfipáticas (micelas) • Disolvente de compuestos polares de naturaleza no iónica por puentes de hidrógenos. Ej alcohol, aminas, glúcidos. • Transparencia H3O+ + OH• Electrolito débil 2H2O • Termorregulación • 3,4 puentes de hidrógeno en el agua líquida. Ruben Valdivieso I
Capacidad de hidrataci贸n Ruben Valdivieso I
Propiedades: Como sustrato o productos en reacciones enzimรกticas G-6P + H2O
Glucosa + Pi
2 G-SH + H2O2
GS-SG + 2 H2O
Glutation Red
Glutation oxid
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Compartimiento acuoso corporal • Intracelular: 70 % • Extracelular: 30 % * Liquido cefalorraquideo intersticial, humor acuoso * Plasma, linfa
23% 7%
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Contenido de Agua en tejidos Tejido
%
Riñón
83
Sangre
83
Cerebro
82
Músculo Esq
76
Piel
72
Hígado
68
Hueso
22
Graso
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10
CONTENIDO (%) DE AGUA EN ALIMENTOS
ALIMENTO
% DE AGUA
CARNES Cerdo Vacuno Pollo Pescado
53 – 60 50 – 70 74 65 - 81
FRUTAS Baya, cereza, pera Manzana, melocotón, naranjas, uvas Fresa, tomate
80 – 85 90 – 95 90 – 95
HORTALIZAS Palta, plátano Brócoli, zanahoria, papas Espárrago, coliflor
74 – 80 85 – 90 90 - 95 Ruben Valdivieso I
COMPOSICION QUIMICA APROXIMADA DE PRODUCTOS GRUPO
% AGUA
% CARBOH
% LIPID
% PROT
Fruta
80 - 90
5 – 20
0.1 – 0.5
0.5 – 3
Hortalizas (Hojas)
80 – 90
2 – 20
0.1 – 0.3
5–7
Legumbres (semillas)
10 – 50
6 – 60
1 – 18
5 – 25
Frutos secos
3 – 50
10 – 40
2 – 70
3 – 25
Cereales
12 - 14
65 -75
2-6
7 - 12
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Disociación del agua • El agua es un electrolito débil, se disocia parcialmente. 2 H2O H3O+ + OHH3O+ ión hidronio = [H+] OH- ión oxidrilo Kw = [H3O+].[ OH-] =1x10-14(mol/L)2 a 25ºC Ruben Valdivieso I
Acido – Base Se llama ácidos a los compuestos que ceden iones hidrógenos (protones) y bases a los que los aceptan. El agua incrementa las propiedades ácidas o básicas de las sustancias disueltas porque pude actuar como ácido y base HCl + H2O
H3O+ + Cl-
El HCl cede protones al disolvente NH3 + H2O
NH4+ + OH-
El amoniaco acepta un protón del agua.
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Electrolitos
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Electrolitos Sustancia que, en estado líquido o en disolución, conduce la corriente eléctrica con transporte de materia en forma de iones libres, como las sales fundidas y las disoluciones acuosas de ácidos, bases y sales. Los electrólitos pueden ser débiles o fuertes según su grado de disociación iónica en la disolución. Ruben Valdivieso I
Electrolitos Los electrolitos mantiene el equilibrio osm贸tico entre los diversos compartimientos ( IC, EC), adem谩s, las diferencias en las concentraciones de los diversos iones entre los compartimientos son responsable de los potenciales transmembranas y por ende de los fen贸menos de excitaci贸n (estimular) celular.
Electrolitos Los Principales electrolitos del organismo son: Cationes
Aniones
Na+
Cl-
K+
HCO3-
Ca+2
HPO4-2
Mg+2
SO4-2 ﾃ…idos orgﾃ｡nicos Proteﾃｭnas
Distribuci贸n del agua en el organismo Se reparte en dos compartimientos principales: Intracelular (IC) Extracelular (EC) Intersticial intravascular La concentraci贸n de los electrolitos var铆a en los diversos compartimientos.
Electrolitos Algunos electrolitos son principalmente intracelulares y otros predominan a nivel extracelular. En cada compartimiento hay un estado de electroneutralidad. El nĂşmero total de cationes estĂĄ equilibrado con un nĂşmero igual de aniones
Composición iónica de los electrolitos (mmol/l), según compartimiento. Iones Na+
Plasma
Intersticial
Intracelular
142
145
14
K+
4
4
160
Ca+2
2
1
1
Mg+2
1
1
31
Cl-1
101
114
1
HCO3-
27
31
10
SO4-2
0,5
0,5
10
PO4-3
1
1
50
Proteinato
2
1
8
Aniones Org
6
8
?
Fuente: Ángel Gil. Tratado de Nutrición Tomo 1. Año 2010
Requerimientos mínimos de principales Electrolitos (mg) según edad, y peso (kg) Edad (años)
Peso (kg)
Na+
Cl-
K+
0 – 0,5
4,5
120
180
500
0,5 - 1
9
200
300
700
2–5
16
300
500
1 400
6–9
25
400
600
1 600
10 – 18
50
500
750
2 000
> 18
70
500
750
2 000
Fuente: Angel Gil. Tratado de Nutrición Tomo 1. Año 2010
ION SODIO (Na+) Principal catión del EC. Proporciona el 50% de la presión osmótica (EC). La ingesta proviene: De la sal común, alimentos (carne y pescado), frutas y verduras no aporta. Consumo medio (4 a 5 g/ día). Exceso de consumo asociado a hipertensión. Se absorbe en el intestino. Se elimina por los riñones en la orina, heces (diarreas), piel (sudor intenso).
CLORURO (Cl-) Principal anión EC, proporciona mas o menos el 50 % de la presión osmótica. Junto con otros aniones mantiene el equilibrio acido base. La sal común proporciona el 60 % del ion. La ingesta media es de 6 a 7 g / día. La eliminación es por los riñones en la orina, heces (diarreas) y piel (sudor intenso)
POTASIO (K+) Principal catión del IC, mantiene el equilibrio osmótico. [K+] en el EC de 4 – 5 mEq/L, IC > 120 mEq/L. La fuente del K proviene de los alimentos, especialmente en frutas, verduras, legumbres, carne. La ingesta media es de 5 a 8 g /día. Se absorbe en el intestino, se elimina por el riñón en la orina (90 %), heces. Hiperpotasemia en disminución de la función renal. Hipopotasemia en tratamiento prolongado con diuréticos.
Bicarbonato (HCO3-) Segundo anión de importancia en el EC. [HCO3-] 22 – 28 mmol/L. Importante amortiguador en sangre. Transporte de CO2, de los tejidos a los pulmones. La concentración se regula en los riñones por incremento o reducción de la resorción tubular, para preservar la homeostasia acido base. En el eritrocito el Cl- se intercambia con el ión HCO3-.
Minerales Los organismos vivos están conformados por fundamentalmente por 11 de ellos: C, H, O, N y minerales (Ca, P, Mg, S, Na, K, Cl) Con una ingesta diaria > a 100 mg /día. Hay otros elementos que se requiere en la dieta en pequeñas cantidades (Oligoelementos) con una ingesta < de 100 mg /día: Fe, Zn, Cu, Co, I, Cr, Mn, Mo, Se, Va, Ni, Si.
Principales Minerales Calcio (Ca) Es el más abundante en el cuerpo humano. En un adulto de 70 Kg hay unos 1,2 Kg de Ca y el 99% en el hueso. INR: 700 mg / día. Es mayor durante el crecimiento, lactancia y tras la menopausia. Fuentes: Leche y derivados. Absorción: Es variable 32 ± 14 %. La lactosa y los aminoácidos básicos aumenta la absorción porque forma complejos con el calcio; la fibra disminuye la absorción.
Fibra dietaria
Funciones del Ca: Hueso y dientes como fosfato calcio (hidroxiapatita Ca5(PO4)3(OH)). Contracción muscular Transmisión del impulso nervioso. Coagulación sanguínea. Transporte iónico y señalización celular.
Coagulaci贸n de la sangre, requiere del calcio
Regulación del Calcio 1) Hormona paratiroidea que ↑[Ca+2] plasmático, pero ↓[PO4-3]. 2) La Vitamina D. ↑[Ca+2] y [PO4-3] plasma. 3) Calcitonina. ↓[Ca+2] y [PO4-3] plasma.
Déficit de Ca 1)Raquitismo en niños 2)Osteomalacia (defecto en la mineralización del hueso) en adultos 3)Mujeres posmenopáusicas puede contribuir a la osteoporosis (perdida de masa ósea). Exceso de Ca 1)hipercalcemia. Calcificación tisular (arterias, corazón, hígado, riñones) 2) Cálculos renal, interferir con las funciones de los órganos.
Raquitismo
Hueso Normal
Hueso con Osteoporosis Cรกlculo renal
Fosforo (P) INR: 550 mg /día Fuentes: Mayoría de los alimentos Funciones: 1)Trabaja en conjunción con la Vit D y el Ca. 2)Estructural en huesos y dientes 3)Para la producción del ATP y otros metabolitos fosforilados. Es fundamental en el mantenimiento de la función de todas las células del organismo.
Déficit de P (< 0,3 mmol / L) 1)Debilidad muscular 2)Raquitismo y osteomalacia 3)En los hematíes ↓ [2,3 difosfoglicerato] reduciendo la descarga del O2 a los tejidos. Exceso de P Puede combinarse con el Ca para producir fosfato cálcico y depositarse en los tejidos.
Hierro (Fe) Requerimiento diario: varón adulto 1,0mg niño 1,5 mg mujer menstruando 2,0 mg mujer embarazada 3,0 mg Sin embargo sólo se absorbe el 10 % del Fe de la dieta, por lo que INR es de 10 – 20 mg/día
Fuentes de Fe: HĂgado, carne, vegetales verdes, cereales Tipos de Fe. Hierro hemo: el que deriva de la hemoglobina o mioglobina de la carne. Se absorbe rĂĄpidamente Hierro no Hemo: que se encuentra presente en vegetales y cereales. Se absorbe lentamente El Fe+3 de la dieta se reduce a Fe+2 en presencia de la Vit C, luego se absorbe vĂa intestinal. Transferrina: transporta el hierro en la sangre Ferritina: Forma de almacenar el Fe
Deficiencia del Fe Anemia: Reducción de la producción de la hemoglobina ocasionando palidez, cansancio, vértigo e insuficiencia cardiaca. Exceso de Fe La sobrecarga de Fe produce el depósito de Fe en los tejidos, interfiriendo la función del tejido Hígado (fibrosis, cirrosis, insuficiencia hepática, carcinoma), páncreas (diabetes), corazón (insuficiencia cardiaca), piel (bronceado), testículo (impotencia)
Zinc (Zn): Requerimiento diario: 2 – 3 mg / día Pero la eficacia de la absorción es sólo del 30 %, por lo que el INR es de 10 mg /día. El Zn corporal total es de 2 a 3 g. Se encuentra en todos los tejidos con concentraciones elevadas en: el hígado, riñón, hueso, retina, músculo y próstata. Funciones:
Cofactor de más de 100 enzimas: deshidrogenasas, peptidasas, anhidrasa carbónica, enzimas de ADN y síntesis de proteínas, superoxido dismutasa. Fosfolipasa C Dependiente del Zn Fosfatidilcolina +
1,2 Diacilglicero fosfato de
colina
Deficiencia del Zinc 1)Causa retraso del crecimiento 2)Hipogonadismo y retraso en la cicatrización.
Características de otros oligoelementos Cromo (Cr)
Cobalto (Co)
Fuente
Carne, hígado, levadura, grano integral
Alimentos de origen animal
Función
Constituyente del factor que se liga a la insulina para potenciar su acción.
Constituyente de la Vit B12. (cobalamina)
Deficiencia
Intolerancia a la Glucosa (en pacientes con Anemia perniciosa nutrición parenteral)
Exceso
Náuseas, diarrea, irritabilidad
Pirรกmide Nutricional, Dieta balanceada
BIBLIOGRAFIA 1)Angel Gil. Tratado de Nutrición. Tomo I 2 da Edición. Editorial Médica Panamericana 2)Shauna C. Anderson. Química Clínica Interamericana Mc Graw-Hill 3)Sarah Benyon. Lo esencial en metabolismo y nutrición. Harcourt-Brace. España
GRACIAS