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Nutrición UP 1 Cátedra de Biología Átomos y moléculas La materia esta compuesta de atomos y estos, a su vez, están constituidos por partículas mas pequeñas. El nucleo de un atomo contiene protones cargados positivamente y neutrones, sin carga. Fuera del nucleo hay electrones, cargados negativamente. El peso atomico de un atomo es la suma del numero de protones y neutrones existentes en su nucleo y el numero de electrones es igual al numero de protones, determinando el numero atomico. Los electrones tienen distintas cantidades de energia, los mas próximos al nucleo menos que los mas alejados, por lo que un electron tiende a ocupar el nivel energético mas bajo siendo lanzado a un nivel mayor con el ingreso de energia, mientras que cuando regresa a un nivel mas bajo, la energia se libera. Celulas Las características que distinguen a las células vivas son: -existencia de una membrana mantiene su identidad bioquímica. -presencia de enzimas, esenciales para las reacciones vitales. -capacidad de replicarse y posibilidad de evolucionar por descendencia con variación. Con su aparición, las células requirieron un aporte constante de energía, algunos organismos incorporaron moléculas orgánicas del ambiente exterior clasificándose como heterótrofos y otros fueron capaces de sintetizar sustancias orgánicas clasificándose como autótrofos. Algunas hipótesis plantean que primero habrían surgido las células heterótrofas, las cuales a medida que aumentaron, comenzaron a disminuir las moléculas complejas, generando competencia, por lo que se habrían generado células autótrofas representando una ventaja adaptativa. La teoría celular afirma que: -todos los organismos están compuestos por una o más células. -las reacciones químicas ocurren dentro de las células. -las células se originan de otras células. -las células poseen información proveniente de los progenitores que pasa a la descendencia. Página 1 de 228Alan Altamirano Existen dos tipos de células: Las procariontes (“antes de un núcleo”) el material genético es una molécula grande y circular de ADN débilmente asociado a proteínas, ubicado en una región llamada nucleoide que carece de membrana. Las eucariontes (“buen núcleo”) el ADN es lineal fuertemente unido a proteínas, ubicado en el núcleo y rodeado por una doble membrana denominada envoltura nuclear. El citoplasma contiene complejos con distintas funciones denominados organelas. Los primeros organismos fueron procariontes, los cuales evolucionaron formando eucariontes. Se cree que su origen se basa en la teoría endosimbiotica, según la cual, ciertos procariontes se alojaron en el interior de otras células, dando lugar a asociaciones estables (mitocondria contiene ADN propio, circular semejante al de procariontes). Por otra parte la membrana nuclear habría surgido por una invaginación de la membrana celular. La aparición de organismos eucariontes otorgo ventajas que posibilitaron el surgimiento y evolución de organismos pluricelulares. Los seres vivos comparten una historia evolutiva y responden a una organización jerárquica. El nivel más simple es el subatómico, cuyas partículas se unen formando átomos, los cuales constituyen moléculas. En un nuevo nivel surge la vida en forma de célula, las cuales se organizan en tejidos, que constituyen órganos, agrupados en sistemas de órganos, dando lugar su agrupación a un organismo. Los organismos interactúan y forman poblaciones, que a su vez constituyen comunidades que son parte de un ecosistema, el cual se encuentra dentro de la biosfera. Otra característica de los seres vivos es que realizan reacciones química para la transformación de energía (metabolismo), mantienen un medio interno estable (homeostasis) y se perpetúan transmitiendo información a su descendencia (reproducción). A pesar de que los seres vivos comparten muchas características, existe una gran diversidad de forma y funciones que son consecuencia de la evolución. El flujo de energia La energia se manifiesta en el ámbito físico de diferentes formas (eléctrica, radiante, química, nuclear y pueden ser interconvertidas casi sin restricciones, solo se requiere un medio adecuado. Dentro de los organismos vivos pueden ocurrir gran parte de las transformaciones energéticas, siendo las proteínas en su mayoría los dispositivos que las permiten. Página 2 de 228Alan Altamirano Nutrición UP 1 Cátedra de Física Sistemas Sistema es un conjunto de entidades o elementos, reunidos en alguna interaccion o interdependencia, donde los elementos actúan o interactúan juntos para el cumplimiento de algun objetivo o propósito común. Los elementos pueden ser de muy diversa naturaleza dependiendo de que sistema se trate y pueden ser sistemas compuestos a su vez por elementos que en si mismos, pueden ser sistemas. Estos elementos están integrados en una estructura y cada uno de ellos cumple una funcion determinado para que el sistema alcance su objetivo. Es fundamental definir los limites del sistema, los cuales determinan la relacion fuera-dentro, es decir, establecer que elementos pertenecen al sistema y cuales quedan excluidos. Se deduce la existencia de tres niveles de resolución: -Sistema: porción del universo que se decide estudiar. -Subsistema: cada una de las porciones o partes integrantes del sistema. -Supersistema: el conjunto de sistemas que contienen al sistema en estudio. Definido el sistema, todo el universo que quede fuera de sus limites se denomina entorno. El sistema matiene intercambios con el entorno, que pueden ser de materia, energia y/o información. Lo que penetra en el sistema se denomina ingreso, lo cual es transformado a través de las funciones de cada subsistema, lo que se llama proceso. Lo procesado puede ser expulsado o eliminado y se denomina salida. Modelos Para estudiar un sistema se debe construir un modelo. Es una representación simplificada de un sistema cuyo objeto es acrecentar nuestra capacidad para entender, predecir y controlar el comportamiento del mismo. Existen diferentes tipos: -Teoricos: consisten en una serie de proposiciones que intentan explicar parte de la realidad (teoría de la evolución). -Formales: son formulas matematicas que explican la relacion entre, por lo menos, dos elementos del sistema. -Graficos: son esquemas que intentan explicar el sistema. Página 3 de 228Alan Altamirano -Biologicos: existen diversos como células cultivadas, embriones de pollo, animales de experimentación. -Fisicos: son aquellos que se construyen para imitar propiedades del sistema real (leches maternizadas, prótesis). Jerarquia de sistemas Los seres vivos pueden considerarse dentro de diferentes niveles de organización. Los diferentes niveles representan un tipo de sistema biológico, en la medida que incluye un componente biótico que interactua con uno abiótico, a través de un intercambio de materia y energia. Conocer un nivel no necesariamente ayuda a comprender los principales problemas de otro nivel. Cada uno de ellos es un sistema diferente con complejidades e interacciones que no pueden predecirse conociendo las características de otro nivel. La ecología trata los sistemas: -Poblacion: grupo de organismos de la misma especie que vive en un area especifica. -Comunidad: todas las poblaciones de organismos que habitan e interactúan en un area determinada. -Ecosistema: es la comunidad en relacion con el ambiente inanimado, actuando como un conjunto. Cuando se considera a todos los organismos vivientes del planeta se hace referencia a la biosfera. Clasificacion Una vez establecido el limite del sistema se utiliza el termino endógeno para describir las actividades que ocurren dentro del sistema y exógeno para las que ocurren en el medio ambiente y que afectan al sistema. En funcion de cómo los sistemas se relacionan con el entorno se los puede clasificar en: -Sistema abierto: aquelque intercambia materia, energia y/o información con el entorno. -Sistema cerrado: es el que intercambia energia en información, pero no materia con el entorno. -Sistema aislado: no intercambia ni materia, ni energia, ni información con el entorno. Página 4 de 228Alan Altamirano Sistemas cibernéticos Se puede decir que los sistemas siempre mantienen un equilibro que depende del movimiento, por lo que se llama equilibrio dinamico. La compensación de los cambios, la permanencia de estructuras y funciones en medio del flujo de movimiento es el equilibrio dinamico. Las fluctuaciones se consideran normales en un margen por encima o por debajo del cual aparecen los llamados puntos críticos, por lo que la región comprendida entre el limite superior e inferior de la variación se denomina placa homeostática. Se denomina retroalimentación a los mecanismos de control por los cuales un incremento o una disminución en el nivel de un factor, inhiben o estimulan la producción, utilización o liberación de ese factor. Cuando en un sistema los egresos inhibe las transformaciones se denomina retroalimentación negativa y en el caso inverso se denomina retroalimentación positiva. Estos sistemas son siempre abiertos y se denominan sistemas cibernéticos o de retroalimentación. La homeostasis es la capacidad de los seres vivos de estabilizarse a si mismos y resistir a los cambios. Cada sistema biológico abierto contiene sistemas cibernéticos que operan en un nivel particular proporcionando las características exclusivas. Termodinamica La termodinámica es la ciencia que estudia las transformaciones energéticas que tienen lugar en cualquier sistema, permitiendo predecir la factibilidad de un proceso espontaneo. Sistemas termodinamicos Desde el punto de vista termodinamicos se define a un sistema como la porción del universo sometida a estudio. Se debe tener en cuenta que el sistema definido debe ser el mas conveniente para describir en forma simple cualquier cambio de materia y energia. Por esto se deduce: Sistema + Entorno = Universo. Cuando en un sistema ocurre un proceso, el sistema cambia de estado, es decir, pasa de un estado inicial a otro final. Cada estado esta definido por un conjunto de variables que determinan sus propiedades. La sucesión de estados intermedios por las que el sistema atraviesa se denomina camino. Página 5 de 228Alan Altamirano Temperatura y energia cinetica Toda la materia esta constituida por atomos o moléculas que se agitan continuamente, por lo que tienen energia cinetica. La energia cinetica de las partículas se relaciona con lo caliente que se siente algo, por lo que siempre que se calienta algo, aumenta la energia cinetica. La variable que nos indica que tan caliente o que tan frio esta un objeto respecto de una referencia se denomina temperatura, siendo una magnitud, una propiedad del sistema que puede ser medida (ºC, ºF, ºK). La temperatura es proporcional a la energia cinetica de traslación promedio del movimiento molecular, el movimiento que lleva a la molecula de un lugar a otro. Calor y equilibrio térmico La materia contiene diversas formas de energia pero es erróneo pensar que contiene calor. El calor es la energia que fluye entre dos cuerpos de distinta temperatura, por lo que aumenta el contenido energético del cuerpo que se calienta y disminuye el contenido energético del que se enfria. Cuando dos o mas objetos están en contacto alcanzan la misma temperatura, el calor deja de fluir entre ellos y se dice que están en equilibrio térmico. Con esto se puede enunciar la ley Cero de la termodinámica: “Dos sistemas están en equilibrio térmico si y solo si, tienen la misma temperatura” Transmision del calor Para que dos cuerpos alcancen la misma temperatura es necesario transferir energia y puede hacerse de tres maneras: -Conduccion: la transmisión del calor ocurre debido a los contactos directos o choques entre atomos o moléculas (los mejores conductores son los metales). -Conveccion: lo que se desplaza es la sustancia caliente originando corrientes de convección (aire calentado por una estufa). -Radiacion: en el espacio vacio el calor se transmite por medio de ondas electromagnéticas (radiación infrarroja). Energia interna El total de todas las formas de energia que contiene un sistema se denomina energia interna. Los sistemas termodinámicos contienen energia interna que es inherente a la estructura interna e independiente del entorno. La descripción del estado de un sistema se hace a través de propiedades denominadas variables de estado. El valor absoluto de energia interna de un sistema Página 6 de 228Alan Altamirano depende de parámetros microscópicos y es difícil de medir, pero si puede calcularse el cambio de energia interna cuando el sistema cambia de estado. Un sistema cerrado puede modificar su energia interna intercambiando con el entorno alguna de las dos formas de energia en transito: -Calor (Q): si existe diferencia de temperatura habrá un movimiento de energia llamada calor. -Trabajo (W): es la energia que entrega el sistema a su entorno cuando ejerce algun tipo de fuerza sobre el, o a la inversa. Si el sistema entrega trabajo o calor, ambas energias tendrán signo negativo y en el caso contrario tendrán signo positivo. Por lo tanto se deducen dos formas para definir el termino energia: -Es la capacidad de un sistema para realizar trabajo. -Es todo lo que puede tranformarse en calor. Primer principio Si u sistema abierto o cerrado gana energia esta debe provenir del entorno y a la inversa si pierde energia, esta pasa al entorno. Por lo tanto el primer principio de la termodinámica enuncia: “La energia no puede ser creada ni destruida, se transforma” o “La energia interna del universo es constante”. Para un sistema aislado, la energia interna no puede modificarse. Para un sistema cerrado, su contenido de energia varia durante un proceso, por lo que puede deducirse la siguiente expresión: ΔEi = Ei2 – Ei1 = Q + W = 0 En el caso que un sistema cerrado absorbe calor del entorno y le entrega trabajo: ΔEi universo = ΔEi sistema + ΔEi entorno = +Q – W – Q + W = 0 Para un sistema abierto: ΔEi = Q + W + Emateria = 0 Cuando la cantidad de energia incorporada con los alimentos es igual a la cantidad liberada al entorno como calor y trabajo, la energia interna del organismo se matiene constante. Sin embargo durante el crecimiento la energia química del organismo aumenta progresivamente o disminuye en las insuficiencias nutricionales. Página 7 de 228Alan Altamirano Metabolismo basal El metabolismo consiste en el conjunto de todas las tranformaciones que tienen lugar en los sistemas biológicos. Desde el punto de vista de energia, el metabolismo consiste en el aprovechamiento de la energia química contenida en los alimentos ingeridos y en su eliminación posterior. El ser vivo obtiene energia de la oxidación de moléculas complejas denominada energia metabolica. Una parte la utiliza para sus procesos vitales y el resto es eliminado en forma de calor. La velocidad con la que el organismo consume energia se denomina tasa metabolica. La cantidad de energia necesaria para desarrollar las funciones corporales minimas se denomina tasa metabolica basal. Para mantener un peso constante, un individuo debe consumir alimentos en la cantidad justa y necesaria para atender al metabolismo basal mas la actividad física que desarrilla. Rendimiento La relacion entre el trabajo que efectua el ser vivo sobre el entorno y la energia total consumida para realizarlo se denomina rendimiento (R). Generalmente se lo expresa como porcentaje y se calcula: R = (W realizado / Energia total) x 100. El rendimiento que puede alcanzar el ser humano en condiciones optimas no supera el 25%. Potencia La potencia (P) se define como el trabajo realizado (W) por unidad de tiempo(t) P = W / t. Su unidad es watt: Joule / s. Segundo principio El primer principio se refiere a la energia total, pero no toda la energia de un sistema esta disponible para realizar trabajo, por lo que hay una energia útil y otra inútil (no disponible para realizar trabajo). La energia útil que contiene el sistema es una variable de estado que se denomina energia libre (F) y mide la energia que esta disponible para realizar trabajo. Todos los procesos espontaneos acompañar una disminución de F. Cuando un sistema aumenta su energia libre durante un proceso es porque recibe E libre del entorno. La entropía (S) no es una forma de energia, es una propiedad del sistema relacionada con su contenido de energia que no puede ser transformada en trabajo. La energia entropica se obtiene multiplicando entropía (S) x temperatura (T). La entropía mide el grado de desorden del sistema y cuanto mayor sea el mismo, menor es su capacidad para realizar trabajo. Página 8 de 228Alan Altamirano Cuando ocurre un proceso espontaneo disminuye la capacidad del sistema de realizar trabajo, es decir disminuye su energia libre por la transformación de energia útil en energia inútil. El calor es la forma menos útil de energia, porque toda forma de energia puede transformarse ilimitadamente en calor, pero la transformación de calor en otra forma de energia es difícil y limitada. Por lo tanto con el transcurso del tiempo toda la energia del universo será entropica. El segundo principio de la termodinámica enuncia: “La entropía del universo siempre crece” o “En un sistema aislado solo pueden ocurrir procesos espontaneos que van acompañados de un aumento de entropía”. Termodinamicamente un sistema se halla en equilibrio cuando el sistema mantiene constantes sus variales de estado (F, S, E) sin aporte o ayuda desde el entorno. Homogeneidad Se puede decir que antes de que ocurra un proceso espontaneo existe inhomogeneidad, por lo que el contenido de S de un sistema mide su grado de homogeneidad. Los procesos vitales accionan en el sentido de destruir las inhomogeneidades y nuestro organismo se encarga de restaurarlas constantemente con el aporte de energia libre. Esta energia libre proviene de los alimentos, siendo de tipo química. En el cuerpo humano la energia proviene del catabolismo de moléculas organicas complejas, con liberación de energia que se almacena en los llamados compuestos de alto contenido energético (ATP), con enlaces especiales denominados macroergicos. El ser humano es un sistema termodinámico inestable porque se mantiene en un estado muy alejado del equilibrio, necesario para que tengan lugar los procesos vitales. En cada uno de los procesos aumenta la entropía del organismo y sin embargo no desaparecen las inhomogeneidades, propiedad que se llama estado estacionario. Cuando se produce la muerte, las inhomogeneidades desaparecen pero nuestro organismo alcanza el equilibrio cuando todas las moléculas se han destruido. Para que el organismo pueda mantenerse en el estado estacionario es necesario que expulse continuamente el exceso de entropía que esta produciendo y reemplazarla por cantidades equivalentes de materia y energia en estado de entropía baja. Energetica Es la ciencia que estudia los intercambios de energia. Formas de energia Existen diversas formas de energia: calórica, química, luminosa, mecánica, etc. La energia química esta contenida en la estructura misma de las moléculas, representada por el movimiento y posición relativa de los atomos y partículas componentes, por los enlaces y atracciones entre esos elementos, etc. Al producirse una transformación química frecuentemente se rompen o forman enlaces. Página 9 de 228Alan Altamirano Reacciones En una reacción química, si los reactivos poseen un contenido de energia mayor que el de los productos, se libera energia (unidad kilocalorias o kilojoule; 1Kcal=4,18KJ) por lo que se le asigna un signo negativo a la cantidad de energia y se denomina exergonica. Por el contrario si se aportara energia a este sistema, el valor seria positivo y la reacción se denomina endergonica. Las reacciones químicas son transformaciones de energia. En un sistema vivo la suma de todas estas reacciones se conoce como metabolismo. Las reacciones endergonicas constituyen el anabolismo y las exergonicas el catabolismo. Un proceso fundamental para los seres vivos es el acoplamiento entre reacciones exergonicas y endergonicas. El ATP no es una reserva de energia sino una moneda de intercambio utilizada sin cesar. Los sistemas celulares reponen permanentemente el ATP a partir de ADP y AMP, renovando el residuo fosfato. Oxidorreduccion Toda ganancia de oxigeno, perdida de hidrogeno o perdida de electrones se considera una oxidación, mientras que la perdida de oxigeno, ganancia de hidrogeno o ganancia de electrones involucra reacciones de reducción. Cuando hay una oxidación un reductor se oxida. Una sustancia oxidante es capaz de tomar electrones de otra y una reductora es capaz de ceder electrones a otra, por lo que en este tipo de reacciones existe siempre una sustancia que se reduce, mientras que otra se oxida. Consumo energético de los seres vivos La vida en la Tierra depende del flujo de energia procedente de las reacciones termonucleares que tienen lugar en el corazón del Sol. Una pequeña fracción (menos 1%) de la energia solar que alcanza la Tierra se transforma. EN un ecosistema el flujo de energia comienza por la fotosíntesis, proceso por el cual los vegetales convierten en energia química el 1% de energia solar. Los organismos pueden satisfacer sus requerimientos energéticos en una de dos formas fundamenteles: -Heterotrofos: obtienen la energia a partir de la degradación de moléculas organicas complejas. -Autotrofos: sintetizan sus propias moléculas organicas. Existen diversos niveles tróficos: A- Nivel de los productores: organismos capaces de hacer fotosíntesis. B- Nivel de los consumidores: consumen y asimilan los compuestos otganicos sintetizados por los productores y se dividen en primarios que se alimentan de Página 10 de 228Alan Altamirano productores, secundarios que se alimentan de herbívoros y superiores que son carnívoros. El hombre es un consumidor, ya que obtiene energia de los alimentos y un omnívoro que ocupa varios niveles tróficos. Consumo energético humano El hombre requiere entradas permanentes de energia para mantener el alto grado de organización y complejidad que es propio de todos los seres vivos, pero las particularidades del ser humano obligan a hacer otras consideraciones ya que es un ser cultural. Se entiende por cultura al conjunto de rasgos distintivos, espirituales y materiales, intelectuales y afectivos, que caracterizan a una sociedad o un grupo social en un periodo determinado. Por esta razón se debe estudiar el consumo energético humano en dos aspectos: -Consumo energético interno: empleado para realizar procesos vitales. -Consumo energético externo: para crear, mantener y desarrollar la cultura. El ser humano incorpora energía química en un proceso denominado alimentación y degrada las moléculas en la respiración celular. La utilización de esta energia cuyas transformaciones se producen en el interior del organismo se denomina CEI. El CEE es un hecho absolutamente propio del hombre y las transformaciones se llevan a cabo fuera del cuerpo humano. En términos energéticos, el CEI tiene escasa variabilidad entre países en cambio el CEE tiene una variabilidad muy grande entre países. Hombre cazador-recolector Es el primer estadio cultural y el mas prolongado, durante el cual el CEE fue muy pequeño, no superior al interno. Esta caracterizado por dos descubrimientos fundamentales: el empleo de herramientas y el uso del fuego. El empleo de pieles para abrigarse constituyo otra forma de CEE y el uso del fuego constituye el primerejemplo de empleo de energia química. Hombre agricultor Tanto la agricultura como la ganadería tuvieron consecuencias enormes: el hombre se hizo sedentario y surgieron los primeros poblados. Tambien surgió la división del trabajo. En las sociedades agrícolas primitivas en CEE es aproximadamente 12000 Kcal/ind/dia. El agricultor avanzado alcanza las 14000 Kcal/ind/dia. Hombre industrial Página 11 de 228Alan Altamirano Se inicio el empleo de los combustibles fosiles. Se alcanzo un CEE de casi 105000 Kcal/ind/dia. Hombre tecnológico Se emplean maquinas destinadas a ahorrar mano de obra, esfuerzo físico y tiempo, a lograr precisión y seguridad, a entretener, etc. Su existencia solo es posible mediante un desaforado consumo de enrgia. Se emplean mas de 200000 Kcal/ind/dia, mucho mas de lo que necesita un ser humano para atender a sus funciones vitales. La utilización de energia por persona varia mucho según los países. Consideraciones -El CEI se ha mantenido relativamente estable desde hace varios miles de año. -El CEE ha aumentado enormemente en los últimos 100 a 200 años. -El CEE no ha sido ni es compartido por todos los habitantes del planeta equitativamente. -Todo el desarrollo tecnológico no ha permitido asegurar el CEI de todos los seres humanos. Página 12 de 228Alan Altamirano Nutrición UP 2 Cátedra de Quimica Hidratos de carbono Tambien llamados carbohidratos o glúcidos son importantes componentes de los seres vivos. Estan compuestos por carbono, hidrogeno y oxigeno y se definen como polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas. Según la complejidad se clasifican en monosacáridos formados por un solo polihidroxialdehido o polihidroxicetonas, oligosacadridos compuestos por la unión de dos a diez monosacáridos y polisacáridos constituidas por la unión de numerosos monosacáridos. Monosacaridos Los glúcidos se distinguen con el sufijo “osa”, cuando poseen funcion aldehído se llaman aldosas y si tienen funcion cetona, cetosas. Tambien se acostumbra a designarlos triosas, tetrosas, de acuerdo con el numero de carbonos. Comunmente se suele combinar el numero de carbonos y la funcion como aldohexosa. Los monosacáridos mas simples son triosas, de las cuales existen una aldotriosa, el gliceraldehido y una cetotriosa, la dihidroxiacetona. En el gliceraldehido el segundo carbono es asimétrico o quiral, sus cuatro valencias están saturadas por grupos diferentes, lo cual determina la existencia de dos isómeros ópticos, uno dextrogiro (D) y otro levógiro (L). Por convención se representa al D con el hidroxilo del carbono asimétrico hacia la derecha y L hacia la izquierda. Si existen mas carbonos asimétricos se denominan diastereoisomeros y el numero de isómeros se calcula 2n, siendo n el numero de carbonos asimétricos. La actividad óptica de un compuesto con varios carbonos asimétricos es la resultante de la interaccion de todos por lo tanto la notación D de un azúcar de mas de tres carbonos no indica necesariamente que sea dextrógiro sino la configuración del C secundario mas lejano a la funcion aldehído. Glucosa Llamada también dextrosa es el monosacarido mas abundante. Se ha presentado a los monosacáridos como aldehídos o cetonas con cadena línea de carbonos pero en realidad se forman moléculas cíclicas, por lo que la funcion aldehído del primer carbono queda cercana al hidroxilo del carbono 5. Se genera asi un anillo, considerándose los anillos con ciclo hexagonal derivados del pirano y aquellos con anillo pentagonal derivados del furano. Esta estructura explica la existencia de formas α y β, ya que el carbono 1 es asimétrico, denominando a este tipo de isómeros, anomeros y el C1 es referido como carbono anomerico. Se representa la forma α hacia con el OH hacia abajo y la β con el OH hacia arriba. Página 13 de 228Alan Altamirano Galactosa Esta aldohexosa excepcionalmente se encuentra libre, ya que comúnmente se asocia con moléculas mas complejas. Con glucosa forma lactosa. Difiere de la glucosa en el C4 y presenta una forma cíclica piranosa con anomeros α y β. Manosa Es una aldohexosa integrante de oligosacaridos asociados a glicoproteínas. Difirere de la glucosa en el carbono 2. Fructosa Cetohexosa que con glucosa forma sacarosa. Posee una funcion cetona en el carbono 2 y adopta forma cíclica por su unión entre C2 y C5, estableciéndose un anillo pentagonal similar al ciclo furano. Pentosas La de mayor importancia es la aldopendosa D-ribosa componente de acidos ribonucleicos. EN la naturaleza se encuentra en forma ciclica tipo furanosa. Derivados de monosacáridos Glicosidos El carbono hemiacetalico de aldosas y cetosas puede reaccionar con otra molecula para formar un compuesto denominado glicosido, estando uniodo mediante una unión glicosidica. Según el monosacarido original se puede formar α o β glicosido. Desoxiazucares Son derivados de monosacáridos por perdida de oxigeno de uno de los grupos alcoholicos. El mas abundante es la 2-desoxirribosa. Aminoazucares En ellos se ha sustituido un hidroxilo del monosacarido por un grupo amina. Los mas comunes son glucosamina y galactosamina, en las cuales el grupo amina se une al carbono 2. Disacaridos Se forman por la unión de dos monosacáridos con perdida de una molecula de agua. Maltosa Es producto de la hidrólisis del almidon, formada por la unión del carbono 1 de α-D-glucosa al carbono 4 de otra D-glucosa. Página 14 de 228Alan Altamirano Lactosa Por hidrólisis origina galactosa y glucosa, cuya unión se establece entre el carbono 1 de β-D-galactosa y el carbono 4 de D-glucosa. Como el carbono 1 de la glucosa queda libre el compuesto es reductor. Sacarosa Esta formada por glucosa y fructosa, unidas por enlace doblemente glicosidico, ya que participan el carbono 1 de α-glucosa y el carbono 2 de βfructosa. Polisacaridos Son sustancias mucho mas complejas. Estan constituidos por numerosas unidades de monosacáridos, unidas entre si por enlaces glicosidicos. Algunos de ellos son polímeros de un solo tipo de monosacarido y reciben el nombre de homopolisacaridos, mientras que otros dan por hidrólisis mas de una clase de monosacáridos y se los llama heteropolisacaridos. Homopolisacaridos Se los denomina agregando el sufijo ano al nombre del monosacarido constituyente. Almidon Esta compuesto por dos glucanos diferentes, amilosa y amilopectina, ambos polímeros de glucosa que difieren en estructura. Aproximadamente contiene 20% de amilosa y el resto de amilopectina. La amilosa esta compuesta por 1000 a 5000 unidades de D-glucosa asociadas por enlaces glucosidicos desde el carbono 1 de una al carbono 4 de la siguiente. La amilopectina es un polímero de mas de 600000 glucosas, de estructura similar a la amilosa pero con ramificaciones. Glucogeno Es un polímero de α-D-glucosas muy semejante a la amilopectina, presenta estructura ramificada con cadenas lineales de glucosas unidas por enlaces α- 1-4 insertas en otras por uniones α- 1-6. Celulosa Es el compuesto organico mas abundante en la naturaleza. Constituida por mas de 10000 unidades de glucosa unidas mediante enlaces glucosidicos β- 1-4, de estructura lineal. Las hebras de celulosa poseen gran resistencia física y los jugos digestivos humanos no poseen enzimas capaces de catalizar la hidrólisis de uniones glucosidicas β. Página 15 de 228Alan Altamirano Heteropolisacaridos Estos compuestos dan por hidrólisis mas de un tipo de monosacarido o derivado, frecuentemente asociados a proteínas. Glicosaminoglicanos Son polímeros lineales constituidos por la sucesión de unidades disacaridas formadas generalmente por un acido uronico y una hexosamina, generalmente con grupos sulfatos. Existen varios tipos como: -Acido hialuronico: formado por acido glucuronico y glucosamina. -Condroitinsulfato: formado por acido glucuronico y galactosamina,además de poseer sulfato. -Dermatansulfato: es similar al anterior pero cambia el acido glucuronico por acido iduronico. -Queratansulfato: se diferencia de los anteriores por carecer de acido uronico. -Heparina: posee acidos glucuronico e iduronico y glucosamina. Proteoglicanos Glicosaminoglicanos se asocian con proteínas por enlaces glicosidicos entre cadenas polisacaridas y el hidroxilo de restos seria o N de restos asparragina. Glicoproteinas Son proteínas conjungadas con carbohidratos. Se diferencian de los proteoglicanos se diferencian porque sus cadenas glucidicas son mas cortas, pueden ser ramificadas y generalmente dan por hidrólisis mas de dos monosacáridos diferentes. Lipidos Los lípidos comprenden un grupo heterogéneo de sustancias similares entre si por sus características de solubilidad: son poco o nada solubles en agua y solubles en solventes organicos. Son componentes esenciales de los seres vivos y constituyen parte fundamental de las membranas celulares, son importantes fuentes de energia y están relacionadas con grupos de compuestos. De acuerdo con la complejidad de su molecula se distinguen dos categorías de lípidos, simples y complejos. Son lípidos simples los acilgliceroles y las ceras. Los lípidos complejos comprenden fosfolipidos, glicolipidos y lipoproteínas. Entre las sustancias asociadas a lípidos se consideran compuestos como esteroles, vitaminas liposolubles, etc. En la molecula de casi todos los lípidos se encuentran acidos organicos monocarboxilicos denominados acidos grasos. Página 16 de 228Alan Altamirano Acidos grasos Son acidos monocarboxilicos de cadena lineal. Generalmente posee un numero par de carbonos, pueden ser saturados, de forma general CH3-(CH2)n-COOH, o insaturados, es decir con dobles ligaduras entre carbonos, pudiendo presentar una doble ligadura (monoinsaturados) o mas (poliinsaturado). En lípidos de animales los acidos grasos mas abundantes son los de 16 o 18 carbonos. El nombre sistematico de acidos grasos se forma agregando el sufijo oico al del hidrobarburo del cual derivan pero es mas frecuente el nombre trivial. Los carbonos de la cadena se numeran a partir de C con la funcion carboxilo al cual se le asigna el numero 1. Tambien se utilizan letras griegas. Se designa ω al ultimo carbono. Para representar cada acido graso se utiliza la notación simplificada de números de carbono, dos puntos y el numero de doble enlaces. La posición del doble enlace se indica comúnmente contando a partir del carbono ω, por lo que el acido linolenico será 18:3 ω3. Propiedades fisicas Los acidos grasos están constituidos por un grupo polar, representado por la funcion carboxilo y un grupo polar constituido por la cadena carbonada. La solubilidad disminuye a medida que la longitud de la cadena crece. El punto de fusión aumenta con el largo de la cadena, por lo que acidos grasos saturados de dos a ocho carbonos son liquidos mientras que los de mayor numero son solidos. Los acidos grasos insaturados poseen una estructura mas rigida porque el doble enlace fija los dos carbonos y no les permite rotar. Propiedades químicas El grupo carboxilo es responsable del carácter acido. Al reemplazar el H del grupo carboxilo por un metal se forma una sal, las cuales se denominan jabones. Los acidos grasos no saturados se oxidan mas fácilmente, formando un peróxido. En la naturaleza son mas abundantes los acidos grasos no saturados y para obtener saturados a partir de ellos se debe hidrogenizar los carbonos de doble enlace. Lipidos simples Acilgliceroles La mayor parte de acidos grasos forma esteres con diferentes alcoholes, preferentemente glicerol o glicerina, generando compuestos llamados acilgliceroles. El glicerol tiene tres funciones alcoholicas, una en cada uno de sus carbonos. Según el numero de funciones alcoholicas esterificadas por acidos grasos se obtienen monoacilgliceroles, diacilgliceroles o triacilgliceroles. Si los acidos grasos son iguales los di y triacilgliceroles se denominan homoacilgliceroles y si son diferentes heteroacilgliceroles. Página 17 de 228Alan Altamirano Propiedades físicas Poseen densidad inferior a la del agua por lo que son prácticamente insolubles en este solvente. El punto de fusión depende de los acidos grasos componentes, teniendo los saturados de cadena larga un punto de fusión mas elevado. Propiedades químicas Por calentamiento con agua en medio acido, los acilgliceroles sufren hidrólisis con separación de glicerol y acidos grasos. Los acilgliceroles se escinden cuando se calientan en presencia de bases fuertes dando glicerol y sales de acidos grasos, proceso denominado saponificación. Grasas en la alimentación Todos los animales poseen grasas como reservas, la cual es mas importante que la de carbohidratos porque debido a su menor oxidación de carbonos rinden mas en el punto de vista energético y debido a su hidrofobia se almacenan en mayor cantidad y en menos peso. Ceras Son esteres de alcoholes monovalentes de cadena larga y acidos grasos superiores. Lipidos complejos Llevan ese nombre porque además de alcohol y acidos grasos, poseen otros componentes. Fosfolipidos Poseen acido fosfórico en enlace ester. Se subdividen en: Glicerofosfolipidos Son los mas abundantes. Se encuentran predominantemente en membranas celulares. Derivan de acidos fosfatidicos, compuestos formados por una molecula de glicerol con dos de sus hidroxilos esterificados por acidos grasos y el tercero por acido fosfórico. Esfingofosfolipidos El mas abundante es esfingomielina constituida por un alcohol llamdo esfingol, un acido graso, acido fosfórico y colina. Página 18 de 228Alan Altamirano Glicolipidos Poseen carbohidratos en su molecula, no tienen fosfato. Cerebrosidos Compuestos formados por ceramida (esfingosina y acido graso) y un monosacarido unido por enlace glicosidico. Frecuentemente el glúcido es galactosa. Gangliosidos Su estructura es similar a la de cerebrosidos pero la porción glucidica es de mayor complejidad, siendo un oligosacarido compuesto por varias hexosas y acido acetilneuraminico. Lipoproteinas Los lípidos que llegan al torrente circulatorio son vehiculizados en el plasma. En el complejo formado, los lípidos hidrófobos se ubican en el interior y los grupos polares de proteínas en la superficie. Sustancias asociadas a lípidos Esteroles Son derivados de ciclopentanoperhidrofenantreno. Todas las sustancias que poseen este nucleo se denominan esteroides. Si en el carbono 17 se une una cadena hidrocarbonada de ocho carbonos y se introduce un hidroxilo se obtiene un esterol, siendo el mas abundante el colesterol. Vitaminas Son compuestos organicos de estructura química variada que se encuentran en los alimentos en concentraciones pequeñas, esenciales para mantener la salud y el crecimiento, no pudiendo ser sintetizados por el organismo. Participan en numerosos procesos fisiológicos, muchas funcionando como coenzimas. Vitaminas liposolubles Vitamina A Es un alcohol superior insoluble en agua, soluble en grasas. Su forma molecular posee un circulo de seis carbonos con una cadena lateral de once carbonos con dos unidades isopreno y una funcion alcohol primario. En general los vegetales pigmentados (espinaca, acelga, zanahoria, zapallo, batata, tomate, durazno, damasco y maíz) contienen caroteno i provitamina A. Página 19 de 228Alan Altamirano Alimentos de origen animal (hígado, leche, manteca, huevo) tienen vitamina A. Se recomienda la ingesta de 1 mg de retinol por dia. Para su absorción los esteres de retinol son hidrolizados a retinol y acidos grasos, los carotenos son escindidos dando lugar a retinaldehido que luego se reduce a retinol. No se almacena en hígado sino que es rápidamente movilizado y excretado por la bilis. Desarrolla funciones a nivel nuclear modulando laactividad de determinados genes. Tambien intervienen en la síntesis de glicoproteínas. El retinal participa en el proceso de la visión. Vitamina D Es soluble en grasas. Existen dos vitameros principales, la vitamina D2 o ergocalciferol y la vitamina D3 o colecalciferol. Derivan del ciclopentanoperhidrofenantreno, solo difiriendo en la cadena lateral del carbono 17. Los precursores de estas vitaminas son ergosterol y 7-deshidrocolesterol que se convierten en la vitamina con la irradiación de luz ultravioleta. La vitamina D se encuentra en la yema de huevo, leche e hígado, carne de peces. La vitamina D es funcionalmente inactiva, son sus metabolitos los responsables de las acciones. Estas sustancias son importantes reguladores de la homeostasis de calcio y posiblemente de fosfato. La principal acción en el intestino es el aumento de la absorción de calcio. Incrementa el proceso de resorcion induciendo a células precursoras a convertirse en osteoclastos el calcitriol y el 1,25 dihidroxicolecalciferol estimulando los osteoblastos. En el riñon activa la absorción de calcio en tubulos renales. Vitamina E Es soluble en grasas. Existen varios vitameros derivados de una estructura básica llamada tocol. Los trocoferoles derivados metilados del trocol constituyen la principal forma de esta vitamina. Se encuentra ampliamente en tejidos vegetales y animales, aceites de maíz, lechuga, carnes, manteca, leche y huevos. El requerimiento diario es de 10 a 15 mg. La propiedad mas notable es la capacidad antioxidante. En los tejidos se forman como productos del metabolismo especies reactivas de oxigeno que desarrollan una acción nociva en las células, constituyendo esta vitamina una defensa. Previene el daño producido por contaminantes del aire como el ozono y el dióxido de nitrógeno sobre los pulmones. Vitamina K Deriva su nombre de la inicial de la palabra coagulación en danes. Existen varios vitameros todos derivados del nucleo naftoquinona. Los mas importantes son la K1 o filoquinona y la k2 o farnoquinona. Estas vitaminas son solubles en grasas. Página 20 de 228Alan Altamirano Se encuentran en el repollo, coliflor, espinaca y otros vegetales verdes, además del tomate, el queso, la yema de huevo y el hígado. La k2 es sintetizada por bacterias de la flora intestinal normal. La vitamina K es factor indispensable para la producción de protrombina, proconvertina, componente de tromboplastina, todos participantes de la coagulación de la sangre. Dichas proteínas son sintetizadas en hígado como precursores inactivos y sometidas a modificaciones. Vitaminas hidrosolubles Complejo vitamínico B Incluye los siguientes compuestos: tiamina (B1), riboflavina (B2), acido pantotenico, acido nicotínico, piridoxina (B6), biotina, acido fólico y cobalamina (B12). Tiamina Esta constituida por un nucleo piridimina unido a un nucleo tiazol. Se encuentra en granos, carne porcina, hígado, legumbres, levadura de cerveza, huevos, nueces. Se recomienda la ingesta de 0,5 mg por dia. Desempeña un papel importante en el metabolismo intermedio. La forma metabólicamente activa es el pirofosfato de tiamina, una de las coenzimas de sistemas multienzimaticos. Riboflavina Esta compuesta por dimetilisoaloxazina unida a un resto ribitol. Esta presente en la lecha, hígado, riñon, carnes, pescado, yema de huevo. Se recomienta la ingesta de 1 a 2 mg por dia. Esta vitamina es integrante de las coenzimas FMN y FAD, grupos prostéticos de flavoproteinas que funcionan como oxidorreductasas. Acido pantotenico Esta formado por alanina y acido pantoico unidos por un enlace amidico. Se encuentra en el hígado, riñon, huevo, carne, leche, repollo, mani y batata. Participa en la constitución de la coenzima A y la proteína transportadora de acilos. Por esta razón tiene un papel muy importante en el metabolismo. Acido nicotínico Deriva del nucleo piridina y puede obtenerse por la oxidación de la nicotina. Se encuentra en hígado, huevos, granos y mani. En casi todos los organismos se sintetiza acido nicotínico a partir del aminoácido triptófano. La cantidad diaria recomendada es de 20 mg. Página 21 de 228Alan Altamirano Nicotinamida es el compuesto fisiológicamente activo e integra el NAD y el NADP, por lo que esta involucrado en la respiración celular. Piridoxina Es un derivado de la piridina, oxidándose a piridoxal o agregando un grupo amina y formando piridoxamina. Se encuentra en cereales, repollo, hígado, carne de cerdo, leche, carne de pescado y yema de huevo. Diariamente se necesita 2 mg. La forma activa es el piridoxal fosfato. Participa en la transaminacion, descarboxilacion (importante GABA), desaminacion de serina y treonina, metabolismo del triptófano, metabolismo de aminoácidos azufrados, transporte de aminoácidos a través de la membrana, interconversion de aminoácidos, biosíntesis del hemo y glucogenolisis. Biotina Esta constituida por dos ciclos heterocíclicos condensados, un nucleo tiofeno unido a una molecula de urea que forma un ciclo imidazol. Se encuentra en hígado, riñon, leche, yema de huevo, tomate. El requerimiento diario es de 150 a 300 μg. Actua como coenzima en reacciones de carboxilacion y de transcarboxilacion. Acido fólico Esta compuesto por la unión de un nucleo pteridina, acido para-amino-benzoico y acido glutamico. Se encuentra en legumbres, hígado, riñon y levadura de cerveza. Se estima que se requieren 150 μg diarios. Esta relacionado con el metabolismo de restos monocarbonados. Es utilizado como coenzima en la síntesis de purina, metabolismo de aminoácidos, síntesis de timina. Vitamina B12 La estructura básica de la vitamina recibe el nombre de cobalamina. La forma activa es la coenzima B12 formada en hígado con el nucleosido 5’-desoxiadenosina unido al cobalto. Integra la coenzima que participa en la conversión de homocisteina en metionina. Vitamina C La estructura química del acido ascórbico recuerda a las hexosas, a diferencia que la forma activa es el isómero L. Este producto se oxida a acido deshidroascorbico y tanto la forma oxidada como la reducida son activas. Cuando es hidratado se convierte en acido 2,3.dicetogulonico que es inactivo. Se encuentra en frutos cítricos, tomates, espinacas, papas, arvejas. Se requiere 30 mg diarios. Página 22 de 228Alan Altamirano Es cofactor necesario en varias reacciones de hidroxilacion, como la formación de hidroxiprolina e hidroxilisina en colágeno. Tambien participa en la síntesis de catecolaminas. Tiene acción sobre la absorción de hierro y acción antioxidante. Página 23 de 228Alan Altamirano Nutrición UP 2 Cátedra de Biología Consumo energético interno a nivel humano Todos los seres vivos ingresan permanentemente energia y materia con el objeto de mantener la vida. La corriente energética que ingresa en los seres humanos lo hace en forma de energia química. En cada una de las células se transforma en un proceso llamado metabolismo, se redistribuye y una parte se disipa como calor. Alimento es cualquier comida o bebida que el ser humano y los animales toman para satisfacer el apetito, hacer frente a las necesidades fisiológicas del crecimiento y de los procesos del organismo y suministrar la energia necesaria para mantener la actividad y la temperatura corporal. Requerimientos energéticos de los seres humanos El consumo energético interno para cada ser humano adulto tiene un valor que va desde 2000 a 4500 Kcal/dia. De todos modos todas las tablas que recomiendan raciones alimenticias son valores de referencia aplicables a valores teoricos. Nuestras necesidades energéticas podrían dividirse en: -Indice metabolico de reposo: energia para realizar actividades elementales organicas. -Efecto térmico de los alimentos: aumento del gasto energético por encima del reposo después de la ingestión por la energia utilizada en digestión, transporte,metabolismo. -Factor de actividad: energia para la actividad física. -Factor de injuria: energia necesaria en caso de enfermedades. El objetivo de la nutrición es definir una dieta apropiada para cada individuo que se ajuste a las necesidades y apetencias, cuidando un equilibrio que mantenga su peso optimo. Se define nutrición como la suma de todos los procesos psicofísicos que, relacionados o no con el hecho de alimentarse, condicionan la conducta humana frente a la necesidad de ingerir alimentos para conservar la vida. Clasificacion de los alimentos Los seres vivos están adaptados a extraer energia solo de compuestos llamados alimentos, que les aportan los nutrientes necesarios para desarrollar sus funciones. Los nutrientes que el hombre debe ingerir son: Página 24 de 228Alan Altamirano Hidratos de carbono La mayoría de ellos son transformados a glucosa. Las funciones que cumplen son: -Energetica: aportan 4 Kcal por gramo de peso. Cubiertas las necesidades se almacena en hígado y musculos como glucógeno y el resto se transforma en grasa. -Ahorro de proteínas: si el aporte es insuficiente, las células utilizan proteínas para fines energéticos. -Regulacion de metabolismo de grasas. -Estructural: constituyen una porción pequeña del peso. Lipidos Con los carbohidratos representan la mayor fuente de energia. Cumplen varias funciones: -Energetica: constituyen la verdadera reserva, ya que brindan 9 Kcal por gramo. -Ahorro de proteínas. -Estructural: forman parte de todas las membranas celulares y de la vaina de mielina. Se denominan: -Aceites: triglicéridos que contienen predominantemente acidos grasos insaturados. -Grasas: triglicéridos que contienen acidos grasos saturados. Proteinas Estan constituidos por la unión de varios aminoácidos, de los cuales 10 son esenciales. En nutrición se denomina esencial a aquellas sustancias indispensables para el desarrollo y conservación del organismo pero que no pueden ser sintetizadas por este. Las proteínas constituyen alrededor del 50% del peso seco de tejidos y sus funciones son: -Energetica: aportan 4 Kcal por gramo. -Proporcionan aminoácidos escenciales. -Materia prima para enzimas, proteínas plasmáticas, hormonas, transportadores. -Inmunologicas. -Movimiento celular. -Resistencia. Página 25 de 228Alan Altamirano Vitaminas Compuestos organicos esenciales. Se dividen en: -Liposolubles: no se destruyen durante la cocción y pueden almacenarse. -Hidrosolubles: son fácilmente eliminadas por el organismo y no se acumulan. Minerales Se pueden dividir en: -Macrominerales: necesarios en cantidades superiores a 100 mg como Na, K, Ca, P, Mg y S. -Microminerales: son necesarios en cantidades pequeñas como Cu, I, Mn, Fe, Cr, Co, Z y Se. Sus funciones son: -Ca y P: formación de huesos. -Fe y Cu: síntesis de Hg. -I: glandula tiroides. -Na, K y Cl: entrada y salida de agua en la celula. -H2O: ligada al metabolismo mineral, la regulación térmica, transporte, formación de fluido y todas las reacciones metabolicas. Es el componente mas abundante. Otros productos Entre ellos: -Alcohol: produce calorías. La ingestión de una pequeña cantidad diaria no es necesariamente perjudicial. Un gramo produce 7 Kcal sin aportar otros nutrientes. -Cafeina: actua a distintos niveles del SN. Valor calórico de los alimentos Se define como la cantidad de Kcal que se puede obtener de cada gramo de alimento. El valor calórico de los elementos nutritivos es: carbohidratos 4 Kcal, lípidos 9 Kcal, proteínas 4 Kcal y vitaminas, agua y minerales no contienen. Valor calórico total Se define como la cantidad total de kilocalorías consumidas por un individuo en un dia. Se obtiene a través del manejo de valores de peso ideal y del requerimiento calórico diario y se calcula de acuerdo a los alimentos y cantidad. Página 26 de 228Alan Altamirano Formula calórica Toda dieta completa consiste en una mezcla de distintos tipos de nutrientes. Un comité estableció que cada individuo de una población tiene, para cada nutriente, sus propios requerimientos de acuerdo a la edad, sexo y condición fisiológica. Se llama formula calórica al porcentaje de Kcal de una dieta que proviene de cada uno de los tres grupos de alimentos energéticos. Se puede adoptar como promedio: -Carbohidratos: 55% -Proteinas: 15% -Grasas: 30%. Balance energético individual Se entiende con este nombre a la relacion resultante entre las entradas y salidas de elementos energéticos. Puede ser positivo, negativo o estar en equilibrio. La ingestión de calorías en exceso hace que el cuerpo las almacene en forma de grasas. Analisis de la dieta Se han elaborado indicadores dentro de los cuales se destacan: -Indice de masa corporal (IMC): indica el estado nutricional de la persona considerando el peso y la altura, resultando un valor que indica si la persona se encuentra por debajo, dentro o excedida del peso normal. La ecuación es: IMC = peso real / (altura2). Lo recomendado es valores desde 20 a 25. -Indice de contextura corporal: se efectua el cociente entre la altura medida en centímetros y la longitud de la circunferencia de la muñeca. Se considera: Contextura Hombres Mujeres Pequeña >10,4 >11 Mediana Entre 9,6 y 10,4 Entre 10,1 y 11 Grande <9,6 <10,1 Leyes fundamentales de la alimentación 1-Ley de la cantidad: debe ser suficiente para cubrir las exigencias calóricas y mantener el equilibro de su balance. 2-Ley de la calidad: debe ser completa en su composición. Página 27 de 228Alan Altamirano 3-Ley de la armonía: las cantidades de compuestos deben guardar una relacion de proporciones entre ellos. 4-Ley de la adecuación: la finalidad de la alimentación debe estar supeditada a su adecuación al ser humano individual. Pautas de una alimentación recomendable a)Distribuir el monto total en cuatro raciones: Desayuno 20-25% de calorías Almuerzo 35-40% de calorías Merienda 10-20% de calorías Cena 15-25% de calorias b) Comer lo necesario para mantener el peso corporal. c) Consumir la mayor variedad posible. d) Ingerir abundante agua. e) Proveer al organismo de alimentos proteicos fácilmente digeribles. f) Consumir con preferencia alimentos naturales. g) Evitar los alimentos ricos en azúcar, sal y grasas. h) Tratar de que la alimentación sea abundante en fibra vegetal. i) Se desaconseja el consumo excesivo o prematuro de alcohol. k) Realizar actividad física acorde a su físico, edad y preferencias. l) Tratar de comer en compañía. Piramide nutricional -Por encima de una base que indica consumir abundante agua. -Dos escalones proponen consumir principalmente alimentos muy ricos en glúcidos complejos y fibras. -Un escalon intermedio sugiere consumir moderadamente alimentos ricos en proteínas y grasas, vitaminas liposolubles y minerales. -La pequeña punta de la pirámide indica el consumo minimo de aceites, grasas y azucares. Página 28 de 228Alan Altamirano Nutrición UP 2 Cátedra de Embriología Aparato digestivo Divisiones del tubo digestivo Como consecuencia del plegamiento cefalocaudal y lateral del embrión, una parte del saco vitelino revestida por endodermo queda incorporada al embrión para formar el intestino primitivo. Las otras dos porciones de la cavidad revestida por endodermo, el saco vitelino y la alantoides, permanecen fuera del embrión. Tanto en sectores cefálico como caudal del embrión, el intestino primitivo forma un tubo ciego, el intestino anterior y el intestino posterior, mientras que el intestino medio conserva por un tiempo su comunicación con el saco vitelino por el conducto onfalomesenterico. El endodermo forma el revestimiento epitelial que da origen a células especificas. La estroma proviene del mesodermo esplacnico. Intestino anterior Esofago Cuando el embrion tiene alrededor de 4 semanas aparece eldivertículo respiratorio en la pared ventral del intestino anterior, en el limite con el intestino faríngeo. Este divertículo es separado gradualmente de la porción dorsal del intestino anterior por lo que queda dividido en un sector ventral, el primordio respiratorio y un sector dorsal, el esófago. Estomago Aparece como una dilatación fusiforme del intestino anterior en la cuarta semana. Alrededor del eje mayor del estomago se produce una rotación de 90º en sentido de las agujas del reloj, de modo que el lado izquierdo se orienta hacia adelante y el lado derecho hacia atrás. La pared posterior crece con mas rapidez determinando las curvaturas mayor y menor. Los extremos cefálico y caudal del estomago se encuentran en un principio en la línea media pero con la rotación la región caudal se mueve hacia la derecha y la cefálica hacia la izquierda. La rotación lleva al mesogastrio dorsal hacia la izquierda originando detrás del estomago la trascavidad de los epiplones y lleva al mesogastrio ventral hacia la izquierda. En la quinta semana surge el primordio de bazo entre las dos hojas de mesogastrio dorsal. A partir del mesogastrio dorsal se forma el epiplón mayor y del ventral el epiplón menor. Página 29 de 228Alan Altamirano Duodeno La parte terminal del intestino anterior y la parte cefálica del intestino medio forman el duodeno. Con la rotación del estomago, el duodeno adopta la forma de un asa en C y se desplaza hacia la derecha. Durante el segundo mes la luz es obliterada por la proliferación de células, sin embargo liego vuelve a canalizarse. Higado y vesicula biliar El primordio hepático aparece a mediados de la cuarta semana como una evaginación en el extremo distal del intestino anterior. Se forma entre el divertículo hepático y el duodeno el conducto biliar común o colédoco y une evaginación que forma la vesicula biliar y el conducto cístico. En la decima semana el desarrollo del peso del hígado representa aproximadamente el 10% del peso corporal total. En un principio posee funcion hematopoyética. Páncreas Es formado por dos esbozos, dorsal y ventral del revestimiento endodérmico del duodeno. Cuando el duodeno efectua su rotación, el esbozo pancreático ventral se desplaza dorsalmente y se situa debajo y detrás del esbozo dorsal. Mas adelante se fusionan formando el ventral el páncreas menor o apófisis unciforme y la parte inferior de la cabeza pancreática y el dorsal el resto de la glandula. La porción distal del conducto pancreático dorsal y la totalidad del ventral constituyen el conducto pancreático principal y la porción proximal del conducto pancreático dorsal forma el conducto pancreático accesorio. Los islotes de Langerhans se desarrollan a partir del tejido pancreático parenquimatoso el tercer mes de vida intrauterina. Intestino medio En el embrión de 5 semanas, el intestino medio esta fijado a la pared abdominal dorsal y se comuna con el saco vitelino. El desarrollo se caracteriza por el alargamiento rápido formando el asa intestinal primitiva. La rama cefálica del asa se convierte en la poción distal del duodeno, el yeyuno y parte del ileon y la rama caudal se convierte en la parte inferior del ileon, el ciego y el apéndice, el colon ascendente y dos tercios proximales del colon transverso. El desarrollo de todos los órganos provoca que la cavidad abdominal se vuelva demasiado pequeña por lo que las asas intestinales se introducen en el celoma extraembrionario del cordon umbilical durante la sexta semana, lo que se denomina hernia umbilical fisiológica. El asa intestinal primitiva experimenta rotación sobre un eje formado por la arteria mesentérica superior. El yeyuno e ileon forma asas enrolladas pero el intestino grueso no participa del fenómeno de enrollamiento. Durante la decima semana las asas herniadas comienzan a volver a la cavidad abdominal. El esbozo de ciego aparece alrededor de la sexta semana como una dilatación conica pequeña y es la ultima parte que vuelve a la cavidad abdominal, situándose por debajo del hígado y luego descendiendo y formando el colon ascendente, el angulo hepático y el apéndice. Página 30 de 228Alan Altamirano Intestino posterior Da origen al tercio distal del colon transverso, el colon descendente, el sigmoide, el recto y la parte superior del conducto anal. Tambien forma el revestimiento interno de la vejiga y la uretra. El sector terminal del intestino posterior se continua con la región posterior de la cloaca, el primitivo conducto anorrectal y la alantoides ingresa en la parte anterior del seno urogenital primitivo. Al final de la séptima semana, la membrana cloacal se rompe y aparece la abertura anal para el intestino posterior y un orificio ventral para el seno urogenital. Entre ambos, una capa de mesodermo llamada tabique urorrectal forma el cuerpo perineal. La porción caudal del conducto anal es de origen ectodérmico y la porción craneal es de origen endodérmico. Página 31 de 228Alan Altamirano Nutrición UP 2 Cátedra de Histología Cavidad oral La mucosa masticatoria se encuentra en las encías y en el paladar duro. Posee un epitelio estratificado plano queratinizado, y en algunas regiones paraqueratinizado (las células superficiales no pierden los nucleos). La lamina propia subyacente esta compuesta por una gruesa capa papilar de tejido conjuntivo laxo. Estas papilas contribuyen a la inmovilidad relativa de la mucosa masticatoria. En el rafe palatino y en la encia, la mucosa esta firmemente adherida al hueso subyacente, debido a que la capa reticular de la lamina propia se funde con el periostio. En los sitios donde hay submucosa en el paladar duro, esta contiene tejido adiposo en la parte anterior y glándulas mucosas en la parte posterior. La mucosa de revestimiento esta en los labios, las mejillas, la superficie mucosa alveolar, el piso de la boca, la superficie ventral de la lengua y el paladar blando. En estos sitios tapiza musculo estriado, hueso y glándulas. Esta mucosa tiene papilas menos abundantes y mas cortas. El epitelio no esta queratinizado, aunque en algunos sitios se encuentra paraqueratinizado. La lamina propia contiene vasos y nervios. La submucosa contiene bandeletas de fibras colagenas y elásticas que unen la mucosa al musculo subyacente, también conteniendo glándulas salivales accesorias. La mucosa especializada se asocia con la sensación del gusto y se halla restringida en la superficie dorsal de la lengua. Contiene papilas y corpúsculos gustativos, que tienen la funcion de generar sensaciones gustativas. Lengua La lengua es un órgano muscular que se proyecta dentro de la cavidad oral desde su superficie inferior. Los musculos linguales están organizados en fascículos que están dispuestos en tres planos perpendiculares entre si, lo que permite gran flexibilidad. Numerosas irregularidades de la mucosa llamadas papilas linguales cubren la superficie dorsal de la lengua por delante del surco terminal, las cuales asociadas a los corpúsculos gustativos constituyen la mucosa especializada. Se describen cuatro tipos: -Papilas filiformes: son las mas pequeñas y abundantes. Son proyecciones conicas alargadas de tejido conjuntivo tapizadas por un epitelio plano queratinizado sin corpuesculos gustativos. Página 32 de 228Alan Altamirano -Papilas fungiformes: son proyecciones con forma de hongo que se ven a simple vista como pequeños puntos rojos. Tienen tendencia a ser abundantes cerca de la punta de la lengua y poseen corpúsculos gustativos. -Papilas caliciformes: son estructuras grandes con forma de cúpula, halladas por delante del surco terminal. La lengua humana posee entre 8 y 12 de estas papilas, rodeadas por un surco profundo con corpúsculos gustativos abundantes. -Papilas foliadas: consisten en crestas bajas paralelas separadas por hendiduras profundas de la mucosa, perpendiculares al eje longitudinal de la lengua. Contienenmuchos corpúsculos gustativos en las paredes enfrentadas de papilas contiguas. Los corpúsculos gustativos se ven como estructuras ovaladas palidas que se extienden a través de todo el espesor del epitelio. El orificio pequeño en la superficie epitelial se denomina poro gustativo. Se reconocen tres células principales: -Celulas neuroepiteliales: son las mas numerosas. Son células alargadas que se extienden desde la lamina basal hasta el poro gustativo, emitiendo vellosidades. Cerca de su superficie apical están unidas a las células vecinas por zonulae occludens. A la altura de su base forman una sinapsis con al prolongación aferente de neuronas sensitivas. El tiempo de recambio es de 10 dias. -Celulas de sosten: son menos abundantes. Son alargadas y se extienden desde la lamina basal al poro, pero no hacen sinapsis con neuronas. El tiempo de recambio es de 10 dias. -Celulas basales: son pequeñas, ubicadas en la porción basal, precursoras de los otros tipos celulares. El gusto se clasifica como una sensibilidad por estimulos químicos en la cual sustancias diversas contenidas en los alimentos o bebidas interaccionan con los receptores gustativos ubicados en la superficie apical de las células neuroepiteliales. Estas células reaccionan ante cinco estimulos básicos: dulce, salado, amargo, acido y umami. Umami es el sabor de ciertos aminoácidos, principalmente del L-glutamato. La estimulación de los receptores gustativos inicia una cascada de reacciones dentro de las células neuroepiteliales que incluyen la activación de proteínas G acopladas con receptores, conduciendo al aumento de la actividad de enzimas, constituyendo una respuesta de segundo mensajero, los cuales activan canales ionicos de membrana que aumentan la concentración intracelular de Ca2+, estimulando la liberación de NT. En general los corpúsculos gustativos de la punta de la lengua detectan estimulos dulces, los que están a los lados y hacia atrás estimulos salados, los que están un poco mas atrás y a los lados estimulos acidos y los de las papilas caliciformes detectan estimulos amargos y umami. De todos modos este mapa es exagerado, ya que en toda la lengua hay sensibilidad a todos los sabores. Página 33 de 228Alan Altamirano Dientes y tejidos de sosten Los dientes están formados por tres tejidos especializados: -Esmalte: tejido mineralizado acelular que cubre la corona del diente. -Dentina: es el tejido mas abundante, situada debajo del esmalte en la corona y debajo del cemento en la raíz. -Cemento: capa delgada de tejido calcificado que cubre la raíz del diente. Esmalte Es un tejido mineralizado acelular que cubre la corona del diente y una vez formado no se puede reemplazar. A diferencia del hueso es un material mineralizado que deriva de un epitelio. Es mas duro que cualquier otro tejido mineralizado, consistiendo en un 96-98% de hidroxiapatita cálcica. El espesor varia en diferentes partes, alcanzando un máximo en las cúspides. Termina en el cuello del diente. Los cristales de hidroxiapatita cálcica carbonatada no estequiometrica que componen el esmalte se organizan en forma de bastoncillos o prismas, desde la unión amelodentinaria hasta la superficie libre. Cuando se los examina en un corte transversal se los ve con forma de un ojo de cerradura con la cabeza hacia la superficie y la cola hacia la profundidad. Aunque el esmalte de un diente que ha hecho erupción carece de células, no significa que es estatico, sino que la saliva es indispensable para su mantenimiento. A pesar de su dureza, el esmalte puede descalcificarse por la acción de diversas baterías, iniciando caries dentales. El órgano del esmalte es una formación epitelial que deriva de células ectodérmicas de la cavidad oral embrionaria. El comienzo del desarrollo se caracteriza por la proliferación del epitelio oral para formar una banda de tejido celular con una configuración en herradura llamada lamina dentaria, apareciendo en el sitio de cada futuro diente un brote redondeado que se proyecta dentro del tejido subyacente. Esta proliferación corresponde a la etapa de yema. Gradualmente esta masa aumenta de tamaño y adquiere una concavidad en el lado opuesto al del su origen, pasando a la etapa de casquete. Su crecimiento lo llevan a la etapa de campana donde se identifican cuatro capas de células: -Epitelio externo del esmalte: compuesta por una capa celular que forma la superficie convexa. -Epitelio interno del esmalte: forma la superficie cóncava. -Estrato intermedio: aparece por dentro del epitelio interno. -Reticulo estrellado: ocupa la porción interna del órgano del esmalte. Los preodontoblastos, alineados dentro de la campana en contigüidad con las células del epitelio interno adoptan una configuración cilíndrica y se convierten en odontoblastos que forma la dentina del diente. Las células del epitelio interno se convertirán en los ameloblastos que junto a las células del estrato intermedio tienen a cargo la producción del esmalte. El esmalte se forma por un proceso de Página 34 de 228Alan Altamirano biomineralizacion mediado por matriz que recibe el nombre de amelogenesis, cuyas principales etapas son: -Produccion de la matriz: luego de la formación de la dentina se deposita matriz adamantina mineralizada en forma parcial, llamándose a las células que la producen ameloblastos secretores. -Maduracion de la matriz: la maduración comprende la eliminación del material organico asi como el aporte continuo de calcio y fosfato, llamándose a las células que intervienen ameloblastos madurativos, diferenciados a partir de los secretores. En el polo apical de cada ameloblasto hay una prolongación denominada proceso de Tomes, rodeada por la matriz del esmalte. El prisma formado por el ameloblasto le sigue detrás. La superficie basal de los ameloblastos secretores es contigua a una capa de células del órgano del esmalte. Los ameloblastos madurativos transportan las sustancias necesarias para la mineralización de la matriz. Las proteínas principales en la matriz en desarrollo son: -Amelogenina: mantiene el espaciado entre los prismas. -Ameloblastinas: secretadas por los ameloblastos guian el proceso de mineralización, controlando el alargamiento de los cristales y formando uniones entre ellos. -Enamelinas: sufren escicion y sus productos quedan en el esmalte. -Tuftelinas: contributen a la nucleacion de los cristales de hidroxiapatita. El esmalte maduro solo contiene enamelinas y tuftelinas y los ameloblastos se degeneran una vez que el esmalte esta completamente formado. Cemento La raíz es la parte del diente que esta insertada en el alveolo. El cemento es una capa delgada de material similar al hueso secretada por los cementocitos y al igual que el hueso consiste en 65% de minerales. A diferencia del hueso el cemento es avascular, además los canalículos del cemento no forman una red anastomosada. En la superficie externa, junto al ligamento periodontico hay una capa de cementoblastos. La mayor parte del ligamento periodontico esta formada por fibras colagenas que se proyectan desde la matriz del cemento y se introducen en la matriz osea de la pared alveolar, también conteniendo fibras elásticas. Dentina Es profunda con respecto al esmalte y al cemento. Contiene menos hidroxiapatita que el esmalte (70%). Es secretada por los odontoblastos que forman una capa epitelial sobre la superficie dentinaria interna. La superficie apical del odontoblasto esta en contacto con la dentina en formación. La capa de odontoblastos retrocede a medida que se deposita la dentina pero deja prolongaciones odontoblasicas dentro de conductos llamados tubulos dentinarios. La predentina es la matriz organica recién sintetizada que esta mas cerca del cuerpo del odontoblasto y tiene que mineralizarse. La predentina contiene dos proteínas especificas: Página 35 de 228Alan Altamirano -Fosfoproteina de la dentina: participaen la iniciación de la mineralización y en su control. -Sialoproteina de la dentina: también interviene en el proceso de mineralización. En vesículas del aparato de Golgi existen precursores del colágeno ordenados en forma paralela con pequeños granulos con calcio y se denominan cuerpos en abaco. La dentina es el primer componente mineralizado que aparece en el diente. La dentina mas externa que se conoce como dentina del manto es formada por células subodontoblasticas que producen haces pequeños de fibras colagenas. Los odontoblastos secretan matriz organica o predentina por su polo apical y a medida que aumenta, son desplazados hacia el centro del diente. Una onda de mineralización convierte la predentina en dentina, formándose los tubulos dentinarios. La dentina que rodea a estos tubulos se conoce como dentina peritubular y el resto dentina intertubular. Pulpa dentaria La cavidad pulpar central es el espacio dentro de un diente ocupado por la pulpa dentaria, un tejido conjuntivo laxo de vascularización extensa e inervado por nervios abundantes. Esta cavidad adopta la forma general del diente. En los dientes con mas de una cúspide se extienden los cuernos pulpares dentro de ellas. Tejidos de sosten Los tejidos de sosten comprenden el hueso alveolar, los ligamentos periodonticos y la encia. El hueso alveolar es una capa delgada de hueso compacto que forma la pared del alveolo donde se fija el ligamento. El ligamento periodontico es el tejido conjuntivo fibroso que une el diente al hueso contiguo. Interviene en los procesos de adhesión dentaria, sosten dentario, remodelación osea, propiocepcion y erupción dentaria. La encia es una parte especializada de la mucosa oral que rodea el cuello de los dientes. Se describen dos partes: -Mucosa gingival: es un sinónimo de la mucosa masticatoria. -Epitelio de fijación: secreta un material de tipo lamina basal que se adhiere a la superficie dentaria y las células se adhieren a el por hemidesmosomas, en conjunto denominándose fijación epitelial. Por encima de este epitelio surge una hendidura denominada surco gingival tapizada por el epitelio crevicular. Página 36 de 228Alan Altamirano Glandulas salivales Todas las glándulas salivales se originan en el epitelio oral embrionario, al principio adoptando la forma de un cordon con un extremo bulboso, convirtiéndose en conductos excretores y adenomeros glandulares respectivamente. Adenomeros glandulares Las glándulas salivales principales están rodeadas por una capsula de tejido conjuntivo de la cual parten tabiques. Las glándulas salivales accesorias no tienen capsula. La unidad funcional básica de las glándulas salivales, la sialona, consiste en el adenomero, llamado acino y los distintos segmentos de la via de excreción. El acino es un saco ciego compuesto por células secretoras, conteniendo los de las glándulas salivales, células serosas (secretoras de proteínas) y células mucosas (secretoras de mucina) o ambas. Los tres tipos de acinos es: -Acinos serosos: contienen células serosas y en general son esferoidales. -Acinos mucosos: contienen células mucosas y son mas tubulares. -Acinos mixtos: contienen tanto células serosas como mucosas. En los preparados, las células mucosas contienen un casquete de células cerosas que se cree que secretan su producto hacia un espacio intercelular tortuoso entre las células mucosas, por lo que estos casquetes se denominan semilunas serosas. Sin embargo esto es un artefacto del método de fijación convencional por la expansión del mucinogeno que aumenta el volumen de las células. Las células serosas tienen forma de pirámide con una superficie basal bastante amplia que esta en contacto con la lamina basal y una superficie apical reducida que da a la luz del acino. Contiene granulos de cimógeno en el citoplasma apical. Las células mucosas poseen actividad cíclica por lo que en una parte del ciclo se encuentran granulos de mucinogeno y cuando se elimina comienza a resintetizarlo. Contienen un nucleo aplanado contra la membrana plasmática basal y espacios vacios correspondientes a los granulos en la porción apical. Las células mioepiteliales son células contráctiles con muchas prolongaciones ubicadas entre la membrana plasmática basal de las células y la lamina basal, contribuyendo a impulsar los productos de secreción hacia el conducto excretor. Conductos excretores La luz del acino salival es continua con la de un sistema de conductos que puede tener hasta tres segmentos. Estos conductos son: -Conducto intercalar: está revestido por células epiteliales cubicas y no suelen tener otra funcion que no sea conducir la secreción. Sin embargo sus células secretan iones de bicarbonato y absorben los iones de cloruro. Página 37 de 228Alan Altamirano -Conducto estriado: está revestido por epitelio simple cubico que gradualmente se convierte en cilíndrico. Posee repliegues, cuyas células se encargan de la reabsorción de Na+ y la secreción de K+ y HCO3-. -Conducto excretor: los mayores son las vías de excreción mas importantes en cada una de las glándulas principales. El epitelio cambia de seudoestratificado cilíndrico a estratificado cubico. Las glándulas serosas tienen conductos intercalares y estriados bien desarrollados y las glándulas mucosas poseen conductos intercalares muy poco desarrollados y carecen de conductos estriados. Glandulas salivales principales Parotida Son glándulas serosas y posee un conducto intercalar largo y estrecho, los conductos estriados son mayores. Submaxilar Los acinos son predominantemente serosos y suelen aparecer algunos acinos mucosos coronados por semilunas serosas, los conductos intercalares son menos abundantes. Sublingual Algunos de los acinos d predominio mucoso posee semilunas serosas pero es muy raro, los conductos intercalares y estriados son cortos. Saliva La mayor parte de la saliva es producida por las glándulas salivales. El volumen de saliva supera el de otras secreciones digestivas hasta en 40 veces. Se producen alrededor de 1200 mL de saliva por dia y tiene muchas funciones como humedecer la mucosa oral y alimentos, proveer un medio para el estimulo de corpúsculos gustativos, digerir carbohidratos y controlar la flora bacteriana. La saliva contiene anticuerpos (IgA) sintetizados por los plasmocitos del tejido conjuntivo que rodea los acinos secretores. La saliva contiene principalmente agua, proteínas y glucoproteinas y electrolitos (potasio, sodio, bicarbonato, calcio, fosforo). Faringe Las partes de la mucosa faríngea expuestas a los efectos abrasivos de los alimentos están tapizadas por epitelio estratificado plano no queratinizado, mientras que las no expuestas a la abrasión tienen un epitelio seudoestratificado ciliado con células caliciformes. La lamina propia consiste en un tejido conjuntivo fibroelastico. Por fuera se halla el musculo y la adventicia. Página 38 de 228Alan Altamirano Esofago Mucosa Posee un epitelio estratificado plano no queratinizado. La lamina propia subyacente es similar a la del resto del tubo digestivo, hay tejido linfático difuso y la parte mas periférica corresponde a la muscular de la mucosa, compuesta por musculo liso de orientación longitudinal. La contracción de la capa muscular de la mucosa produce su movimiento para formar crestas y depresiones, movimiento independiente del peristáltico. Submucosa Consiste en un tejido conjuntivo denso no modelado que contiene vasos sanguíneos y linfáticos de mayor calibre, fibras nerviosas y células ganglionales. Las fibras nerviosas y células ganglionares forman el plexo submucoso (de Meissner). Ademas el tejido linfático difuso y los nódulos linfáticos están presentes sobre todo en las porciones superior e inferior del esófago. Muscular La muscular externa se divide en dos estratos: una capa circular interna y una capa longitudinal
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