Metabolismo en monogástricos

NUTRICIÓN ANIMAL

Nutrición Animal

Montevideo - Uruguay Ing. Agr. María de Jesús Marichal

Metabolismo: Carbohidratos

2011

Introducción… Metabolismo

Respasamos…. Digestión,Absorción

Metabolismo en monogástricos Glucosa : Vías metabólicas Destinos de la glucosa

Metabolismo en rumiantes destinos de los AGV absorbidos

particularidades: metabolismo de la glucosa gluconeogénesis

Repasamos…

Digestión y absorción

No-rumiante

CHO en alimento

Rumiante

Inyestino delgado: Monosacáridos

Absorción:

circulación porta –hepática

Rumen : AGV

I.G: AGV I.G: AGV

Intestino delgado: Glucosa

Metabolismo en monogástricos

Monosacáridos absorbidos

o Glucosa

o Fructosa

o Galactosa

Glucosa: Cuantitativamente principal

carbohidrato absorbido en monogástricos.

Ribosa + NADPH

Metabolismo de la glucosa

Glucosa sangre

Glucosa celular _Glucógeno

Gluconeogénesis Glucolisis Piruvato Metabolismo anaeróbico Lactato Acetil-CoA Ciclo ATC NADH FADH2 Cadena de transporte de electrones ATP O2 H2O ADP 2H+ 2e-Glicerol Lipogénesis Acidos grasos Vía de las Pentosas CO2 Hígado Músculo esquelético AA

Destino de los esqueletos carbonados de los aminoácidos

Gli Ala Ciste Trp

Ser Piruvato

Acetil CoA Acetoacetil CoA Ácidos Grasos Cuerpos cetónicos Aspn Asp Tir Fen Leu Lis Iso Val Met Tre Glu Oxaloacetato Fumarato Succinil CoA α αα α- cetoglutarato Iso Tre Tir Fen Trp Gln His Pro Arg Propioinil CoA Cítrato Glucosa Gluconeogénesis NADH FADH2 glucolisis • glucogénicos • cetogénicos: Leu, Lis • glucogénicos/cetogénicos :

Iso, Fen, Tre, Trp,Tir

Ribosa + NADPH

Metabolismo de la glucosa

Glucosa celular _Glucógeno

Gluconeogénesis Glucolisis Piruvato Metabolismo anaeróbico Lactato Acetil-CoA Ciclo ATC NADH FADH2 Cadena de transporte de electrones ATP O2 H2O ADP 2H+ 2e-Glicerol Lipogénesis Acidos grasos Vía de las Pentosas CO2 Hígado Músculo esquelético AA

Vía ciclo ác.urónico ác. ascórbico

Síntesis de Lípidos

- Cadenas carbonadas

→

→

→

→

ácidos grasos

(“de novo” síntesis)

- NADPH

para la “de novo”síntesis

- Glicerol 3-P para la esterificación de los

AG

→

→

→

→

triglicérido

Glucosa participa en la síntesis de lípidos suministrando

Las vías metabólicas:

¿Ocurren todas en todas las células?

+++ +++ +++ Oxidación de AG +++ (R Y C) + +++ (Aves) Síntesis de AG +++ Producción de glicerol +++ ++ + + + +++ Ciclo de las pentosas

++ +++ Gluconeogénesis +++ + + +++ + Síntesis de lactato + ++ +++ +++ Oxidación +++ Síntesis Cpos Cetónicos +++ Catabolismo de glicerol +++ +++ +++ +++ CK +++ +++ +++ +++ +++ +++ Glicolisis + + +++ +++ Metabolismo de glucógeno Glóbulos rojos Adipocito Riñón Cerebro Musc Esq Hígado

Resumiendo…

1.

Catabolismo.

a) Oxidación completa ( CO

y H

O)

b) Conversión a lactato: Vía glicolisis

c) Ciclo de las pentosas : pentosas +

coenzimas reducidas (NADPH + H)

2. Anabolismo

a) Síntesis de Glucógeno

b) Síntesis de Lípidos (Glicerol, AG)

c) AA (Transaminación)

d) Síntesis de Vitamina C

Metabolismo de la glucosa

Lactato: CICLO DE CORI

Glucosa

Gluconeogénesis

Piruvato

Lactato

Glucosa

Glicolisis

Piruvato

Lactato

S

A

N

G

R

E

HÍGADO

_MÚSCULO

Rendimiento energético de su oxidación

Efficiencia de captura de energía como ATP es ~ 44%, el resto de la energía es perdida como CALOR.

Glucolisis + TCA:

1 mol glucosa 6P --> 38 ATP 1 mol ATP --> 8 Kcal 1 mol glucosa --> 304 Kcal

Calorimetría: 1 mol glucosa --> 686 Kcal

Catabolismo de la glucosa.

GLUCONEOG GLUCONEOG GLUCONEOG GLUCONEOGÉÉÉÉNESISNESISNESISNESIS

• Se produce principalmente en el hígado, también en

músculo esquelético y los riñones

• Monogástricos:

• la tasa de generación de glucosa por esta vía

metabólica varía inversamente a la tasa de absorción de glucosa

• Precursores:

- AA glucogénicos (TGI, músculo) - Ac.láctico (TGI, Ciclo de Cori) - Glicerol (movilización de lípidos)

La síntesis y la degradación de glucosa ocurren

en todo momento.

Las

tasas relativas

de síntesis y degradación

cambian y están reguladas.

Glucolisis

Gluconeogénesis

Estado: Animal alimentado

- Proveer Energía (Tej glucosa dependientes…

– Almacenaje como glucogeno Hígado

Músculo esquelético – Almacenaje como lipidos

Tejido adiposo

Glucosa Energía

Estado: Animal ayunado

– Catabolizada para proveer energía – Gluconeogénesis

Tejidos : Requerimientos

obligados de glucosa

Glóbulos rojos

La producción de ATP proviene de la glucólisis, se oxida glucosa a lactato (no poseen mitocondrias) y lactato retorna al hígado para Gluconeogenesis Sistema Nervioso: cerebro y células nerviosas

Su principal fuente de ATP proviene de la oxidación de la glucosa excepto durante ayunos extremos (oxidación de c.cetónicos)

Tracto reproductivo /glándula mamaria

Resumiendo…

Tejido Destino metabólico principal

Cerebro CO2+H2O Glóbulos rojos Ác. Láctico Testículos CO2+ H2O TGI CO2+ H2O

Hígado Glucógeno,Triacilgliceroles,CO2+H2O Músc.esquelético CO2+ H2O, Ác.láctico,Glucógeno Tejido Adiposo Triacilgliceroles

Glándula mamaria CO2+ H2O, lactosa Prod. Concepción CO2+ H2O

Metabolismo en rumiantes

Líquido Ruminal Pared Ruminal Sangre Porta

C2 70 20 (30%)

50 (70%)

C3 20 10 (50%)

10 (50%)

C4 10 9 (90%)

4 (40 %

)

1 (10% C

)

AGV : ABSORCIÓN

Rumen Sangre

Hígado

Sangre

Porta

Periférica

C2 70

50 C2

C3 20 10 glucosa

glucosa

CO2 +H2O

C3

lactato

lactato

C4 10 4

β

β

β

β

hidroxi C4

1 C4

AGV : ABSORCIÓN

AGV : Metabolismo

Acido Acético (C2) --- Acetil CoA

Ácidos grasos

+ Oxaloacetato--> C. de Krebs--> CO

+ H

O

Acido Butírico (C4)

Cuerpos Cetónicos

Acetil CoA ----> Idem Ac. Acético

Metabolismo : C2

Tejido Destino metabólico principal

Músculo esquelético CO

+ H

O

TGI CO

+ H

O

Corazón CO2 + H2O

Riñones CO2 + H2O

Tejido adiposo Ác. Grasos

Propionil CoA Metil Malonil CoA

Succinil CoA Succínico Oxaloacetato AG No. impar C AG ramificados Malonil Coa --- AG Glucosa (Gluconeogénesis) + Acetil CoA --- Energía Distintos Cetoácidos --> Aminoácidos

(Ciclo de Krebs)

Acido Propiónico (C3)

Metabolismo : C3

Tejido Destino metabólico principal

TGI CO2 + H2O, Ac. Láctico

Hígado Glucosa

Aminoácidos

Tejido Adiposo Ác. Grasos

Glándula mamaria Ác.Grasos

Particularidades de los Rumiantes: Requerimientos de glucosa

1. Sistema nervioso

Fuente de energía y de carbono 2. Síntesis de TAG

NADPH Glicerol 3. Tejidos viscerales 4. Preñez

Requerimientos fetales de energía 5. Lactación

Azúcar de la leche: lactosa

Requerimientos : Rumiantes similares Monogástricos, PERO: Glucosa absorbida ----> menor (hasta 25% de la G requerida puede provenir de absorción intestinal-Hungtinton 1997)

- Baja actividad glucokinasa en el hígado, no adaptado para captar G

- Síntesis de TAG:

Glucosa: no es usada en la síntesis de Ac. Grasos

Glucosa Glicerol

NADPH

Acetato AG

Acetil Coa A Energía

Particularidades de los Rumiantes: Metabolismo de la glucosa

Baja concentración de G en sangre (45-65 mg/dl) y menor fluctuación diaria

- Bajas concentraciones de G en los eritrocitos

1. “Ahorro”

¿Porqué la glucosa no es fuente de C para la síntesis de ácidos grasos en rumiantes? – Enzimas limitantes – Bauman Citrato liasa Malato deshidrogenasa – Baldwin Piruvato kinasa Piruvato deshidrogenasa X X

- Baja actividad glucokinasa en el hígado, no adaptado para captar G)

- Síntesis de TAG:

Glucosa: no es usada en la síntesis de Ac. Grasos

Glucosa Glicerol

NADPH

Acetato AG

Acetil Coa A Energía

Particularidades de los Rumiantes: Metabolismo de la glucosa

- Baja concentración de G en sangre (45-65 mg/dl) y menor fluctuación diaria

- Bajas concentraciones de G en los eritrocitos

Menor fluctuación debido a:

Consumen en un régimen más continuo

que los monogástricos

Continua gluconeogenesis

Continua producción de AGV

- Lactato: Rumen (granos de cereales elevados)

Metabolismo de C3 en pared ruminal

- Glicerol: proveniente de la lipólisis que ocurre en el

adipocito, es vertido a la sangre y captado por el hígado (= monogástricos)

- Aminoácidos: alanina y glutamina (alimento y

metabolismo) (= monogástricos)

- Propionato

2. Gluconeogénesis

Particularidades de los Rumiantes: Metabolismo de la glucosa

Precursores

Regulación de la

gluconeogénesis

La intensidad de la gluconeogénesis depende del nivel de alimentación.

En el rumiante la enzimas NG están siempre muy activas en el animal alimentado.

Reflejo de los hábitos alimenticios, no tienen que hacer frente a elevaciones bruscas de glucosa

Regulación hormonal:

Estimulan NG: glucagón, GH, glucocorticoides, catecolaminas Insulina: frena la NG hepática,

NG propionato dependiente: no afectada por la insulina, privilegiándose así la utilización de este sustrato cuando la insulinemia es alta (postprandial).

Importancia de la neoglucogénesis

….Ejemplo

Control metabólico de la producción de calostro en ovejas. Banchero y Quintans 2004

Hipótesis: suplementación con grano de maíz partido durante la última semana de preñez incrementará la síntesis de lactosa y

consecuentemente la producción de calostro

Materiales y métodos: - 30 ovejas preñadas con únicos U - 30 ovejas preñadas con mellizos M Control: U - consumían dieta basal 1 Kg de heno alfalfa/día

M- consumían dieta basal 1.4 Kg de heno alfalfa/día Suplementadas: 14 días antes del parto se les ofreció maíz partido cantidades graduales: 0.2, 0.3, …….0.7 kg/día y 7 días antes 0.75 kg/d

Incremento del calostro acumulado al nacer y su síntesis a las 10 h siguientes

Mayor glucosa en sangre Mayor entrada de glucosa a mama

> propionato? > almidón en ID? Teorías:

-Mayor Glucosa neoformada por > precursores

- La absorción de G ID se destina a cubrir necesidades de tejidos viscerales-se ahorra G neoformadaglándula mamaria

Insulina > en animales suplementados Glucagón? Alta I/G ?

¡¡¡FIN!!!

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