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Metabolismo energético

 

Unidades de medida:

Las necesidades energéticas del organismo, así como el valor energético de los alimentos(o de las raciones diarias) se expresan en Kcal(energía necesaría para elevar la Tª de un litro de agua de 14,5 a 15,5ºC.
En el sistema internacional de unidades de medida la energía se expresa en julios.

1 kilocaloría = 4,184 Kj 1 megajulio = 1000Kj 1Kj = 0,239Kcal 1Mj = 239Kcal

¿Cómo se valora el contenido energético de los alimentos?

La calorimetría directa mide básicamente la cantidad de E en forma de calor por la oxidación de los enlaces químicos de los nutrientes. Colocamos el alimento en un receptáculo o bomba calorimétrica con oxígeno y se producirá una oxidación, estará rodeado de agua a Tª controlada y aislado del espacio exterior para evitar las influencias de las condiciones ambientales externas(sobre todo Tª). La energía de la oxidación se transmite al agua y por el aumento de Tª se mide la energía.


Calor de combustión de las grasas: Varía según composición estructural de los ácidos grasos.
1 gramo de grasa de carne bovina o porcina = 9,50 Kcal
mantequilla = 9,27 Kcal
calor medio de combustión de 1 gramo de grasas = 9,4Kcal

Calor de combustión de carbohidratos = 4,20 Kcal

Calor medio de combustión de 1 gramo de proteína = 5,64. Depende de : tipo de proteína del alimento, proporciones relativas de materias nitrogenadas proteicas y no proteicas.

Los valores obtenidos por calorimetría directa son superiores a los de Atwater.

El calor de oxidación de lípidos es de 9,4 Kcal/g en la bomba, si se aplica el coeficiente de digestibilidad(95), la energía neta es 8,93.
El calor de combustión de HC es 4,15Kcal/g, si se aplica el coeficiente de digestibilidad(97), la energía neta es 4,03.
El calor de oxidación de proteínas es de 5,65Kcal/gr en la bomba, si aplicamos el coeficiente de digestibilidad(92), la energía neta es de 4,05.

En el organismo solo se oxida el esqueleto hidrocarbonado de las proteínas y el grupo amino pasa al ciclo de la urea y se desprende por la orina. La energía de la oxidación de proteínas es menor que la que se obtiene en la bomba calorimétrica. Si valoramos esta pérdida de energía por urea y el coeficiente de digestibilidad de las proteínas obtenemos el valor de energía neta de 4,05.
Esto explica la disparidad entre los valores de energía calórica producida por oxidación de 1 gramo de proteína en la bomba calorimétrica y los valores de Atwater.

Los valores de 9-4-4 son los factores generales de Atwater:
1gramo de HC = 4Kcal
1 gramo de proteínas = 4Kcal
1 gramo de grasas = 9Kcal

la calorimetría indirecta valora la producción de calor a través de consumo de oxigeno y producción de CO2, H2O y E.

EL CR (coeficiente respiratorio) es la cantidad de CO2 dividido por la cantidad de O2 consumido. Este coeficiente indica que tipo de sustrato estamos oxidando.
CR de HC : glucosa (1,00)
CR de grasas: palmítico (0,70)
CR de proteínas: albúmina (0,82)

Los deportistas de fuerza-potencia necesitan una fuente de E rápida porque el ejercicio es de mucha fuerza en poco tiempo. Obtienen la E de reservas de los músculos. Utilizan las reservas de ATP muscular y fosfocreatina(esta ruta no necesita oxigeno) Otra ruta sería la del glucógeno muscular en situación de anaerobiosis produciéndose un aumento del ácido láctico y el producto inhibe la utilización del sustrato.
Las rutas que utilizamos diariamente son las de oxidación en presencia de oxígeno.

El método de la calorimetría indirecta se basa en una espirometría. Los datos se monitorizan y medimos secuencialmente consumo de oxígeno y producción de CO2. Podemos obtener CR para HC y lípidos corregidos por las proteínas. Las proteínas no son sustratos energéticos aunque pueden contribuir a la obtención de E en pequeñas cantidades. Un CR de 1 indica que el 100% de la E lo suministra la oxidación de HC. Un CR de 0,7 oxidación de las grasas. Un CR de 0,85 indica que el 50,7% de las Kcal derivan de HC y el 49,3% de las grasas. Esto no quiere decir que se este oxidando la misma cantidad de HC y lípidos, se oxida más del doble de HC que de lípidos. Este tipo de CR se usan en obesos para valorar la combinación de una dieta con el ejercicio, para ver si está movilizando lípidos y favoreciendo la oxidación de lípidos.

En un sujeto que realiza un ejercicio de bicicleta, en reposo tiene un CR inferior a 0,8, lo que indica que está oxidando ácidos grasos. A medida que empieza a pedalear(45m) el CR aumenta y el valor será próximo a 1, aumentado la oxidación de HC. Cuando se detiene el CR disminuye porque retoma la oxidación de ácidos grasos.

La pregunta que se planteó fue ver si estos procesos de oxidación se producen en el organismo, realmente, comportándose como una bomba calorimetría.
Nuestro organismo se comporta igual que la bomba calorimétrica con HC y grasa pero no con las proteínas.

EL FLUJO ENERGÉTICO

La energía se gasta en tres apartados:
- la mayor parte(60-75%) en el metabolismo basal o metabolismo en reposo.
- Un 15-30% en la actividad física.
- Un 10-15% en el denominado efecto dinámico-específico de los alimentos o termogéneseis de los alimentos que depende del tamaño de las comidas y de la composición en macronutrientes de esa comida.

Gasto metabólico basal (MB)

Se define convencionalmente como el gasto calórico en reposo prolongado, despierto, en calma emotiva, en ayuno después de 14 horas y a una temperatura ambiente de 18-20ºC. Valora las necesidades mínimas de energía para mantenernos vivos en reposo y despiertos. No es necesario un ayuno de 14horas para valorarlo, 3-5horas después de una comida ligera(estado postabsortivo) será suficiente. El concepto de calma emotiva es sustituido por calmado porque según la tipología de los sujetos en MB varía.

Condiciones para su medida:

- estado postabsortivo
- permaneciendo relativamente inactivo antes de la prueba.
- En reposo, relativamente tranquilo, boca arriba.
- Después de 30mint, se mide el consumo de oxígeno durante 10mint.

Metabolismo en reposo(MR): los valores de consumo de oxígeno son registrados 3 ó 4 horas después de cada comida, que debe ser ligera. Las condiciones de medida son similares.

El sexo influye en el MB por la distinta composición corporal entre ambos sexos.El tejido adiposo es metabólicamente menos activo que la masa magra, por lo que hay diferencias en el MB en ambos sexos.Masa magra corporal: 85% en hombres y 75% en mujeres. Masa grasa corporal: 15% en hombres y 25% en mujeres. Metabolismo basal varones: 1,0 Kcal/Kg/hora , en mujeres: 0,9 Kcal/kg/hora.

Metabolismo basal masa magra = 1,3 Kcal/Kg/hora para ambos sexos. Según esto, es lógico pensar que aquellos órganos con mayor composición de tejido adiposo son metabolicamente menos activos. Esto no es así. % de metabolismo en reposo del hígado(composición mixta con predominio de adiposo): 27% del gasto metabólico en reposo. El cerebro(tejido adiposo): 19% y los músculos esqueléticos(masa magra): 18%

hígado: 18-22% consumo de oxígeno
músculo(40% del peso corporal): 25% de consumo de oxígeno
hígado+cerebro(4% del pc) : 40% de consumo de oxígeno.

El gasto metabólico basal disminuye con la edad:

Es más alto en el momento del nacimiento y se mantiene hasta los 5 años para luego empezar a descender.
Este descenso es menos acusado en el periodo comprendido entre los 25-30 años para luego a partir de los 50 continuar disminuyendo y estabilizándose a los 80.

¿A qué se debe? Al envejecer nuestro organismo sufre una remodelación de la composición corporal, se hace más sedentario y se enriquece en tejido adiposo, disminuye la síntesis proteica y hay una disminución en % de masa proteica y ósea. La tendencia es mantener a los ancianos físicamente activos porque se comprueba que si son activos, disminuye la pérdida de masa proteica, disminuye el % de tejido adiposo y disminuye el descenso del MB. Tambien se considera la variación en cuanto al peso de los órganos metabolicamente más activos(el hígado y cerebro son muy grandes en el niño, el cerebro del recién nacido supone un 40% del MB, pudiendo justificar porque el gasto metabólico basal es alto en el nacimiento. El cerebro pasa de un 12% del pc en el nacimiento a un 2,3% en > de 70; el hígado de 4,53% a 2,03%; el % de pc de estos órganos disminuye con la edad).

Factores que afectan al metabolismo basal

Cambios climáticos: temperaturas extremas

Las adaptaciones a Tª extremas suponen un aumento del gasto metabólico basal.
Cuando a un sujeto se le mantiene 5 días a 5ºC el gasto MB aumenta. Por cada grado de elevación de la Tª por encima de 30ºC se producen unos aumentos del MB de un 0,5%.
Tb las adaptaciones a Tª altas.
El trabajo muscular intenso: eleva el MB entre un 5-10% porque hay variaciones en la composición corporal.

Gestación: aumento del MB un 20% en el último trimestre.

Lactancia: aumento del MB. Se precisan 120Kcal por cada 100ml de leche producida.

Sueño: disminuye el MB un 10% durante el sueño(al disminuir la actividad cerebral)

Altitud: aumenta el MB a partir de 3000m por la disminución en la concentración de oxígeno(hiperventilas)

Ayunos, dietas muy restringidas en energía: disminuyen el gasto MB: cuando el organismo detecta que no llega la energía suficiente para compensar el gasto, aprovecha más la energía que le llega o disminuye el gasto metabólico basal al descender la actividad celular.

Funcionamiento tiroideo: hipotiroidismo(descenso de un 20%), hipertiroidismo(aumentos de un 30%)

Agentes farmacodinámicos: cafeína, catecolaminas, hormonas tiroideas, tabaco aumenta el MB.

Los sujetos fumadores no consumen menos E que los no fumadores. El gasto energético en fumadores es menor. Se vio que un aumento diario en el gasto calórico basal entre 150-200Kcal, supondría que al cabo de un mes se perdiese 1,5-2Kg. Para seguir perdiendo más no está valorado si hay que fumar más.
La nicotina actúa en el SNC, al privar al sujeto entra en una sensación ansiedad que puede conducir a un aumento del peso.

TERMOGÉNESIS DE LOS ALIMENTOS

Es la energía que se pone en juego para que tengan lugar los procesos fisiológicos de digestión, absorción, distribución y almacenamiento de los nutrientes ingeridos en la dieta.

Componentes: - obligatorio(en todos los sujetos)

- regulador o facultativo(regula el peso corporal a largo plazo, son capaces de activarlo los sujetos buenos reguladores del pc)

obligatorio: la mínima cantidad de E necesaria para convertir a un nutriente en la primera forma de almacenamiento dentro del cuerpo:
1mol de glucosa-----2ATP------ glucógeno
1 mol de glucosa----oxidación--- 38ATPs
componente obligatorio del almacenamineto de glucosa: 2/38 = 5%

facultativo: hay sujetos que además del componente obligatorio pueden coger otras vías o rutas que consumen E.

 

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