El documento trata sobre el tema de la energía en sistemas biológicos. Explica que los organismos obtienen energía química de los alimentos mediante procesos como la catabolismo y anabolismo, y que esta energía se utiliza para funciones metabólicas y la síntesis de tejidos. También describe conceptos como el balance energético, los requerimientos energéticos mínimos, y cómo se almacena y utiliza la energía de los alimentos a través de procesos como la glucólisis y beta oxidación.

1. TEMA 2. ENERGÍA
DEFINICIÓN, BALANCE
ENERGÉTICO, GASTO
ENERGÉTICO Y
COMPONENTES
MsC. Marisol Marlene Ventura Condo

2. BIO-ENERGÉTICA
El catabolismo del
alimento esta organizado
en los organismos para
obtener energía química
para la síntesis
(anabolismo) y otras
funciones metabólicas
Alimentación, crecimiento
y producción pueden ser
descritas por la partición
de energía
El resultado final de la
partición de energía es la
energía disponible para el
crecimiento
Esta determinada por el
balance entre el
anabolismo (Síntesis) y el
catabolismo (Degradar)

3. Energética
•Es el estudio
de los
requerimientos
energéticos y
los flujos de
energía dentro
de los sistemas
Bio-
Energética
• Es el estudio en
los animales del
balance entre la
energía ingerida
en forma de
alimento y la
utilización de
energía para
procesos de
manutención de
la vida
Que
procesos?
• Síntesis de
tejidos,
osmoregulació
n, digestión,
respiración,
reproducción,
locomoción,
etc.
DEFINICIÓN

4. INTERCAMBIO DE ENERGÍA EN
SISTEMAS BIOLÓGICOS
•Primera ley de la termodinámica: conservación de la energía
energía total (E), de un sistema permanece constante a no ser que
haya un ingreso de energía.
•Permanece igual, pero puede ser transferida de un lugar a otro, o
ser transformada (e.g., energía química a calor)
•Todos los organismos biológicos necesitan energía del medio
ambiente para sostener sus procesos vitales
• Los autótrofos obtienen energía del sol o reacciones inorgánicas.
• Heterótrofos al romper moléculas orgánicas obtenidas de la
alimentación.

5. •La fuente original de energía es el sol
•La energía del sol es transformada por la fotosíntesis para la
producción de glucosa
•La glucosa es la fuente de la cual las plantas sintetizan otros
compuestos orgánicos como carbohidratos, proteínas y lípidos
•Los animales deben obtener su energía de los enlaces químicos
de las moléculas complejas
•Como lo hacen? Oxidan estos enlaces a estados de menor
utilizando la energía y el oxígeno del aire
•Truco: algunos enlaces tienen más energía que otros

6. UNIDADES DE ENERGÍA
La unidad básica de
energía es la caloría
(cal)
Es la cantidad de
energía calórica
necesaria para subir la
temperatura de 1g de
agua 1 grado Celsius
(de 14.5 a 15.5ºC)
Es una unidad tan
pequeña que la
mayoría de los
nutricionistas prefieren
usar la kilocaloría (1
kcal o 1000 calorías)
La kcal es más común
(es lo que lees en las
etiquetas del
supermercado como
Calorías)

7. ESQUEMA DE PARTICIÓN DE
ENERGÍA
Energía
Ingerida, IE
Energía Digerible,
DE
Energía Fecal,
FE
Energía
Metabolizable, ME
Perdidas por desecho:
• Energía Urinaria, UE
• Energía pulmonar,
PE
• Energía Superficial,
SE
Energía Neta,
NE
Energía Retenida,
RE
Producción de Calor Total, HE
• Metabolismo Basal, HeE
• Actividad Voluntaria, HjE
• Formación de Productos, HrE
• Digestión/Absor, HdE
• Acción dinámica especifica,
HiE
• Fermentación, HfE
• Regulación térmica, HcE
• Formación de desechos y
Excreción, HwE

8. TÉRMINOS DE ENERGÍA
Energía Bruta
(GE)
•Energía
liberada como
calor por
combustión
(kcal/g)
Energía
Ingerida (IE)
• Energía
consumida en
alimento
(Carbohidratos,
lípidos,
proteína)
Energía Fecal
(FE)
• Energía
bruta de
heces
(alimento no
digerido,
productos
metabólicos
finales,
células
epiteliales
intestinales
muertas,
enzimas
digestivas
sin función,
productos
excretorios)

9. Energía
Metabolizable (ME)
•Energía en el alimento menos
las perdidas en heces, orina,
superficie y excreción pulmonar
•ME = IE - (FE + UE + ZE + SE)
Energía urinaria
(UE)
• Pérdida total de
energía por productos
urinarios de
compuestos ingeridos
no usados y productos
metabólicos
Energía de excreción
pulmonar (PE)
• Pérdida total de energía en
productos excretados a
través de los pulmones.
Energía Superficial (SE)
• Energía perdida por muda
de células epiteliales o
células muertas.

10. Energía
calórica
liberada por
actividad
celular,
respiración,
circulación,
etc.
Calor
producido
por actividad
muscular
(locomoción,
mantener
posición,
andar, etc)
Calor producido
para mantener
temperatura
corporal (sobre
zona de
neutralidad
térmica)
Calor
asociado con
producción
de productos
de desecho
Aumento en
producción
de calor
después de
consumo de
alimento.
Metabolismo
Basal (HeE):
Actividad
Voluntaria (HjE):
Calor de Regulación
Térmica (HcE):
Calor de formación
de desechos (HwE):
Acción Dinámica
específica (HiE):

11. UTILIZACIÓN DE ENERGÍA
• Toma de energía es
dividida entre todos los
procesos que la requieren
• Magnitud de cada uno
depende de cantidad de
ingestión y la habilidad de
ingestión y utilización
biológica de la energía
• Puede variar por modo de
alimentación (Para sr
utilizada en las
actividades)

12. METABOLISMO MÍNIMO HEF
•Metabolismo mínimo es medido como producción de calor en
ayuno, Hef o metabolismo estándar
•Necesario para mantener vida
•Mayoría es gastado en el metabolismo basal
•Porción menor en actividad voluntaria
•Usado para la circulación sanguínea, ventilación pulmonar,
reparación y reemplazo de células
•Energía liberada en estos procesos aparece como calor
•Diferentes cantidades en diferentes animales, pero debe ser
determinada bajo condiciones estandarizadas

13. ENERGÍA BRUTA
• Contenido energético de una substancia es
tipicamente determinado oxidando
(quemando) completamente el compuesto a
CO2, agua y otros gases
• La cantidad de energía liberada es medida y
se llama energía bruta
• Energía Bruta (GE) es medida por un aparato
llamado calorímetro de bomba
• Otros aparatos: cámara de gradiente,
detector infrarrojo

14. ENERGÍA BRUTA DE
ALIMENTOS, CALORÍMETRO
DE BOMBA
Substrato kcal/g
Glucosa 3.77
Maicena 4.21
Lípidos
Grasa Vacuna 9.44
Aceite de Soya 9.28
Caseína 5.84

15. ENERGÍA BRUTA DE
ALIMENTOS
• Lípidos tienen alrededor del doble de GE que
carbohidratos
• Esto se debe a diferencias en cantidades relativas de
oxígeno, hidrógeno y carbono en los compuestos
• Energía se deriva del calor de combustión de estos
elementos: C= 8 kcal/g, H= 34.5, etc.
• Típicamente el calor de combustión de los lípidos es
de 9.45 kcal/g, proteínas 5.45, carbohidratos 3.75
(estos se conocen como valores de combustión
filológicos o “physiological fuel values” PFV).

16. ENERGÍA DISPONIBLE
Energía Bruta solo
representa la energía
presente en la materia
seca (DM)
No es una medida del
valor energético para el
animal que la consume
La diferencia entre
energía bruta y energía
disponible al animal, varia
grandemente para
diferentes componentes y
por especie.
El factor clave es saber
que tan digerible es el
alimento es para una
especie.

17. ENERGÍA DIGERIBLE
•La cantidad de energía disponible de un alimento para
un animal es conocida como energía Digerible (DE)
•DE es definida como la diferencia entre la energía bruta
del alimento consumido (IE) y la energía perdida en las
heces (FE)
•En el método directo de determinación, todos los
alimentos consumidos y las heces excretadas son
medidos

18. ENERGÍA METABOLIZABLE
Esta es una distinción
aun más detallada de
disponibilidad de
energía
Representa la DE
menos la energía
perdida a través de las
respiración y desechos
(urinarios y heces)
Mucho mas difícil de
determinar
Debe recolectar todos
los desechos (urinarios
y heces)

19. METABOLISMO
ENERGÉTICO
• En estado estacionario, cuando el peso y la
composición corporal son estables, las
ganancias de energía deben ser siempre
iguales a las pérdidas de energía

20. Pérdida
de
energía
Hidratos de
carbono
Grasas
Proteínas
Ganancia
de
energía
=
Trabajo mecánico
Contracción muscular
Movimiento de células,
organelas, apéndices
Reacciones de síntesis
Almacenamiento de combustible
Formación de tejidos
Producción de moléculas
funcionales esenciales
Generación y conducción
de señales
Eléctrica
Química
Mecánica
Minerales
Aniones y cationes
orgánicos
Aminoácidos
Transporte de membrana
Producción de calor
Regulación de la
temperatura
Reacciones químicas
ineficaces
Desintoxicación y
degradación
Formación de urea
Conjugación
Oxidación
Reducción

21. TERMOGÉNESIS INDUCIDA POR LA DIETA
TERMOGÉNESIS SIN ESCALOFRÍOS
ÍNDICE METABÓLICO BASAL*
Consumo mínimo absoluto de energía en una persona en reposo
Valor medio: 20-25 kcal/kg
Se relaciona linealmente con la masa corporal magra y la superficie
corporal. Disminuye durante el sueño. Es menor en las mujeres.
Obligatorio Facultativo

22. PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
Glucosa
• Glucólisis
• Ciclo de Krebs
Ácidos grasos • Beta oxidación
Acetil CoA
Acido acetoacético
ß-hidroxibutírico

23. ALMACENAMIENTO DE
ENERGÍA
Reservas
Triglicéridos (75 %) 9 kcal/g
Proteínas (24 %) 4 kcal/g
Glucógeno (1 %) 4 kcal/g
Tejido adiposo
Hígado (25%) y músculo (75%)
Incorporación de
alimentos (energía)
es periódica.
Deben existir
mecanismos para
almacenar la energía
hasta las
necesidades futuras

24. • Almacenar TG en tejido adiposo consume 3 % de calorías
• Almacenar glucosa en glucógeno consume 7 % de calorías
• Conversión de hidratos de carbono en grasas consume 23 % de calorías
Triglicéridos
provienen de la dieta o
de síntesis hepática a
partir de Acetil CoA
derivado de la
oxidación de la
glucosa.
Glucógeno proviene
de glucosa, galactosa
y fructosa dietaria y de
gluconeogénesis a
partir de piruvato,
lactato, glicerol
fosfatos, fructuosa y
aminoácidos (excepto
leucina)
El glucógeno del
músculo no puede dar
glucosa a circulación
por carencia de
glucosa-6-fosfatasa.
Insulina favorece la
glucogenogénesis y el
almacenamiento de TG,
inhibe la
gluconeogénesis
Glucagón y adrenalina
tratan de mantener la
glucosa plasmática y
activan la glucogenólisis
y la gluconeogénesis

25. METABOLISMO DE HIDRATOS DE
CARBONO
225 g/día de glucosa
55 % oxidación a CO2 (encéfalo)
20 % lactato (músculo) ciclo de Cori (hígado)
20 % recaptación por hígado y tejidos viscerales
70 % de utilización basal es independiente de insulina
La glucosa
circulante (11 g)
mantiene
oxidación
encefálica por 3
horas por lo que
se requiere
producción
permanente.
80 % proviene de
glucogenólisis y
20 % de
gluconeogénesis
.
Luego de la
ingesta 25 % es
oxidado y 75 %
es almacenado.

26. EJERCICIO INTENSO
• Energía requerida 12 kcal/min
• Al glucógeno muscular se suma
• Finalmente los AG libres aportan 2/3 de la energía del ejercicio
mantenido
• Primero se vacían depósitos de creatina fosfato y ATP (50 kcal/min)
• Luego (2 min) por degradación de glucógeno muscular a glucosa-6-P y
glucólisis (30 kcal/min). La acumulación de ácido láctico limita esta etapa
anaerobia.
Se puede acumular una deuda de O2 de 10 a 12 litros:
Ejercicio prolongado y moderado
Para oxidar ácido
láctico o convertirlo en
glucosa
Para recuperar
contenido muscular de
ATP y creatina-P
Para reponer O2 en
pulmones, líquidos
corporales, mioglobina
y hemoglobina

27. REGULACIÓN DE LAS
RESERVAS DE ENERGÍA
Cada individuo tendría
un punto de ajuste
determinado para los
depósitos de energía.
Vista, olfato, gusto de
los alimentos, descenso
de glucosa plasmática
estimulan el apetito.
Insulina disminuye el
apetito (inhibe
neuropéptido Y)
Cortisol estimula el
apetito (inhibe síntesis
de Horm. liberadora
ACTH)
Grelina se secreta en el
estómago (vacío) y
estimula el apetito
Existe una proteína
desacopladora (PD ó
termogenina) o
análogos que disocia la
producción de ATP de la
utilización de O2 y
genera calor sin
producir trabajo útil en
tejido adiposo.
La leptina, hormona
peptídica secretada por
el tejido adiposo, actúa
sobre el hipotálamo
ajustando los depósitos
de energía.

28. MUCHAS
GRACIAS