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Progama de la Asignatura Metabolismo y Nutrición

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Disciplina: Bases Biológicas de la Medicina

 
 
 
Asignatura: Metabolismo-Nutrición
 
 
 
Autores:
 
Dra. Lidia L. Cardellá Rosales. DraC Biológicas. Profesora Titular-Consultante. Profesora de Mérito de la ELAM. Especialista de 2do. Grado en Bioquímica Clínica. Investigadora titular. Escuela Latinoamericana de Medicina.
Dr. Rolando A. Hernández Fernández. Especialista de 2do. Grado en Bioquímica Clínica. Profesor Titular-Consultante. Instituto de Ciencias Básicas “Victoria de Girón”. Universidad de Ciencias Médicas de La Habana.
Lic. Felino Ortíz Rodrríguez. MSc en Educación Médica. Profesor Auxiliar. Escuela Latinoamericana de Medicina
Dra. Ana M. Gómez Alvarez. MSc en Nutrición. Especialista de 2do. Grado en Bioquímica Clínica. Profesora Auxiliar. Escuela Latinoamericana de Medicina.
Lic. Ileana Rodríguez Cabrera. MSc en Educación, especializada en Educación Ambiental. Profesora Auxiliar de  Bioquímica. Facultad Manuel Fajardo. Universidad de Ciencias Médicas de La Habana,
 
Fundamento:
 
En los organismos vivientes, es esencial el intercambio de sustancia y energía con el medio para el mantenimiento de la vida, ello constituye la esencia del metabolismo. En esta disciplina, en el tema Metabolismo, se profundiza en los mecanismos centrales de obtención de energía metabólica por el organismo relacionado a vías metabólicas de glúcidos, lípidos y compuestos nitrogenados de bajo peso molecular y a los procesos de la respiración celular, destacando en cada uno de estos procesos, su interrelación, integración y control. Se presta una atención especial a los aspectos relacionados con la especialización metabólica de diferentes células, así como a conceptos básicos en nutrición y ventajas anatomo-fisiológicas del ejercicio físico que repercuten en el conocimiento de la importancia de estas actividades para el mantenimiento de la salud y la prevención de sobrepeso, obesidad, diabetes y aterosclerosis y que, en general su repercusión en la prevención de la salud.
La asignatura Metabolismo-Nutrición provee al estudiante de la preparación necesaria para interpretar las transformaciones que se llevan a cabo en los diferentes procesos metabólicos, las diversas interacciones e integración y los mecanismos diversos de control en condiciones del organismo sano, la capacidad de adatarse a condiciones cambiantes del medio que condicionan la base para interpretar las numerosas alteraciones del metabolismo que serán objeto de estudio en el área clínica.
 
Objetivos generales
 
INTERPRETAR las modificaciones fisiológicas que ocurren a los procesos metabólicos relacionados con la transducción de energía en la célula, a partir de los mecanismos moleculares de su funcionamiento e integración.
 
EXPLICAR teniendo en cuenta sus interrelaciones las principales vías metabólicas de los glúcidos, lípidos y compuestos nitrogenados de bajo peso molecular, así como los mecanismos que las regulan e integran en un todo único y armónico.
 
INTERPRETAR  las adaptaciones metabólicas que se producen en el organismo humano durante el ayuno y el ejercicio físico, considerando las particularidades hísticas y las interrelaciones que se establecen en el metabolismo.
 
EXPLICAR los fundamentos moleculares de la nutrición humana a partir de las características del metabolismo celular así como de otros factores que influyen en la biodisponibilidad de los nutrientes.
 
INTERPRETAR, a partir de los conocimientos sobre las características bioquímicas de la nutrición y las adaptaciones metabólicas que se producen durante el ejercicio físico, la importancia de una nutrición adecuada y la práctica sistemática de la cultura física para la restauración, conservación e incremento de la salud.
 
Sistema de habilidades:
 
La asignatura Metabolismo Nutrición, se cursa en el segundo semestre del primer año de la carrera, por lo que ellos conocen los algoritmos de las habilidades declaradas en la disciplina, por ello el objetivo es sistematizar su aplicación y así propiciar su desarrollo haciendo hincapié en las habilidades lógico- intelectuales de salida declaradas
en la asignatura: explicar e interpretar. Consolidar en los estudiantes el desarrollo de las habilidades de
autoeducación, de autoestudio, de operacionalidad y métodos del pensamiento: las lógico-formales, lógico–intelectuales y lógico dialécticas necesarias en el cumplimiento de los objetivos (explicar e interpretar) y su aplicación en situaciones nuevas a través de problemas docentes garantizando un pensamiento científico y  crítico así como la formación integral de su personalidad.
 
El docente debe propiciar en la asignatura el desarrollo de habilidades generales que constituyen objetivos específicos e indispensables en el profesional que debemos formar: el objetivo identificar a través la observación de estructuras, modelos, rutas metabólicas y otros medios auxiliares; los objetivos comparar y describir a través de la comunicación oral y escrita en las evaluaciones frecuentes; las habilidades para el ejercicio del pensamiento científico sustentado en
el materialismo dialéctico e histórico, que requiere el estudiante en su estudio independiente, que aplicará en otros años de su carrera y a lo largo de la vida, en la interpretación de situaciones conocidas parcialmente y en nuevas que expresen desviaciones de la normalidad así como en la solución de los problemas profesionales a
resolver. 
 
 
Orientaciones metodológicas generales.
Al comenzar el estudio de esta asignatura el estudiante ha recibido la información correspondiente a la Biología Molecular, lo concerniente a las enzimas y los mecanismos generales fundamentales de regulación, contenidos esenciales para el estudio del metabolismo.
 
El tema de metabolismo incluye el estudio de los procesos metabólicos comenzando con la respiración celular, seguido por el metabolismo de los glúcidos, los lípidos y los compuestos nitrogenados de bajo peso molecular. La asignatura tiene asignada 90 horas, de ellas 56 horas en clases talleres, prácticas de laboratorio y seminarios.
 
Hoy día existe un enorme volumen de información al respecto de todos estos procesos metabólicos, por lo que en la disciplina se tratará los aspectos esenciales de las principales vías metabólicas, fundamentales para el médico general con el propósito que sea capaz de interpretar el funcionamiento normal de estos procesos en los seres humanos y orientarse en las alteraciones correspondientes cuando curse las disciplinas del área clínica.
 
El metabolismo concluye con el acápite dedicado a la integración y regulación del metabolismo, con carácter generalizador, aunque dicho enfoque debe ser aplicado al estudiar cada vía metabólica.
 
Comienza, entonces, el desarrollo de las bases moleculares de la Nutrición Humana. El objetivo fundamental de este tópico es proveer a los estudiantes de Medicina de la preparación necesaria sobre las necesidades nutricionales para garantizar la prevención de la salud y sentar las bases para el estudio en el área clínica de las enfermedades nutricionales por defecto o por exceso.
 
La asignatura Metabolismo-Nutrición comprende los siguientes tópicos:
 
1. Introducción al metabolismo
2. Respiración celular
3. Metabolismo de los glúcidos.
4. Metabolismo de los lípidos. 
5. Metabolismo de los compuestos nitrogenados de bajo peso molecular
6. Integración y regulación metabólica.
7. Adaptaciones metabólicas en condiciones específicas
8. Bases Moleculares de la Nutrición Humana.      
  
La asignatura tiene un fondo de tiempo de 90 horas; dado que se aplica el   aprendizaje activo se priorizaron las actividades docentes prácticas las clases taller, las prácticas de laboratorio y los seminarios utilizan la mayoría de las horas lectivas (54oras) en tanto 34 se dedican a las conferencias las cuales deben tener un carácter más orientador, de cómo estudiar el metabolismo y no en la relación de los múltiples detalles de todas y cada una de las vías metabólicas contempladas en el programa. Es importante relacionar los contenidos de diferentes áreas metabólicas.
            
Tema I Introducción al estudio del metabolismo celular
 
Objetivos del tema:
 
1.- Describir la organización general del metabolismo celular teniendo en       cuenta las fases que lo conforman así como las relaciones de interdependencia mutua que se manifiestan entre ellas.
 
 I.I Introducción el metabolismo
 
Concepto de metabolismo. Vertientes: características generales de anabolismo y catabolismo. Vías metabólicas: cerradas y ciclos; sustrato iniciador (alimentador) y productos finales; metabolitos intermediarios.
 
Orientación metodológica del tema
 
En este tema se comenzará aclarando conceptos básicos iniciales del metabolismo, vías, precursores, productos, metabolitos intermediarios, entre otros; se enfatizará en las características generales del anabolismo y catabolismo y su interrelación,
Es importante retomar las invariantes para orientar el estudio de los diferentes procesos metabólicos-
 
II. La Respiración celular
 
Objetivos del tema:
 
1.    Describir la organización general de los procesos que integran la respiración celular teniendo en consideración los vínculos que se establecen entre ellos y su localización subcelular.
2.    Explicar las transformaciones que ocurren en el ciclo de Krebs, cadena transportadora de electrones y fosforilación oxidativa a partir de las características invariantes en el estudio de las vías metabólicas.
3.    Analizar la importancia biológica de la respiración celular destacando el aporte energético.
4.    Interpretar a partir de diferentes situaciones metabólicas y fisiológicas la regulación íntegra del proceso de respiración celular.
5.    Interpretar, teniendo en cuenta sus mecanismos de acción, los efectos que para la célula, el tejido y el organismo tienen diferentes agentes que pueden afectar el funcionamiento de la respiración celular al actuar como inhibidores o desacopladores.   
 
II.I.- Generalidades del proceso de Respiración celular.
 
Concepto e importância biológica. Fundamentos metabólicos de la respiración celular. Procesos que integran la respiración celular. Función específica de cada uno de ellos. vínculos entre ellos. Localización subcelular de los procesos respiratorios.
 
II.II El ciclo de Krebs.
 
Orígenes de la Acetil-CoA. La reacción de descarboxilación del ácido pirúvico. Características de la pirúvico deshidrogenasa. Cofactores que intervienen en la reacción. Conjunto de reacciones del ciclo. La fosforilación a nivel de sustrato. Regulación del ciclo de Krebs. Relaciones del ciclo con otras vías metabólicas. La anaplerosis. El ciclo de Krebs como vía central del metabolismo.
 
II.III La cadena transportadora de electrones
 
Características estructurales y funcionales de los transportadores de electrones. Organización estructural y funcional de los transportadores. Características de la membrana mitocondrial interna. Los complejos respiratorios. Cambios de energía asociados al transporte de electrones. El bombeo de protones acoplado al transporte. Creación del gradiente de protones. Formación del gradiente electroquímico. Inhibidores del transporte de electrones. Significado particular del transporte de electrones dentro del proceso respiratorio. Inhibidores de la respiración celular.
 
II. IV La fosforilación oxidativa. Regulación del proceso, Rendimiento    energético
 
El gradiente de protones: gradiente límite. La ATP sintetasa. Estructura molecular. La disipación del gradiente. Inhibidores y desacopladores. Unidad funcional de los procesos que integran la respiración celular. Balance de sustancia y energía en la oxidación del Acetil-CoA hasta la formación de dióxido de carbono y agua. Rendimiento de energía metabólica. Rendimiento del proceso. Regulación de la respiración celular. El papel del ADP en la regulación del proceso respiratorio. El papel del translocador de nucleótidos de adenina en la regulación de la respiración. Influencia del metabolismo celular general sobre la intensidad de la respiración celular. Inhibidores de la fosforilación oxidativa. Desacopladotes.Otros mecanismos de regulación.
 
Orientación metodológica del tema
 
En el tema Respiración celular, se comenzará con el concepto y la importancia biológica, los orígenes de la molécula de acetil CoA , las etapas del proceso y los vínculos entre ellas.de modo que quede claramente establecido las interconexiones funcionales entre ellas. Para cada etapa dejar claro las generalidades (invariantes de los procesos), sin exigir dominio de las reacciones específicas aunque si deben quedar claros los mecanismos de regulación y las enzimas responsables, así como el requerimiento de oxígeno molecular y analizar el efecto de sustancias inhibidoras y desacopladotas sobre estos procesos. Es importante que manejen el balance energético ya que estos procesos constituyen la vía principal de obtención de energía de los organismos aerobios. El tema concluye con una visión de la respiración celular en su conjunto, sus mecanismos de regulación y de acoplamiento y el significado que estos procesos tienen para las células y los organismos. Deben poder interpretar los efectos de inhibidores y desacopladotes sobre estos procesos. El tema contará con tres conferencias, dos clases talleres y un  seminario.
 
Clase taller 1: Se dedicará al estudio del ciclo de Krebs y su regulación, vínculos con otros procesos.
 
Clase taller 2: Tratará la cadena transportadora de electrones y la fosforilación oxidativa y los vínculos entre las etapas: regulación de la respiración celular como un todo y el efecto de inhibidores y desacopladotes.
 
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Seminario: Se dedicará al análisis de la actividad respiratoria celular en su conjunto y su regulación y afectación por agentes externos o internos. Se recomienda la presentación de situaciones problémicas que posibiliten el desarrollo de habilidades intelectuales en los estudiantes.
 
III. Metabolismo de los glúcidos
 
Objetivos temáticos:
 
1.    Describir las fases fundamentales de la incorporación de glucosa al organismo humano a partir de su ingestión con los alimentos, entrada a la célula, reacción de fosforilación y sus principales destinos metabólicos.
2.    Explicar a partir de las características invariantes en el estudio del metabolismo, la síntesis y degradación de glucógeno y la síntesis y degradación de glucosa.
3.    Analizar la importancia biológica de la vía de las pentosas.
4.    Interpretar las adaptaciones que ocurren en el metabolismo glucídico ante variaciones en la glucemia y otras modificaciones del medio interno a partir de los mecanismos de regulación específicos y las características específicas del metabolismo glucídico en diferentes tejidos.
5.    Explicar la integración del metabolismo glucídico en el conjunto de procesos metabólicos que ocurren en la célula o entre diferentes tejidos y órganos, considerando el papel central de la glucólisis.
6.    Demostrar experimentalmente diversas adaptaciones del metabolismo glucídico a partir del comportamiento de la glucemia.    
 
 III.I Incorporación de la glucosa a las células del organismo
 
Breve referencia a los principales glúcidos de la dieta humana y productos principales del proceso digestivo: la glucosa como principal producto de la digestión de los glúcidos de la dieta. Incorporación de la glucosa a las células (los GLUT): .Similitudes y diferencias en los tejidos. Fosforilación inicial de la glucosa. Comparación entre las diferentes hexoquinasas que fosforilan a la glucosa: significado biológico de la fosforilación. La glucosa 6 fosfato como compuesto central en el metabolismo de los glúcidos. Reacción de la glucosa-6-fosfatasa. 
 
III.II Metabolismo del glucógeno
 
Glucogenogénesis. Características generales. Conjunto de reacciones. Comparación con las características generales de la síntesis de otras macromoléculas: Etapas de preiniciación e iniciación: la glucogenina y aa UDP‑glucosa como precursor activo. Elongación: Características de las enzimas del proceso. Glucógenolisis. Características generales. Conjunto de reacciones. Características de las enzimas del proceso. Diferencias del proceso entre hígado y músculo. Mecanismos moleculares en la regulación del metabolismo del glucógeno. Mecanismos alostéricos de regulación. La glicemia como fenómeno que controla y es controlado por el metabolismo hepático del glucógeno. Hormonas relacionadas con el metabolismo del glucógeno. El metabolismo del glucógeno en hiperglicemia.. El metabolismo del glucógeno en hipoglucemia.. El modelo de la modificación covalente y el fenómeno de la amplificación como rasgos generales en la regulación del metabolismo del glucógeno. El glucógeno hepático como reserva del glucógeno del organismo. Significado para el organismo del metabolismo del glucógeno en el hígado y en el músculo.
 
III.III Metabolismo de la glucosa
 
Glucólisis: Concepto. Características generales. Conjunto de reacciones. Etapas claves de la glucolisis.. Reversibilidad metabólica de la glucolisis: la gluconeogénesis. Etapas diferenciales entre la glucolisis y la gluconeogénesis. Regulación coordinada de los dos procesos. Regulación alostérica: la fructosa,2,6,bisfosfato. Regulación hormonal entre la lisis y la génesis de la glucosa. El metabolismo de la glucosa en hiperglicemia y en hipoglicemia.. Vínculos metabólicos con otros procesos. Significado del metabolismo de la glucosa en diferentes órganos y tejidos. Sitios de incorporación de las: galactosa, fructosa y manosa a la vía glucolítica. Breve referencia a concepto y función del ciclo de las pentosas: producción de NADPH y ribosa. La glucólisis como vía central del metabolismo: Incorporación de glicerol y algunos aminoácidos a la vía glucolítica.
 
Orientación metodológica del tema
 
Este tema se dedica al estudio del metabolismo de los glúcidos; centrarse en el metabolismo de la glucosa y la glucemia, los procesos que aportan y sustraen glucosa a la sangre y su control. Mencionar los principales glúcidos de la dieta humana sin dar muchos detalles pues este aspecto se detallará en el tema de Nutrición humana. Las estructuras de estos glúcidos ya fueron estudiadas en el Tema de biomoléculas aquí solamente debe orientarse su revisión: No se explicará la digestión ya que este proceso se estudiará cuando se trate el Sistema Digestivo, solamente aquí mencionar los productos finales de la digestión de los glúcidos: principalmente glucosa y otros monosacáridos como fructosa, galactosa y manosa, entre otros. Este aspecto concluye con el estudio de los mecanismos que hacen posible la entrada de la glucosa a los diferentes tejidos (los GLUT) mostrando sus analogías y diferencias según el tejido.
Es necesario para el tratamiento del metabolismo, especialmente para su regulación, el conocimiento de algunas hormonas y su modo de acción. Es por ello fundamental que se retome aquí el concepto de hormona que deben haber estudiado en tejido epitelial y que estudiarán en detalle en el Sistema endocrino, pero aquí se aporten algunos datos imprescindibles sobre el glucagón y la insulina, como son: tejido secretor, estímulo para su secreción, tejidos diana y activación de la adenilato ciclasa con la formación del AMPc y la activación de la proteína quinasa A en el primer caso y de la proteína fosfatasa y la fosfodiesterasa en el segundo caso.
Los grandes centros del metabolismo glucídicos son el hígado y el músculo y tanto en el uno como en el otro el destino de la glucosa en esta situación es el de ser almacenada en forma de glucógeno, por eso el siguiente punto es el estudio de esta vía metabólica. Al explicar los procesos de glucogénesis y glucogenólisis se tratarán las reacciones, pero sólo como demostración para la comprensión del proceso y de sus mecanismos de regulación pues no debe exigirse la memorización de las mismas, aunque sí debe exigirse las características generales (invariantes de estos procesos) y las enzimas reguladoras y sus mecanismos de regulación. El centro del acápite, por tanto, se ubica en los mecanismos de regulación que deben estudiarse detalladamente pues se van a repetir a lo largo de toda el tema y el significado metabólico del proceso por lo cual se detallan las diferencias entre el hígado y el músculo.
Cuando la entrada de glucosa supera la capacidad de almacenamiento el hígado y el tejido adiposo proceden a su almacenamiento en forma de triacilgliceroles y por el tanto se impone seguir con el estudio de la glucólisis como fuente fundamental de los precursores de la síntesis de estos lípidos. No obstante debe aprovecharse la oportunidad para el estudio general de esta vía resaltando su importancia universal en el metabolismo. Deben mencionarse las alternativas aeróbicas y anaeróbicas así como las características particulares de la vía en los eritrocitos. Proceder después al estudio de la gluconeogénesis. Se aplicarán los mismos criterios que para el caso anterior, es decir las reacciones se tratarán únicamente para presentar los procesos y no se exigirán a los alumnos, exigir las características generales de estos procesos (invariantes) y las enzimas y mecanismos de regulación, haciendo el análisis de la regulación coordinada de ambos procesos.
Sobre las otras hexosas únicamente se presentarán las vías de incorporación a la vía glucolítica mostrando cómo su ulterior degradación coincide con el de la glucosa. Con relación al ciclo de las pentosas debe presentarse un esquema muy general, sin dar detalles de las reacciones y destacando el aporte de cofactores reducidos utilizables en la síntesis de algunos lípidos y de ribosa en la síntesis de nucleótidos, que permitirá el vínculos de esta vía metabólica con otras áreas del metabolismo lo que permitirá central la atención en el significado metabólico de estos procesos.
El tema concluye con el intento de abarcar de forma general todo el metabolismo de los glúcidos destacando sus relaciones y el significado del mismo como centro del metabolismo celular incluyendo su balance energético. El tema se desarrollará con 3 conferencias, en la primera la presentación del tema, entrada de la glucosa a los tejidos (los GLUT), fosforilación inicial, convepto de glucemia y procesos que aportan y sustraen glucosa a la sangre, su homeostasis. La segunda dedicada al metabolismo del glucógeno y la tercera al metabolismo de la glucosa y breve referencia al ciclo de las pentosas y la entrada de otras hexosass a la vía glucolítica.; dos clases taller y dos seminarios.
El tema consta de tres  conferencias, dos clases taller, una práctica de laboratorio y dos seminarios.
 
Clase taller 1: Metabolismo del glucógeno. Procesos de glucogénesis y gllucogenólisis. Regulación de ambos procesos.
 
Clase taller 2: Metabolismo de la glucosa. Procesos de glucólisis y gluconeogénesis. Regulación de ambos procesos. Control de la glucemia.
 
Práctica de laboratorio: Está encaminada a la demostración experimental de la prueba de tolerancia a la glucosa y el efecto de algunas hormonas en experiencias de simulación.
 
Seminario 1: Se dedicará al metabolismo del glucógeno con énfasis en su regulación.
 
Seminario 2: Está dedicado al estudio del metabolismo glucídico integralmente y sus mecanismos de regulación. Deben presentarse situaciones problémicas que permitan la aplicación del conocimiento sobre el tema y el desarrollo de la actividad intelectual de los alumnos.
 
IV. Metabolismo de los lípidos
 
Objetivos temáticos:
 
1.    Describir las fases fundamentales de la incorporación de los lípidos al organismo humano a partir de su ingestión con los alimentos, entrada al organismo y transporte a los diferentes tejidos.
2.    Explicar a partir de las características invariantes en el estudio del metabolismo, la síntesis y degradación de triacilgliceroles, cuerpos cetónicos y colesterol.
3.    Interpretar las adaptaciones que ocurren en el metabolismo lipídico ante variaciones en la glucemia y otras modificaciones del medio interno a partir de los mecanismos de regulación específicos y las características distintivas del metabolismo lipídico en diferentes tejidos.
4.    Explicar la integración del metabolismo lipídico en el conjunto de procesos metabólicos que ocurren en la célula o entre diferentes tejidos y órganos, considerando el papel de las diferentes lipoproteínas.
 
IV.I Incorporación de los lípidos a las células del organismo
 
Los principales lípidos de la dieta: tiacilglilceroles (TAG) como principal lípido de la dieta, colesterol y otros lípidos de la dieta humana. Los ácidos grasos esenciales. Principales productos de la digestión de los lípidos de la dieta y su inclusión en los quilomicrones.
 
IV.II. Transporte sanguíneo de los lípidos. Las lipoproteínas.
 
Las lipoproteínas: concepto y función. Composición y estructura general. Clasificación: Tipos principales: lípidos predominantes y principales apoproteínas en cada tipo. Estudio comparativo de la composición y funciones de las diferentes lipoproteínas. Interconversión de las lipoproteínas. Las lipasas lipoproteínicas. ACAT (acil colesterol acil transferasa y LCAT (lecitina colesterol acil transferasa. Metabolismo de las lipoproteínas en el organismo. Papel de la lipasa lipoproteína en la entrada de los acilglireroles en hígado, tejido adiposo y otros tejidos. La apoproteína B48 y la captación hepática de los remanentes de quilomicrones. .
 
IV.III Metabolismo de los triacilgliceroles
 
Concepto lipogénesis y de lipólisis. La lipogénesis a partir de compuestos no lipídicos. Formación del glicerol 3-fosfato. Síntesis de los ácidos grasos. Localización celular. Conjunto de reacciones. La acetil-CoA carboxilasa. La sintetasa de ácidos grasos y la formación del ácido palmítico. Breve referencia a los procesos de alargamiento y desaturación oxidativa. Justificación metabólica de la existencia de los ácidos grasos esenciales. Formación de los ácidos fosfatídicos. Formación de los triacilgliceroles. Formación de las VLDL. El hígado y el tejido adiposo en la lipogénesis.
Lipolisis. Valor energético de los triacilgliceroles. Hidrólisis intracelular de los triacilgliceroles. Oxidación del glicerol. Oxidación de los ácidos grasos. Activación de los ácidos grasos. Localización celular. Incorporación de ácidos grasos a la matríz mitocondrial través de la membrana mitocondrial. Las transferasas de la acilcarnitina. La -oxidación. Localización celular. Características generales. Conjunto de reacciones. Balance de sustancia y energía. Relación con el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria Estudio comparativo del rendimiento energético entre el glucógeno y los triacilgliceroles. Papel del hígado y el tejido adiposo en la lipólisis. Balance entre la génesis y la lisis de los triacilgliceroles. Mecanismos moleculares en el control del metabolismo de los triacilgliceroles. Hormonas relacionadas con el metabolismo de los triacilgliceroles. El metabolismo de los triacilgliceroles en hiperglicemia y en hipoglicemia. Papel de las lipoproteínas en el metabolismo de los triacilgliceroles.
 
 
IV.IV Metabolismo de los cuerpos cetónicos
 
Concepto de cuerpos cetónicos. Cetogénesis. Características generales. Tejidos cetogénicos. Cetólisis. Características generales. Tejidos cetolíticos. Esquema general de las reacciones. Significado metabólico de los cuerpos cetónicos. Vinculación entre el metabolismo de los lípidos, los glúcidos y los cuerpos cetónicos. Balance y desbalance entre la génesis y las lísis de los cuerpos cetónicos. Cetosis. Factores que propician el establecimiento del estado de cetosis. La acidosis metabólica como complicación frecuente de la cetosis. Breve referencia a las vías y productos finales del metabolismo de los fosfátidos de glicerina y esfingolípidos.
 
IV.V Metabolismo de los esteroides.
 
Captación hepática del colesterol de la dieta. Fuentes celulares del colesterol. Colesterol endógeno. Esquema general de su síntesis. Mecanismos moleculares en el control de la síntesis del colesterol. Formación de las LDL. Los receptores de membrana y su influencia sobre la síntesis del colesterol. Transporte inverso de colesterol. Formación de las HDL. La dinámica entre las LDL y las HDL en la homeostasis del colesterol. El colesterol como precursor del resto de los esteroides. Breve referencia a la formación de sales biliares y a las formas de excreción del colesterol. Tejidos particularmente activos en la síntesis y utilización del colesterol. Relación entre el colesterol y la aterioesclerosis. Funciones metabólicas de los lípidos como fuente de energía. Como fuente de elementos estructurales. Como precursor de sustancias de gran actividad biológica: hormonas, modulares, hormonales, vitaminas. Vínculos fundamentales del metabolismo de los lípidos con el de los glúcidos y el de los aminoácidos. Significado integrador de la acetil‑CoA en el metabolismo de los lípidos al nivel celular.
 
Orientaciones metodológicas del tema:
 
En el desarrollo del tema comienza con el estudio del metabolismo de los triacilgliceroles.  Es conveniente rememorar sus características estructurales, propiedades y funciones  a los triacilgliceroles (TAG) como los lípidos principales de la dieta y otros lípidos dietéticos. Mencionar el aspecto cualitativo a partir de las necesidades de ácidos grasos esenciales y vitaminas liposolubles. No tratar la digestión ni la absorción por lo anteriormente expuesto de que este aspecto lo estudiarán en el Sistema digestivo. Es necesario introducir el concepto de lipoproteínas para el estudio de la distribución de los lípidos por el organismo pero solamente señalando las características y estructura general. Desarrollar aquí su clasificación según densidad. Mencionar la incorporación de los productos de la digestión de los lípidos y de otros en los quilomicrones y así transportados.  . Tratar en este tópico únicamente el metabolismo de los quilomicrones, dejar el metabolismo de las VLDL al estudiar la lipogénesis y las LDL y las HDL en ocasión de tratarse el metabolismo del colesterol; resaltar en esa ocasión la importancia de su estudio y el papel del colesterol y el LDL colesterol en la génesis de la aterosclerosis, así como el papel protector de las HDL. Especificar el papel de algunas enzimas importantes como la lipasa lipoproteínica, acil colesterol acil transferasa (ACAT) y la lecitina colesterol acil transferasa (LCAT) en el metabolismo de estas partículas.
 
En estado posprandial el destino de los nutrientes lipídicos es la síntesis de triacilgliceroles y ese debe ser el aspecto a tratar, dentro del concepto general de lipogénesis. Primero se hará a partir de las fuentes lipídicas y posteriormente de las glucídicas. Se trataré entonces la síntesis de los triacilgliceroles y se destacará el vínculo de intermediario común con la síntesis de los fosfátidos de glicerina. Seguir después con el estudio de la lipolisis. Para estos procesos hará de seguirse las mismas orientaciones anteriores en el enfoque, es decir, las reacciones se utilizarán para presentar los procesos y no se exigirá su memorización a los alumnos, se les exigirá las características generales (invariantes) y las enzimas y mecanismos de regulación. Esta vía concluye con el estudio del metabolismo de los cuerpos cetónicos que proporcionan un vínculo importante entre el metabolismo de los glúcidos y el de los lípidos. No se tratarán las vías metabólicas de los fosfátidos de glicerina ni de los esfingolípidos.
 
El estudio de la esteroidogénesis rompe con el esquema metabólico anterior. Deben presentarse las etapas fundamentales y las reacciones claves de cada una de ellas. Destacar los destinos metabólicos el colesterol que evidenciará su importante papel en la síntesis de algunas hormonas, la vitamina D y reafirmar su papel en las membranas biológicas, así como su eliminación en forma de sales biliares. Por último debe hacerse un análisis del significado del metabolismo de los lípìdos para todo el organismo y para los diferentes órganos y tejidos que en él intervienen incluyendo el balance energético.
 
El tema tiene 4 conferencias, dos clases talles y dos seminarios.
 
Clase taller 1: Metabolismo de los TAG y de los cuerpos cetónicos. Regulación del metabolismo de los TAG. Desbalance entre cetogénesis y cetólisis.
 
Clase taller 2: Estereidogénesis: regulación. Metabolismo de las lipoproteínas y su papel en las relaciones interorgánicas del metabolismo lipídico. Papel protector de las HDL contra riesgo aterogénico.
 
Seminario 1: Estará dedicado al estudio de la regulación de la lipogénesis y la lipólisis y al metabolismo de los cuerpos cetónicos. Deberán presentarse situaciones problémicas a resolver por los estudiantes.
 
Seminario 2: Integración del metabolismo de glúcidos y lípidos y metabolismo del colesterol y las lipoproteínas.Presentar situaciones problémicas que desarrollen la actividad intelectual de los estudiantes..
 
V. Metabolismo de los compuestos nitrogenados de bajo peso molecular
 
Objetivos temáticos:
 
1.    Describir las fases fundamentales de la incorporación de los aminoácidos al organismo humano a partir de su ingestión con los alimentos.
2.    Explicar el papel central del metabolismo de los aminoácidos dentro del metabolismo de los compuestos nitrogenados de bajo peso molecular.
3.    Explicar las características del metabolismo de los aminoácidos teniendo en cuenta las reacciones generales que experimentan.
4.    Explicar los destinos metabólicos de la cadena carbonada de los aminoácidos así como la eliminación del grupo amino.
5.    Analizar el papel central de los aminoácidos en el metabolismo de otros compuestos nitrogenados.
 
 
V.I Importancia del nitrógeno en los organismos vivos
 
Presencia del nitrógeno en las macromoléculas y sus precursores. Imposibilidad de los animales para incorporar el nitrógeno inorgánico. Papel de las plantas y las bacterias en la fijación del nitrógeno. Ciclo del nitrógeno en la naturaleza. Formas de ingreso del nitrógeno metabólicamente útil al organismo humano: los aminoácidos de las proteínas de la dieta como principal fuente del nitrógeno. Los aminoácidos como producto de la digestión de las proteínas. Distribución de los aminoácidos por el organismo. El pool de aminoácidos: procesos que aportan y sustraen aminoácidos del pool.
 
V.II Metabolismo general de los aminoácidos
 
Aminoácidos intracelulares provenientes de la dieta y del catabolismo de las proteínas hísticas. Reacciones generales de los aminoácidos: Desaminación oxidativa: reacción catalizada por la L glutámico deshidrogenasa, papel central de eta enzima en el metabolismo de los aminoácidos. Reacciones de transaminación: utilidad de algunas transaminasas en la práctica médica. Reacción de descarboxilación. Papel coenzimático del fosfato de piridoxal en el metabolismo de los aminoácidos. Catabolismo de aminoácidos Rendimiento energético del catabolismo de los aminoácidos. Síntesis de aminoácidos. Limitaciones: aminoácidos esenciales... Papel de los aminoácidos en la síntesis de otros compuestos nitrogenados de bajo peso molecular (nucleótidos, porfirinas (grupo hemo) y creatina. Precursores y poductos finales del catabolismo de nucleótidos, la creatina y el grupo hemo.
 
V.III. Eliminación del amoníaco del organismo
 
Orígenes del amoniaco en el organismo. Toxicidad de este compuesto. Formación de la glutamina en diferentes tejidos y su papel en el transporte sanguíneo del amoníaco hacia hígado y riñón. Acción de la glutaminasa en rión e hígado. Eliminación directa del amoníaco en forma de sales de amonio por el riñón: dependencia del pH sanguíneo. La ureogénesis. Importancia metabólica de la ureogénesis. Localización hepática. Secuencia de reacciones. Regulación. Consumo energético. Breve referencia a otras vías de eliminación del amoniaco.
 
Orientaciones metodológicas del tema
 
En el tema se realiza el estudio del metabolismo de los compuestos nitrogenados de bajo peso molecular. Debe ser motivo específico de las actividades demostrar la unidad metabólica de este tipo de compuestos y el papel central de los aminoácidos en el mismo. El tema comienza con una introducción para destacar la importancia del nitrógeno en los seres vivos y de las bacterias y las plantas en los mecanismos que permiten la incorporación de este elemento al mundo orgánico. El nivel de profundidad de este acápite queda limitado a su referido carácter introductorio.
El análisis de la dieta debe demostrar la contribución de las proteínas en el aporte de aminoácidos. Destacar que los aminoácidos se distribuyen fundamentalmente por vía sanguínea y que por lo tanto llegan en primer lugar al hígado. Señalar entonces solamente los mecanismos generales de penetración de los aminoácidos a las células.
El pool de aminoácidos será tratado con un poco más de detalle, dando una visión global del mismo con ejemplos que permitan llevar al estudiante la idea de su carácter dinámico. Se deben señalar aquí las características generales del catabolismo de proteínas endógenas y las enzimas que lo realizan, señalando su importancia en el mantenimiento del pool.
Al abordar el estudio del metabolismo general de los aminoácidos se debe hacer la distinción necesaria entre metabolismo general y particular indicando que el estudio de este último no es pertinente en un curso de esta naturaleza. Destacar las reacciones generales de los aminoácidos, sus enzimas y regulación. Es importante que los estudiantes se percaten de que los aminoácidos constituyen una fuente no despreciable de energía, aunque no se estudiarán en detalle las vías de incorporación de la cadena carbonada a otras áreas metabólicas, solamente se indicarán los metabolitos de confluencia. En el estudio de la síntesis de aminoácidos se tratarán los conceptos de aminoácidos esenciales y no esenciales, pues es aquí donde puede explicarse el fundamento metabólico de estos conceptos.
Con posterioridad de mencionarán las fuentes de amoníaco en sangre, su toxicidad y se explicarán las vías de su eliminación incluyendo el papel de la glutamina en su transporte sanguíneo. Se explicará el ciclo de la ureogénesis y su papel como mecanismo de destoxificación y sus principales relaciones metabólicas.
A continuación debe presentarse, de forma general, el aporte de los aminoácidos en la formación de otros compuestos nitrogenados, específicamente los nucleótidos, las porfirinas y la creatina, mencionando la importancia de cada uno de ellos en el metabolismo y otros procesos y mencionando sus vías degradativas y productos finales así como los principales productos nitrogenados de excreción.
 
Este tema consta de dos conferencias, dos clases taller y un seminario
 
Clase taller 1: Esta clase taller se dedicará a las reacciones generales de los aminoácidos  y la biosíntesis de estas biomoléculas. Las transaminasas, reacciones e importancia. Síntesis y catabolismo de los aminoácidos.
 
Clase taller 2: La segunda clase taller consolidará las vías de eliminación del NH3 resaltando la toxicidad de este compuesto. Es importante se analice el papel central de los aminoácidos en el metabolismo de otros compuestos nitrogenados, especialmente nucleótidos, porfirinas y creatina..
 
Seminario: Se dedica al estudio integral del metabolismo de los aminoácaidos y de las vías de eliminación del amoníaco y la toxicidad de esta sustancia. Papel central de los aminoácidos en el metabolismo de otros compuestos nitrogenados. Como los anteriores deberán presentarse situaciones problémicas a resolver por los alumnos.
 
VII Integracion y regulación integral del metabolismo
 
1.    Explicar los mecanismos moleculares que permiten la integración del metabolismo en una unidad.
2.    Analizar los mecanismos moleculares que hacen posible la integración y la regulación del metabolismo intracelular.
3.    Fundamentar los efectos metabólicos de la acción de las hormonas a partir de sus mecanismos de acción.
4.    Interpretar situaciones de adaptación metabólicas del organismo humano como un todo único y armónico, usando modelos de ayuno y de ejercicio físico.
 
VII. La integración metabólica.
 
VII.I Importancia de la integración metabólica. Integración al nivel celular y de organismo. Participación del sistema endocrino en la integración y regulación del metabolismo. Insitir en la regulación hormonal del metabolismo aprovechando que ya han cursado el Sistema endocrino lo que permite un tratamiento con mayor profundidad de este aspecto.
 
La confluencia metabólica como mecanismo integrador. Confluencia en metabolito. Confluencia en secuencia metabólica. El acetil CoA como ejemplo de confluencia en metabolito. El ciclo de Krebs como ejemplo de confluencia en secuencia metabólica.
 
VII. II Adaptaciones metabólicas en condiciones específicas:
 
El ejercicio físico. Fuentes de energía para la contracción muscular. Anaerobiosis relativa del metabolismo molecular durante el ejercicio. Hiperlacticemia del ejercicio. El ciclo de Cori. Bases metabólicas del débito de oxígeno. Efectos beneficiosos del ejercicio sobre el metabolismo muscular. El ayuno. Requerimiento de glucosa del metabolismo cerebral. Degradación del glucógeno durante el ayuno. Movilización de las reservas grasas. Proteólisis. Autofagia celular. La cetosis por ayuno: aporte energético de los cuerpos cetónicos en estas condiciones. Límite de duración del ayuno.
 
Orientaciones metodológicas del tema:
 
En este tema se abordan los aspectos relacionados con la integración y regulación del metabolismo destacando las interrelaciones entre vías así como las relaciones ínter orgánicas de acuerdo a las condiçciones fisiológicas.
Por ser el último se precisa de un tratamiento especial de los contenidos. Se abordará la adaptación metabólica en dos condiciones: el ejercicio físico y el ayuno prolongado. Se recomienda comparar las adaptaciones en el ayuno prolongado con las que se presentan cuando existe déficit de acción de la hormona insulina.
En la práctica de laboratorio se determinarán indicadores bioquímicos; glucemia, cetonemia, cetonuria, creatinina utilizando experiencias de simulación.
 
Práctica de laboratorio: Indicadores bioquímicos durante el ejercicio físico y el ayuno prolongado en experiencias de simulación.
 
Clase taller 1: Integración y regulación del metabolismo.Papel de las hormonas en la regulación integral del metabolismo. 
Clase taller 2: Adaptaciones metabólicas en ayuno y ejercicio físico.
 
Seminario 1: Papel de las hormonas en la regulación integral del metabolismo. 
 
Seminario 2: Adaptaciones metabólicas en el ejercicio físico y en ayuno prolongado. Comparación con el déficit insulínico.  Como los seminarios anteriores deberán presentarse situaciones problémicas a resolver por los alumnos en ambos seminarios.
 
VIII. Bases Moleculares de la Nutrición humana
 
Objetivos temáticos:
 
1.    Explicar las necesidades cuantitativas y cualitativas de los glúcidos, teniendo en cuenta las funciones generales y específicas de estos compuestos en el organismo.
2.    Explicar las necesidades cuantitativas y cualitativas de los lípidos, teniendo en cuenta las funciones generales y específicas de estos compuestos en el organismo.
3.    Explicar las necesidades cuantitativas y cualitativas de las proteínas, teniendo en cuenta las funciones generales y específicas de estos compuestos en el organismo.
4.    Explicar las necesidades cuantitativas de micronutrientes, teniendo en cuenta las funciones generales y específicas de estos compuestos en el organismo.
5.    Analizar la importancia de alimentación balanceada en la prevención del desarrollo de enfermedades por malnutrición a partir de las funciones generales y específicas de los nutrientes contenidos en los alimentos.  
 
 VIII. I Introducción al estudio de la Nutrición
 
Alimentos. Nutrientes. Concepto. Clasificación. Biodisponibilidad de los nutrientes. Recomendaciones. Requerimientos. Requerimientos energéticos y de proteínas. Factores que influyen en los mismos. Edad. Sexo. Actividad física. Peso. Estado fisiológico. Tasa de metabolismo basal. Recomendación para la distribución diaria de energía alimentaria
 
 VIII.II Glúcidos y lípidos en la nutrición humana. Funciones en la dieta. Esencialidad. Fibras dietéticas. Clasificación. Principales fuentes. Recomendaciones. Importancia en la prevención de la obesidad.  
 
VIII.III Proteínas en la nutrición humana. Función en la dieta. Esencialidad. Valor biológico. Digestibilidad. Acción suplementaria. Importancia para la salud. Recomendaciones. Importancia en la prevención de enfermedades carenciales. 
 
VIII. IV Vitaminas y minerales. Clasificación. Funciones. Principales fuentes. Importancia para la salud. Recomendaciones. Metabolismo de la vitamina A y el hierro. Importancia en la prevención de enfermedades carenciales.  
 
Orientaciones metodológicas del tema
 
El tema incluye el estudio de los conceptos esenciales de la nutrición humana y que se relacionan indisolublemente con el metabolismo celular, teniendo en cuenta el contenido precedente de la propia asignatura, de manera que la idea central del tema está orientada hacia la relación que existe entre los alimentos, los nutrientes y el metabolismo celular.
Se realiza la introducción definiendo conceptos claves para el desarrollo del tema tales como alimento, nutriente, macro y micronutrientes, biodisponibilidad, requerimientos y recomendaciones nutricionales, destacando sus diferencias así como citar los múltiples factores que influyen en los mismos enfatizando las determinantes fundamentales. Con relación a las necesidades de energía considerar el factor determinante fundamental y la utilidad del uso de tablas y el cálculo de la TMB en dependencia de la edad y sexo.
Al referirse a la importancia de los glúcidos, lípidos y proteínas en la dieta humana fundamentar con las funciones que los mismos desempeñan en el organismo, destacando para los dos primeros la función energética. Apoyarse en el concepto de esencialidad de los glúcidos, los lípidos y los aminoácidos y  relacionarlos con el estado de salud así como hacer referencia a otros estados alterados de salud con los cuales la ingestión cualitativa y cuantitativa de los macronutrientes guardan estrecha relación..  
Se desarrollará el subtema dedicado a los micronutrientes definiendo en primer lugar los conceptos más generales, las funciones como nutrientes y la clasificación de interés nutricional así como las limitaciones para su síntesis en el humano. Con respecto a las recomendaciones compararas con la de los macronutrientes y ejemplificar.
De forma particular desarrollar los modelos de micronutrientes, especialmente el hierro y vitamina A, teniendo en consideración que sus deficiencias se encuentran entre las prevalencias de malnutriciones por defecto mayores a nivel mundial y las consecuencias que esto tiene para la salud. Incluir como parte del estudio las fuentes alimentarias principales de vitamina A y hierro, los factores que influyen en la biodisponibilidad, las características fundamentales del metabolismo y las enfermedades carenciales que se pueden prevenir a partir de la ingestión de las cantidades recomendadas para cada uno de estos nutrientes.
 
El tema cuenta con   tres conferencias, 4 clases taller y 3 seminarios.
 
Clase taller 1: Requerimientos energéticos y proteicos. Recomendaciones.
 
Clase taller 2: Los glúcidos y lípidos en la dieta humana. Las fibras dietéticas. Importancia cualitativa de los lípidos.
 
Clases taller 3: Vitaminas y minerales en la dieta humana. Énfasis en hierro y vitamina A.
 
Clase taller 4: Recomendaciones dietéticas generales. Importancia en la promoción de salud. Énfasis en prevención de obesidad.
 
Seminario 1: Macro y micronutrientes en la dieta humana.
 
Seminario 2: El seminario profundizará en las recomendaciones para la ingestión diaria de energía y nutrientes. Se recomienda usar como modelo de prevención de salud a la obesidad teniendo en cuenta la pandemia que existe de esta enfermedad.
 
Seminario 3: Importancia de la nutrición y actividad física en la promoción de salud. Actividad a desarrollar conjuntamente con la asignatura Medicina General.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Plan temático:
No.
TEMA
C
S
PL
CT
TOTAL
1
Introducción al metabolismo
2
0
0
0
 2
2
Respiración celular
4
2
0
4
10
3
Metabolismo de los glúcidos
6
4
2
4
16
4
Metabolismo de los lípidos.
6
4
0
4
14
5
Metabolismo de los compuestos nitrogenados de bajo peso molecular.
        4
          2
            0
 4         
             10
6
Integración y regulación metabólicas.
 2
2
 
2
6
7
Adaptaciones metabólicas en condiciones específicas
2
2
2
2
8
8
Bases moleculares de la nutrición humana
6
6
 
8
20
 
Consulta docente antes prueba parcial
 
 
 
 
2
 
Prueba parcial (metabolismo de glúcidos y lípidos)
 
 
 
 
 
2
 
Examen final teórico
 
 
 
 
3
 
 Total 
32
 22
4
28
90
 
   
  
 
 IX.    Sistema de evaluación de la asignatura.
 
La evaluación de esta asignatura debe contribuir al desarrollo de habilidades intelectuales y prácticas en los estudiantes, más que a la simple repetición memorística de la información acumulada de las diferentes actividades docente o leídas en los libros de texto u otras fuentes utilizadas en el trabajo independiente que realicen los estudiantes para la solución de sus tareas docentes, bajo la orientación del profesor. Se evitarán evaluaciones que exploren detalles sutiles de contenidos y particularidades aisladas, así como los datos puramente memorísticos, priorizando las características generales, la significación biológica, las funciones y su control, las regularidades y generalizaciones, con enfoque sistémico.
La asignatura Metabolismo-Nutrición empleará todas las formas de evaluación previstas: frecuente, parcial y final. En las evaluaciones frecuentes se incluyen las preguntas de control en clase, preguntas orales y escritas en los seminarios y las prácticas de laboratorio. La evaluación parcial (prueba intrasemestral), los encuentros comprobatorios en los casos que se estimen necesarios y el examen final teórico.
Las evaluaciones frecuentes explorarán objetivos específicos de la clase; las de control, los de la clase anterior, las de las prácticas de laboratorio y seminarios, los objetivos específicos de dichas actividades. Las pruebas intrasemestrales explorarán los objetivos temáticos del tema II y III ( metabolismo de glúcidos y lípidos, respectivamente). El examen final se corresponderá con los objetivos finales de la asignatura y se hará mediante la aplicación de un examen final escrito al término del segundo semestre. La Nota final de la asignatura tendrá en consideración los resultados de la evaluación del examen final así como las evaluaciones frecuentes y la parcial, según se establece en el reglamento de la educación superior, así como la ortografía para los alumnos de habla hispana.
Los instrumentos de evaluación serán diseñados de tal modo que el número de preguntas y su extensión se corresponda con el tiempo disponible por el estudiante y que no ocasionen agotamiento. Se reitera la importancia de que los instrumentos de evaluación se confeccionen tomando en cuenta los objetivos a los que corresponde cada uno, lo que contribuirá a lograr, mejorar y/o preservar el enfoque sistémico del sistema de evaluación.
 
   X.    LITERATURA DOCENTE:
 
 XI.    La literatura básica deberá ser preparada de modo que se corresponda con el programa aprobado. Provisionalmente se recomienda la siguiente literatura básica disponible.
 
Bibliografía básica:
  • Cardellá-Hernández y colaboradores. Bioquímica Humana, ECIMED. 2009. Impreso y formato digital
 
Literatura complementaria:
·         Cardellá-Hernández y coautores. Bioquímica Médica. ECIMED, 2000 y 2013-2014. Impreso y formato digital
 
Literatura de consulta:
  • Harper’s Ilustrate Biochemistry  27th. Formato (CD) Edition. The McGraw-Hill, 200
  • Stryer L. Biochemistry. 5TH Edition. Formato (CD)
  • Colectivo de autores. Alimentación, Nutrición y Salud. INHA, MINSAP, 2011-
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