METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS

METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS Dra. Aída Castro

• CARBOHIDRATOS DE LA DIETA: - POLISACÁRIDOS : ALMIDÓN, DEXTRINAS - DISACÁRIDOS: SACAROSA, FRUCTOSA, GALACTOSA • METABOLISMO : PROCESO DE TRANSFORMACIÓN DE POLISACÁRIDOS Y DISACÁRIDOS HASTA MONOSACÁRIDOS COMPRENDE: PROCESOS DE DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN.

• DIGESTIÓN: QUÍMICAMENTE CONSISTE EN TRANSFORMAR MOLÉCULAS GRANDES A PEQUEÑAS • SE LLEVA A CABO POR ACTIVIDADES MECÁNICAS Y ENZIMÁTICAS A CARGO DEL APARATO DIGESTIVO. • CONSISTE EN LA DEGRADACIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS DE LA DIETA HASTA MONOSACÁRIDOS SIMPLES PARA SER DIRECTAMENTE ABSORBIDOS.

VÍAS METABÓLICAS DE LOS CARBOHIDRATOS • 1.- DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN: POLISACÁRIDOS Y DISACÁRIDOS TRANSFORMADOS EN EL INTESTINO, EN MONOSACÁRIDOS VAN A LA CELDILLA HEPÁTICA A TRAVÉS DEL SISTEMA PORTA (FUENTE EXÓGENA DE CARBOHIDRATOS)

DIGESTIÓN • QUÍMICAMENTE CONSISTE EN LA HIDRÓLISIS DE GRANDES MOLÉCULAS POR ACCIÓN DE ENZIMAS ESPECIFICAS • BOCA: - SALIVA: HUMEDECE Y LUBRICA EL BOLO ALIMENTICIO. CONTIENE PTIALINA O AMILASA SALIVAL QUE HIDROLIZA A DIVERSOS CARBOHIDRATOS Y REQUIERE DE IÓN Cl- COMO ACTIVADOR

• ESTÓMAGO: - EL ALTO CONTENIDO ÁCIDO DEL ESTÓMAGO, INHIBE LA ACTIVIDAD DE LA ENZIMA AMILASA. LA DIGESTIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS SE SUSPENDE. • INTESTINO: - DUODENO: EL JUGO PANCREÁTICO CONTIENE ENZIMA HIDROLÍTICA, α AMILASA: AMILASA PANCREÁTICA (DIASTASA, AMILOPSINA)

• ENZIMA α AMILASA ATACA: ALMIDONES, DEXTRINAS Y GLUCÓGENO LIBERANDO GLUCOSA Y PEQUEÑOS OLIGOSACÁRIDOS • ENZIMA AMILO 1,6 GLUCOSIDASA: ROMPE LAS RAMIFICACIONES DE POLISACÁRIDOS • ENZIMAS CARBOHIDRASAS ( MALTASA, LACTASA, SACARASA) ATACAN A LA MALTOSA, LACTOSA Y SACAROSA NO ALTERADOS

MALTASA • MALTOSA

GLUCOSA + GLUCOSA

LACTASA • LACTOSA

GLUCOSA + GALACTOSA

SACARASA • SACAROSA

GLUCOSA + FRUCTOSA

ABSORCIÓN - HEXOSAS Y PENTOSAS LIBRES EN EL INTESTINO PASAN AL SISTEMA PORTA. - DISACÁRIDOS NO SON ABSORBIDOS PORQUE TIENEN QUE CONVERTIRSE A MONOSACÁRIDOS - LA VELOCIDAD DE ABSORCIÓN INTESTINAL DE LOS DISTINTOS MONOSACÁRIDOS VARÍA , EN PROPORCIÓN CONSTANTE CONTRA UN GRADIENTE DE CONCENTRACION

• EXISTE UN PROCESO DE TRANSPORTE ACTIVO QUE ES DEPENDIENTE DE SODIO: GLUCOSA, GALACTOSA Y FRUCTOSA SE ABSORBEN POR ESTE PROCESO GLUCOSA SE ABSORBE A UNA VELOCIDAD= 1g /Kg/HORA

2.- FOSFORILACIÓN E INTERCONVERSIÓN DE HEXOSAS

• SE REALIZA EN: HÍGADO Y EN INTERIOR DE TODAS LAS CÉLULAS DEL ORGANISMO. • PRIMERA TRANSFORMACIÓN QUE SUFREN LAS HEXOSAS DE LA DIETA AL LLEGAR AL HÍGADO. • FOSFORILACIÓN: PROCESO QUE DEBEN CUMPLIR LOS MONOSACÁRIDOS PARA INGRESAR AL METABOLISMO CELULAR

• MONOSACÁRIDOS NO FOSFORILADOS TIENEN DISTRIBUCIÓN EXTRACELULAR • MONOSACÁRIDOS FOSFORILADOS PUEDEN INGRESAR AL INTERIOR DE LA CÉLULA Y SÓLO SALEN DE ELLA CUANDO VUELVEN A DESFOSFORILARSE • LA FOSFORILACIÓN SE REALIZA MEDIANTE UNA ENZIMA QUE CATALIZA LA TRANSFERENCIA DEL FOSFATO DEL ATP EN PRESENCIA DEL Mg2+

• ENZIMAS QUE CATALIZA EL TRASPASO DEL FOSFATO DEL ATP A LA HEXOSA: - HEXOQUINASA: POCA ESPECIFICIDAD Y AMPLIA DISTRIBUCIÓN EN DIFERENTES TEJIDOS. HEXOQUINASA DEL HÍGADO FOSFORILA A LA GLUCOSA, FRUCTOSA Y MANOSA.

- QUINASAS: ESPECIFICAS PARA CADA HEXOSA EJ: GLUCOQUINASA: ESPECIFICA PARA LA GLUCOSA, LA GALACTOQUINASA PARA LA GALACTOSA SE ENCUENTRAN DISTRIBUIDAS SÓLO EN DETERMINADOS TEJIDOS. GLUCOQUINASA

GLUCOSA + ATP

GLUCOSA 6 FOSFATO+ ADP

• EN MÚSCULO: LA FOSFORILACIÓN SE PRODUCE POR ACCIÓN DE LA HEXOQUINASA (GLUCOQUINASA SOLO EXISTE EN EL HÍGADO).

• LA G 6 FOSFATO INHIBE EL EFECTO DE FOSFORILACIÓN DE LA HEXOQUINASA HACIÉNDOLA INEFICIENTE. • EL EFECTO INHIBIDOR ES CONTRARRESTADO POR EL ATP QUE EN EL MÚSCULO EXISTE EN ELEVADA CONCENTRACIÓN.

• OTRAS HEXOSAS SE CONVIERTEN CON RELATIVA FACILIDAD EN G6P. EJEMPLO: • MANOSA 6 P FRUCTOSA 6P G6P • EL PASO DE GALACTOSA 1 P A G6P ES UNA VÍA MAS COMPLEJA:

• GALACTOSEMIA CONGÉNITA: TRASTORNO DEL METABOLISMO DE GLÚCIDOS- ENFERMEDAD HEREDITARIA, TIPO GENÉTICA • SE MANIFIESTA: DESPUÉS DEL NACIMIENTO • ICTERICIA, HEPATOMEGALIA, CATARATA Y RETRASO MENTAL • SE LA ASOCIA CON DEFICIENCIAS ENZIMÁTICAS DE: GALACTOQUINASA, URIDIN DIFOSFOGALACTO EPIMERASA Y GALACTOSA 1 FOSFATO URIDIL TRANSFERASA (MÁS COMÚN)

• CONVERSIÓN DE G-6P EN GLUCOSA: LA G- 6 P PRESENTE EN LA CÉLULA NO PUEDE SALIR DE ELLA SINO SE DESFOSFORILA ( G6P Y GLUCÓGENO) • EN HÍGADO, RIÑÓN E INTESTINO EXISTE LA ENZIMA GLUCOSA 6 FOSFATASA QUE HIDROLIZA AL ÉSTER DE GLUCOSA Y LO CONVIERTE EN GLUCOSA. G 6 FOSFATASA

G 6 FOSFATO

G 6 FOSFATO

GLUCOSA + ORTO FOSFATO

GLUCOSA + ORTO FOSFATO

• EN MÚSCULO: NO EXISTE G6 FOSFATASA Y LA G6 FOSFATO NO SE CONVIERTE EN GLUCOSA Y SIGUE OTROS CAMINOS: FORMA LACTATO Y PIRUVATO QUE ATRAVIESAN LA MEMBRANA CELULAR Y VAN A LA CIRCULACIÓN. • MUSCULO: • G6P LACTATOPIRUVATO

3.- SÍNTESIS DEL GLUCÓGENO: GLUCOGÉNESIS • GLUCOGÉNESIS: UNO DE LOS DESTINOS IMPORTANTES DE LA G-6P (ANABÓLICA) • SE LLEVA A CABO PRINCIPALMENTE EN EL HÍGADO, Y EN MENOR MEDIDA EN EL MÚSCULO • ACTIVADO POR INSULINA EN RESPUESTA A LOS ALTOS NIVELES DE GLUCOSA, QUE PUEDEN SER (POR EJEMPLO) POSTERIORES A LA INGESTA DE ALIMENTOS CON CARBOHIDRATOS.

• SE PRODUCE EL TRASLADO DEL G FOSFATO DE LA POSICIÓN 6 A LA POSICIÓN 1, REACCIÓN CATALIZADA POR LA FOSFOGLUCOMUTASA EN PRESENCIA DE Mg2+ Y G-1,6 DI FOSFATO COMO COENZIMA FOSFOGLUCOMUTASA

G- 6 FOSFATO

G- 1 FOSFATO

• FUNCIONES DEL GLUCÓGENO HEPÁTICO Y MUSCULAR HÍGADO

MUSCULO

FUNCIÓN PRINCIPAL

MANTENER CONCENTRACIÓN DE GLUCOSA EN SANGRE (GLUCEMIA)

RESERVA ENERGÉTICA PARA CONTRACCIÓN MUSCULAR

OTRAS FUNCIONES

COMBUSTIBLE PARA CUALQUIER TEJIDO. CONTIENE G6 FOSFATASA QUE DESFOSFORILA A LA G6 P Y PERMITE SU SALIDA A LA SANGRE

NINGUNA: EL MÚSCULO CARECE DE GLUCOSA- 6- FOSFATASA Y LA GLUCOSA-6-P NO PUEDE ABANDONARLO.

DEPÓSITOS

APROX. 10% DEL PESO DEL HÍGADO. SÓLO DURAN 12-24 H DURANTE EL AYUNO

APROX. 1-2% DEL PESO DEL MÚSCULO. DOBLE DE GLUCÓGENO QUE EN EL HÍGADO

CONTROL HORMONAL

LA INSULINA ESTIMULA LA SÍNTESIS EL GLUCAGÓN Y LA ADRENALINA ESTIMULAN LA GLUCOGENÓLISIS.

LA ADRENALINA ESTIMULA LA GLUCOGENÓLISIS LA INSULINA ESTIMULA LA SÍNTESIS DRA. AIDA CASTRO

• GLUCONEOGÉNESIS: • RUTA METABÓLICA ANABÓLICA QUE PERMITE LA BIOSÍNTESIS DE GLUCOSA (GLUCÓGENO) A PARTIR DE PRECURSORES NO GLUCÍDICOS: AMINOÁCIDOS, LACTATO, PIRUVATO, GLICEROL Y CUALQUIERA DE LOS INTERMEDIARIOS DEL CICLO DE KREBS, COMO FUENTES DE CARBONO • TODOS LOS AMINOÁCIDOS, EXCEPTO LA LEUCINA Y LA LISINA, PUEDEN SUMINISTRAR CARBONO PARA LA SÍNTESIS DE GLUCOSA

4.- DEGRADACIÓN DEL GLUCÓGENO: GLUCOGENÓLISIS • PROCESO CATABÓLICO GLUCÓGENO FOSFORILASA GLUCÓGENO

GLUCOSA 1 P

FOSFOGLUCOMUTASA GLUCOSA 1 P

GLUCOSA 6P

5.- GLUCÓLISIS • • •

VÍA CATABÓLICA DE OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA VÍA RÁPIDA DE OBTENCIÓN DE ENERGÍA CELULAR FUNCIONES: - GENERACIÓN DE MOLÉCULAS DE ALTA ENERGÍA (ATP Y NADH) COMO FUENTE DE ENERGÍA CELULAR EN PROCESOS DE RESPIRACIÓN AERÓBICA (PRESENCIA DE OXÍGENO) Y FERMENTACIÓN (AUSENCIA DE OXÍGENO).

FASES DE LA GLUCOLISIS • PRIMERA FASE: PERDIDA DE ENERGÍA - 5 REACCIONES - CONSISTE EN TRANSFORMAR UNA MOLÉCULA DE GLUCOSA EN DOS MOLÉCULAS DE GLICERALDEHÍDO (UNA MOLÉCULA DE BAJA ENERGÍA) MEDIANTE EL USO DE 2 ATP. SEGUNDA FASE: GANANCIA DE ENERGÍA (5 REACCIONES) • FASE EN QUE EL GLICERALDEHÍDO SE TRANSFORMA EN UN COMPUESTO DE ALTA ENERGÍA

6.- CICLO DE LAS PENTOSAS • CICLO DE ESPECIAL IMPORTANCIA EN ALGUNOS TEJIDOS: ERITROCITOS, ADIPOSO, EL CRISTALINO Y OTROS. • DOS FUNCIONES PRINCIPALES: - PROPORCIONAR RIBOSA 5-FOSFATO PARA LA BIOSÍNTESIS DE NUCLEÓTIDOS Y ÁCIDOS NUCLEICOS - PROPORCIONAR NADPH PARA LA BIOSÍNTESIS REDUCTORA

• LA ENERGÍA QUE SE LIBERA EN EL PROCESO NO SE CONSERVA EN FORMA DE ATP, SINO DE EQUIVALENTES DE REDUCCIÓN EN FORMA DE NADPH. • CONSTA DE 2 ETAPAS: – OXIDATIVA QUE VA DESDE GLUCOSA 6 P A RIBULOSA 5 P – NO OXIDATIVA QUE VA DESDE RIBULOSA 5 P A FRUCTOSA 6 P + GLICERALDEHÍDO 3 (P)

• Utilidad • PRODUCCIÓN DE NADPH, NECESARIO PARA: - BIOSÍNTESIS DE ÁCIDOS GRASOS. - REGENERACIÓN DE GLUTATIÓN: • PRODUCCIÓN DE RIBOSA-5-FOSFATO PARA LA BIOSÍNTESIS DE ÁCIDOS NUCLEICOS: - RNA, DNA, ATP, NADH, FAD, - COENZIMA A

• GLUCOSA GLUCOSA 6 P

NADPH

SÍNTESIS REDUCTORA

RIBULOSA 5 P ERITROSA 4 P

RIBOSA 5 P

AMINOÁCIDOS

RIBONUCLEÓTIDOS ARN

DNA

REGULACIÓN DEL METABOLISMO DE GLÚCIDOS • HÍGADO: REGULA 2 ASPECTOS: - DETERMINA EL PASO DE LA GLUCOSA A LA SANGRE. - EL ALMACENAMIENTO DEL GLUCÓGENO DEPENDE DEL EQUILIBRIO ENTRE EL GLUCÓGENO HEPÁTICO Y LA GLUCOSA SANGUÍNEA.

• GLÁNDULAS DE SECRECIÓN INTERNA: • PÁNCREAS: HORMONAS :INSULINA Y GLUCAGÓN - INSULINA : PRODUCIDA POR LAS CÉLULAS β DE LOS ISLOTES DE LANGERHANS .

A NIVEL FISIOLÓGICO: - ACELERA LA OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA - ELEVA EL GLUCÓGENO HEPÁTICO - AUMENTA LA CONVERSIÓN DE CARBOHIDRATOS EN GRASA - DISMINUYE LA CETOSIS - EVITA LA PÉRDIDA DEL N URINARIO O SEA DISMINUYE LA DEGRADACIÓN DE GRASAS Y PROTEÍNAS

• GLUCAGÓN: H. PRODUCIDA POR LAS CÉLULAS α DE LOS ISLOTES DE LANGERHANS • ESTIMULA LA GLUCOGENÓLISIS HEPÁTICA • DISMINUYE EL GLUCÓGENO HEPÁTICO • AUMENTA LA G 6P ( EFECTO INDIRECTO SOBRE LA FOSFORILASA HEPÁTICA) • NO AUMENTA LA DEGRADACIÓN DEL GLUCÓGENO MUSCULAR. • NO AUMENTA EL LACTATO EN SANGRE

• MÉDULA SUPRARRENAL: HORMONA EPINEFRINA (ADRENALINA) Y NOR EPINEFRINA (NOR ADRENALINA) • EPINEFRINA Y NOR EPINEFRINA: HIPERGLUCEMIANTES. EPINEFRINA TIENE UN EFECTO MAYOR(20 VECES MÁS).

• EFECTO HIPERGLUCEMIANTE DE EPINEFRINA: - AUMENTA LA DEGRADACIÓN DEL GLUCÓGENO HEPÁTICO - AUMENTA EL LACTATO CIRCULANTE LO QUE IMPLICA UN EFECTO DE AUMENTO EN LA GLUCÓLISIS MUSCULAR, LO QUE POSIBILITA EL AUMENTO DE LA G POR CONVERSIÓN DEL LACTATO EN GLUCOSA EN EL HÍGADO (CICLO DE CORI)

• A NIVEL MOLECULAR LA EPINEFRINA ACTIVA LA FOSFORILASA CONTRIBUYENDO A LA GLUCOGENÓLISIS. • HIPÓFISIS: ADENOHIPÓFISIS: HORMONAS ADRENOCORTICOTROFINA (HACT), TIROTROFINA Y DEL CRECIMIENTO: HIPERGLUCEMIANTES - H. CRECIMIENTO (SOMATOTROFINA): PRODUCE DISMINUCIÓN DE LA CAPTACIÓN DE GLUCOSA POR LAS CÉLULAS, Y AUMENTA LA GLUCONEOGÉNESIS, OCASIONANDO HIPERGLUCEMIA.

- HACT hormona adrenocotricotropina: PRODUCE HIPERGLUCEMIA POR ACCIÓN GLUCONEOGENICA Y DISMINUCIÓN DE LA OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA CAUSADA POR LOS 11- OXISTEROIDES SUPRARRENALES (21 ÁT DE C Y 1 ÁT. DE O EN POSICIÓN 11)(CORTISOL, CORTISONA) - TIROTROFINA: REGULA LA PRODUCCIÓN DE LA H. TIROIDEA QUE TIENE EFECTO EN LOS MECANISMOS DE ABSORCIÓN INTESTINAL DE LA GLUCOSA

• CORTEZA SUPRARRENAL, H CORTICOSUPRARRENALES O CORTICOIDES: - 11 OXISTEROIDES (CORTISOL Y CORTISONA) POSEEN EFECTO SOBRE EL METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS: - HIPERGLUCEMIANTES - AUMENTO DEL GLUCÓGENO TISULAR - AUMENTO A LA SENSIBILIDAD A LA INSULINA - DISMINUCIÓN DE LA ABSORCIÓN INTESTINAL DE LA GLUCOSA

• TIROIDES: H TIROXINA Y TRIYODOTIRONINA - EFECTO HIPERGLUCEMIANTE QUE ES CONTRARRESTADO POR AUMENTO DE LAS OXIDACIONES PROVOCADAS POR DICHAS HORMONAS. - EFECTO TISULAR: AUMENTO DE LA VELOC. DE DEGRADACIÓN DEL GLUCÓGENO HEPÁTICO EN HIPERTIROIDISMO SE OBSERVA HIPERGLUCEMIA POSTPRANDIAL DEBIDO A UN AUMENTO EN LA VELOC. DE ABSORCIÓN INTESTINAL DE LA GLUCOSA

REGULACIÓN DE LA GLUCEMIA • GLUCEMIA NORMAL: EN ESTADO DE AYUNO Y EN REPOSO LA CONCENTRACIÓN DE GLUCOSA EN SANGRE ES DE 70- 110 Mg/100 ml SANGRE • DESPUÉS DE INGESTA DE ALIMENTOS: AUMENTA A 120- 140Mg Y LUEGO DE 2 HORAS REGRESA A VALORES NORMALES EN AYUNAS. • MECANISMO PROPIO DE AJUSTE DEL ORGANISMO (HOMEOSTASIS) • LA VELOCIDAD CON QUE SE FORMA Y DEGRADA EL GLUCÓGENO HEPÁTICO ES EL FACTOR MAS IMPORTANTE QUE REGULA LA GLUCEMIA

• OTROS FACTORES HORMONALES QUE INTERVIENEN EN LA REGULACIÓN DE LA GLUCEMIA: • INSULINA QUE AUMENTA LA CAPTACIÓN Y UTILIZACIÓN DE LA GLUCOSA. • CORTICOIDES SUPRARRENALES Y H. ADENOHIPOFISARIAS: DISMINUYEN LA UTILIZACIÓN DE GLUCOSA • GLUCEMIA PARECE FORZAR LA VELOCIDAD DE CONSUMO EN LAS CÉLULAS