METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS Y SUSTANCIAS

QUE INTERVIENEN.

BIOQUIMICA II Dr EDUARDO ARMIENTA ALDANA

DULCE CAROLINA ROJAS HERRERA

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U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E

S I N A L O A

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍIMICO - BIOLÓGICAS

QUÍMICO FARMACEUTICO BIOLOGO

Se define como

metabolismo de los

carbohidratos a los

procesos bioquímicos de

formación, ruptura y

conversión de los

carbohidratos en los

organismos vivos. Los

carbohidratos son las

principales moléculas

destinadas al aporte de

energía, gracias a su fácil

metabolismo.El carbohidrato más común es la glucosa; un monosacárido

metabolizado por casi todos los organismos conocidos. La oxidación de un gramo

de carbohidratos genera aproximadamente 4 kcal de energía; algo menos de la

mitad que la generada desde lípidos.

El cerebro necesita un continuo aporte de glucosa para su normal

funcionamiento, aunque, en ocasiones, puede adaptarse a niveles más bajos de

los habituales, o incluso utilizar cuerpos cetónicos procedentes del

fraccionamiento de las grasas. Los hematíes, también requieren básicamente de

la glucosa pasa su metabolismo y funciones. Son importantes ejemplos de tejidos

que necesitan una adecuada regulación del mantenimiento de la glucemia, un

proceso ciertamente complejo, y en el que intervienen varias vías metabólicas.

Glucolisis. Se denomina glucolisis a un

conjunto de reacciones enzimáticas en las se

metabolizan glucosa y otros azúcares,

liberando energía en forma de ATP. La

glucolisis aeróbica, que es la realizada en

presencia de oxígeno, produce ácido pirúvico,

y la glucolisis anaeróbica, en ausencia de oxígeno, ácido láctico.

La glucolisis es la principal vía para la utilización de los monosacáridos

glucosa, fructosa y galactosa, importantes fuentes energéticas de las dietas que

contienen carbohidratos. Durante la fase postabsortiva la glucosa procede,

además, de otras fuentes. Tras el proceso de absorción intestinal, los azúcares

glucosa, fructosa y galactosa son transportados, por la vena porta, al hígado, en

donde la fructosa y la galactosa se convierten rápidamente en glucosa. La fructosa

puede entrar, directamente en la vía de la glucolisis.

La glucolisis se realiza en el citosol de todas las células. Aunque son

muchas las reacciones catalizadas por diferentes enzimas, la glucolisis está

regulada, principalmente, por tres enzimas: hexocinasa, fosfofructocinasa y

piruvatocinasa, las cuales intervienen en el paso de las hexosas a piruvato. En

condiciones aeróbicas, el piruvato es transportado al interior de las mitocondrias,

mediante un transportador, en donde es decarboxilado a acetil CoA, que entra en

el ciclo del ácido cítrico. En condiciones anaeróbicas, el piruvato se convierte a

lactato, que es transportado al hígado, en donde interviene en el proceso de

gluconeogénesis, y pasa de nuevo a la circulación para intervenir en la oxidación

de los tejidos y en el ciclo del ácido láctico, o de Cori.

Los oligosacáridos y polisacáridos, no digeridos y no absorbidos en el

intestino delgado, llegan al grueso en donde son hidrolizados a monosacáridos por

enzimas membranosas secretadas por bacterias, los monosacáridos se convierten

a piruvato, que es inmediatamente metabolizado a ácidos grasos de cadena corta,

como acetato, propionato, butirato, y a gases, como dióxido de carbono, metano e

hidrógeno.

Gluconeogénesis es el proceso de formación de carbohidratos a partir de ácidos

grasos y proteínas, en lugar de hacerlo de carbohidratos. Intervienen, además

del piruvato, otros sustratos como aminoácidos y glicerol. Se realiza en el

citosol de las células hepáticas y en él intervienen las enzimas glucosa-6-

fosfatasa, fructosa 1,6-bifosfatasa y fosfoenolpiruvato carboxicinasa, en

lugar de hexocinasa, fosfofructocinasa y piruvato cinasa, respectivamente, que

son estas últimas las enzimas que intervienen en la glucolisis.

El aminoácido alanina, transportado del músculo al hígado, puede convertirse en

glucosa.

En el tejido adiposo, los acilgliceroles, mediante hidrólisis, pasan continuamente a

glicerol libre, que llega al hígado en donde, inicialmente, se convierte en fructosa

1,6 bifosfato y posteriormente en glucosa.

Glucogenolisis es el proceso por el que los depósitos de glucógeno se convierten

en glucosa. Si el aporte de glucosa es deficiente, el glucógeno se hidroliza

mediante la acción de las enzimas fosforilasa y desramificante, que producen

glucosa-1-fosfato, que pasa a formar, por medio de fosfoglucomutasa, glucosa-6-

fosfato, la cual por la acción de glucosa-6-fosfatasa, sale de la célula en forma de

glucosa, tras pases previos a glucosa-1-

fosfato y glucosa-6-fosfato

Glucogénesis es el proceso inverso al de

glucogenolisis. La vía del glucógeno tiene

lugar en el citosol celular y en él se

requieren: a) tres enzimas, cuales son

uridina difosfato (UDP)-glucosa

pirofosforilasa, glucógeno sintasa y la

Glucógeno es un polisacárido, formado a partir de

glucosa. En los animales, cuando la glucosa excede

sus concentraciones circulantes y no se utiliza como fuente de energía, se almacena en forma de glucógeno, preferentemente en hígado y músculo.

La principal función del glucógeno, en el hígado, es la de proporcionar glucosa cuando no está

disponible de las fuentes dietéticas. En el músculo

suministra aportes inmediatos de combustible metabólico.

enzima ramificadora, amilol (1,4 -> 1,6) transglicosilasa, b) donante de

glucosa, UDP-glucosa, c) cebador para iniciar la síntesis de glucógeno si no hay

una molécula de glucógeno preexistente, d) energía

Es un proceso muy complejo y todavía no bien conocido. En él hay que considerar

dos niveles: alostérico y hormonal. El control alostérico depende

fundamentalmente de las acciones de las enzimas fosforilasa y glucógeno sintasa.

A nivel hormonal, la adrenalina en el músculo y en hígado, y el glucagón, solo en

el hígado, estimulan el fraccionamiento del glucógeno. Aunque la acción de la

insulina no es bien conocida, al tratarse de una hormona anabólica se asume que

estimula la síntesis e inhibe la rotura del glucógeno.

Regulación hormonal del metabolismo de los carbohidratos.

Son numerosas las glándulas endocrinas que afectan el funcionamiento de las

vías metabólicas de estos compuestos, y en algunos casos, la influencia que

tienen es decisiva. Este hecho aunado a la frecuencia con que se presentan

algunas alteraciones en la producción hormonal en los individuos, sobre todo los

humanos, hace imprescindible la revisión del papel regulador de las hormonas

sobre el metabolismo de los carbohidratos.

Fuente: Elaborado por autora

Sustancias que participan en el metabolismo de los carbohidratos

Ácido hidroxicítrico está presente en un 30% en la corteza seca del fruto de la garcinia cambogia,

siendo la planta que más ácido hidroxicítrico posee. Este ácido tiene mucha similitud con los

ácidos presentes en otras frutas cítricas, pero el ácido hidroxicítrico tiene su principal mecanismo

de acción en limitar la transformación de carbohidratos en grasas por la inhibición de la enzima

HORMONA ACCIÓN EN EL METABOLISMO

Insulina Es la de mayor influencia sobre el metabolismo de los carbohidratos. Permite la entrada de la glucosa a las células; sobre todo a algunas de ellas, la ausencia o deficiencia de la hormona se traduce en un efecto en su utilización, sobre todo por parte de las células musculares y el tejido adiposo. La deficiencia relativa de la hormona (diabetes) produce entonces una serie de alteraciones metabólicas, que representan el esfuerzo del organismo por suplir a los carbohidratos que no se pueden utilizar. La falta de insulina da como resultado la acumulación de glucosa en la sangre( hiperglucemia) y aun su eliminación por el riñón(glucosuria), etc.

Epinefrina y glucagón

Son capaces de estimular indirectamente a la fosforilasa, provocando la glucogenólisis, que da lugar a la hiperglucemia. Esta puede llegar a ser de tal magnitud, que incluso produzca glucosuria. El glucagón sólo actúa principalmente en el hígado; la epinefrina en el hígado y en el músculo.

Glucocorticoides Producidos por la corteza suprarrenal, estas hormonas aceleran la conversión de proteínas en carbohidratos (gluconeogénesis). Dado que la diferencia entre las moléculas de azúcares y las de proteínas, desde el punto de vista de su composición es en parte del contenido de nitrógeno, la conversión de aminoácidos en azúcares implica la eliminación de esta porción por sus moléculas, la cual hace principalmente en forma de urea o también de amonio. La presencia de cantidades excesivas produce un aumento en la eliminación de los productos del catabolismo nitrogenado, y u disminución también esta correlacionada con este. El efecto es importante, dado el frecuente empleo de este medicamente de este tipo de compuestos.

Somatotropina A nivel celular se ha comprobado, que la Somatotropina tiene un efecto contrario a la insulina, pues impide la entrada de la glucosa a las células, y por esta razón se comporta como un antagonista de la insulina. De hecho , existen situaciones patológicas en las que se produce un aumento de la producción de esta hormona, y en ellas, además de los problemas derivados de los efectos propios de la hormona, se presenta hiperglucemia, todos los casos de acromegalia se acompañan en mayor o menos grado de hiperglucemia.

Tiroxina La hormona tiroidea produce una aceleración en el proceso de absorción intestinal del azúcar, lo que da como resultado el aumento de la glucemia que ocurre durante la absorción intestinal de la glucosa, sea de mayor magnitud por una parte, pero de menos duración por la otra. Al mismo tiempo, por la capacidad que tiene para acelerar los procesos catabólicos, debido a su comportamiento como un desacoplante de la fosforilacion oxidativa, la tiroxina, cuanto existe un exceso, da lugar a que los niveles de glucosa sanguínea en ayunas sean más bajos que los normales.

ATP-citrato liasa que convierte el citrato en ácidos grasos y colesterol, primer paso para la síntesis

de grasas.

El bloqueo o inhibición de la ATP-citrato liasa por el ácido hidroxicítrico tiene como consecuencia

el aumento de la síntesis del glucógeno en el músculo y en el hígado. Al aumentar las reservas de

glucógeno se produce saciedad y menor consumo de comida por lo que podría servir para perder

peso, siendo un producto natural que tiene como ventajas no activar el sistema nervioso central

como otros anorexígenos, no interfiriendo en el sueño, ni en la frecuencia cardíaca ni en la presión

arterial, sin producir nerviosismo.

El ácido hidroxicítrico (conocido en la bibliografía como HCA de su acrónimo en inglés) es un

complemento alimenticio que podría ser útil en deportistas porque obti enen mayor reserva de

energía en forma de glucógeno, con efecto saciante, suprimiendo el apetito, evitando que los

hidratos de carbono se conviertan en grasas y su acumulación indeseable en el cuerpo. En pruebas

con animales de laboratorio se han obtenido resultados que corroboran este potencial para

modular el metabolismo de los lípidos

Carnitina ó 3-hidroxi-4-trimetilaminobutirato

(conocida también como L-carnitina o levocarnitina,

debido a que en estado natural es un

estereoisómero L) es una amina cuaternaria

sintetizada en el hígado, los riñones y el cerebro a

partir de dos aminoácidos esenciales, la lisina y la

metionina. En ocasiones se la ha confundido con el

ácido fólico (vitamina B9). La carnitina es responsable del transporte de ácidos grasos al interior de

las mitocondrias, orgánulos celulares encargados de la producción de energía.

A pesar de que se descubrió en 1905, no fue hasta mediados de los años 50 cuando se demostró

que el principal rol de la carnitina es acelerar el proceso de oxidación de ácidos grasos (y de esta

manera la ulterior producción de energía). La deficiencia de carnitina conduce a una disminución

sustancial de la producción de energía y al aumento de masa del tejido adiposo.

Los estrógenos solos parecen disminuir un poco las concentraciones de glucosa e Insulina en

ayuno (Barrett, Connor y Laakso, 1990), pero esto no parece tener acciones importantes sobre el

metabolismo de carbohidratos.

Vitamina B1 participa activamente en el metabolismo de los hidratos de carbono, asi como en el

del nitrógeno, proteico y lipídico, Vitamina B2 forma parte de las enzimas que catalizan las

respuestas de óxido-reducción, así como de las enzimas que participan en el metabolismo de los

hidratos de carbono, Vitamina B3 es parte integrante de la coenzima A y participa en las

respuestas de acetilación de diversos metabolitos del metabolismo.

Medicamentos como el salbutamol, Fenoterol e isoproterenol pueden producir un aumento en

los valores de glicemia.

Remedios de la gripe con epinefrina puede elevar el nivel de glucosa en la sangre, ya que inhibe la

secreción de insulina, puede ser necesario aumentar de insulina o de hipoglucemiantes.

Los contraceptivos hormonales afectan también el metabolismo de los carbohidratos,

fundamentalmente mediante los progestágenos y ocurre un aumento de la resistencia a la

insulina, elevación de la insulina plasmática, disminución de la tolerancia a la glucosa y elevación

de la glucosa plasmática.Por todo lo anteriormente expuesto, se ha planteado que es difícil

encontrar el contraceptivo idóneo para la mujer diabética.

En conclusión en el metabolismo de los carbohidratos se observa que existe una amplia variedad

de hormonas, enzimas y sustancias que ayudan en la metabolización de las macromoléculas para

su posterior conversión en glucosa el monosacárido más importante en nuestros organismos o

diferentes vías metabólicas para realizar las funciones fisiológicas de nuestro día a día.

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