METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS TRANSPORTE Y DISTRIBUCIÓN Glucosa Galactosa Fructosa IV Glucocinasa II I Hexocinasa

METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS Fructocinasa: Produce Fructosa 1-P Glucocinasa: específica de glucosa Inducidas por Insulina pero no son inhibidas por producto, en Hígado Galactocinasa: Su deficiencia produce Galactosemia

METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS En los demás tejidos, las Hexosas son fosforiladas por Hexocinasas que no dependen de insulina pero se inhiben por sus productos. Para su absorción: FRUCTOSA Difusión facilitada y proteínas trasportadoras denominadas GLUT. GLUCOSA Y GALACTOSA Transporte activo dependiente de sodio y ATP además necesitan de proteínas transportadoras denominadas SGLUT

METABOLISMO DE GALACTOSA 1 GALACTOSEMIA: Acumulación de Ga que se elimina por orina, también se forma Galactitol que causa opacidad en cristalino (cataratas) y alteraciones cerebrales. 2 Galactosemia CLÁSICA, deficiencia de energía, Glucoproteínas, Glucolípidos y desarrollo en general del organismo. Se acumula Ga1P y Ga en sangre, cristalino, hígado y cerebro. 3 Galactosemia por deficiencia de Epimerasa, muy rara 1 2 3

METABOLISMO DE FRUCTOSA Fructosuria esencial: (Fructocinasa). Rara, benigna ya que se elimina con la orina. Intolerancia a la Fructosa: (Aldolasa). Ansiedad, naiseas y vómito. No hay glucosuria, se inhibe la Gluconeogénesis en el hígado y Glucogenólisis por que la Fructosa fosforilada inhibe a la Fosforilasa del Glucógeno

GLUCÓLISIS

REGULACIÓN DE LA GLUCÓLISIS La reacción 1, catalizada por la Glucocinasa, se regula alostéricamente, inhibiéndose por producto y activándose por AMP. La reacción 10, catalizada por la Piruvato cinasa se regula alostéricamente; se inhibe por ATP, Alanina y AcetilCoA. Se activa por altas concentraciones de Fructosa 1,6-bifosfato.

REGULACIÓN DE LA FOSFOFRUCTOCINASA I AYUNO ALIMENTACIÓN G RI Membrana Celular RG EAC (Se activan varias enzimas) AMPc ATP Fructosa-6P Fructosa-6P Cinasa a (inactiva) Cinasa a (activa) ATP Fosfofructocinasa 1 PFK-2 (activa) FBP-2 (inactiva) ATP ADP PFK-2 (inactiva) FBP-2 (activa) (+) ADP Pi Fructosa-2,6difosfato Fructosa-1,6-difosfato PFK = Fosfofructocinasa 2

REGULACIÓN CLAVE DE LA GLUCÓLISIS La Fosfofructocinasa 1, es la enzima clave de la Glucólisis ya que presenta dos tipos de regulación: Alostérica: Inhibida por ATP, AcetilCoA y AGL Activada por AMP. Fructosa 2,6-difosfato Hormonal: La insulina activa a la Fosfofructocinasa 2 y se produce Fructosa 2,6-difosfato y por lo tanto se activa la glucólisis. El Glucagon inhibe a la fosfoructocinasa 2 porque se fosforila y por lo tanto se inhibe la glucólisis.

IMPORTANCIA DE LA REGENERACIÓN DE NAD+ El NAD+ es el primer agente oxidante en la Glucólisis y un importante cofactor de la enzima Gliceraldehido-3 fosfato deshidrogenasa. Sin embargo solo hay una cantidad disponible limitada y por lo tanto su recuperación es esencial para que continúe esta vía. Existen 2 mecanismos posibles conocidas como Reacciones de Lanzadera. En anaerobiósis el piruvato se transforma en Lactato por la enzima Lactato deshidrogenasa que utiliza como coenzima el NADH que se oxida a NAD+. La acumulación de Lactato en sangre (+ 1 mmol/L), produce acidosis láctica que puede ser el resultado de una Hipoxia tisular después de un colapso circulatorio o shock que se presenta en un infarto de miocardio o en una hemorragia masiva.

Glicerol-3P Deshidrogenasa Mitocondrial Lanzadera del Glicerol-3-fosfato NAD+ NADH + H+ Glicerol-3P Deshidrogenasa citosólica DHAP Glicerol-3P FADH2 Glicerol-3P Deshidrogenasa Mitocondrial FAD+ Mitocondria

Malato Deshidrogenasa Lanzadera del Malato Malato AST Oxalacetato Aspartato Glutamato Malato Deshidrogenasa citosólica mitocondrial α-cetoglutarato NAD+ NADH

GLUCONEOGÉNESIS Enzima que requiere ATP, Mg++ y la coenzima Biotina quien se encarga de trasportar el CO2. Se activa con exceso de AcetilCoA

METABOLISMO DEL GLUCÓGENO * Polímero ramificado de glucosa, unida por enlaces α-1,4 y α-1,6 * Función: Reserva de carbohidratos (glucosa) de movilización rápida * Presente en todos los tejidos, pero especialmente en músculo e hígado * Localizado en citosol, en gránulos, asociado a enzimas de su metabolismo

SÍNTESIS DE GLUCÓGENO. Se requiere energía que es suministrada por el UTP. La Glucosa-1P que se forma de la Glucosa-6P, reacciona con el UTP para obtener UDP-Glucosa gracias a la enzima UDP glucosa pirofosforilasa.

La enzima Glucógeno Sintasa es la que cataliza la unión de la glucosa proveniente del UDP-Glucosa a una cadena ya existente de glucógeno que siempre hay y se conoce también como «cebador», este es una unión entre una proteína llamada Glucogenina a la cual se une una molécula de glucosa y esta ocho más y es en este grupo donde actúa la sintasa. Como esta enzima forma los enlace α 1-4, otra enzima, la ramificante es la que forma los enlaces α 1-6.

Degradación del glucógeno (Glucogenólisis) Bajo condiciones de ayuno o ejercicio intenso o estado de alerta, el Glucógeno se empieza a degradar para obtener glucosa y con ello ATP gracias a la enzima Glucógeno fosforilasa que solo requiere Pi como cofactor y lo deja pegado a la glucosa formando Glucosa 1-P. Este producto se transforma en Glucosa 6-P gracias a una enzima Mutasa y de esta forma ya puede ingresar a la Glucólisis o puede ser hidrolizada por la Glucosa 6-fosfatasa para dar Glucosa libre en hígado y que este pueda surtir al músculo y demás tejidos.

REGULACIÓN DEL METABOLISMO DEL GLUCÓGENO La síntesis y degradación del Glucógeno están coordinadamente reguladas para que no se lleven al mismo tiempo ya que resultaría un proceso inútil. Un factor de control importante es la enzima Glucógeno fosforilasa que se regula de manera alostérica y también por modificación covalente por fosforilación y defosforilación. La enzima Glucógeno fosforilasa es un dímero que presenta dos formas: la T (apretada) y la R (relajada). La forma T es la única que se puede fosforilar por la enzima Fosforilasa cinasa para dar la Fosforilasa a, que también es inhibida ésta por altas concentraciones de Glucosa. La enzima Fosfoproteínfosfatasa es la que cataliza la hidrólisis de la Fosforilasa a y le quita los fosfatos para dar la Fosforilasa b. La enzima Glucógeno sintasa también se modifica por fosforilación y de manera inversa cuando está fosforilada es activa e inactiva cuando no tiene fosfatos. En músculo cuando hay aumento de AMP (se necesita energía) por la contracción, también el descenso de Glucosa-6P y ATP activan la Glucogenólisis; en cambio, cuando baja el AMP, aumenta el ATP y la Glucosa 6-P se activa la Glucogénesis.

Hígado, periodo de ayuno

Estado de alerta, en músculo e hígado

Tabla de Enfermedades de Almacenamiento de Glicógeno Tipo: Nombre Enzima Afectada Órgano Primario Manifestaciones GSD0a isoenzima hepática de la glicógeno sintasa, llamado glicógeno sintasa-2 (GYS2) hígado hipoglicemia, muerte temprana, hiperketonia von Gierke GSD1a glucosa-6-fosfatasa hepatomegalia, insuficiencia renal, alteración de las plaquetas GSD1b translocasa microsomal de glucosa-6-fosfato (G6PT1): esta proteína es un miembro de la soluto compañía familia de proteínas y se identifica como SLC37A4 como Ia, también neutropenia, infecciones bacterianas

GSD1c transportador microsomal Pi hígado como Ia Pompe GSD2 maltasa acida músculo esquelético y cardiaco forma infantil = muerte a los 2 Forma juvenil = miopatia Forma adulta = similar a la distrofia muscular Cori o Forbes GSD3 enzima desramificadora de hígado y músculo hígado, músculo esquelético y cardiaco hepatomegalia infantil, miopatia Andersen GSD4 enzima ramificadora hígado y músculo hepatosplenomegalia, cirrosis

McArdle GSD5 fosforilasa muscular músculo esquelético alambresc inducidos por ejercicio y dolor, mioglobinuria Hers GSD6 Fosforilasa hepática hígado hepatomegalia, hipoglicemia moderada, hiperlipidemia y cetosis, mejora con la edad Tarui GSD7 PFK-1 del músculo músculo, RBC's como V, también anemia hemolítica GSD9a GSD9b fosforilasa cinasa Subunidad-β de PK hígado, leucocitos, músculo como VI Fanconi-Bickel glicogenosis hepatorenal transportador-2 de glucosa (GLUT-2) falla en el crecimiento, hepatomegalia, rickets, disfuncion de los túbulos renales

VIA DE LAS PENTOSAS FOSFATO Alternativa para la Glucosa 6-fosfato. Vía no energética. Importante en eritrocitos, tejido adiposo y glándula mamaria lactante. Productos importantes: NADPH, Ribosa 5-P, hexosas y triosa que siguen la glucólisis. Presenta dos fases: Oxidativa y No oxidativa. Las reacciones catalizadas por las enzimas Trancetolasa y Transaldolasa son claves por el hecho de ser «reversibles» ya pueden ajustar el metabolismo de acuerdo a los cambios en las condiciones del organismo y más propiamente dicho del tejido donde se lleva a cabo esta vía.

FASE OXIDATIVA Esta vía y esta fase es la más importante en el eritrocito porque constituye la única fuente de NADPH y si esta coenzima está deficiente por deficiencia de la enzima Glucosa 6-fosfato deshidrogenasa se presenta una destrucción alta de eritrocitos y por lo tanto produce una Anemia hemolética o del mediterráneo. El NADPH es necesario para reducir a su vez el Glutatión, y este también a su vez reduce la hemoglobina y otras proteínas, también reacciona con peróxidos que degradan fosfolípidos de la membrana y con ello la lisis de los eritrocitos. Sin embargo este defecto produce resistencia al paludismo. En tejido adiposo y glándula mamaria el NADPH es necesario para reacciones anabólicas.

Fase No oxidativa

Preguntas para estudio ¿Qué reacciones del metabolismo de los carbohidratos requieren Biotina? ¿Los caramelos con Sacarosa que enzimas activarían? ¿Qué alimento sería más útil de consumir en un atleta que tendrá una competencia? ¿Por qué? ¿Cuáles son los destinos metabólicos y bajo que condiciones de la Glucosa 6-P? ¿Qué causa el aumento de Lactato después de una carrera corta a toda velocidad? ¿¿Qué causa la declinación lenta con horas de duración de Lactato después de la carrera? ¿En que se diferencía la función de la Glucocinasa de la Hexocinasa? ¿A partir de que compuesto se forma la Fructosa 2,6-difosfato y por medio de que enzima? ¿Qué glucogenosis sería más grave y por qué?