Bioquímica HIDRATOS DE CARBONO 2018 Tema:3  Dra. Silvia Varas svaras@unsl.edu.ar

HIDRATOS DE CARBONO Conocidos también como carbohidratos, glúcidos o azúcares, son compuestos orgánicos formados en su mayoría por carbono, hidrogeno y oxigeno. Son sintetizados y transformados a la forma en que serán utilizados por el organismo, para uso directo como glucosa y para depósito como glucógeno. Una vez satisfechas las demandas, los excedentes pasan a formar tejido adiposo. Son la fuente más importante de energía para nuestro cuerpo, representan el 40-80% del aporte total de la energía requerida.

I-Clasificación de hidratos de carbono según la cantidad de unidades que los forman: Monosacáridos: glucosa, fructosa y galactosa. Disacáridos: Sacarosa, lactosa y maltosa. Polisacáridos: almidón, glucógeno, celulosa.

Los monosacáridos son químicamente o aldehídos o cetonas y se clasifican según el número de átomos de carbono.

Monosacáridos :

Entre los más importantes se encuentran: Disacáridos: Los disacáridos o azúcares dobles son un tipo de hidratos de carbono, formados por la condensación (unión) de dos monosacáridos iguales o distintos. Entre los más importantes se encuentran: SACAROSA, formada por la unión de glucosa y fructosa. (Azúcar común de mesa) LACTOSA, formada por la unión de glucosa y galactosa. (Azúcar de la Leche) MALTOSA, formada por la unión de dos moléculas de glucosa (obtenida por hidrólisis de almidón).

POLISACÁRIDOS Pueden estar formados por unidades elementales idénticas entre sí (homopolisacáridos), como el almidón y el glucógeno; o por dos o más tipos diferentes de unidades elementales (heteropolisacáridos).

Polisacáridos:

Almidón El almidón es un polisacárido de reserva alimenticia predominante en las plantas, constituido por proporciones variables de amilosa y amilopectina. Tanto el almidón como los productos de la hidrólisis del almidón constituyen la mayor parte de los carbohidratos digestibles de la dieta habitual. AMILOSA: Formado por moléculas de glucosa unidas por enlaces alfa 1-4. AMILOPECTINA: formado por moléculas de glucosa con uniones alfa 1-4 y alfa 1-6, por lo que contiene ramificaciones.

GLUCÓGENO Es el polisacárido propio de los animales. Se encuentra abundantemente en el hígado y en los músculos. Es polimero formada por monómeros de glucosa, muy similar en estructura a la amilopectina; pero con mayor abundancia de ramificaciones. El glucógeno es un polisacárido de reserva energética en animales. Es soluble en agua y presenta ramificaciones cada 8-12 glucosas, con una cadena muy larga (hasta 300.000 glucosas). Se encuentra presente en todos los tejidos, pero especialmente en músculo e hígado. Función: Reserva de carbohidratos (glucosa) de movilización rápida.

Estructura del Glucógeno RESUMEN: Tiene uniones (α 14) Tiene uniones (α 16) (Puntos de ramificación) Cada 8-12 residuos de glucosa) Tiene UN extremo reductor por molécula. Tiene extremos no reductores (MUCHOS) A mayor puntos de ramificación  mayor número extremos no reductores

La importancia de que el glucógeno sea una molécula tan ramificada es debido a que “la ramificación aumenta su solubilidad”. La ramificación permite la abundancia de residuos de glucosa no reductores que van a ser los lugares de unión de las enzimas responsables de la síntesis y degradación. Como hay muchos extremos no reductores varias enzimas encargadas de su degradación pueden trabajar a la vez en la una molécula de glucógeno.  esto hace que la obtención de glucosa a partir de glucógeno sea muy rápida cuando el organismo la necesita.

METABOLISMO DE LOS HIDRATOS DE CARBONO

Aparato digestivo 1-BOCA 5-INTESTINO 4-ESTÓMAGO 3-ESÓFAGO 2-FARINGE Captura alimentos Absorción alimento 6-ANO Impulsa el bolo alimenticio hacia el estómago Digestión mecánica y química inicial del Transporte de materia residual y absorción de agua INTESTINO DELGADO GRUESO Expulsión de heces

CLASIFICACION POR DIGESTIBILIDAD SIMPLES COMPLEJOS

En duodeno, también se encuentran lactosa y sacarosa, provenientes de la leche y el azúcar común, respectivamente. La lactosa es desdoblada en glucosa y galactosa por acción de la lactasa y la sacarosa es desdoblada en glucosa y fructosa por acción de la sacarasa. Estas dos enzimas son llamadas disacaridasas, debido a que hidrolizan unidades de disacáridos. La maltosa, proveniente de la hidrólisis del almidón, es desdoblada en dos unidades de glucosa por acción de la maltasa.

La digestión del almidón comienza en la boca, mediante la acción de una enzima llamada ptialina que está presenta en la saliva, la cual cataliza la hidrólisis de unidades de glucosa a nivel de enlaces glicosídicos α-1,4 pero no α-1,6. La enzima continúa ejerciendo su acción en el bolo alimenticio, hasta que este llega al estómago. Allí, el pH ácido del jugo gástrico inhibe la acción de la ptialina. isomaltosa La digestión sigue en el duodeno, donde el almidón continúa siendo hidrolizado por la enzima α-amilasa, segregada por el páncreas. Esta enzima es más activa que la ptialina. El almidón se degrada a unidades menores como maltosa, maltotriosa y oligosacáridos formados por unidades de 4 a 9 monómeros de glucosa.

Monosacarido Transportador Glucosa SGLT1 y GLUT3 Galactosa SGLT1 Fructosa GLUT 5

Aplicación Clínica Síndrome de mala absorción de hidratos de carbono Lactosa que no se absorve Atrae agua por ósmosis Diarrea Flatulencia Distensión abdominal Estímulo SNA Cólicos Lactosa que no se absorve Atacada por bacterias intestinales del colon Produce ácidos grasos y gases volátiles Heces ácidas

GLUCEMIA La palabra glucemia se utiliza para indicar la concentración de glucosa en sangre por unidad de volumen. Los valores normales de glucosa en sangre en un sujeto adulto en ayunas son de 0,80 a 1,0 g/lt. Cuando los valores superan los 1,0 g/lt se dice que el sujeto tiene HIPERGUCEMIA. La concentración de glucosa en sangre es regulada por una hormona secretada por el páncreas: la INSULINA. La función de esta hormona es la de favorecer la incorporación de glucosa de la sangre hacia las células. Además promueve la utilización de la glucosa y la formación del glucógeno. Por otro lado, la insulina inhibe la hidrólisis del glucógeno.

DIABETES MELLITUS En los pacientes que sufren diabetes mellitus están alterados los mecanismos de regulación de los niveles de la glucemia. Un paciente se considera diabético cuando: - La glucemia en ayunas sea mayor o igual a 126 mg/dl ; el ayuno se define como la no ingesta calórica durante por lo menos 8 horas. O cuando Los valores de glucemia tomados al azar sean mayores o igual de 200 mg/dl en un paciente con síntomas clásicos de hiperglucemia o crisis de hiperglucemia. La glucosa de la sangre pasa por los riñones donde se filtra y en condiciones normales es totalmente reabsorvida. Cuando por cualquier motivo la glucemia sobrepasa el nivel de 160 a 170 mg/dL, se excede la capacidad de reabsorción y aparece glucosa en orina. La presencia de glucosa en orina se denomina glucosuria y es un marcador de hiperglucemia o de daño renal que impide que sea totalmente reabsorvida. La glucosa absorvida en el intestino es transportada por la sangre a los diferentes tejidos donde es transformada en otros compuesto por diferentes vías. La glucosa absorvida en el intestino es transportada por la sangre a los diferentes tejidos donde es transformada en otros compuesto por diferentes vías.

Ingreso de glucosa en las células Una vez que la glucosa ingresa en las células, antes de ser utilizada, debe ser previamente fosforilada, es decir pasa de glucosa a glucosa-6-fosfato mediante una reacción que consume una molécula de ATP (transformada en ADP), intervieniendo la enzima hexoquinasa.

(En sangre)

En el hígado, la glucosa se acumula en forma de glucógeno. Glucogenolisis En el hígado, la glucosa se acumula en forma de glucógeno. En ayunas y con hipoglucemia, el glucógeno es metabolizado y degradado para dar glucosa-6-fosfato, en un proceso denominado glucogenólisis. La Glucogenólisis necesita 3 enzimas: Fosforilasa (corta una glucosa y en posición -1 le agrega un fosfato). La enzima Desramificante que elimina las ramificaciones Fosfoglucomutasa que convierte Glu1PGlu6P que tiene varios destinos metabólicos

Aplicación Clínica Glucogenosis Hepáticas Son un grupo de enfermedades hereditarias con una característica bioquímica común: una alteración del depósito de glucógeno en los tejidos afectados en los que puede estar aumentado o tener una estructura anómala. Se producen cuando existe deficiencia genética de la actividad de alguna de las enzimas que lo degradan o lo sintetizan. Estas enfermedades generalmente van acompañadas de hipoglucemia y un aumento en el tamaño del hígado.

(En sangre)

2º La glu-6-P puede entrar a la vía glicolítica y obtener PIRUVATO Relación entre la glucólisis y la vía de las pentosas fosfato. La Glucosa-6-fosfato resalta en la encrucijada de varias vías. Glucogenolisis 3 1 (En sangre) glucosa-6-fosfatasa 2 2º La glu-6-P puede entrar a la vía glicolítica y obtener PIRUVATO

Vía Glicolítica (o glicólisis) Esta vía metabólica, llevada a cabo en el citosol de la célula, es la encargada de oxidar la glucosa con la finalidad de obtener energía para la célula.. Las funciones de la glucólisis son: La 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). La generación de piruvato que pasará al ciclo de Krebs, como parte de la respiración aeróbica. La producción de intermediarios de 6 y 3 carbonos que pueden ser utilizados en otros procesos celulares.

La reacción global de la glicólisis es: Durante la glucólisis se obtiene un rendimiento neto de dos moléculas de ATP dos moléculas de NADH y dos moléculas de Piruvato. La reacción global de la glicólisis es: El ATP (Adenosín Trifosfato) es la fuente de energía universal de la célula. NADH y H+, otorgan la capacidad de reducir (poder reductor) otros compuestos pertenecientes a otras vías metabólicas

(En sangre) Ácidos grasos Colesterol Aminoácidos

Vía de las Pentosas La vía de la pentosa fosfato, es una ruta metabólica estrechamente relacionada con la glucólisis, durante la cual se utiliza la glucosa para generar ribosa, que es necesaria para la biosíntesis de nucleótidos y ácidos nucleicos. Además, también se obtiene poder reductor en forma de NADPH, que se utilizará como coenzima de enzimas propias del metabolismo anabólico. La glucosa -6-P puede ser el punto de partida para la formación de la ribosa -5-fosfato a través de la vía de las pentosas (llamada así porque se obtienen azúcares de cinco átomos de carbono). La ribosa 5-P es precursor de otros compuestos, como son los ácidos nucleicos, en especial RNA, necesarios para la síntesis de proteínas. La ribosa -5-P es un compuesto que sirve, a su vez, para la síntesis del ácido úrico. Cuando este se acumula en exceso, produce la enfermedad denominada gota.

Los productos principales de la vía de las Pentosas Fosfato son la Ribosa-5-P (R5P) y el NADPH

 Los niveles de R5P habrá  síntesis de ácido úrico Ribosa-5-P (R5P)  Los niveles de R5P habrá  síntesis de ácido úrico

ácido úrico