3. carbohidratos
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3. CarbohidratosTRANSCRIPT
Carbohidratos
Generalidades Química de carbohidratos
Digestión y absorción Distribución
GeneralidadesLos carbohidratos son los nutrientes más difundidos en la naturaleza.Son responsables de atender las mayores necesidades calóricas de los seres vivos.El carbohidrato más difundido e importante para el metabolismo humano es la glucosa y dentro de los alimentos es el almidón.El almidón y todos los otros carbohidratos que ingerimos en la dieta se transforman en glucosa antes de ser metabolizados.Químicamente los carbohidratos son polialcoholes con un grupo aldehído o cetona, diferenciándose por lo tanto en aldosas y cetosas.Son componentes estructurales de muchos organismos incluyendo bacterias y algas, el exoesqueleto de los insectos y la celulosa de las plantas.
Estructura básica de un carbohidrato
Los monosacáridos son polialcoholes (mínimo dos OH) con un grupo alde-hídico o cetónico.
Cuando se unen para formar di, oligo o poli-sacáridos lo hacen me-diante un enlace gluco-sídico.
CHO
H-C-OH
OH-C-H
H - C-OH
H - C-OH
CH2OH
CH2OH
C=O
OH-C-H
H - C-OH
H - C-OH
CH2OH
Los carbonos asimétricos de los monosacáridos
Un carbono asimétrico es aquel que tiene cuatro diferentes compuestos unidos a sus cuatro enlaces.
La glucosa tiene cuatro carbonos asimétricos, el 2, 3, 4 y 5
CHO
H-C-OH
OH-C-H
H - C-OH
H - C-OH
CH2OH
Isómeros, epímeros
Compuestos con la misma fórmula global pero distinta fórmula espacial. Casi todos los monosacáridos de seis carbonos tienen la fórmula C6H12O6 :glucosa, fructosa, manosa, galactosa.Cuando la diferencia radica en un solo átomo de carbono se les llama epímeros (también son isómeros): glucosa y galactosa.
CHO
H-C-OH
OH-C-H
H - C-OH
H - C-OH
CH2OHglucosa
CHO
H-C-OH
OH-C-H
OH-C-H
H - C-OH
CH2OHgalactosa
Clasificación de carbohidratosSe clasifican de acuerdo a su complejidad en :
monosacáridosdisacáridosoligosacáridospolisacáridos
Los monosacáridos de acuerdo al número de carbonos se clasifican en:
triosastetrosaspentosashexosasheptosas
AZÚCARES COMUNES EN EL METABOLISMO
aldehido cetonaTriosas gliceraldehido dihidroxicetona
Tetrosas eritrosa eritrulosa
Pentosas
ribosa xilosa arabinosa
ribulosa xilulosa
Hexosas
glucosa manosa galactosa
fructosa
Heptosas sedoheptulosa
Estructura química de la glucosa
Es una hexosa con cinco grupos OH y un grupo CHO.
Comúnmente adopta formas cíclicas semejantes al pirano (hexagonal) o al furano (pen-tagonal).
La glucosa en solución adopta la forma piranósica en un 99% y furanósica en un escaso 1%.
En el espacio la forma pira-nósica se dispone como una silla o como un bote.
OHCH
CHOH
CHOH
CHOH
CHOH
CHO
2!
!
!
!
!
Formas espaciales de glucosa
H-C-OH
H-C-OH
OH-C-H
H - C-OH
H - C
CH2OH
O
OH
H
H
H H
OH
OH
OHOH
CH2OH
O
OFisher
Haworth
hemiacetal
HemiacetalesMenos del 1% de los azúcares se encuentra bajo la forma de cadena abierta. Siempre están como anillos.Estos anillos provienen de la reacción expontánea de un grupo aldehido con un alcohol.Si el anillo tiene seis carbonos es un pirano y si tiene cinco un furano.Eso crea un nuevo C asimétrico (N°1 de una aldosa o N°2 de una cetosa). Este carbono se llama anomérico y da lu-gar a dos formas de azúcar yEn la naturaleza tenemos D glucopiranosa: 64% y 36%
Reacciones químicas de los monosacáridos
Si el O del C anomérico de un carbohidrato no está unido a otra estructura, tiene capacidad reductora.
Capacidad que se mide porque reduce el cobre de algunos reactivos, como Benedict o Fehling.
Eso se usó como -por muchos años- como test de búsqueda de glucosa en sangre u orina, pero da positivo con cualquier carbohidrato.
Reacciones de carbohidratos
Los polisacaridos no tienen poder reductor, tampoco el disacárido sacarosa. Por su enlace glucosídico pierden el poder reductor de su aldehida.Los grupos aldehido pueden oxidarse para formar grupos carboxilo -CHO -COOH. Así la glucosa se transforma en ácido glucónico y la galactosa en galactónico.El alcohol primario del C N°6 también puede trans formarse en carboxilo –COOH y generar ácido glucorónico o galacturónico.
Importancia fisiológica de las pentosas
Pentosa Origen Importanciaribosa ác.nucleícos estructura de ác.nucleicos y de coenzimasribulosa metabolismo vía de las pentosasarabinosa gomas de frutas glucoproteínasxilosa gomas de frutas glucoproteínaslixosa músculo cardiaco lixoflavina del musc.cardiacoxilulosa metabolismo vía de ácidos urónicos
Importancia fisiológica de las hexosas
Hexosa Origen Importancia
GlucosaFrutas, cereales, leguminosas
Es el azúcar por excelencia del metabolismo
FructoaFrutas y miel de caña (sacarosa)
El hígado la convierte en glucosa para su metabolismo
Galactosa Lactosa de la leche
El hígado la convierte en glucosa para su metabolismo
Manosa Gomas vegetales Glucoproteínas
Fructosa
Disacáridos
Son azúcares formados por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace glicosídico.Los disacáridos más comunes en la naturaleza son:
sacarosa: glucosa+fructosa.lactosa: glucosa+galactosa.maltosa: glucosa+glucosa.
Dos de ellos, la lactosa y la maltosa tienen poder reductor, no así la sacarosa debido a que el enlace compromete am-bos radicales reductores, el aldehído de la glucosa y la a-cetona de la fructosa.Están ampliamente distribuidos en la naturaleza.
Disacáridos comunes...
HH
O
CH2OH
H
H
H OH
OHOH
O
CH2OH
H
H
HH
H
OH
OH
OHO
H
H
O
CH2OH
HH
H OH
OH
OH
O
CH2OH
H
H
HH
H
OH
OH
OH
O
HH
O
CH2OH
H
H
H OH
OHOH
OCH2OH
H
H
H OH
OH
OCH2OH
maltosa
lactosa
sacarosa
Oligosacáridos y Polisacáridos
Llamamos oligosacáridos a los complejos de 3 a 12 monosacáridos y polisacáridos a los de más de 12 monosacáridos.
Se dividen en :
Homopolisacáridos: un solo carbohidrato.
Heteropolisacáridos: con varios monosacáridos ejemplo, glucosa amino glucanos.
Dónde están los Polisacáridos?Homopolisacáridos:
Reserva: Almidón, (amilosa y amilopectina).Granos,cereales Glucógeno.Músculos, hígado Dextrano: D glucosa. Ramificaciones distintas.
Expansores.Sintetizado en el laboratorio Inulina: D fructosa. Cebolla y ajo. Pruebas médicas.
Estructurales: Celulosa: D glucosa. Enlaces . No digerible. Quitina: N acetil glucosamina. Insectos. Lignina: alcoholes aromáticos.
Heteropolisacáridos: agar, goma, celulosa, pectina.
Polisacáridos
El almidón está formado por cadenas de glucosa unidas mediante enlaces glucosídicos del tipo alfa 1,4 y algunos de tipo alfa 1,6.Es la fuente más importante de carbohidratos de la alimentación. Su hallazgo es esencialmente vegetal.Está constituido en un 15 a 20% por amilosa estructura helicoidal no ramificada, y en un 80 a 85% por amilopectina que son cadenas ramificadas de 24 a 30 residuos de glucosa unidas por enlaces 1,4 y ramificaciones 1,6.El glucógeno tiene una estructura bastante similar, pero de origen animal. Es más ramificada que el almidón, con 12 a 14 residuos de glucosa unidos por enlaces 1,4 y ramificaciones 1,6.
Otros polisacáridos...
La celulosa está formada por unidades de D glucopiranosa unidas por enlaces 1,4, reforzadas por puentes de hidrógeno. No es digerida por falta de una hidrolasa en el jugo digestivo. En los rumiantes hay microorganismos que atacan el enlace .La inulina es un polímero de la fructosa y se encuentra en raíces de alcachofa o de la dalia.La quitina esta formada por unidades de Nacetil glucosamina unida por enlaces beta glucosídicos. Es el exoesqueleto de insectos y crustáceos.Los mucopolisacáridos o glucosaminoglucanos, contiene aminoazúcares y ácidos urónicos, que cuando se unen a una proteína se les conoce como proteoglucanos del hueso, la elastina o la colágena. Ejemplo también lo son el ácido hialurónico, el sulfato de condroitina y la heparina.
Digestión de carbohidratos
El proceso de digestión de los carbohidratos tiene dos lugares principales: la boca y la mucosa intestinal.
Generalmente comemos pocos monosacáridos por lo que lo que se necesita es : endoglucosidasas y disacarasas.
Sirven para atacar a los poli, oligosacáridos y disacáridos.
Digestión en la boca
Durante la masticación actúa la amilasa de las glándulas salivares. Rompe el almidón en sus enlaces 1,4.
Los humanos no tenemos 1,4 glucosidasas que rompe la celulosa. Si la poseen los microorganismos de los poligás tricos. Ellos si aprovechan la celulosa de los pastos.
amilopectina y glucógeno contienen enla-ces 1,6, como resultado tenemos maltosa e isomaltosa con enlaces 1,6.
Dicha digestión se detiene en el estómago: pH ácido .
Digestión por la amilasa
Maltotriosa Maltosa Glucosa
Dextrina limitante
Dextrina limitante
Digestión intestinal...
Luz intestinal
Lactosa
Almidón
Sacarosa
amilasaMaltosa
Maltotriosa
Dextrina límite
lactasa
sacarasa
glucosidasa glucosa
galactosa
fructosa
Superficie de pared intestinal
Absorción intestinal...
SGLT1
GLUT5GLUT2
glucosa
galactosa
2Na
fructosa glucosa
galactosa
fructosa
Na Na
K
K
ATP
ADP
Absorción de monosacáridos
D Galactosa 110
D Glucosa 100
D Fructosa 43
D Manosa 19
D Xilosa 15
D Arabinosa 9
%
Destino de los carbohidratos
Hasta un 50% de la glucosa es transformada en lactato en la pared intestinal, para facilitar la gradiente.
Luego debe ir al hígado a transformarse por la neoglucogénesis.
Por la vena porta va al hígado donde se metaboli-za el 60% o más de todos los carbohidratos.
Metabolismo de azúcares
de interés médico
Aminoazúcares
Son encontrados en las gluco-proteínas.
Sobre todo la N-acetil glucosa-mina y N-acetil galactosamina.
El esqueleto carbonado funda-mental lo proporciona la fructo-sa, el acetilo, la acetilCoA.
El nitrógeno lo proporciona la glutamina.
La síntesis de N acetil neura-mínico requiere tres carbonos más que los proporciona el fosfo enolpiruvato.
NANA
fructosa 6P
glucosamina 6P
N-acetil glucosamina 6P
Glutamina
Acetil CoA
N-acetil glucosamina 1P
UDP-N acetil glucosamina
N-acetil manosamina 6P
N-acetil neuramínico 9PFosf enol piruvato
ácido siálico, constituyente de las glicoproteínas
Ácido glucorónico
El ácido glucorónico es una glucosa con el carbono 6 carboxilado.Es componente esencial de los glucosaminoglicanos y de las pectinas.También participa de los fenómenos de detoxificación por el hígado, formación de de bilirrubina, hormonas esteroides etc.Proviene de:
La dieta, como ác. Glu-corónico o como inositol.De la glucosa
Glucosa 6P Glucosa 1P
UDP-Glucosa
UDP-Glucorónico
Ácido glucorónico
H2O
NAD
NADH2
Dieta Inositol
Sorbitol
Se forma a partir de la glucosa por efecto de la aldosa reductasa en presencia de NADPH.
La enzima es significativa en el cristalino, las células de Schwann de los nervios, las papilas del riñón y las vesículas seminales.
En el hígado y las vesículas semi-nales hay una segunda enzima sorbitol dehidrogenasa que trans-forma el sorbitol en fructosa.
Glucosa
GLICÓLISIS
SORBITOL
NADPH
NADP
Fructosa
NAD NADH
GLICOPROTEÍNASy PROTEOGLUCANOS
Son macromoléculas que contienen carbohidratos y proteínas unidas covalentemente.
Las glicoproteínas contienen es-casa cantidad de carbohidratos (entre 15 a 20 monosacáridos).
Los proteoglucanos contienen un 95% de carbohidratos bajo la forma de cadenas llamadas glucosamino-glucanos con varios cientos de mo-nosacáridos.
En realidad son muchos disacáridos formados por N-acetilglucosamina o N-acetilgalactosamina y un ácido urónico.
OCH2OH
HO NH-C-CH2-ASN
O
NHC=OCH3
CH2OH
-O- CH2-Ser
NHC=OCH3
OOH
OH
N-acetilglucosamina (enlace glicosídico N)
N-acetilgalactosamina ( enlace glicosídico O)
Antígenos para grupos sanguíneos
Un grupo muy importante de glicoproteinas unidas por enlace O son los grupos sanguíneos.
Los grupos sanguíneos depen-den de los monosacáridos uni-dos a proteínas localizadas en la superficie del hematíe.
El grupo A tiene N-acetil galactosamina, mientras que el grupo B tiene galactosa.
GalNAc
Proteína Gal
Fuc
GalNAc
Proteína Gal
Fuc
GalNAc
Proteína Gal
Fuc
GalNAc
Gal
O
A
B
Proteoglucanos
Los mayores componente del espacio extracelular son los Proteoglu-canos: colágeno, elastina, cartílago, líquido sinovial, humor vítreo, piel, etc.
Están compuestos de glucosaminoglucanos (aminoazúcar+ ácido
urónico) unidos a una proteína por una cadena de tetrasacárido.
PROTEINA
-Serina-O-Xilosa-Galactosa-Galactosa-Ac.Gglucorónico [ ]n Aminoazúcar
+Acido Urónico
Tetrasacárido GAG
Clases de GAGy tipo de proteoglucano
DisacáridoAc.urónico Aminoazucar Tejido
Ac.hialurónico Glucoronato GlcNAcTej.conectivo,cartílago, líquido sinovial, humor vítreo
Condroitin sulfatoGlucoronato e Iduronato GalNAc-SO4 Cartílago,arterias,piél,huesos
Dermatan sulfatoGlucoronato e Iduronato GalNAc-SO4 Piél, vasos, válvulas cardiacas
Sulfato de Keratan Galactosa sulfato GLlcNAc-SO4Cartílago,disco intervertebral, córnea
Sulfato de HeparánGlucoronato e Iduronato GLlcNAc-SO4
Superficie celular, pulmones,vasos sanguíneos
HeparinaGlucoronato e Iduronato GLlcNAc-SO4
Mastocitos (pulmón, hígado, piel)
Metabolísmo bacteriano de los glucanos y caries dental
Los glucanos son polímeros de la glucosa producidos por bacterias.El Streptococcus mutans , el microbio que da lugar a las caries dentales produce un polímero de glucano llamado mutano, con enlaces 1,6 y 1,3.El mutano se forma a partir de la sacarosa en una reacción catalizada por la glucosil transferasa, extracelular.
Sacarosa + mutanon mutano n+1 + fructosa
Metabolísmo bacteriano de los glucanos y caries dental
La sacarosa en cariogénica por que dá lugar al mutano que por los enlaces 1,3 es insoluble y facilita la colonización bacteriana del esmalte.Las glucoproteínas salivares se unen a la superficie del diente para formar una película. Las bacterias se unen a la película para formar la placa.Los fructanos, polímeros de la fructosa almacenen energía para las bacterias de la placa.
Metabolísmo bacteriano de los glucanos y caries dental
El Streptococcus mutans es una bacteria anaerobia, que usa corrientemente la glicólisis como medio de energía., produciendo ácido láctico que disminuye el pH de la placa de 6,8 a 5 aproximadamente, permitiendo al ácido láctico disolver el esmalte.
El fluoruro es anticariogénico probablemente por inhibir la enolasa del s.mutans.
Bioenergética
OXIDACION BIOLOGICA
Fotosíntesis
Toda la energía que alimenta a los seres biológicos proviene del sol y es atrapada por un proceso que se lleva a cabo en los cloroplastos de las plantas verdes y que llamamos fotosíntesis.
Como resultado del proceso se genera almidón.
En una primera etapa la luz es capturada por la clorofila, hasta convertirse en carga eléctrica y generar un potencial de reducción que sintetiza NADPH y ATP.
Estos últimos son usados en la síntesis del almidón.
2612622 666 OOHCCOOH
Las fuentes de energía para los animales
Así como la fuente primigenia de Calorías es el almidón de las plantas, cuando los a-nimales ingieren dichas Calorías al consu-mir el almidón, trasladan la energía a sus propios componentes estructurales, proteí-nas y grasas de origen animal.
El hombre en su condición de omnívoro se alimenta de todas esas fuentes de energía, las que oxida hasta CO2 y agua, convir-tiendo la energía en ATP y almacenándola así, mediante los procesos Ciclo de Krebs y Fosforilación oxidativa.
Glicólisis
Acetil CoA
K
ATP
Energía libre
Es la porción de energía que queda a la mano para realizar trabajo.Es igual a la diferencia entre la energía de productos y reactantes.
Existen dos tipos de reacción química.
sustratosproductos GGG
G
G Sust.
Prod.
G<0
Exergónica
Sust.G
Prod
G>0
Endergónica
G
Reacciones acopladas
Ocurren cuando el producto de una reacción es el sustrato de otra.
Las células generalmente acoplan una reacción exergónica con una endergónica, como las reacciones mediadas por ATP .
PaGluPiaGlu 6coscosl3,3kcal/moG
PiADPOHATPmolkcalG
/3,7
2
ADPPaGluATPaGlumolkcalG
6coscos/4
ATP y metabolísmo
El ATP es el donante/ receptor universal de la energía. Su ca-racterística más importante es el puente anhidrido que une los grupos fosfato y que almacena -7,3 kcal/mol de energía.Algunos compuestos tienen va-lores de hidrólisis más negativos que el fosfato del ATP y otros menos, los primeros permiten la síntesis de ATP y los segundos se sintetizan a partir de él.
Intermediario kcal/molFosfoenolpiruvato -14,81,3 Difosfoglicerato -11,8Creatina fosfato -10,3ATP -7,3ADP -6,6Glucosa 1 fosfato -5Fructosa 6 fosfato -3,8AMP -3,4Glucosa 6 fosfato -3,3Glicerol 3 fosfato -2,2
Cadena transportadora de electrones
Los procesos oxidativos de los nutrientes, a través del ciclo de Krebs, la glicólisis y la beta oxidación de las grasas, ter-minan en la cadena transportadora de electrones o cadena respiratoria, que traslada los electrones hasta el oxígeno para formar agua.Los miembros de la cadena son:
• Flavinas : ambas oxidan ,la FMN oxida al NADH, mientras que la FAD oxida al succinato para produ-cir fumarato.
• Coenzima Q : o ubiquinona, que recolecta electrones del FAMH2 o del FADH2 y los transfiere al complejo III (citocromo b y citocromo c1)
• Compuestos con grupo Hem : Hem es el grupo prostético de los citocromos : a, a3, b, c, c1
Cadena respiratoriaNADH NAD
FMN
FeS
Succinato Fumarato
FAD
FeS
CoQ Cit-b Cit-c1 Cit-c Cit-a-a3
1/2 O2
H2O
Los transportadores están ubicados en orden para facilitar la transferencia de electrones.El potencial estándar de reducción (Eo) se incre-menta desde el más negativo (NAD) hata el más positivo (oxígeno).Cada paso tiene E>0 y G< 0, facilitando la migración de electrones del NADH al oxígeno
Acoplamiento entre oxidación y fosforilación
La síntesis de ATP es catalizada por la ATP sintetasa, que tiene dos componentes Fo y F1.
La Fo es un canal por el cual el H reingresa a la matriz. El F1 tiene el sitio activo.
Relación P/O es el núme-ro de grupos fosfato incor-porados al ATP por átomo de oxígeno.
Complejo I
Complejo III
Complejo IV
H+
H+
H+
H+
NADH
NAD
ADP+Pi
ATP
Complejo V
CoQ
Cit-c1/2 O2
H2O
MatrizEspacio
intermembrana.
FoF1
Rendimiento, kcal / mol
Los sustratos que se oxidan con formación de NADH2 tienen una relación P/O=3.
La oxidación de sustratos que se oxidan con la formación de FADH2 (succinato o alfa glicerofosfato) tienen una relación P/O=2.
Recientes trabajos indican que la relación P/O sería de 2,5 y 1,5 respectivamente.
La eficiencia es aproximadamente entre 35 y 40% de la producción , dado que se generan:
NADH = Go= -52,6 kcal/mol
FADH2= Go= -40,5 kcal/mol, pero se aprovechan:
• NADH = 3 ATP = 21,9 kcal/mol
• FADH2= 2 ATP= 14,6 kcal/mol
Lanzaderas como transporte de NADH al intramitocondrial...
Aunque la mayor parte del NADH es generado intramitocondrialmen-te, durante la glicólisis se produce en el citosol. Este NADH debe reoxidarse a nivel mitocondrial pero la membrana es impermeable al NADH. Luego el sistema de lanzadera introduce los electrones al interior mitocondrial.
Dihidrox.acetona P
-Glicerof.
NADH
NAD-Glicerof.
Dihidrox.acetona P
FAD
FADH2
Aspartato
Oxalacetato
Malato Malato
Oxalacetato
Aspartato
NAD
NADHNADH
NAD
Metabolismo del glucógeno
Glucosa: suministroEl organismo requiere una fuente constante de glucosa, necesaria para órganos tan delicados como el cerebro y con pocas mitocondrias co-mo los hematíes.
La glucosa es suminis-trada por diversos sus-
tratos...
GLUCOSA
Disacáridos Monosacáridos
Aminoácidos Almidón
Glucógeno
Glucógeno
Es la forma de almacenamiento de carbohidratos en los tejidos animales.Corresponde del 6 al 10% del peso del hígado (aprox. 70 a 100 g) y del 1 al 2% del peso del músculo (aprox. 250 a 400g).Es un polímero de la alfa D glucosa, con moléculas unidas por enlaces 1,4 y 1,6.
El glucógeno muscular es fuente de glucosa para este tejido, mientras que el glucógeno hepático mantiene la glicemia.
Estructura del glucógeno
El glucógeno se encuentra en el citosol de las células (musculares, hepáticas, renales, etc.)En el músculo se almacena como pequeños gránulos esféricos, llamados partículas beta con 60 000 residuos de glucosa.El hígado tiene gránulos grandes como rosetas llamadas partículas alfa, que son agregados de partículas beta.La estructura tiene una ramificación cada 10 moléculas lineares. Las ramificaciones aumentan la velocidad de recambio y la solubilidad del glucógeno.Cada molécula de glucógeno tiene una proteína llamada gli-cogenina, unida covalentemente al carbohidrato.La cadena está formada por uniones glicosídicas alfa 1,4 y la ramificaciones por uniones alfa 1,6.
Cómo se mantiene la glicemia...?
La ingesta dietética es esporádica y no siempre suficiente, luego el organismo debe suplementar la glicemia a partir del glucógeno.
8:00h 12:00h 16:00h 20:00h 24:00h 4:00h 8:00h
Contenido de glucógeno del hígado durante el día
Localización del glucógeno
Dos son los órganos más ricos en glucógeno: músculo e hígado.El glucógeno hepático es el 6 a 10% del peso fresco y hace un total de 100g aprox.El glucógeno muscular es de 1 a 2% y hace un total de 400g.Una molécula de glucógeno tiene un PM de 108.
Posprandial Ayuno
Estructura del glucógeno
Está formado por múl-tiples moléculas de al-fa D-glucosa unidas por enlaces glicosídi-cos del tipo 1,4 para formar cadenas linea-res y, lue-go de 8 a 10 residuos lineales una ramificación mediante
un enlace 1,6.
Enlace glucosídico 1,4 y 1,6
Fosforilación de la glucosa
Reacción irreversible, que impide el regreso de la glucosa por gradiente. Catalizada por: Hexoquinasa o Glucoquinasa.La hexoquinasa es inhibida por glucosa 6-P que a su vez se acumula por una alta relación ATP/ADP. Enzima de bajo Km y baja Vmax, por lo que tiene gran afinidad pero pobre capacidad de metabolizar.La glucoquinasa es fundamental en el hígado, tiene alta Km por lo que sólo actua a altas concentraciones de glucosa y tiene alta Vmax por lo que su capacidad de metabolizar es también alta.
Hexoquinasa vs. glucoquinasa
Hexoquinasa GlucoquinasaTejido todos hígadoKm bajo altoVmax baja altaEspecificidad varias hexosas D-glucosaInhibición por G6P si no
Síntesis de glucógeno
La glucosa 6P se convierte en glucosa 1P por una mutasa. La glucosa 1,6 difosfato es un intermediario de la reacción. La glucosa 1P reacciona con la UTP para formar UDP-glucosa. La hidrólisis del pirofos-fato resultante por una pirofosfatasa garantiza la continuidad de la reacción.
Glucógeno:alargamiento de la cadena...
Requiere la tranferencia de una glucosa del UDP-glucosa, al extremo no reductor de la cadena.
La enzima responsable de formar los enlaces glicosídicos es la glucógeno sintetasa o glucosil transferasa.
La UDP resultante de la actividad de la sintetasa regenera UTP gracias a la enzima nucleósido difosfoquinasa.
UDP + ATP --------------UTP + ADP
Glucógeno: elongación y ramificación
sintetasa ramificante
Glucógeno: formación de ramificaciones...
El glucógeno tiene ramificaciones cada 8 unidades lineares de gluco-sa.
Se produce gracias a la actividad de la enzima ramificante o glu-cosil 4,6 transferasa o amilo 1,4, 1,6 transglicosilasa.
Dicha enzima transfiere 5 a 8 unidades de glucosa, rompiendo un enlace 1,4 y creando un enlace 1,6.
La ramificación incrementa la solu-bilidad del glucógeno y acelera el proceso de síntesis y degradación
7UDP glucosa
7UDP
glucógeno
sintetasa
Enzima
ramificante
Glicogenina
Polipéptido de 332 a-minoácidos con una tirosina terminal.
Ella se une a 8 glu-cosas expontánea-mente y sirve de i-nicio a la actividad de la sintetasa.
Tyr-OHGlicogenina
Tyr-O-(glucosa)8
Tyr-O--
Glicosilación
expontánea8 UDP-glucosa
8 UDP
Glicogenina primaria
(Glucosa) n –1,4- y
Glucógeno sintetasa
Enzima ramificantenUDP-glucosa
nUDP
Complejo Glucogenina-Glucógeno
Degradación del glucógenoLa más importante enzi-ma involucrada es la glu-cógeno fosforilasa.Ella rompe los enlaces alfa 1,4 por simple fosforilación.Es una hexoglucosidasa y actúa secuencialmente hasta que quedan cuatro unidades antes de la ramificación .Dextrina limitante.
(Glucosa) n
Glucosa 1 P
Glucosa 6 P
Glucógeno fosforilasa
Fosfoglucomutasa
Glucosa 6 fosfotasa (en el hígado)
Glucosa
GlicólisisP1
PiruvatoPiruvato dehidrogenasa
Acetil CoA
CO2 y H2O
LactatoLactato
deshidrogenasa
CO2
P 1
Desramificación
La enzima desramificante es la combinación de la glucosil 4,4 transferasa, que rompe tres glucosas de la ramificación y la anexa a un extremo para que actúe la fosforilasa y la amilo 1,6 glucosidasa que libera la única glucosa libre.1 a 3% es liberado por la maltasa ácida . Enf. Pompe
Papel del AMPc en el hígado
Receptor glucagon
Adenil ciclase
EpinefrinaReceptor adrenérgico
+ +G GATP AMPcATP AMPc
GlucógenoGlucógeno
Glucosa1P
Glucosa 6P
Glucosa
Piruvato
Grasa
+-
-
Regulación hormonal de la glucógeno fosforilasa
AMPc + Proteín
quinasaA
ATP
ADP
Fosforilasa
quinasa b
Fosforilasa
quinasa a-PH2O
PiFosfoprotein
fosfatasa
AMP Insulina- +
Fosforilasa b Fosforilasa a-P
Fosfoproteín
fosfatasa
ATP ADP
AMPc Insulina
- +
H2OPi
Regulación de la glucógeno sintetasa
La glucógeno sintetasa es inactivada por la proteín quinasa, que a su vez es activada por la presencia de AMPc, segundo mensajero del glucagon o epinefrina
La glucógeno sintetasa es activada por la proteín fosfatasa, activada a su vez por la insulina.
Glucagon Epinefrina+
ATP AMPc +
Sintetasaactiva
Sintetasainactiva
Insulina
+
Regulación de la fosforilasa
La fosforilasa existe bajo dos formas, activa o fosforilada e inactiva o defosforiladaPor lo tanto aquellas hormonas que estimulan la presencia de AMPc y por lo tanto activan a la proteín quinasa activan a la fosforilasa quinasa y esta a la fosforilasa de glucógeno. Y la insulina que activa a la proteín fosfatasa inactiva a la fosforilasa del glucógeno.
Glucagon Epinefrina+
ATP AMPcFosf.quinasainactiva
Fosf.quinasaactiva
Gluc.fosforil.inactiva
Gluc.fosforil.activa
Fosfatasa
Insulina +
Regulación hormonal de la glucógeno sintetasa
Glicógeno sintetasa a Glicógeno sintetasa b-P
Proteín quinasaCalmodulina dependiente
Fosfoproteín
Fosfatasa
ATP ADP
H2OPi
Ca2++
AMPc Insulina
+-
Fosfoglicerato
quinasaProteín quinasa a
+++
AMPc
+
Diacilglicerol
Proteín quinasa c
+ +
Enfermedades por almacenamiento de glucógeno (1)
Tipo I von Gierke: ausencia de glucosa 6 fosfatasa hepática, hipoglicemia severa, retardo mental, hí-gado graso. Glucógeno normal.Tipo II Pompe: deficiencia en alfa glicosidasa li-sosomal (maltasa). Exceso de glucógeno en los tejidos. Cardiomegalia, muerte prematura. Normoglicemia.Tipo III Cori: deficiencia en amilo 1,6 glicosidasa. Cardiomegalia, retardo mental, Dextrinosis limi-tante.
1+
5....0010.00000000000000 NMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM412 0MM{M-
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Enfermedades por almacenamiento de glucógeno (2)
Tipo IV Andersen: deficiencia de glicosil trans-ferasa. Glucógeno anormal. Cirrosis. Hepatoes-
plenomegalia Tipo V: Mc Ardle: deficiencia en fosforilasa muscular. Debilidad intolerancia al ejercicio.
Tipo VI Hers: deficiencia en fosforilasa hepática: hepatomegalia marcada. No esplenomegalia.