UNIVIERSIDAD DE ORIENTE – NÚCLEO BOLÍVAR ESCUELA DE CIENCIAS DE LA SALUD‘‘FRANCISCO BATTISTINI CASALTA’’DEPARTAMENTO DE ENFERMERIA

CUIDAD BOLÍVAR-ESTADO BOLÍVAR ASIGNATURA: BIOQUÍMICA

DOCENTE: LIC. AYARIT SUAREZ

INSTRUCCIONES DE LA GUIA DIDACTICA: este material preparado para los estudiantes de bioquímica para enfermería, corresponde a una guía de entendimiento y discusión de las unidades vistas en clase, su contenido es en base al programa de bioquímica, basando su contenido en el desglose de cada punto de las unidades correspondientes, no obstante la guía contiene puntos de entendimiento del tema y refrescamiento en referente a contenidos vistos anteriormente que se relacionan de manera directa con el tema, por ello, es de vital importancia leer el contenido de este material desde el inicio de esta página y en estricto orden cualquier palabra o información desconocida se les invita a investigar para su completo entendimiento, incluso este material contiene ayudas extras como: datos curiosos, terminología corta, aplicaciones didácticas e imágenes explicativas en referencia a cada contenido.

QUIMICA Y METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS

Los grupos funcionales: un grupo funcional es un

átomo o un conjunto de átomos que forman parte

de una molécula más grande; y que le confieren un

comportamiento químico característico. Así, el

comportamiento químico de toda la molécula

orgánica, sin importar su tamaño y grado de

complejidad, está determinado por el o los grupos

funcionales que contienen. Por ejemplo el grupo –OH,

identifica a los alcoholes.

Carbohidratos: se definen como funciones mixtas

formadas por grupos hidroxilo proveniente de los alcoholes

y grupos carbonilo proveniente de aldehídos o cetonas.

Pertenece a:Última Actualización: Octubre de 2013

Es decir, pueden ser polihidroxialdeídos o polihidroxicetonas, dependiendo de los grupos funciones

presentes.

CLASIFICACIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS

De manera general, los carbohidratos se pueden dividir en simples y complejos. Los azucares simples, como

la glucosa, son carbohidratos que no pueden ser hidrolizados en moléculas más pequeñas. Los

carbohidratos complejos están constituidos por la unión de dos o más azucares simples. Por ejemplo, la

sacarosa es un dímero compuesto por dos unidades de glucosa, mientras que la célula es un polímero de la

glucosa. De acuerdo con el número de unidades simples que posea un carbohidrato, podemos diferenciar:

monosacáridos, disacáridos y polisacáridos. Los monosacáridos son azucares simples, los disacáridos están

compuestos por dos monosacáridos y los polisacáridos, por más de dos unidades simples. Dentro de los

monosacáridos podemos encontrar varios tipos de azucares, de acuerdo con el número de carbonos que

posea la molécula. Así, las triosas tienen 3 carbonos, las pentosas 5, y las hexosas, 6 carbonos. Por otro

lado, según el grupo funcional, los monosacáridos pueden ser aldosas, si tiene el grupo aldehído, o cetosas,

si tiene un grupo cetónico.

Monosacáridos: los monosacáridos tienen formula (CH2O)n donde n significa 3 o un número mayor. El

esqueleto de los átomos de carbono de los monosacáridos

es lineal y no se ramifica, cada átomo de carbono contiene

un grupo hidroxilo (-OH) excepto uno que tiene un oxígeno

en forma de

carbonilo, en

cual a menudo

se combina

con otros compuestos. Cuando el grupo carbonilo esta al final

de la cadena de carbonos, entonces el monosacárido es un

derivado de tipo aldehído, que se denomina aldosa; cuando el

carbonilo no es terminal, el derivado es de tipo cetona y se le

denomina cetosas. Los monosacáridos sencillos son aquellos

que están formados por 3 átomos de carbono conocidos como

triosas y que son el gliceraldehido y la dihidroxicetona.

Además, existen en la naturaleza monosacáridos de cuatro átomos de carbono o tetrosas; de 5 átomos de

carbono pentosas; de 6, hexosas, de 7 heptosas y hasta de 8

octosas.

Oligosacaridos: son compuestos producto de la unión de dos

o más azucares unidos por enlaces glucosidicos. Cuando se

unen dos o más monosacáridos se forman los disacáridos;

cuando son tres, son trisacáridos, y cuando son varios o un

gran número, son polisacáridos. Dentro de los más comunes

disacáridos se debe mencionar la maltosa, la lactosa y la

sacarosa. La lactosa tiene residuos de D-glucosa unidos por

un enlace glucosidico entre el carbono numero 1 de la

primera D-glucosa con el carbono numero 4 de la segunda. El

disacárido lactosa o azúcar de la leche está formado por la

unión de un residuo de azúcar D-galactosa con otro de D-

glucosa. La sacarosa o azúcar de caña, que se encuentra en

gran cantidad también en otros vegetales como la remolacha azucarera, es un disacárido formado por

glucosa y fructosa. Es el azúcar común que tomamos en nuestros alimentos.

Polisacáridos: como su nombre lo indica, están formados por varios o gran numero de monosacáridos y

llegan a tener, de acuerdo con el numero de unidades que lo forman, un peso molecular elevado. Casi

siempre el monosacáridos mas abundante es la D-glucosa, aunque hay polisacáridos que pueden contener

D-manosa, D-fructosa, D y L-galactosa y otros.

Homo y heteropolisacaridos: a los polisacáridos también se les llama glicanos; difieren uno de otros en las

unidades de monosacáridos que los forman, así como en el número de estas, por lo que varían la longitud

de las cadenas y el grado de ramificación. De acuerdo con lo anterior se les

clasifica en homopolisacaridos cuando contienen un solo tipo de unidad

respectiva, o en heteropolisacarido cuando contienen dos o más diferentes

unidades. Por ejemplo el almidón es un homopolisacarido, puesto que

contiene únicamente D-glucosa y el ácido hialorunico es un

heteropolisacrido ya que contiene unidades alternantes de ácido D-

glucourónico y N-acetil-glucosamina. Los polisacáridos son azucares

complejos constituidas por muchas moléculas de monosacáridos, por lo que

presentan un peso molecular elevado. Se diferencian de los azucares

sencillos en varios aspectos. Primero, no tienen sabor dulce, por lo general

son insolubles en agua y, debido al gran tamaño de sus moléculas, se

disuelves por medios químicos formando soluciones coloidales. En cuanto a

su función, los polisacáridos son reservorios de energía y constituyen estructuras rígidas y resistentes que

dan soporte a los organismos. Por ejemplo, la madera de los troncos de los arboles está conformada

principalmente por celulosa, un polisacárido de glucosa y el pan, alimento rico en energía se compone de

almidón, también polisacárido de glucosa.

Celulosa: constituye el armazón estructural de las

células vegetales, confiriéndole así la rigidez y

resistencia propia de algunas partes de las plantas,

como troncos y cascarones de algunas frutas. Está

conformada por cadenas lineales de unas 3.00

unidades de D-glucosa.

Curiosidad: Coloide o solución coloidal

Un coloide es una mezcla homogénea, que no se encuentra ni en estado

líquido ni en estado sólido, sino que está en

medio de esos dos estados, por ejemplo

tenemos la gelatina, la espuma de la cerveza

Glucógeno: es similar a la amilopectina, pero

más ramificada y constituida por unas 100.00 unidades

de D-glucosa, en lazadas también. Es la forma como

los animales almacenan la energía. En los mamíferos el

glucógeno se acumula principalmente en el hígado,

desde donde se liberan unidades de glucosa según las

necesidades del organismo.

Almidón: es la forma más importante de

almacenamiento de azucares en las plantas y se

encuentra en forma de gránulos blancos dentro de las

células o en órganos especiales, como las raíces (por ejemplo la yuca) y los tubérculos (como la papa). El

almidón está constituido por componentes en proporciones 1:3 amilosa y amilopectina. La amilosa es un

polímero no ramificado de alrededor de 600 unidades de D-glucosa. La amilopectina está constituida por

cerca de 6.000 unidades de D-glucosa.

METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS

El metabolismo es el conjunto de transformaciones fisicoquímicas (especialmente las producidas por la

acción enzimática) que ocurren en un organismo vivo, así como su integración y regulación. A continuación

se presenta en forma muy breve los distintos estadios que atraviesan los carbohidratos cuando son

ingeridos a través de la dieta.

Digestión salivar: al masticar los alimentos ingeridos por la boca, se trituran en pequeños fragmentos y se

mezclan con la saliva. La saliva contiene una enzima, llamada ptialina, que cataliza la hidrólisis del

almidón en maltosa, un disacárido de glucosa.

Digestión gástrica: una vez en el estomago, los

alimentos se mezclan con los jugos gástricos en

un medio acido, con lo cual se facilita la hidrólisis

de las unidades menores de maltosa amilopectina

y amilosa, en glucosa

Digestión intestinal: del estomago, los almidones

parcialmente digeridos pasan al intestino delgado,

Curiosidad: hidrolisisEs una reacción química entre una molécula

de agua y otra molécula, en la cual la molécula de agua se divide y sus átomos

pasan a formar parte de otra especie química.

donde una serie de enzimas se encargan de romper los enlaces entre estos disacáridos, liberando

monosacáridos.

Absorción: los monosacáridos, como glucosa, fructosa y galactosa son entonces absorbidos a través de

las células que recubren el intestino delgado y pasan al torrente sanguíneo. Una vez allí son distribuidos a

los diferentes tejidos del cuerpo donde son utilizados para obtener energía.

En las células: animales y especialmente en los mamíferos, los diferentes monosacáridos son convertidos

enzimáticamente a glucosa, que es el principal combustible del organismo. La glucosa es luego

fosforilada, es decir se adiciona una unidad de fosfato a su estructura, a través de un proceso que

requiere energía. Esta energía es suministrada por una molécula que es conocida como ATP o adenosín

trifosfato. De esta forma se obtiene la glucosa 6-fosfato, desde y hacia la cual confluyen varias rutas

metabólicas. Algunas de estas son:

Glucolisis: para obtener energía de la glucosa es necesario romper los enlaces entre los átomos

que la conforman. Esto se hace a traves de varios pasos, cada uno de los cuales implica la acción

de una enzima especifica.

Glucogenogenesis: después de una comida rica en carbohidratos, la glucosa absorbida pero no

utilizada de inmediato se convierte en glucógeno y es almacenada en el hígado y musculo como

reserva de energía.

Gluconeogenesis: cuando las reservas de glucosa del cuerpo se agotan y no ocurre ingestión de

los mismos, las células pueden fabricar glucosa, a partir de otros compuestos orgánicos como

proteínas o pequeños acido, con un considerable gasto de energía. Esto se hace porque algunos

órganos, como el cerebro, no pueden obtener energía de fuentes distintas a la glucosa.

La ocurrencia de una u otra de estas vías metabólicas depende de los requerimientos del organismo.

Como se comenta anteriormente tanto los polisacáridos como los disacáridos son hidrolizados en los

monosacáridos glucosa (80%), fructosa y galactosa durante la digestión de los hidratos de carbono (algo de

fructosa se convierte en glucosa a medida que se absorbe

en las células epiteliales del intestino). Los hepatocitos

(células hepáticas) convierten la mayoría de lo que queda

en fructosa y prácticamente toda la galactosa en glucosa.

Por lo tanto, la historia del metabolismo de los hidratos de carbono es realmente la historia del

metabolismo de la glucosa. Los sistemas de retroalimentación negativa mantienen a la glucosa sanguínea

en una concentración de 90mg/100 de plasma (5mmol/L), de manera que un total de 2 a 3 de glucosa

circula normalmente en la sangre.

DESTINO DE LA GLUCOSA

Puesto que la glucosa es el recurso preferido del organismo para sintetizar ATP, su uso depende de los

requerimientos celulares.

Producción de ATP. En las células que requieren energía inmediata, la glucosa se oxida para producir ATP. La

glucosa que no es necesaria para la producción inmediata de ATP ingresa en una de las diversas vía

metabólicas.

Síntesis de aminoácidos: las células de todo el cuerpo pueden usar glucosa para formar varios aminoácidos,

que se incorporan a las proteínas

Síntesis de glucogeno: los hepatocitos y las fibras musculares pueden llevar a cabo la glugenogenesis, en la

que cientos de monómeros de glucosas se combinan para formar el polisacárido glucógeno. La capacidad de

almacenamiento total de glucógeno es de alrededor de 125 g en el hígado y de 375g en el musculo

esquelético.

Síntesis de triglicéridos. Cuando las áreas de almacenamiento de glucógeno están llenas, los hepatocitos

pueden transformar la glucosa en glicerol y ácidos grasos que participan en la lipogenesis, la síntesis de

triglicéridos. Los triglicéridos se depositan luego en el tejido adiposo, que tiene virtualmente una capacidad

de almacenamiento ilimitada.

INGRESO DE LA GLUCOSA EN LAS CELULAS

Antes de que las células puedan usar la glucosa, esta debe atravesar

primero la membrana plasmática y entrar en el citosol. La absorción de

glucosa en el tracto gastrointestinal (y los túbulos renales) se realiza por

transporte activo secundario (transportadores de Na+ - glucosa). La

glucosa entra en la mayoría de las células mediante las moléculas GluT,

una familia de transportadores que transporta glucosa por difusión

facilitada. Un alto nivel de insulina incrementa la inserción de un tipo de

GluT, GluT4, en la membrana plasmática de casi todas las células

aumentando así la velocidad de difusión facilitada de la glucosa hasta el

interior de aquellas. En las neuronas y los hepatocitos, sin embargo, hay

otro tipo de GluT que está siempre presente en la membrana plasmática,

por lo cual el ingreso de glucosa siempre esta prendido. Una vez ingresaba

la glucosa, se produce su fosforilacion. Como el GluT no puede transportar glucosa fosforilada, esta

reacción atrapa la glucosa dentro de la célula.

Recuerda: la difusión facilitada:

transporte celular donde es necesaria la presencia

de un carrier o transportador (proteína integral) para que las

sustancias atraviesen la membrana celular.

ALMACENAMIENTO DE GLUCOSA: GLUCOGENOGÉNESIS

Si la glucosa no se necesita en forma inmediata para la producción de ATP, se combina con muchas otras

moléculas de glucosa para formar glucógeno, un polisacárido que es la única forma de almacenamiento de

los hidratos de carbono en el organismo. La hormona insulina, producida por las células beta del páncreas,

estimula a los hepatocitos y a las fibras musculares esqueléticas a realizar gluconeogénesis. La síntesis de

glucógeno. El organismo puede almacenar alrededor de 500 g de glucógeno, el 75% en el musculo

esquelético y el resto en las células del hígado. Durante la gluconeogénesis, la glucosa es fosforilada a

glucosa 6-fosfato que se convierte en glucosa 1-fisfato, luego en uridina glucosa difosfato y por último en

glucógeno.

LIBERACION DE GLUCOSA: GLUCOGENÓLISIS

Cuando la actividad corporal requiere ATP, el glucógeno almacenado en los hepatocitos se degrada a

glucosa y esta se libera en la sangre para ser transportada a las células, donde se cataliza por el proceso de

la respiración celular ya descrito. El desdoblamiento del glucógeno en subunidades de glucosa se denomina

glucogenolisis (no confundirse con el termino

glucolisis).

La glucogenolisis no es una simple inversión de los

pasos de la gluconeogénesis. Comienza con la

separación de las moléculas de glucosa del

glucógeno y su fosforilacion para formar 1-fosfato. La

fosforilasa, enzima que cataliza esta reacción, es

activada por el glucagón de las células alfa del

páncreas y adrenalina de la medula suprarrenal. La

glucosa 1-fosfato se convierte luego en glucosa 6

fosfato y finalmente en glucosa, que abandona los

hepatocitos por medio de transportadores de

glucosa (GluT) en la membrana plasmática. Sin

embargo, las moléculas fosforiladas de glucosa no pueden utilizar los transportadores de glucosa, y la

fosfatasa, enzima que convierte a la glucosa 6-fosfato en glucosa, no está presente en las células del

musculo esquelético. De ahí que los hepatocitos, que tienen fosfatasa, pueden liberar glucosa derivada del

glucógeno hacia la sangre, pero las células musculares esqueléticas no. En las fibras del musculo

esquelético, la glucosa se transforma en glucosa 1-fosfato, que luego es catabolizada para la producción de

ATP a través de la glucolisis y el ciclo de Krebs. Asimismo, el ácido láctico producido por glucolisis en las

células musculares puede convertirse en glucosa en el hígado. En esta vía el glucógeno muscular puede ser

una fuente indirecta de glucosa sanguínea.

FORMACION DE GLUCOSA A PARTIR DE PROTEINAS Y LIPIDOS: GLUCONEOGENESIS

Cuando el hígado tiene poco glucógeno, es momento de comer. Si no fuera así, el cuerpo

comenzaría a catabólica triglicéridos (grasas) y proteínas. En realidad, normalmente se catabólica algunos

triglicéridos y proteínas, pero el catabolismo de triglicéridos y proteínas en gran escala no se produce a

menos que haya inanición, una dieta con pocos hidratos de carbono o un trastorno endocrino. El glicerol

proveniente de los triglicéridos, es el ácido láctico y ciertos aminoácidos pueden convertirse en glucosa en

el hígado. El proceso por el cual se forma glucosa a partir de moléculas que no son hidratos de carbono se

denomina gluconeogénesis. Una forma fácil de distinguir este termino de gluconeogénesis o glucogenolisis

es recordar que en la gluconeogénesis la glucosa

no se convierte en glucógeno, sino que es formada

nuevamente. Alrededor del 60% de los

aminoácidos del cuerpo pueden usarse para la

gluconeogénesis. Aminoácidos como la alanina,

cisteína, glicina, serina y treonina y el ácido láctico

se convierten a acido pirúvico, que luego puede

sintetizarse en glucosa o puede entrar en el ciclo

de Krebs. El glicerol puede convertirse en

gliceraldehido 3-fosfato, que puede formar {acido

pirúvico o ser utilizado para la síntesis de glucosa.

La gluconeogénesis es estimulada por el cortisol¸ la

principal hormona glucocorticoide de la corteza suprarrenal, y por el glucagón del páncreas. Además, el

cortisol estimula a la degradación de las proteínas en aminoácidos, lo cual aumenta la cantidad de

aminoácidos disponibles para la gluconeogénesis. Las hormonas tiroides (tiroxina y triyotiroxina) también

movilizan proteínas y pueden movilizar triglicéridos del tejido adiposo, de forma que el glicerol esté

disponible para la gluconeogénesis.

CÓMO MEDIR LA GLUCOSA EN LA SANGRE

Las personas con diabetes tratan de mantener el nivel de glucosa (azúcar) en la sangre lo más próximo

posible a lo normal. Mantener el nivel de glucosa en la sangre dentro del rango deseado puede contribuir a

prevenir o retrasar la aparición de las complicaciones propias de la diabetes, tales como las lesiones

nerviosas, oculares, renales y vasculares.

Controles para un seguimiento de la glucosa en la sangre

El seguimiento de la glucosa es la principal herramienta con

que contamos para realizar el control de la diabetes. Con

ese control, podrá conocer el nivel de glucosa en la sangre

en cualquier momento. Es fundamental llevar un registro

de los resultados. Cuando analice ese registro junto con su

médico, tendrá una idea más clara sobre la manera en que

responde su organismo al plan de cuidados de la diabetes.

Los controles de la glucosa en la sangre le permiten saber

qué funciona y qué no.

CONTROL DE LA GLUCEMIA

A1C: < 7,0%Glucosa pre-prandial (en ayunas): 70–130 mg/dl (5,0-7,2 mmol/l)Glucosa post-prandial (después de comer): < 180 mg/dl (< 10,0 mmol/l)Presión arterial: < 130/80 mmHg

¿Cómo se mide la glucosa en la sangre?

Debe pincharse el dedo de la mano con una aguja

especial llamada lanceta, para extraer una gota de

sangre. Con algunos medidores, también puede

utilizar el antebrazo, el muslo o una parte carnosa

Lípidos

Colesterol LDL: < 100 mg/dl (< 2,6 mmol/l)

Triglicéridos: < 150 mg/dl (< 1,7 mmol/l)

Colesterol HDL: > 40 mg/dl (> 1,1 mmol/l)

de la mano. Existen dispositivos equipados con lancetas cargadas con resortes para que la extracción de

sangre resulte menos dolorosa. Antes de utilizar la lanceta, lávese con agua y jabón las manos o la zona

elegida para extraer la sangre. Si usa la yema del dedo, introduzca la aguja en la zona de la yema del dedo

más próxima a la uña para evitar dolores en la parte del dedo que usa con más frecuencia.