7 metabolismo de los cho (carbohidratos)-veterinaria
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METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS
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CONSIDERACIONES GENERALES
• Los hidratos de carbono, principalmente el almidón, es el principal componente de la dieta humana.
• El proceso de digestión degrada los carbohidratos de los alimentos hasta monosacáridos, se absorbe y es metabolizado en las células.
• La glucosa predomina entre los monosacáridos resultantes de la digestión de alimentos comunes. La fructosa, la Galactosa.
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CONSIDERACIONES GENERALES
• Después de su absorción, son transportados hacia el hígado por la vena porta.
• Tanto la galactosa como la fructosa pueden ser transformadas en metabolitos idénticos a los derivados de la glucosa.
• La principal función de la glucosa es servir como combustible.
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CONSIDERACIONES GENERALES
• Su oxidación produce energía utilizable, es materia prima para algunas síntesis.
• El hígado, órgano central en los procesos metabólicos, capta buena parte de la glucosa.
• La incluye en moléculas poliméricas formando (glucógeno) almacenadas como material de reserva. La síntesis de glucógeno.
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CONSIDERACIONES GENERALES
• La absorción intestinal de una comida, especialmente si ésta es rica en glúcidos, el hígado no alcanza a capturar toda la glucosa que le llega y transformarla en glucógeno.
• Parte de ella pasa a la circulación, general.
• En un individuo normal se mantiene entre 80 a 120 mg por 100 ml. Hay aumento transitorio después de las comidas.
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CONSIDERACIONES GENERALES
• Todos los tejidos reciben un aporte continuo de glucosa. • Los tejidos tienen capacidad para sintetizar y almacenar
glucógeno, particularmente en hígado y músculo.
• Del total de glucógeno en el organismo de un adulto, una tercera parte se encuentra en hígado y casi todo el resto en músculos, muy pequeña la cantidad existente en otros tejidos.
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CONSIDERACIONES GENERALES
• El glucógeno hepático es desdoblado para dar glucosa a la circulación general.
• Se denomina glucogenólisis se realiza en hígado.
• La glucogenólisis hepática es un importante mecanismo para mantener el nivel de glucosa en sangre (glucemia) es vital, especialmente para el sistema nervioso central.
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CONSIDERACIONES GENERALES
• El glucógeno del músculo sirve como reserva energética utilizada por el propio tejido cuando realiza trabajo contráctil.
• A diferencia del hígado, el músculo no cede glucosa libre a la circulación.
• En músculo la degradación de glucógeno da piruvato y lactato como productos finales.
• El catabolismo de la glucosa y glucógeno se realiza fundamentalmente a través de las siguientes vías:
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CONSIDERACIONES GENERALES
• 1.- La glucólisis o vía de Embden-Meyerhof, cuyo producto final es piruvato.
• Este se reduce a lactato cuando la provisión de oxígeno es insuficiente.
• Es particularmente importante en músculo, que puede contraerse en anaerobiosis gracias al ATP producido por la glucólisis.
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CONSIDERACIONES GENERALES
• El aumento de lactato detectado en sangre y orina después de un ejercicio intenso es expresión de la actividad glucolítica.
• 2.- En presencia de oxígeno el piruvato generado durante la glucólisis es oxidado a C02 y H20.
• Primero es sometido a descarboxilación; se desprende C02 y queda un resto de dos carbonos (acetato).
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CONSIDERACIONES GENERALES
• Este resto ingresa en un ciclo metabólico llamado ciclo del ácido cítrico, de los ácidos tricarboxílicos o de Krebs, de gran rendimiento energético.
• Existe una vía anabólica, llamada gluconeogénesis, que permite al organismo sintetizar glucosa a partir de metabolitos de distinto origen de sustancias no glucídicas.
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CICLO DE CORI
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CICLO DE CORI
• El Lactato formado por degradación de glucógeno o glucosa en músculo es oxidado a C02 y H2O en el propio tejido, previo paso a piruvato cuando el suministro de oxígeno es suficiente.
• Sin embargo, en condiciones de actividad contráctil intensa, la provisión de oxígeno no alcanza las necesidades de oxidación.
• Gran parte del lactato pasa a la sangre y es captado por el hígado, donde se convierte en glucosa y glucógeno.
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CICLO DE CORI
• Cuando la glucemia desciende, el hígado degrada su glucógeno y envía glucosa a la circulación.
• Lo toma el músculo para cubrir sus necesidades o restaurar sus reservas de glucógeno.
• Así como compuestos de origen no glucídico pueden generar glucosa o glucógeno, productos derivados de la glucosa sirven para sintetizar lípidos o esqueletos carbonados de algunos aminoacidos.
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CICLO DE CORI
Glucogeno Glucosa Glucogeno
(Hepatico) (Sanguinea) (Muscular)
Lactato Lactato Lactato
(Hígado) (Sangre) (Músculo)
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METABOLISMO DE GLUCIDOS
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INGRESO DE GLUCOSA
EN LAS CÉLULAS
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INGRESO DE GLUCOSA EN LAS CÉLULAS
• Al considerar la absorción intestinal de glucosa requiere de un sistema de cotransporte Na+/glucosa (Na+, K+-ATPasa).
• Este proceso permite acumular glucosa en el citosol.
• Una vez en la sangre, la glucosa llega a las células y penetra por difusión facilitada mediante transportadores que permiten el paso a favor del gradiente.
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INGRESO DE GLUCOSA EN LAS CÉLULAS
• Por esta razón la concentración de glucosa en el citosol, con excepción de células de mucosa intestinal y túbulos renales que disponen de sistemas de transporte activo, no puede ser mayor que la existente en sangre y líquido intersticial.
• Los transportadores de glucosa por difusión facilitada forman una familia de proteínas integrales de membrana.
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FOSFORILACION DE LA
GLUCOSA
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FOSFORILACION DE LA GLUCOSA
• La reacción de fosforilación es él paso inicial de todas las vías de utilización de monosacáridos.
• Cualquiera sea el destino de la glucosa, la primera transformación es su esterificación con ortofosfato para formar glucosa-6-fosfato (G-6-P).
• Esta reacción es catalizada por hexoquinasa, enzima presente en todas las células.
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FOSFORILACION DE LA GLUCOSA
• Existen cuatro isozimas de hexoquinasa. Las isozimas I, II y III se encuentran en variadas proporciones en distintos tejidos.
• Son un tanto inespecíficas; fosforilan en el carbono 6 a otras hexosas además de glucosa.
• Las hexoquinasas I a III son inhibidas alostéricamente por G-6-P, producto de la reacción.
• La isozima IV, denominada glucoquinasa, se encuentra exclusivamente en hígado y en células de islotes de Langerhans en páncreas.
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FOSFORILACION DE LA GLUCOSA
• La formación de glucosa-6-fosfato, además de convertir la glucosa en un compuesto más reactivo, apto para futuras transformaciones, cumple otro papel importante.
• Las membranas celulares son impermeables a G-6-P y ésta no puede salir hacia el exterior.
• Una vez fosforilada, la glucosa queda atrapada dentro de la célula, obligada a seguir las alternativas metabólicas que allí se le ofrecen.
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FOSFORILACION DE LA GLUCOSA
• Por otra parte, la rápida conversión de glucosa en G-6-P mantiene baja la concentración intracelular de glucosa y el gradiente favorable para el ingreso de más glucosa.
• La glucosa-6-fosfato es un metabolito muy importante.
• Constituye una encrucijada metabólica, de la cual parten y a la cual llegan distintas vías:
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VÍAS METABOLICAS DE LA GLUCOSA
• 1. Glucógeno-génesis.- Conversión de glucosa en glucógeno.• 2. Glucogenólisis.- Liberación de glucosa a partir de glucógeno.• 3. Glucólisis o vía de Embden-Meyerhof.- Degradación de glucosa a
piruvato y lactato.• 4. Descarboxilación oxidativa de piruvato.- El piruvato formado en la
glucólisis es convertido en un resto de dos carbonos (acetato).• 5. Ciclo del ácido cítrico, o de Krebs, o de los ácidos tricarboxílicos.
Los restos acetato son finalmente oxidados a C02 y H20.• 6. Vía de pentosa fosfato o hexosa monofosfato.- Vía alternativa de
oxidación de glucosa.• 7. Gluco-neogénesis.- Formación de glucosa o glucógeno a partir
de fuentes no glucídicas. Los principales sustratos son aminoácidos glucogénicos, lactato y glicerol.
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GLUCOGENO-GENESIS
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GLUCOGENO-GENESIS
• La síntesis de glucógeno a partir de glucosa se realiza en muchos tejidos, por su función, es realmente importante en hígado y músculo.
• En el ser humano, el hígado contiene hasta 5% de su peso en glucógeno. En músculo esquelético, representa aproximadamente 1% de su peso.
• La glucogeno-génesis es un proceso anabólico que requiere energía.
• Las etapas de esta síntesis son las siguientes:
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GLUCOGENO-GENESIS
• 1.- Fosforilación de glucosa.-
La primera etapa en la síntesis de glucógeno es la conversión de glucosa en glucosa-6-fosfato. Esta reacción catalizada por hexoquinasas (glucóquinasa entre ellas.
• 2.- Formación de glucosa-1-fosfato.-
En la segunda etapa, la fosfoglucomutasa cataliza la transferencia intramolecular del grupo fosfato desde carbono 6 a carbono 1. La glucosa-6-fosfato se convierte en glucosa-1-fosfato. La fosfoglu-6-comutasa requiere Mg2+ y glucosa-1,6-bisfosfato como cofactor.
La reacción es reversible.
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GLUCOGENO-GENESIS
• 3.- Activación de glucosa.-
• La glucosa-1-fosfato reacciona con el nucleótido de alta energía uridin-trifosfato (UTP) para dar uridin-difosfato-glucosa (UDPG) y pirofosfato inorganico(PP).
• La reacción es catalizada por uridin-difosfato-glucosa pirofosforilasa, es irreversible.
• Su inclusión en el nucleótido-azúcar (UDPG) dota a la glucosa de la reactividad necesaria para participar en la síntesis de glucógeno; La glucosa se "activa" por su unión a UDP.
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GLUCOGENO-GENESIS
• 4.- Adición de glucosas a la estructura polimérica.-
• En esta etapa la glucosa ''activada“ del UDPG es transferida a la cadena de glucógeno preexistente.
• Se establece una unión glucosídica con el carbono 4 de una
glucosa terminal en las cadenas del glucógeno.
• Esta reacción es catalizada por glucógeno sintetasa o glucosil transferasa que requiere la presencia de una estructura polimérica sobre la cual seguir agregando glucosas en unión a 1-4. La reacción es prácticamente irreversible
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GLUCOGENO-GENESIS
• Formación de ramificaciones.-
• Cuando la acción de la glucógeno sintetasa ha alargado una cadena hasta diez o más residuos de glucosa, interviene otra enzima que secciona un segmento terminal de no menos de seis glucosas para insertarlo, mediante unión glucosídica I-6. La enzima es la oligo (l,4)(l,6) glucanotransferasa enzima ramificante.
• De este modo, la molécula de glucógeno va siendo modelada por acción conjunta de glucógeno sintetasa y enzima ramificante.
• Costo energético de la síntesis de glucogeno.-
• La incorporación de una molécula de glucosa al glucogeno, es un proceso endergonico, requiere energía.
• La energía utilizada son ATP, UDP, UTP. La unión utiliza 2 ATP.
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GLUCOGENO-GENESIS
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GLUCOGENOLISIS
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GLUCOGENOLISIS
• La glucogenólisis no es simplemente el proceso inverso de la glucogenogénesis.
• Las etapas de glucogenólisis son las siguientes:
• 1.- Fosforólisis de glucógeno.-
• La degradación de glucógeno es iniciada por la acción de la fosforilasa, que cataliza la ruptura de uniones glucosídicas alfa (l-4) por inserción de fosfato en el C1 de los restos de glucosa.
• El ortofosfato utilizado en esta reacción proviene del medio (P¡) no hay gasto de ATP.
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GLUCOGENOLISIS
• La fosforilasa actúa a partir del extremo de las ramificaciones y libera glucosa 1-fosfato.
• La acción enzimáticá se detiene cuatro restos glucosa antes de la próxima unión a-l-6.
• Aquí interviene otra enzima, oligo-a(1-4), a(1-4) glucanotransferasa, que desprende el trisacárido terminal de la ramificación y lo transfiere al extremo de una rama vecina, al cual lo une por enlace alfa (l-4).
• La ramificación queda con una sola glucosa con unión alfa l-6.
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GLUCOGENOLISIS
• 2.-Hidrólisis de uniones glucosídicas a l-6.-
• La ruptura de este enlace es catalizada por alfa(1-6) glucosidasa o enzima desramificante, deja glucosa libre.
• La cadena es de nuevo atacada por la fosforilasa, que continúa liberando glucosa-l-P hasta que la próxima unión a(l-6) se encuentre a una distancia de cuatro restos glucosa.
• Entonces se repite la participación de las otras enzimas.
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GLUCOGENOLISIS
• En promedio, se produce una glucosa libre por cada nueve glucosas-1-P.
• Sólo, unidades glucosa en la posición de ramificación son liberadas como glucosa libre.
• Todas las otras aparecen como G-l-P.
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GLUCOGENOLISIS
• 3.-Formación de gIucosa-6-fosfato.-
• La glucosa-1-fosfato es convertida en glucosa-6-fosfato por la fosfoglucomutasa. Es la misma reacción de la glucogenogénesis, en sentido inverso.
• 4.-Formación de glucosa libre.-
• La última etapa es la hidrólisis de glucosa-6-fosfato a glucosa y fosfato inorgánico, catalizada por glucosa -6-fosfatasa. Esencialmente irreversible.
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GLUCOGENOLISIS
• La glucosa-6-fosfatasa se encuentra en hígado, riñón e intestino, pero no en músculo.
• Esto explica por qué pueden ceder glucosa a la circulación y el músculo no.
• En músculo, el glucógeno inicia su degradación con etapas similares.
• La glucosa-6-fosfato formada no puede hidrolizarse por falta de glucosa-6-fosfatasa y sigue su camino catabólico en el propio músculo, principalmente por vía, de la glucólisis.
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GLUCOGENOLISIS
• Papel funcional del glucógeno. Es una reserva a la cual se recurre para obtener glucosa durante períodos de hipoglucemia.
• El hígado cumple un rol muy importante como regulador de la glucemia, asegurando la provisión constante de glucosa a todos los tejidos.
• El hígado degrada su glucógeno y libera glucosa a la sangre.
• En músculo el glucógeno actúa como reserva rápidamente movilizable.
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ENFERMEDADES GENÉTICASRELACIONADAS CON EL METABOLISMO
DEL GLUCÓGENO
• Son trastornos genéticos de una determinada actividad enzimática relacionada con las vías de síntesis o degradación de glucógeno.
• Genéricamente se las denomina glucogénosis.
• Se caracterizan por acumulo de cantidades anormalmente elevadas de glucógeno en tejidos, o por la presencia de glucógeno de estructura anómala.
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ENFERMEDADES GENÉTICASRELACIONADAS CON EL METABOLISMO
DEL GLUCÓGENO
• Se han descrito más de diez tipos de glucogénosis debidas a deficiencias de diferentes enzimas.
• En general, los cuadros patológicos son de incidencia poco frecuente, pero es importante conocer su existencia derivar los pacientes a centros especializados.
• Algunos de ellos son muy graves, llevan a la muerte a edad temprana; otros permiten una mayor sobre vida.
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GLUCOLISIS
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GLUCOLISIS
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DESCARBOXILACIÓN
OXIDATIVA DEL PIRUVATO
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DESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA DEL PIRUVATO
• Cuando existe adecuada provisión de oxígeno, el piruvato producido en la vía glucolítica es oxidado a dióxido de carbono y agua.
• Incluso el lactato formado en anaerobiosis sigue el
mismo destino cuando hay disponibilidad de oxígeno; para ello debe ser convertido en piruvato por acción de la lactato deshidrogenasa.
• De esta manera el lactato resultante de la actividad muscular intensa puede ser utilizado como combustible.
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DESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA DEL PIRUVATO
• El piruvato formado en el citosol como producto de la vía de la glucolisís es degradado oxidativamente dentro de las mitocondrias.
• Aquí se cumple el primer paso de su degradación por descarboxilación oxidativa, en la cual pierde el grupo carboxilo, se desprende C02 y queda un resto de dos carbonos (acetilo o acetato).
• La descarboxilación oxidativa de piruvato es catalizada por un sistema multienzimático denominado complejo piruvato deshidrogenasa.
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CICLO DEL ACIDO CÍTRICO,
DE ÁCIDOS TRICARBOXILICOS
O DE KREBS
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CICLO DEL ACIDO CÍTRICO, DE ÁCIDOS TRICARBOXILICOS O DE KREBS
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CICLO DE LAS HEXOSAS
MONOFOSFATO O VÍA DE
LAS PENTOSAS
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CICLO DE LAS HEXOSAS MONOFOSFATO O VÍA DE LAS PENTOSAS
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GLUCONEOGÉNESIS
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GLUCONEOGÉNESIS
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