Metabolismo De Los Hidratos De Carbono

METABOLISMO DE HIDRATOS DE CARBONO

INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO

Las células extraen energía de su entorno y transforman los alimentos en componentes celulares mediante un conjunto altamente integrado de reacciones químicas denominado metabolismo.

Por tanto, desde un punto de vista funcional-bioquímico, las células se deben considerar como transformadores de energía. Poseen un sistema que transforma la energía química y física procedente del exterior en energía “biológica” y ésta, a su vez, en trabajo químico, osmótico o mecánico. Los procesos que suministran la energía biológica se clasifican, desde el punto de vista funcional, como metabolismo energético, y los que transforman esta energía en trabajos de diversos tipos se clasifican como metabolismo de trabajo. Puesto que ni el metabolismo energético ni el metabolismo de trabajo transcurren con rendimientos energéticos del 100%, una parte de la energía transformada se libera siempre en forma de calor.

Los objetivos básicos del metabolismo son formar ATP, NADPH y precursores de macromoléculas diversas. Se consume ATP en la contracción muscular y otros movimientos celulares, en el transporte activo y en las biosíntesis. El NADPH que transporta 2 electrones de alto potencial, suministra poder reductor en la biosíntesis de los componentes celulares a partir de precursores más oxidados. El ATP y el NADPH son continuamente generados y consumidos.

Existen tres etapas para la extracción de la energía de los alimentos en los organismos aeróbicos. En la primera etapa se fragmentan las grandes moléculas hasta moléculas más pequeñas, como aminoácidos, azúcares y ácidos grasos. En la segunda, se degradan estas moléculas pequeñas hasta unos pocos fragmentos que ejercen un papel fundamental en el metabolismo. La tercera etapa del metabolismo la constituyen el ciclo del ácido cítrico y la fosforilación oxidativa en la que las sustancias degradables se oxidan completamente hasta CO. y se genera ATP a medida que los electrones fluyen hasta el oxígeno, su aceptor último.

Por tanto el metabolismo de las células animales es un proceso redox; los donadores de electrones son los productos de hidrólisis monómeros de los hidratos de carbono, proteínas y grasas, polímeros que son ingeridos por el organismo en forma de sustancias nutritivas; en todos los casos el aceptor de electrones es el oxígeno. Puesto que la oferta de elementos nutritivos en la naturaleza no es nunca constante, cada célula debe contar con reservas de energía. Esto se realiza mediante la polimerización de los sustratos monómeros; este proceso siempre consume energía en forma de ATP, energía que fundamentalmente se emplea en la transformación de glucosa en glucógeno, la de glicerol y ácidos grasos en triglicéridos y la de aminoácidos en proteínas.

Los procesos metabólicos del organismo se regulan mediante numerosos mecanismos diversos. Las cantidades de algunas enzimas claves se controlan regulando la velocidad de síntesis y degradación proteica. Además, las actividades catalíticas de algunas enzimas se regulan mediante interacciones alostéricas y por modificaciones covalentes. La compartimentación y las distintas vías para la síntesis y la degradación contribuyen también a la regulación metabólica que está regida en último término también por las variaciones hormonales que se van produciendo en algunos organismos en las distintas situaciones fisiológicas.

También la carga energética, que depende de las cantidades relativas de ATP, ADP y AMP, ejerce una función en la regulación metabólica general. Una carga energética elevada inhibe las vías generadoras de ATP (catabólicas) mientras que estimula las utilizadoras de ATP (anabólicas).

VÍAS DE DEGRADACIÓN DEL GLUCÓGENO.VÍAS BIOSINTETICAS.

El glucógeno es una forma de almacenamiento de glucosa en el organismo. Es un polímero ramificado formado exclusivamente por unidades de glucosa que son fácilmente movilizables. La gran mayoría de las unidades de glucosa en este polímero están unidas por enlaces glucosídicos -1,4, aunque aproximadamente, cada diez residuos de glucosa lineal aparece una ramificación debida a un enlace glucosídico en posición -16.

Los dos lugares principales de localización del glucógeno en el organismo son el músculo esquelético y el hígado.

El mayor porcentaje de almacenamiento se da en el hígado, aunque globalmente se localiza más glucógeno en el músculo esquelético ya que este tejido tiene un mayor peso específico en cuanto a masa, en el total del organismo.

Los procesos de degradación y biosíntesis del glucógeno tienen un papel fundamental en la regulación de la glucemia del organismo, al mismo tiempo que aportan un suministro de glucosa adecuado a las necesidades celulares.

Las rutas metabólicas que regulan la degradación y síntesis del glucógeno son totalmente distintas aunque las enzimas que intervienen en ambos procesos están controladas en cuanto a su actividad por fosforilación reversible.

El polímero de glucógeno es escindido en un primer paso por la fosforilasa en presencia de ortofosfato para producir glucosa 1-fosfato. Esta enzima actúa sobre el polímero por el extremo no reductor de la molécula. Además, la ruptura fosforolítica del glucógeno tiene la ventaja, desde el punto de vista energético, de que la glucosa liberada está ya fosforilada; mientras que si el proceso fuera hidrolítico, la glucosa tendría que ser fosforilada con gasto de una molécula de ATP para integrarse en la vía glucolítica.

Desde otro punto de vista, la glucosa 1 fosfato que se produce en este proceso no puede salir fuera de la célula muscular y, por tanto, debe ser utilizada in situ. Sólo el hígado, debido a la presencia de la enzima glucosa 6 fosfatasa es capaz de liberar glucosa al torrente circulatorio, por eso se habla de este órgano como regulador esencial de la glucemia del organismo.

Para la acción catalítica de la fosforilasa es necesaria la presencia del pirdoxal-5'-fosfato (PLP) que es un derivado de la vitamina B6, ya que esta coenzima interviene decisivamente en que la acción de la fosforilasa sea fosforolítica y no hidrolítica.

Hay que tener en cuenta que la fosforilasa por sí sola, no puede degradar el glucógeno totalmente, ya que los enlaces glusosídicos a-1,6 no son escindidos por esta enzima: por tanto es necesaria la presencia de otras enzimas que ejercen una acción concertada; éstas son una transferasa y una a-1,6 glucosidasa. Esta última enzima, llamada también enzima desramificante, cataliza la hidrólisis de los enlaces a-1,6, liberando glucosa no fosforilada.

La biosíntesis del glucógeno, sin embargo, sigue una ruta distinta. En este caso el proceso consiste en la incorporación

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