Digestion de glucidos, lipidos y proteinas_

Vista previa del material en texto

DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA HUMANA 
MATERIA QUÍMICA BIOLÓGICA - CICLO LECTIVO 2017 
 
 
TRABAJO PRÁCTICO 10 
 
 
 
 
 
 
 
Digestión de 
hidratos de carbono, proteínas y lípidos 
 
Intolerancia a la lactosa 
Metabolismo de fructosa y galactosa 
 
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA HUMANA 
MATERIA QUÍMICA BIOLÓGICA - CICLO LECTIVO 2017 
1 
 
Digestión de 
hidratos de carbono, proteínas y lípidos 
 
 
DIGESTIÓN DE GLÚCIDOS 
 
Los carbohidratos son la fuente más grande de calorías en la dieta, constituyendo 
45-60 % de la ingesta calórica de un individuo, en una dieta equilibrada. Los azúcares de 
la dieta pueden ser monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos o polisacáridos. El 
almidón de las plantas contiene amilopectina y amilosa, las cuales están presentes en 
granos, tubérculos y vegetales. La amilosa y la amilopectina del almidón, son 
homopolisacáridos compuestos de 10.000 a 1 millón de unidades de glucosa, unidas 
por enlaces glicosídicos α-1,4 y α-1,6. Otro azúcar importante encontrado en frutas y 
vegetales es la sacarosa, un disacárido formado por glucosa y fructosa unidas por 
enlaces α-1, β-2. La fibra dietaria que no puede ser digerida por enzimas humanas en el 
tracto intestinal, está compuesto principalmente por homopolisacáridos de β-D-
glucopiranosas unidos por enlaces β-1,4 y un polímero llamado lignina. Muchos 
alimentos de origen animal como la carne o el pescado, contienen carbohidratos cortos y 
pequeñas cantidades de glucógeno (con estructura similar a amilopectina) y glicolípidos. 
El principal carbohidrato dietario de origen animal es la lactosa, un disacárido presente 
en la leche y en los productos lácteos, compuesto por galactosa y glucosa, unidos a 
través de enlace glicosídico β-1,4 (Figura 1). El proceso digestivo convierte a todos los 
carbohidratos dietarios en monosacáridos, a través de la hidrólisis de las uniones 
glicosídicas entre azúcares. 
 
 
Figura 1: Estructuras de carbohidratos dietarios comunes 
 
La digestión del almidón comienza en la boca. Las glándulas salivales liberan α-
amilasa, la cual convierte al almidón en pequeños polisacáridos llamados α-dextrinas. La 
α-amilasa salival es inactivada por el ácido clorhídrico estomacal. La α-amilasa 
pancreática y el bicarbonato, son secretados por el páncreas exócrino dentro del lumen 
del intestino delgado, donde el bicarbonato neutraliza la secreción gástrica. La α-
amilasa pancreática continúa la digestión de las α-dextrinas, convirtiéndolas en 
disacáridos (maltosa), trisacáridos (maltotriosa) y oligosacáridos llamados dextrinas 
límite. Las dextrinas límite normalmente contienen 4 a 9 monosacáridos, mientras que la 
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA HUMANA 
MATERIA QUÍMICA BIOLÓGICA - CICLO LECTIVO 2017 
2 
 
isomaltosa está formada por dos glucosas unidas por enlace α-1,6. 
 
Figura 2: Acción de las α-amilasas salival y pancreática 
 
La digestión de los disacáridos lactosa y sacarosa, tanto como la digestión de 
trisacáridos y dextrinas límite, ocurren a través de enzimas denominadas disacaridasas, 
unidas a la superficie de la membrana plasmática del borde en cepillo de las células 
epiteliales intestinales. En este punto se encuentran varias disacaridasas, hidrolasas 
específicas para cada tipo de disacárido y de unión glicosídica, que producen 
monosacáridos (glucosa, fructosa y galactosa) para luego ser transportados dentro de las 
células epiteliales: 
 
Disacaridasas: 
 
a) Maltasa (también llamada glucoamilasa): hidroliza las uniones α-1,4 de dextrina 
(4 a 9 monosacáridos) y de la maltosa. 
b) Sacarasa: hidroliza las uniones α1- β2 entre la Glucosa y Fructosa que forman 
la sacarosa. 
c) Isomaltasa: hidroliza las uniones α-1,6 entre glucosas, en la isomaltosa y en las 
dextrinas límites. 
d) Lactasa (β-glicosidasa): hidroliza las uniones β-glicosídicas de la lactosa y de 
los glicolípidos, por eso también se la denomina glicosil ceramidasa. 
e) Trehalasa: hidroliza las uniones α-1,1 glicosídicas entre dos α-D-glucopiranosas 
que forman la trehalosa. 
 
Hoy se sabe que la sacarasa y la isomaltasa forman estructuralmente un complejo 
sacarasa-isomaltasa. La mayor porción del complejo contiene sitios catalíticos que 
protruyen desde las células absortivas hacia el lumen del intestino. Otro dominio de la 
proteína forma un segmento de anclaje que se extiende atravesando la membrana 
plasmática hacia dentro de la célula (Figura 3). 
 
 
 
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA HUMANA 
MATERIA QUÍMICA BIOLÓGICA - CICLO LECTIVO 2017 
3 
 
Figura 3: Complejo Sacarasa-Isomaltasa 
 
Las fibras de la dieta están compuestas por homopolisacáridos que no pueden ser 
digeridas por enzimas humanas en el tracto digestivo, pero son importantes dado que 
retienen agua, facilitando la motilidad intestinal, como también retienen sales biliares y 
colesterol colaborando en la eliminación del mismo. En el colon, las fibras dietarias y otros 
carbohidratos no digeridos pueden ser metabolizados por las bacterias produciendo 
gases (H2, CO2 y metano) y ácidos grasos de cadena corta (ácido acético, propiónico y 
butírico). 
 
Los monosacáridos glucosa, galactosa y fructosa producto de la acción de 
enzimas digestivas, debido a su naturaleza polar, son transportados dentro de las células 
epiteliales absortivas del intestino por dos mecanismos, transporte activo dependiente de 
Na+ y difusión facilitada. Los monosacáridos son transportados luego hacia la sangre, 
circulando hacia el hígado y tejidos periféricos, donde entran por transportadores 
especializados. El transporte facilitado de glucosa a los tejidos se produce a través de 
transportadores llamados GLUT (de 1 al 5), que según la función metabólica que cumpla 
la glucosa en cada tejido, tendrá un tipo de transportador específico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA HUMANA 
MATERIA QUÍMICA BIOLÓGICA - CICLO LECTIVO 2017 
4 
 
 
Figura 4: Digestión de carbohidratos 
 
ABSORCIÓN DE GLÚCIDOS 
 
Una vez que los carbohidratos se transformaron en monosacáridos, son 
transportados a través de las células epiteliales intestinales al torrente sanguíneo del 
sistema porta hepático, para llegar al hígado y de ahí la glucosa pasa a todos los tejidos. 
No todos los carbohidratos contenidos en los alimentos son digeridos y absorbidos 
con la misma velocidad en el intestino. Algunos producen un rápido incremento de la 
glucemia seguido de un descenso marcado, mientras que otros producen un aumento 
gradual seguido de un declive lento. Se propuso el concepto de índice glucémico para 
cuantificar estas diferencias en el marco temporal de las concentraciones postprandiales 
de glucosa. 
El índice glucémico se define como el área bajo la curva de la glucosa sanguínea 
después de la ingestión de una comida con alimentos ricos en una comida con la misma 
cantidad, pero de glucosa libre. Los alimentos que presentan menor índice glucémico son 
considerados más beneficiosos porque causan menos fluctuaciones en la secreción de 
insulina (Figura 5). 
La glucosa y la galactosa tienen índice glucémico 1, lo mismo que la lactosa, 
maltosa, isomaltosa y trehalosa, los cuales dan lugar a estos monosacáridos por 
hidrólisis. La fructosa y los alcoholes a azúcares se absorben con menor rapidez y tienen 
menor índice glucémico, así como la sacarosa. El almidón, dependiendo de su origen y el 
modo de cocción, varía entre 0 y 1 debido a tasas variables de hidrólisis. El índice 
glucémico de otros polisacáridos es cero. 
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA HUMANA 
MATERIA QUÍMICA BIOLÓGICA - CICLO LECTIVO 2017 
5 
 
 
Figura 5: Índice glucémico 
 
La glucosa es transportada a través de las células absortivas del intestino por 
difusión facilitada y cotransporte con Na+. La glucosa entra a las células absortivas porque 
se une a proteínas transportadoras, proteínas que atraviesan la membrana que unen 
glucosa de un lado y la liberan del lado opuesto de la membrana. Dos tipos de proteínas 
transportadoras se encuentran en las células absortivas, que dan lugara: 1) transporte de 
glucosa-dependiente de Na+ y 2) transporte facilitado. 
 
1) Transporte de glucosa dependiente de Na+ también denominado SGLT (Sodium-
Glucose linked transporter) 
Los transportadores de glucosa dependientes de Na+ están localizados del lado 
luminal de las células absortivas. Para mantener concentraciones intracelulares se 
requiere de la Na+/K+-ATPasa en el lado de la serosa de la célula que usa la energía del 
ATP, para extraer Na+ de la célula y enviarla a la sangre, para mantener el gradiente. De 
esta manera, el transporte de glucosa desde bajas concentraciones en el lumen hacia 
altas concentraciones en la célula es promovido por el cotransporte con Na+ (transporte 
activo secundario) (Figura 6). 
 
2) Transporte facilitado: 
Los transportadores de glucosa por transporte facilitado no utilizan ATP. La glucosa 
se absorbe a favor de gradiente de concentración, desde altas concentraciones dentro de 
la célula, hasta bajas concentraciones en la sangre, sin necesidad de aporte de energía. 
Varios tipos de transportadores facilitados para glucosa, se encuentran en la membrana 
plasmática de los diferentes tipos celulares (GLUT1 a GLUT5) (Figura 6). 
 
La galactosa entra a las células del intestino por los mismos mecanismos que la 
glucosa. La fructosa, en cambio, entra y sale de las células absortivas del intestino por 
transporte facilitado vía GLUT5. Aunque esta proteína transporta glucosa, se observó que 
tiene mucha mayor actividad para el transporte de fructosa (Figura 6, Tabla 1). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA HUMANA 
MATERIA QUÍMICA BIOLÓGICA - CICLO LECTIVO 2017 
6 
 
 
 
Figura 6: Transporte de glucosa dependiente de Na+ y facilitado en células 
epiteliales intestinales. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA HUMANA 
MATERIA QUÍMICA BIOLÓGICA - CICLO LECTIVO 2017 
7 
 
 
Tabla 1: Propiedades de las isoformas de los transportadores de Glucosa GLUT 1 al 5 
Transportador Distribución tisular Comentarios 
GLUT1 Eritrocitos 
Barrera hemato- encefálica 
Barrera hemato-retínica 
Barrera hemato- placentaria 
Barrera hemato- testicular 
Sistema de transporte de glucosa con alta 
afinidad 
GLUT2 Hígado 
Riñón 
Células β del páncreas 
Superficie serosa de las 
células mucosas del 
intestino 
Transportador de baja afinidad y alta 
capacidad. 
GLUT3 Cerebro Transportador principal en el sistema 
nervioso central, sistema de alta afinidad. 
GLUT4 Tejido adiposo 
músculo esquelético 
músculo cardíaco 
Transportador sensible a insulina, de alta 
afinidad. 
En presencia de Insulina, el número de 
transportadores aumenta en la membrana 
plasmática. 
GLUT5 Epitelio intestinal 
espermatozoides 
Es transportador de glucosa y fructosa. 
 
 
DIGESTIÓN DE PROTEINAS 
 
La principal fuente exógena de nitrógeno son las proteínas de la dieta. Desde el 
punto de vista molecular, la estructura de las proteínas es muy grande comparada con 
otras biomoléculas, lo cual dificulta su absorción. Para su absorción las moléculas 
proteicas deben hidrolizarse hasta sus aminoácidos constituyentes. Las enzimas 
proteolíticas que se encargan de la degradación de las proteínas se sintetizan en el 
estómago, en el páncreas y en el intestino delgado 
 
1. Digestión proteica en el estómago 
La digestión de proteínas se inicia en el estómago gracias a la acción conjunta del 
ácido clorhídrico y de la pepsina. 
a) Ácido clorhídrico: se sintetiza en las células parietales del estómago bajo el 
control de la histamina. Esta última se une a receptores H2 estimulando la acción de la 
enzima anhidrasa carbónica la cual aumenta la producción de H+. que luego salen a la luz 
del estómago, simultáneamente salen iones Cl-. El ácido clorhídrico tiene como funciones 
matar algunas bacterias, desnaturalizar a las proteínas y activar el pepsinógeno a pepsina 
para iniciar la hidrólisis enzimática proteica. 
b) Pepsina: las células de la mucosa gástrica sintetizan un zimógeno denominado 
pepsinógeno, el cual se convierte en pepsina debido a la pérdida de un pequeño 
fragmento peptídico, proceso favorecido por el ácido clorhídrico y luego por la propia 
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA HUMANA 
MATERIA QUÍMICA BIOLÓGICA - CICLO LECTIVO 2017 
8 
 
pepsina que se va formando, en un fenómeno de autocatálisis. La acción de la pepsina 
produce la liberación de péptidos de menor tamaño. La pepsina no es muy específica, 
hidroliza los enlaces en los que intervienen aminoácidos aromáticos, aunque también lo 
hace donde hay metionina y leucina. A este tipo de proteasa, se la denomina 
endopeptidasa para diferenciarla de las enzimas que cortan desde cualquiera de los 
extremos de la cadena que se denominan exopeptidasas. 
 
2. Digestión proteica por enzimas pancreáticas 
Al llegar al intestino delgado, los péptidos que se producen en el estómago por 
acción de la pepsina son fragmentados por acción de las proteasas de origen pancreático 
a oligopéptidos y aminoácidos libres. 
a) Tripsina: la enteroquinasa presente en el ribete en cepillo es la encargada de 
activar el tripsinógeno pancreático en tripsina. La tripsina es una endopeptidasa que 
reconoce y corta específicamente arginina o lisina en el grupo carbonilo de la unión 
peptídica. La tripsina al igual de la pepsina puede luego ejercer un efecto autocatalítico 
generando más moléculas de tripsina. 
b) Quimotripsina: se secreta como zimógeno y se activa por acción de la tripsina. 
Reconoce e hidroliza uniones que involucran específicamente triptófano, tirosina, 
fenilalanina, metionina y leucina en el extremo carbonilo de la unión peptídica. 
c) Elastasa: se secreta como zimógeno o proelastasa se activa por la tripsina y 
reconoce alanina, glicina y serina en el extremo carbonilo de la unión peptídica 
d) Carboxipeptidasas A y B: son exopeptidasas que se secretan como 
procarboxipeptidasas A y B y se activan por acción de la tripsina, la carboxipeptidasa A 
reconoce casi todos aminoácidos en el extremo C-terminal. 
 
3. Digestión intestinal 
La superficie luminal del intestino contiene una aminopeptidasa, exopeptidasa que 
degrada repetidamente el residuo N-terminal de los oligopéptidos para producir 
aminoácidos libres y péptidos de tamaño pequeño. 
 
4. Absorción de aminoácidos y dipéptidos 
Las células epiteliales del intestino absorben aminoácidos libres mediante un 
mecanismo de transporte activo secundario acoplado al transporte de sodio. 
También se pueden absorber pequeños péptidos mediante pinocitosis. 
En el citosol del enterocito todos los oligopéptidos se terminan de hidrolizar de 
forma tal que solo pasan aminoácidos a la vena porta. 
 
 
DIGESTIÓN DE LÍPIDOS 
 
La mayor reserva de lípidos en los alimentos tanto de origen vegetal como animal 
está constituida por los triacilgliceroles (TG). La ruta de digestión de los TG depende en 
cierta manera del largo de la cadena de los ácidos grasos que los constituyen. Los TG 
que contienen ácidos grasos de cadena corta y media (no más de 12 átomos de carbono) 
son hidrolizados en la boca y en el estómago a 2-monoacilglicerol (2-MAG) y ácidos 
grasos (AG) libres por acción de lipasas, la lipasa lingual y gástrica. Estas dos enzimas 
presentan mayor actividad en los niños que ingieren grandes cantidades de leche de vaca 
que contiene alto contenido en TG con ácidos grasos de cadena corta. La lipasa lingual 
es importante en el recién nacido porque en ellos no está bien establecida la secreción de 
lipasa pancreática. Los ácidos grasos de cadena corta y media son absorbidos 
directamente por las células epiteliales intestinales. Luego entran a la sangre portal y son 
transportados al hígado unidos a la albúmina. 
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA HUMANA 
MATERIA QUÍMICA BIOLÓGICA - CICLO LECTIVO 2017 
9 
 
El resto de la grasa dietaria ingresa al intestino donde es emulsionada en 
pequeñas partículas, que son estabilizadas por acción de compuestos anfipáticos 
llamados sales biliares. 
 
Figura 7: Colato (una sal biliar) 
 
Las sales biliares son sintetizadasen el hígado a partir de colesterol y 
almacenadas en la vesícula biliar para luego ser secretadas en el lumen del intestino. 
Estos compuestos actúan como detergentes, uniéndose a las gotas lipídicas que son 
disgregadas por la acción peristáltica del músculo intestinal. 
Esta grasa emulsionada es atacada por enzimas digestivas provenientes del 
páncreas entre las que se encuentran la lipasa y la colipasa. La lipasa pancreática es la 
responsable de separar los ácidos grasos de todos los largos de cadena de los TG 
produciendo ácidos grasos libres y 2-MAG. La colipasa es secretada como pro-colipasa y 
convertida en colipasa por acción de la tripsina. El complejo lipasa-colipasa es el que 
tiene actividad hidrolítica. 
Además, se secreta bicarbonato (cuya secreción es estimulada por la hormona 
intestinal secretina) que neutraliza el ácido que entra al intestino desde el estómago junto 
con la comida parcialmente digerida, incrementando el pH a aproximadamente 6, 
condiciones óptimas para la acción de las enzimas digestivas del intestino. 
La secreción de sales biliares y de enzimas pancreáticas está estimulada por la 
hormona intestinal colecistoquinina. 
El páncreas también produce esterasas y fosfolipasa A2 que remueven el 
colesterol de los ésteres de colesterol y el ácido graso en posición 2 de los fosfolípidos 
(resultando en lisofosfolípidos) respectivamente. Los ácidos grasos y 2-MAGs producidos 
por digestión de los TG son nuevamente emulsionados por las sales biliares junto con 
otros lípidos dietarios (colesterol, vitaminas liposolubles y lisofosfolípidos) y 
empaquetados en micelas. Las micelas viajan a través de la capa de agua que se 
encuentra en la superficie de las microvellosidades de las células del epitelio intestinal 
donde los ácidos grasos, 2-MAG y demás lípidos dietarios son absorbidos (Figura 8). 
Las sales biliares no son absorbidas. Cuando llegan al íleon el 95% de las sales 
biliares son reabsorbidas y regresan al hígado vía circulación enterohepática. Sólo el 5 % 
de las sales biliares son excretadas en las heces bajo circunstancias normales (Figura 9). 
Una vez dentro de las células del intestino los ácidos grasos son reesterificados en 
el retículo endoplásmico liso con el 2-MAG para formar TG. En este proceso los ácidos 
grasos son activados a acil-CoA de la misma forma en la cual se activan para sufrir β-
oxidación. Los TG son insolubles en agua y no pueden entrar directamente en el torrente 
sanguíneo, por lo cual necesitan ser transportados en partículas que reciben el nombre de 
lipoproteínas. Las células intestinales empaquetan los TG junto con proteínas, colesterol, 
vitaminas liposolubles y fosfolípidos en lipoproteínas llamadas quilomicrones. Más 
adelante se describirá en profundidad el metabolismo de esta lipoproteína. 
 
 
 
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA HUMANA 
MATERIA QUÍMICA BIOLÓGICA - CICLO LECTIVO 2017 
10 
 
Figura 8: Esquema de la digestión de los lípidos 
 
 
 
Figura 9: Recirculación de las sales biliares 
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA HUMANA 
MATERIA QUÍMICA BIOLÓGICA - CICLO LECTIVO 2017 
11 
 
Intolerancia a la Lactosa 
Metabolismo de Fructosa y Galactosa 
 
Objetivos docentes 
Los objetivos de aprendizaje del presente seminario son 
 
 Analizar el metabolismo de disacáridos. 
 Explicar las alteraciones metabólicas producidas por la falta de lactasa. 
 Diferenciar el metabolismo de la fructosa y de la galactosa. Describir 
las patologías relacionadas con deficiencias enzimáticas y su diagnóstico. 
 
 
Recordemos que por acción de disacaridasas específicas en el intestino, la 
hidrólisis de la sacarosa (azúcar común) produce fructosa y glucosa y la hidrólisis de la 
lactosa (azúcar de la leche) glucosa y galactosa. Los monosacáridos se absorben a nivel 
intestinal por un mecanismo de difusión facilitada. La glucosa también se absorbe por el 
mecanismo de cotransporte con Na+. Los monosacáridos absorbidos, que son solubles en 
el plasma, son llevados por la vena porta al hígado. 
 
 
INTOLERANCIA A LA LACTOSA 
La lactosa es un disacárido formado por β-D-galactosa y α-D-glucosa unidos a 
través de una unión glucosídica de tipo β1-4. Para su digestión se requiere de una 
disacaridasa específica para dicha unión que se encuentra en las vellosidades del 
intestino delgado. 
La intolerancia a la lactosa es una enfermedad frecuente en la cual la ingestión de 
leche u otros alimentos que contengan lactosa produce espasmos abdominales, náuseas 
y diarreas que comienzan generalmente entre los 20 minutos a 2 hs luego de la ingestión 
de lactosa. La lactosa no puede ser digerida a monosacáridos en el intestino y no se 
absorbe en el intestino delgado. Es convertida por las bacterias del intestino grueso en 
productos tóxicos. Tanto la presencia de disacáridos no hidrolizados como de los 
productos de su metabolismo por las bacterias intestinales causan los síntomas de la 
enfermedad. Esta situación se debe al déficit o ausencia de lactasa en las 
microvellosidades intestinales. 
Antes de que los seres humanos adultos comenzaran a ingerir productos lácteos la 
expresión de la enzima lactasa en las microvellosidades intestinales, disminuía después 
de las primeras etapas de la infancia. Al adaptarse las poblaciones europeas al consumo 
de leche más allá del período de lactancia produjo cambios que llevaron a la persistencia 
de niveles de lactasa acordes al consumo lácteo en individuos adultos. Sin embargo, 
quedan dudas acerca de la posibilidad que la expresión de lactasa intestinal sea inducible 
por consumo de lácteos. 
La intolerancia a la lactosa puede comenzar en diversos momentos de la vida. En 
las personas de raza blanca, generalmente afecta a los niños mayores de 5 años. 
La deficiencia secundaria de lactasa se puede presentar como resultado de 
enfermedades intestinales tales como la enfermedad celíaca, gastroenteritis o después de 
una cirugía intestinal. La deficiencia temporal de lactasa puede resultar de infecciones 
virales, bacterianas, malnutrición, especialmente en niños, o por el uso prolongado de 
medicamentos tales como antiinflamatorios no esteroideos (AINES) y antibióticos que 
lesionan las células productoras de lactasa que recubren el intestino. 
http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/000233.htm
http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/000252.htm
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA HUMANA 
MATERIA QUÍMICA BIOLÓGICA - CICLO LECTIVO 2017 
12 
 
Cabe señalar, que la deficiencia primaria de lactasa y las manifestaciones clínicas 
consecuentes son de baja gravedad y no requieren más intervenciones médicas que la 
suspensión de la ingesta de lactosa y la verificación de la mejoría clínica. Sin embargo, 
existen algunas pruebas (que no se realizan de manera rutinaria salvo excepciones) 
como: 
 
Test de tolerancia a la lactosa 
Se basa en la medición de la variación en la glucemia cuando se administra al 
paciente una sobrecarga de lactosa (50 gramos). Se toma una muestra inmediatamente 
antes de la ingesta de lactosa y cada 30 minutos después hasta las 2 horas siguientes a 
dicha ingesta (30, 60 y 120 minutos). En un individuo que no presenta intolerancia, la 
glucemia aumenta un máximo de 20 mg/dl sobre el nivel basal de glucosa en sangre. Por 
tanto, cuando no se observa un incremento en los valores de glucemia se sugiere una 
deficiencia de la enzima lactasa. Este método es bastante inespecífico debido a que 
ciertas patologías pueden invalidar el resultado de este test (diabetes mellitus, síndrome 
de malabsorción, síndromes funcionales de vaciamiento gástrico), y por ello debe ser 
interpretado con prudencia. 
Es importante distinguir la intolerancia a la lactosa de la alergia a la leche, la cual 
es una respuesta inmune anormal (usualmente) a las proteínas de leche. Puesto que la 
intolerancia a la lactosa es el estado normal para la mayoría de los adultos a escala 
mundial, y no es considerada una enfermedad, normalmente no se requiere el diagnóstico 
médico.Sin embargo, si la confirmación es necesaria, están disponibles tres pruebas: 
 
Test de hidrógeno espirado 
En los individuos que padecen una deficiencia de lactasa, la lactosa que el 
organismo es incapaz de absorber pasa en forma libre hacia el colon (al no haber 
absorción el glúcido sigue el recorrido entérico normal). Durante su tránsito por el 
intestino, las bacterias allí presentes degradan la lactosa produciendo gran cantidad de 
hidrógeno libre (H2). Este gas, es absorbido en el intestino grueso y llega a la corriente 
circulatoria para ser eliminado a través de las vías respiratorias (sistema respiratorio). De 
este modo, cuando un sujeto que tiene intolerancia a la lactosa ingiere 50 gramos de este 
azúcar, su excreción de hidrógeno por medio del aire espirado aumenta 
considerablemente tras dicha sobrecarga y durante varias horas después. Este test es un 
método rápido y bastante fiable para detectar la malabsorción de lactosa. 
 
Acidez de las deposiciones 
Además de H2, la metabolización de la lactosa por las bacterias intestinales genera 
compuestos ácidos. La determinación de la acidez de las deposiciones puede ser usada 
para diagnosticar la intolerancia a la lactosa en niños pequeños, para quienes otros tipos 
de métodos son invasivos, poco prácticos o arriesgados. 
 
Biopsia del intestino delgado 
Una biopsia intestinal puede confirmar la intolerancia a la lactosa después de 
descubrir una elevación de los niveles de hidrógeno en la prueba de espiración de 
hidrógeno. Este procedimiento consiste en la extracción de una muestra del tejido del 
intestino delgado para evaluar la presencia de lactasa. 
 
Nuevamente, las pruebas precedentes NO se realizan de manera rutinaria. El 
diagnóstico será clínico (con la suspensión o disminución de la carga de lactosa y la 
mejoría clínica posterior). 
 
 
http://es.wikipedia.org/wiki/Lactosa
http://es.wikipedia.org/wiki/Glucemia
http://es.wikipedia.org/wiki/Glucosa
http://es.wikipedia.org/wiki/Lactasa
http://es.wikipedia.org/wiki/Diabetes_mellitus
http://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADndrome_de_malabsorci%C3%B3n
http://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADndrome_de_malabsorci%C3%B3n
http://es.wikipedia.org/wiki/Colon
http://es.wikipedia.org/wiki/Bacterias
http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA HUMANA 
MATERIA QUÍMICA BIOLÓGICA - CICLO LECTIVO 2017 
13 
 
Cuestionario de ejercitación: 
1) ¿Qué estructura tiene la lactosa? 
2) ¿Cómo es el proceso de digestión? ¿Dónde ocurre? 
3) ¿Cuáles son los síntomas de intolerancia a la lactosa y qué relación guardan con 
la estructura y metabolización por parte de las bacterias? 
4) ¿Cómo se diagnostica? 
5) ¿Cómo se diferencia de otros trastornos de mala absorción? 
6) ¿A qué individuos no es aconsejable realizar una sobrecarga de lactosa y por 
qué? 
7) ¿Cuál es el tratamiento para esta enfermedad? 
8) ¿Qué precauciones se debe tener en la dieta? 
 
 
METABOLISMO DE FRUCTOSA Y GALACTOSA 
En el hígado, la fructosa y la galactosa son convertidas en glucosa. Como tal, se 
metabolizan o se depositan como glucógeno. Sólo una pequeña fracción de las mismas 
pasa a circulación general. 
 
Metabolismo de la Fructosa 
La fructosa constituye normalmente entre el 30 y el 60% del total de los hidratos de 
carbono de la dieta en mamíferos. La vía de utilización de la fructosa es diferente en el 
músculo y en el hígado. En el músculo, que solamente presenta actividad de 
hexoquinasa, la fructosa se fosforila a fructosa-6-P que es un intermediario directo de la 
glucólisis. En el hígado, que contiene mayoritariamente glucoquinasa, enzima específica 
para la glucosa, la fructosa es fosforilada en el C-1 por la fructoquinasa produciendo 
fructosa-1-fosfato. La forma de aldolasa que predomina en el hígado (aldolasa B) puede 
utilizar como sustrato tanto la fructosa-1,6-bisfosfato como la fructosa-1-P. La fructosa-1-P 
da lugar a la formación de dihidroxiacetona fosfato (DHAP) y gliceraldehído. El 
gliceraldehído es metabolizado por la triosaquinasa a gliceraldehído-3-P, un intermediario 
de la glucólisis. La fructoquinasa no es una enzima regulable, lo que implica que el uso de 
fructosa por el hígado está pobremente controlado. Un exceso de fructosa podría 
disminuir los depósitos de Pi hepáticos y, consecuentemente afectar la síntesis de ATP. 
Las reacciones involucradas son aquellas catalizadas por la fructoquinasa y las enzimas 
de la fosforilación oxidativa. 
 fructosa + ATP  fructosa-1-P + ADP 
 ADP + Pi  ATP (fosforilación oxidativa) 
Neto: Pi + fructosa  fructosa-1-P 
 
El consumo de Pi hace imposible que la mitocondria hepática sintetice ATP por 
fosforilación oxidativa. La concentración de ATP cae a niveles muy bajos no permitiendo 
al hígado cumplir con sus funciones normales. Se produce daño celular ya que no se 
pueden mantener los gradientes iónicos normales por medio de las bombas de cationes 
dependientes de ATP. Es por eso que la ingesta de grandes cantidades de fructosa, como 
sacarosa o jarabe de alta fructosa (se utiliza en la elaboración de alimentos y bebidas) 
tiene consecuencias perjudiciales para nuestro organismo. Aumenta la llegada de fructosa 
al hígado, su metabolismo no involucra la reacción marcapasos de la glucólisis (reacción 
catalizada por la fosfofructoquinasa 1), se incrementa la producción de acetil-CoA con el 
consecuente aumento de la síntesis de ácidos grasos, triacilglicéridos y colesterol, que 
elevan los niveles de VLDL circulantes y finalmente los niveles de LDL. Todo esto 
potenciado por la insulina secretada ante el estímulo del aumento de glucosa en sangre. 
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA HUMANA 
MATERIA QUÍMICA BIOLÓGICA - CICLO LECTIVO 2017 
14 
 
 
 
Intolerancia a la fructosa 
Se han identificado anormalidades hereditarias en el metabolismo de la fructosa. 
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA HUMANA 
MATERIA QUÍMICA BIOLÓGICA - CICLO LECTIVO 2017 
15 
 
La fructosuria esencial es una alteración metabólica benigna causada por la 
ausencia de fructoquinasa que normalmente está presente en el hígado, islotes 
pancreáticos y corteza adrenal. La fructosuria depende de la cantidad de fructosa ingerida 
y del tiempo luego de la ingesta. Debido a que la alteración es asintomática y que no 
causa daño, esta puede pasar sin ser diagnosticada. 
La intolerancia heredada a la fructosa es una alteración potencialmente letal que 
resulta de la ausencia de la aldolasa B, normalmente está presente en el hígado, intestino 
delgado y corteza adrenal. Esta alteración se caracteriza por hipoglucemia severa y 
vómito luego del consumo de fructosa. También puede cursar con falta de apetito, 
ictericia, hepatomegalia, hemorragia, y eventualmente insuficiencia hepática y la muerte. 
La hipoglucemia que ocurre luego del consumo de la fructosa se debe a la inhibición por 
el aumento de fructosa-1-fosfato sobre la reacción de la glucógeno fosforilasa 
(glucógenolisis) y por la disminución de la gluconeogénesis en el paso de la deficiencia de 
aldolasa. Los pacientes no tienen síntomas si consumen dietas libres de fructosa y 
sacarosa. 
 
 
Metabolismo de la galactosa 
La lactosa o azúcar de la leche, un disacárido formado por glucosa y galactosa, es 
una fuente importante de galactosa en la dieta humana. La formación de glucosa-1-P a 
partir de galactosa sigue una vía que epimeriza el C4 de la galactosa. 
Esto ocurre a través de una serie de pasos. Primero la galactosa es fosforilada por 
la galactoquinasa para formar galactosa-1-fosfato. La epimerización de la galactosa-1-
fosfato a glucosa-1-fosfato requiere la transferencia de UDP desde la uridinafosfoglucosa 
(UDP-glucosa) catalizada por la galactosa-1-fosfato uridiltransferasa. Esto genera UDP-
galactosa y glucosa-1-fosfato. La UDP-galactosa es epimerizada a UDP-glucosa por la 
UDP-galactosa-4-epimerasa y el resultado es aumento de la síntesis de glucógeno. 
 
En ayunas la UDP-glucosa formada se utiliza para metabolizar la galactosa 
generando glucosa-1-fosfato,que entonces es convertida a glucosa-6-fosfato por la 
fosfoglucomutasa. 
Como la epimerasa cataliza una reacción reversible, la glucosa puede convertirse 
en galactosa para la síntesis de lactosa (en glándula mamaria), proteoglicanos, 
glicolípidos y glicoproteínas. 
 
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/dispomim.cgi?id=229800
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/dispomim.cgi?id=229600
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA HUMANA 
MATERIA QUÍMICA BIOLÓGICA - CICLO LECTIVO 2017 
16 
 
 
 
GALACTOSEMIA 
La galactosemia es una enfermedad autosómica recesiva debida al déficit de las 
enzimas implicadas en el metabolismo de la galactosa. Puede ser causada por deficiencia 
de la enzima galactosa-1-fosfato uridiltransferasa (en el 95% de los casos) o de la 
galactoquinasa. 
La galactosemia aparece en 1 de cada 65 mil nacimientos aproximadamente. Los 
niños afectados tienen vómitos y diarreas cuando consumen leche y son comunes el 
agrandamiento del hígado e ictericia, desarrollo de cataratas y falla en el crecimiento, más 
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA HUMANA 
MATERIA QUÍMICA BIOLÓGICA - CICLO LECTIVO 2017 
17 
 
D-glucosa 
quinasa 
ATP ADP 
D-glucosa-6-P 
mutasa 
D-glucosa-1-P 
UTP PPi 
UDP-glucosa 
4-epimerasa 
UDP-galactosa 
aún, muchos galactosémicos padecen retardo mental y la enfermedad puede llevar 
eventualmente a la muerte por daño hepático. 
Los síntomas suelen empezar unos días o semanas después del nacimiento. El 
niño rechaza la lactancia, sea esta artificial o materna, presenta vómitos, signos de 
malnutrición y retraso en el crecimiento. Los niveles de galactosa en sangre 
(galactosemia) y en orina (galactosuria) suelen estar elevados. 
El daño en la galactosemia es causado por acumulación de sustancias tóxicas más 
que por ausencia de un metabolito esencial. La galactosa es imprescindible para la 
biosíntesis de membranas celulares, cerebrósidos, glucoproteínas y otros componentes 
celulares y puede formarse, aún en los pacientes galactosémicos, a partir de glucosa-1-
fosfato. La UDP-galactosa que se forma se utiliza directamente en el proceso biosintético. 
 
 
 
 
 
 
Como consecuencia de la deficiencia de la galactosa-1-fosfato uridiltransferasa, se 
acumula galactosa-1-P en los tejidos y en la sangre, produciéndose lesiones tisulares. El 
hígado es el principal órgano afectado observándose agrandamiento hepático e ictericia, 
también se observa falla renal. 
Otra de las sustancias tóxicas es el galactitol, formado por la reducción de la 
galactosa. Los niveles de galactitol, están igualmente elevados en plasma y orina en 
éstos enfermos, siendo la excreción urinaria de galactitol un buen indicador de la 
evolución de la enfermedad. 
El galactitol es un producto que no se metaboliza y que difunde pobremente, por lo 
que su acumulación en los tejidos, en particular en el sistema nervioso central y en las 
lentes ocasiona efectos neurológicos y cataratas debido a que, por ser un polialcohol 
retiene agua y su acumulación lleva al edema celular. 
El diagnóstico de confirmación de esta enfermedad es la demostración de ausencia 
o déficit de la galactosa-1-fosfato uridiltransferasa eritrocitaria. Puede hacerse también 
diagnóstico prenatal, mediante la determinación de la actividad enzimática en cultivo de 
células de amniocentesis o detectando un aumento del galactitol en el líquido amniótico. 
El tratamiento consiste en una dieta libre de galactosa, sin leche ni productos 
lácteos, con la que se normalizan los síntomas agudos. Las complicaciones a largo plazo, 
como el déficit intelectual suelen permanecer, en la mayoría de los pacientes. 
Algunos de los estudios muestran que con el paso de los años, aunque los niños y 
adolescentes reciban un tratamiento para la galactosemia pueden tener problemas en el 
habla, el lenguaje, la audición, coordinación del aparato fino motor, sufrir hemorragias en 
el humor vítreo, convulsiones, impedimento del desarrollo físico y problemas de 
aprendizaje. 
Las personas con deficiencia en galactosa-1-fosfato uridiltransferasa, presentan 
a veces una enfermedad menos grave debido a que durante la niñez se desarrolla una 
enzima alternativa para la utilización de la galactosa. La galactosa-1P en lugar de 
reaccionar con UDP-glucosa reacciona con UTP para formar UDP-galactosa. Esta vía 
alternativa puede utilizar sólo una fracción de galactosa, sin embargo es suficiente como 
para permitir que la persona incluya algo de galactosa en su dieta. 
 
 
 
 
 
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA HUMANA 
MATERIA QUÍMICA BIOLÓGICA - CICLO LECTIVO 2017 
18 
 
CASO CLÍNICO 
El paciente es un varón, el primer niño de unos padres sin consanguinidad 
conocida. El parto fue normal y su peso al nacer fue de 3,78 kg. A partir del tercer día de 
vida el niño desarrolló un grado de ictericia que fue en aumento y al mismo tiempo se 
encontraba decaído y con dificultad para mamar. A los 6 días tenía una bilirrubinemia de 
14 mg/dl y su peso era 15% inferior al normal. Fue ingresado al hospital al séptimo día del 
nacimiento. El tono muscular estaba aumentado y comenzó a sufrir convulsiones. Al 
noveno día comenzó a vomitar, se apreció un aumento en el tamaño del hígado y se 
acentuaron los síntomas cerebrales. 
Se realizó una prueba para azúcares reductores en orina y dio positiva. Una prueba 
para D-glucosa en orina dio negativa. Se sospechó entonces de galactosemia hereditaria, 
y se realizaron pruebas específicas que confirmaron el diagnóstico. 
 
Hemoglobina: 12,4 mmol/l (normal) 
AST: 61UI/l (elevada) 
ALT: 40 UI/L (elevada) 
Bilirrubina: 14 mg/dl (elevada) 
Galactosa-1-P-uridiltransferasa: 0 (Valor normal: de 2 a 31 unidades / gramo de 
Hb). 
Se interrumpió la alimentación láctea, sustituyéndola por la administración de 
glucosa intravenosa y posteriormente por una dieta sin galactosa. Con este tratamiento el 
paciente mejoró de forma sorprendente. 
 
Cuestionario del caso clínico: 
1) ¿Cuáles son los efectos bioquímicos de la galactosemia? 
2) ¿Existe una fuente alternativa de galactosa tisular para los pacientes sometidos 
a una dieta sin galactosa? 
3) ¿Podría una madre homocigota para la galactosemia ser capaz de producir 
lactosa en su leche? 
4) ¿Cuáles son las interpretaciones de los resultados de laboratorio? 
5) Los estudios también indicaron la presencia de galactitol en la orina. ¿Mediante 
qué mecanismo se sintetizó? 
6) ¿Qué diferencias se observarían si la enzima deficitaria hubiera sido la 
galactoquinasa? 
 
 
INTOLERANCIA A LA LACTOSA, METABOLISMO DE GALACTOSA Y 
FRUCTOSA 
Cuestionario 
1.- ¿Por qué el hígado sintetiza más lípidos ante un exceso de consumo de 
fructosa que de glucosa? 
2.- Indique todas las reacciones involucradas en el metabolismo de la galactosa. 
Nombre todos los sustratos y productos y las enzimas participantes. 
3.- Indique las diferencias que se encuentran entre un cuadro de intolerancia a la 
lactosa y una galactosemia. 
 
Ejercitación: 
1.- Indique la opción correcta en relación a la digestión de la lactosa: 
a) Se produce en la boca por acción de la amilasa. 
b) Requiere de la hidrólisis de la unión α1-4 entre monosacáridos. 
c) Por hidrólisis se generan glucosa y fructosa. 
d) Requiere de una disacaridasa específica para la unión β1-4. 
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA HUMANA 
MATERIA QUÍMICA BIOLÓGICA - CICLO LECTIVO 2017 
19 
 
 
2.- ¿Cuál de las siguientes características NO CORRESPONDE a las que presenta 
el paciente con intolerancia a la lactosa? 
a) Dolor abdominal por distención 
d) Diarreas acuosas por retención de agua en el intestino 
c) Aumento de peso 
d) Déficit de lactasa 
 
3.- ¿Por qué el hígado sintetiza más lípidos ante un exceso de consumo de 
fructosa? (MARQUE LA INCORRECTA) 
a) El gliceraldehído formado se utiliza para la síntesis de colesterol 
b) La fructosa se metaboliza a DHAP y gliceraldehído salteando la enzima 
marcapasos FFK1 
c) Aumenta el acetil-CoA que ingresa al ciclo de Krebs para dar energía. 
d) Se produce mucho ATP que frena al ciclo de Krebs acumulandoCitrato para 
síntesis de Lípidos 
 
4.- Indique la opción correcta en relación al metabolismo de la galactosa: 
a) Aumenta la síntesis de lípidos 
b) Es sustrato para la síntesis de glucógeno 
c) Requiere de la galactoisomerasa 
d) Se epimeriza a fructosa-1-P 
 
5.- ¿Cuál de las siguientes relaciones entre enzima afectada y patología producida 
es correcta? 
a) Ausencia de amilasa: intolerancia a la lactosa 
b) Ausencia de epimerasa: intolerancia a la fructosa 
c) Deficiencia de uridil-transferasa: galactosemia 
d) Déficit de fructoquinasa: intolerancia a la lactosa