metabolismo_de_carbohidratos

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Metabolismo de carbohidratos
Dr. José Manuel Narvaéz Mastache
Durango, Dgo., a 5 de julio de 2022
Santander Live
Bioquímica II.
1
Contenido
 Carbohidratos
Generalidades 
Vía de utilización de la glucosa: Glucólisis. 
 Vía de aporte de la glucosa: Glucogenolisis, Gluconeogènesis.
Importancia de la glucosa como combustible
 Fuentes de la glucosa en la dieta
 Criterios clave de glucólisis
Glucolisis
Localización Tisular
Reacciones de la glucólisis
ETAPA I: Inversión de la energía
ETAPA II: Generación de energía
Ciclo de krebs
Cadena transportadora de electrones
2
 Son propiedades del agua:
Gran capacidad disolvente
 Alta tensión superficial
 Capilaridad
 Alto calor específico
 Alto calor de vaporización
 Punto de ebullición: 100 ºC
 Punto de congelación: 0 ºC
 Densidad máxima a 4ºC
 Capacidad de disociación
Son funciones de las sales
minerales:
Participar en la contracción muscular (Ca2+ )
Participar en el impulso nervioso (Na+ y K+)
Participar en la regulación de la presión sanguínea (Na+)
Transportar oxígeno (Fe2+) 
 Formar parte de la clorofila (Mg2+) 
Biomoléculas
 Biomoléculas inorgánicas:
moléculas que no presentan carbono en su estructura. 
 Biomoléculas orgánicas:
moléculas que presentan carbono en su estructura. 
 Sales minerales
 Agua
Proteínas
Ácidos nucleicos
Lípidos
Carbohidratos
1. Bioelementos y biomoléculas
2. Carbohidratos
	CARBOHIDRATOS	
	Elementos principales	C, H, O
	Características	Son la fuente más abundante y económica de energía alimentaria de nuestra dieta.
	Fuentes	Están presentes tanto en los alimentos de origen animal (leche y sus derivados), como en los de origen vegetal (legumbres, cereales, harinas, verduras y frutas).
	Molécula básica	Monosacárido
	Tipo de enlace	Glucosídico
Los carbohidratos también se conocen como glúcidos o hidratos de carbono.
Hexosas: 6 carbonos en su estructura
2.1 Monosacáridos
2. Carbohidratos
2.1 Monosacáridos
2. Carbohidratos
Pentosas: 5 carbonos en su estructura
Unión de dos monosacáridos a través de enlace glucosídico. 
2.2 Disacáridos
2. Carbohidratos
CH2OH
OH
OH
OH
HO
H
H
H
H
O
H
SÍNTESIS POR CONDENSACIÓN
HOCH2
HO
OH
HO
H
H
O
H
CH2OH
HOCH2
HO
OH
H
H
O
H
CH2OH
O
O
H
H
CH2OH
OH
OH
HO
H
H
H
H
O
H
glucosa
fructosa
sacarosa
2.2 Disacáridos
2. Carbohidratos
Sacarosa:
Maltosa:
Almidón: Polímero vegetal de glucosas alfa, cuya función es reservar energía para la planta. Presente en semillas como el trigo y tubérculos como la papa.
2.3 Polisacáridos
2. Carbohidratos
Unión de varios monosacáridos 
Celulosa: Polímero vegetal de glucosas beta, cuya función es estructural. Presente en las paredes vegetales.
2.3 Polisacáridos
2. Carbohidratos
Unión de varios monosacáridos 
Glucógeno: Polímero animal de glucosas alfa, cuya función es la reserva energética. Presente en músculos y en hígado.
2.3 Polisacáridos
2. Carbohidratos
Unión de varios monosacáridos 
Quitina: Polímero de glucosas beta modificadas cuya función es estructural. Presente en la pared celular de hongos y en el exoesqueleto de artrópodos.
2.3 Polisacáridos
2. Carbohidratos
Unión de varios monosacáridos 
Fuentes de la glucosa en la dieta
Cereales
Lácteos
6
13
Frutas
Granos
Fibras
Glucosa 
Importancia de la glucosa como combustible
5
14
Carbohidrato mas elemental y esencial para la vida
Principal combustible del cerebro
Modo principal de obtener energía para realizar actividades como correr, pensar, etc. 
Combustible de muchas células en el organismo
SALIVA: Amilasa salival
JUGO PANCREÁTICO: Amilasa pancreática
DIGESTIÓN DE CARBOHIDRATOS
DIGESTIÓN DE CARBOHIDRATOS
ENZIMAS DE MUCOSA INTESTINAL
DISACARIDASAS
SACARASA-ISOMALTASA
LACTASA-FLORIZINA
MALTASA-GLUCOAMILASA
TREHALASA
ABSORCIÓN:HIDRATOS DE CARBONO
GLUCOSA Y GALACTOSA
LOS CARBOHIDRATOS SON MUY HIDROFÍLICOS
FRUCTOSA
Transporte de glucosa
Transporte activo secundario (Na/glucosa)
Difusión facilitada
	Difusión facilitada	Función	Sitios
	GLUT 1	Captación basal de glucosa	Placenta, BHE, Encéfalo, eritrocitos, riñón
	GLUT 2	Sensor de Cel. β
Enterocitos y tubulos	Cel. β
Hígado
Enterocito
Riñón 
	GLUT 3	Captación basal de glucosa	Encéfalo, placenta, riñones
	GLUT 4 (x10)	Estimulado por insulina	Cardiomiocito
Rabdomiocito
Adipocito y otros
	GLUT 5	Transporte fructosa	Yeyuno, 
Vesícula seminal
	GLUT 6		
	GLUT 7	Transporta glucosa-6-fosfato en RER	Hígado
Nivel tejido y órgano
Murray. R. «HARPER. Bioquímica ilustrada». 28ª ed. McGrawHill. 2009. China.
Nivel subcelular
Glucólisis
Gluconeogénesis
Ciclo Krebs
B-OX
Cetogénesis
Vía pentosas fosfato
Lipogénesis
Esterificación
Lipólisis
Proteogénesis
Glucogénesis
Glucogenólisis
Transaminación
Murray. R. «HARPER. Bioquímica ilustrada». 28ª ed. McGrawHill. 2009. China.
Criterios clave de la glucolisis
Localización
La glucólisis tiene lugar en todas las células del organismo, pero en los hematíes es la única vía para producir energía.
Zona
La glucólisis se produce en el citosol celular. El piruvato formado puede trasladarse a la mitocondria para sumarse al ciclo del ATC
Secuencia de acontecimientos
La glucólisis tiene 10 reacciones
Pasos claves
Reacción de la hexocinasa
Reacción de la fosfofructocinasa
Piruvato cinasa
Efecto de la inhibición del ciclo
Aumento en intermediario que se producen antes del lugar de la inhibición
Disminución de intermedios formados tras el bloqueo
Propósito de la vía
Oxidación de la glucosa (sustrato) a piruvato (producto) con generación de energía en forma de ATP y NADH
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26
Glicolisis
Localización Tisular 
CITOSOL
TODOS LOS SERES VIVIENTES, METABOLIZAN LA GLUCOSA
8
28
En condiciones anaeróbias (deficiencia de oxígeno), el PIRUVATO que se obtiene de la glucólisis no ingresa a la mitocondria sino que permanece en el citoplasma, donde se reduce a LACTATO.
Cuando se realiza ejercicio físico intenso, el oxígeno almacenado en las células musculares se agota rápidamente, por lo que se acumula lactato, el cual hace que los músculos se fatiguen y se hinchen. 
Después del ejercicio, una persona respira con rapidez para reponer el déficit de oxígeno en que se incurre durante el ejercicio. 
La mayor parte del lactato producido se transporta al hígado donde se utiliza como sustrato GLUCONEOGÉNICO (para sintetizar glucosa).
Las coenzimas son moléculas orgánicas pequeñas que trabajan junto con algunas enzimas y sirven para transportar grupos moleculares pequeños o electrones.
Muchas coenzimas provienen de vitaminas, cómo es el caso de la Coenzima A, la cual proviene de la vitamina B5 o ácido pantoténico. 
La coenzima A se encarga específicamente de transportar grupos ACILO. El tamaño de este grupo acilo puede variar entre un grupo acetilo (2 carbonos) hasta ácidos grasos de cadena larga. El transporte de grupos acilo es un proceso muy importante en el metabolismo humano, tanto en vías anabólicas como catabólicas. 
Ciclo de krebs
Producción de energia por molécula de glucosa
45
Glucólisis: entradas y salidas
55
Ciclo de krebs: entradas y salidas
56
Fermentación: 
Entradas y salidas
57
M en C Margarita Velazquez
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Glicemia
Medida de concentración de glucosa libre en sangre, suero o plasma sanguíneo. 
24
Estado absortivo. 
Corresponden a los momentos de ingesta. 
Síntesis de moléculas complejas. 0 – 4 horas después de comer.
Estado postabsortivo. 
Corresponde a los intervalos de ayuno entre las comidas
 Reacciones catabólicas. 4 a 6 horas después de comer.
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Glicemia Basal
Cantidad presente por la mañana
Glicemia Postprandrial
Cantidad después de la ingestión de alimentos
Valores Normales de la Glicemia
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Valores de glucemia basal (en ayunas) considerados normales
Normoglucemia o Glicemia normal
Entre 65-70 y 110 mg/dl.
HiperglucemiaSuperior a 110 mg/dl.
Hipoglucemia
Inferior a 65 mg/dl.
Valores de glucemia postprandrial considerados normales
Dos horas después de las comidas la glucemia debe ser inferior a 
140 mg/dl.
En personas con diabetes, se aceptan unos niveles discretamente superiores: 
- En ayunas, hasta 140 mg/dl.
- Dos horas después de las comidas, hasta 180 mg/dl.
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Glucosuria
Proceso en el que la glucosa (azúcar) se excreta por la orina
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Rango normal de glucosa en la orina: 
(0 - 0.8 mmol/l)
(0 - 15 mg/dL).
Se puede excretar glucosa por la orina a pesar de que su concentración en la sangre sea normal
La presencia de la glucosa en la orina se detecta en un análisis de orina rutinario
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Diabetes
Síndrome caracterizado por la alteración del metabolismo de los carbohidratos.
Por la falta de la secreción de la insulina
Por disminución de la sensibilidad de los tejidos a esta hormona
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Diabetes tipo I: diabetes mellitus dependente de insulina (IDDM)
Incapacidad para producir suficiente insulina
Diabetes tipo II: Diabetes mellitus no dependiente de insulina (NIDDM)
Se produce insulina, pero alguna característica del sistema de respuesta es defectuosa
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Prueba de Tolerancia a la glucosa
Método de diagnóstico para la diabetes y la hipoglucemia reactiva, sirve para verificar la forma en que el cuerpo metaboliza o descompone el azúcar de la sangre
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Curva de tolerancia a la glucosa
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Hemoglobina Glicosilada
Examen de laboratorio que muestra el nivel promedio de azúcar (glucosa) en la sangre durante los últimos tres meses
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Resultados normales
Normal (no hay diabetes): menos de 5.7%
Prediabetes: 5.7 a 6.4%
Diabetes: 6.5% o más
66
Fuentes bibliográficas
30
Blanco, A. (2006). Química Biológica - 8va Edición. Buenos Aires : El Ateneo.
David L. Nelson, M. M. (2007). Lehninger - Principios de Bioquímica, 5ta Edición. New York, Basingstoke: Omega.
INSTITUTO TECNOLOGICO DE VILLA HERMOSA. (30 de 09 de 2009). Estereoisómeria. Recuperado el 08 de 09 de 2014, de organicatecnologico.blogspot.com
Mathews, C., Van Holde, K., & Ahern, K. (2002). Bioquímica - 3a Edición . Madrid: Pearson Educación, S.A.
Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2007). Lehninger - Principios de Bioquímica, 5ta Edición. . Barcelona: Omega.
Robert K, M., Bender, D. A., & Botham, K. M. (2010). Harper - Bioquímica Ilustrada - 28a Edición. McGRAW-HILL.
Voet, D., Voet, J. G., & Pratt, C. W. (2007). Fundamentos de Bioquímica. Editorial Médica Panamericana.
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GRACIAS
Glicolisis Etapa I
Se invierte energía en forma de ATP
La Glucosa es fosforilada por una molécula de ATP por la enzima hexocinasa (que es una transferasa) quedando la molécula glucosa 6-fosfato. 
Esta reacción es irreversible.
1. FOSFORILACION DE LA GLUCOSA
.
ΔGI0 = -16,7 kJ/mol
9
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Glicolisis Etapa I
Se invierte energía en forma de ATP
La glucosa 6-fosfato cambia de forma, es decir sufre una isomerización, gracias a la enzima fosfoglucosa isomerasa, la molécula se convierte en fructosa 6-fosfato. 
Es una reacción reversible.
2. ISOMERIZACION DE LA GLUCOSA 6- FOSFATO
ΔGI0 = 1,7 kJ/mol
10
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Glicolisis Etapa I
Se invierte energía en forma de ATP
La fructosa 6-fosfato es fosforilada por la enzima fosfofructocinasa (Es una liasa), pasando a ser fructosa 1,6-bifosfato. 
Esta reacción es irreversible.
3. FOSFORILACION DE LA GLUCOSA 6- FOSFATO A FRUCTOSA 1,6- BIFOSFATO
ΔGI0 = -2,9 kJ/mol
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Glicolisis Etapa I
Se invierte energía en forma de ATP
La fructosa 1,6-bifosfato es rota en 2 moléculas por la enzima aldolasa, quedando dos moléculas de 6 carbonos, la Dihidroxiacetona fosfato y el gliceraldheido 3-fosfato. 
Esta es una reacción reversible.
4. ROTURA DE LA FRUCTOSA 1-6 BIFOSFATO
.
ΔGI0 = 23,8 kJ/mol
12
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Glicolisis Etapa I
Se invierte energía en forma de ATP
La Dihidroxiacetona fosfato cambia su estructura gracias a una enzima isomerasa, que la vuelve gliceraldheido 3-fosfato. 
Reacción reversible
5. INTERCONVERSION DE LAS TRIOSAS FOSFATO
.
ΔGI0 = 7,5 kJ/mol
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Glicolisis
Localización Tisular 
CITOSOL
TODOS LOS SERES VIVIENTES, METABOLIZAN LA GLUCOSA
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Glicolisis Etapa II
Generación de energía
El Gliceraldehido 3-fosfato adquiere otro grupo fosfato por la enzima triosa fosfato deshidrogenasa, quedando la molécula 1,3 Bifosfatoglicerato. 
Reacción reversible. 
Reacción de oxido-reducción.
 Se genera un NADH. 
6. OXIDACION DEL GLICERALDEHIDO 3- FOSFATO A 1,3- BIFOSFOGLICERATO
ΔGI0 = 6,3 kJ/mol
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Glicolisis Etapa II
Generación de energía
Entra ADP y roba un grupo fosfato a la 1,3-bifosfatoglicerato, actúa la enzima fosfoglicerocinasa para formar 3-fosfatoglicerato, formando la primera molécula de ATP. 
Reacción Reversible.
7. TRANSFERENCIA DE FOSFORILO DESDE EL 1,3- BIFOSFOGLICERATO AL ADP
ΔGI0 = ?
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Glicolisis Etapa II
Generación de energía
Isomerización. 
El grupo fosfato de la 3-fosfatoglicerato es reacomodado gracias a la enzima Fosfogliceromutasa, quedándonos entonces 2-fosfoglicerato. 
Reacción reversible.
8. CONVERSION DE 3- FOSFOGLICERATO EN 
2- FOSFOGLICERATO
ΔGI0 = 4,4 kJ/mol
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Glicolisis Etapa II
Generación de energía
Sale una molécula de agua y se forma otro doble enlace, 2-fosfoglicerato pasa, gracias a la enzima Enolasa, a Fosfoenolpiruvato. 
Reacción reversible.
9. DESHIDRATACION DEL 2- FOSFOGLICERATO A FOSFOENOLPIRUVATO
ΔGI0 = 7,5 kJ/mol
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Glicolisis Etapa II
Generación de energía
Entra otra vez ADP y se lleva el grupo fosfato restante. La enzima Piruvatocinasa pasa la molécula Fosfoenolpiruvato a Piruvato. 
Se genera la segunda molécula de ATP. 
Esta reacción es irreversible.
10 . TRANSFERENCIA DE FOSFORILO DESDE EL FOSFOENOLPIRUVATO AL ADP
ΔGI0 = -31,4 kJ/mol
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Destinos del piruvato
Se oxida perdiendo el grupo carboxilo en forma de CO2 
Los electrones de la oxidación pasan al O2, formando H2O en la mitocondria
La energía de transferencia de estas reacciones impulsa a la síntesis de ATP en la mitocondria
EN CONDICIONES AEROBICAS
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El piruvato formado en la glucólisis puede continuar siendo metabolizado siguiendo una de las 3 rutas catabólicas distintas..
Reducción del piruvato a lactato
Cuando hay hipoxia en el músculo, el piruvato es aceptor de electrones de NADH, para generar NAD+ necesario para continuar con el ciclo de glucólisis.
Fermentación láctica.
EN CONDICIONES ANAEROBICAS
Glucosa
2NAD+
2NADH
2Piruvato
2lactato
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GLUCOSA + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi → 2PIRUVATO + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O
Balance Energético global
GLUCOSA + 2ATP + 2NAD+ + 4ADP + 2Pi → 2PIRUVATO + 2ADP + 2NADH + 2H+ + 4ATP + 2H2O
ECUACION CON TODAS LAS ENTRADAS DE ATP, NAD+, ADP, Pi 
ΔGI0 = ?
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OBTENEMOS LA ECUACION GLOBAL DE LA GLUCOLISIS 
NOTA: Por cada molécula de Gliceraldehido 3-fosfato se generan 2ATP y 1 NADH, como son dos moléculas de Gliceraldehido 3-fosfato, en total se general  4ATP y 2NADH, como se ocuparon 2ATP en la fase 1, el rendimiento total de la glucolisis es de 2ATP y 2NADH
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