Metabolismo de los Carbohidratos

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Metabolismo de los Carbohidratos 
 
El metabolismo de los carbohidratos es un proceso bioquímico esencial para el suministro de energía 
en los organismos vivos. Los carbohidratos, también conocidos como hidratos de carbono, son 
macronutrientes que se encuentran en alimentos como frutas, verduras, granos y productos lácteos. 
Desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento de la homeostasis energética del cuerpo, 
ya que son la principal fuente de energía para la mayoría de las funciones celulares. 
 
 Digestión y Absorción de Carbohidratos 
 
El metabolismo de los carbohidratos comienza con la digestión, que se inicia en la boca. La enzima 
salival amilasa empieza a descomponer los almidones en maltosa y dextrinas. Al llegar al estómago, 
la actividad de la amilasa se detiene debido al pH ácido, pero el proceso de digestión continúa en el 
intestino delgado. Aquí, la amilasa pancreática sigue descomponiendo los carbohidratos en 
disacáridos y trisacáridos. 
 
Las enzimas disacaridasas del borde en cepillo del intestino delgado (maltasa, sucrasa, y lactasa) 
descomponen los disacáridos en monosacáridos. Estos monosacáridos, principalmente glucosa, 
fructosa y galactosa, son absorbidos por las células epiteliales del intestino a través de 
transportadores específicos. La glucosa y la galactosa se absorben mediante un transporte activo 
secundario, mientras que la fructosa se absorbe por difusión facilitada. 
 
 Transporte y Utilización de la Glucosa 
 
Una vez absorbidos, los monosacáridos ingresan a la circulación portal y son transportados al hígado. 
La glucosa es el principal monosacárido que circula en la sangre y es utilizado por las células como 
fuente de energía primaria. En el hígado, la glucosa puede ser convertida en glucógeno para 
almacenamiento (glucogénesis) o utilizada para la síntesis de ácidos grasos y triglicéridos 
(lipogénesis). 
 
La regulación de la glucosa en sangre está controlada por las hormonas insulina y glucagón. La 
insulina, producida por las células beta del páncreas, promueve la captación de glucosa por las 
células y su almacenamiento como glucógeno. El glucagón, producido por las células alfa del 
páncreas, estimula la degradación del glucógeno hepático (glucogenólisis) y la producción de glucosa 
a partir de precursores no glucídicos (gluconeogénesis) cuando los niveles de glucosa en sangre son 
bajos. 
 
 Vías Metabólicas de los Carbohidratos 
 
El metabolismo de los carbohidratos involucra varias vías bioquímicas interrelacionadas: 
 
1. Glucólisis: La glucólisis es el proceso de descomposición de la glucosa en piruvato, produciendo 
ATP y NADH. Ocurre en el citoplasma de todas las células y consta de una serie de diez reacciones 
enzimáticas. En condiciones anaeróbicas, el piruvato se convierte en lactato, mientras que en 
condiciones aeróbicas, el piruvato entra en la mitocondria para su ulterior oxidación en el ciclo de 
Krebs. 
 
2. Ciclo de Krebs (Ciclo del Ácido Cítrico): En la mitocondria, el piruvato se convierte en acetil-CoA, 
que ingresa al ciclo de Krebs. Este ciclo genera NADH y FADH2, que son utilizados en la cadena de 
transporte de electrones para producir ATP. Además, el ciclo de Krebs produce intermediarios que 
son utilizados en otras vías biosintéticas. 
 
3. Cadena de Transporte de Electrones: Los electrones transportados por NADH y FADH2 son 
transferidos a través de una serie de complejos proteicos en la membrana mitocondrial interna, lo 
que genera un gradiente de protones que impulsa la síntesis de ATP mediante la fosforilación 
oxidativa. 
 
4. Glucogénesis y Glucogenólisis: La glucogénesis es la síntesis de glucógeno a partir de glucosa, 
mientras que la glucogenólisis es la degradación de glucógeno para liberar glucosa. Ambas vías son 
esenciales para el mantenimiento de los niveles de glucosa en sangre y son reguladas por las 
hormonas insulina y glucagón. 
 
5. Gluconeogénesis: La gluconeogénesis es la síntesis de glucosa a partir de precursores no glucídicos 
como lactato, glicerol y aminoácidos. Esta vía ocurre principalmente en el hígado y en menor medida 
en los riñones. Es crucial durante el ayuno prolongado o el ejercicio intenso para mantener los 
niveles de glucosa en sangre. 
 
6. Vía de las Pentosas Fosfato: Esta vía produce ribosa-5-fosfato para la síntesis de nucleótidos y 
NADPH para la biosíntesis reductiva y la protección contra el estrés oxidativo. La vía de las pentosas 
fosfato es especialmente activa en tejidos con alta tasa de síntesis de ácidos grasos y nucleótidos, 
como el hígado y las glándulas suprarrenales. 
 
 Regulación del Metabolismo de los Carbohidratos 
 
El metabolismo de los carbohidratos está finamente regulado por una serie de mecanismos 
hormonales y alostéricos para asegurar un suministro constante de energía y mantener la 
homeostasis metabólica. Algunas de las principales hormonas involucradas son: 
 
1. Insulina: Promueve la captación de glucosa por las células, la síntesis de glucógeno en el hígado y 
los músculos, y la síntesis de ácidos grasos. La insulina inhibe la gluconeogénesis y la glucogenólisis. 
 
2. Glucagón: Estimula la glucogenólisis y la gluconeogénesis en el hígado para aumentar los niveles 
de glucosa en sangre durante el ayuno. También promueve la lipólisis en el tejido adiposo. 
 
3. Adrenalina y Noradrenalina: Liberadas durante el estrés o el ejercicio, estas hormonas estimulan 
la glucogenólisis en el hígado y los músculos, y la lipólisis en el tejido adiposo. 
 
4. Cortisol: Esta hormona glucocorticoide promueve la gluconeogénesis y la lipólisis, y reduce la 
captación de glucosa por las células, asegurando la disponibilidad de glucosa durante períodos de 
estrés prolongado. 
 
5. Hormona del Crecimiento: Estimula la lipólisis y reduce la captación de glucosa por los músculos 
y el tejido adiposo, aumentando la disponibilidad de glucosa en sangre. 
 
 
Alteraciones del Metabolismo de los Carbohidratos 
 
Las alteraciones en el metabolismo de los carbohidratos pueden llevar a una serie de trastornos 
metabólicos. Entre los más comunes se encuentran: 
 
1. Diabetes Mellitus: Un grupo de enfermedades caracterizadas por hiperglucemia crónica debido a 
defectos en la secreción de insulina, la acción de la insulina, o ambas. La diabetes tipo 1 es una 
enfermedad autoinmune que destruye las células beta pancreáticas, mientras que la diabetes tipo 2 
se asocia con resistencia a la insulina y secreción insuficiente de insulina. 
 
2. Hipoglucemia: Un estado de niveles bajos de glucosa en sangre que puede resultar de una excesiva 
administración de insulina, ayuno prolongado, o defectos en la gluconeogénesis o la glucogenólisis. 
La hipoglucemia puede causar síntomas como temblores, sudoración, confusión y, en casos graves, 
convulsiones y pérdida de conciencia. 
 
3. Enfermedades de Almacenamiento de Glucógeno: Un grupo de trastornos hereditarios 
caracterizados por la acumulación anormal de glucógeno en los tejidos debido a defectos en las 
enzimas involucradas en la síntesis o degradación del glucógeno. Estos trastornos pueden afectar el 
hígado, los músculos, y otros órganos, causando una variedad de síntomas dependiendo del tipo 
específico de la enfermedad. 
 
4. Intolerancia a la Lactosa: Una condición en la que la deficiencia de lactasa, la enzima que 
descompone la lactosa, lleva a una incapacidad para digerir productos lácteos. Esto puede causar 
síntomas gastrointestinales como hinchazón, diarrea y dolor abdominal. 
 
 Impacto Nutricional y Dietético 
 
La ingesta y calidad de los carbohidratos en la dieta tienen un impacto significativo en la salud 
metabólica. Los carbohidratos refinados y los azúcares añadidos pueden conducir a picos rápidos en 
los niveles de glucosa en sangre y contribuir al desarrollo de resistencia a la insulina y obesidad. En 
contraste, los carbohidratos complejos y las fibras dietéticas, presentes en frutas, verduras, granos 
enteros y legumbres, son digeridos más lentamente y proporcionan una liberación gradual de 
glucosaen la sangre, lo que ayuda a mantener la saciedad y un mejor control glucémico. 
 
El índice glucémico (IG) es una medida de la velocidad a la que los carbohidratos en los alimentos 
aumentan los niveles de glucosa en sangre. Los alimentos con un IG bajo son preferibles para 
personas con diabetes o aquellos que buscan controlar su peso, ya que inducen menores picos de 
glucosa y una respuesta insulínica más moderada.