Clase 2 ESTRUCTURA Y METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS - CLASE 2

Vista previa del material en texto

ESTRUCTURA Y METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS
PROF. BIOQ. ROSANA MARIEL GONZALEZ DE GAMARRA
Los carbohidratos son polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas o sustancias que se generan de estos compuestos cuando son hidrolizados . Están compuestas por carbono, hidrógeno y Oxígeno.
 La glucosa es el carbohidrato más importante; casi todo el carbohidrato de la dieta se absorbe hacia el torrente sanguíneo como glucosa.
 Las enfermedades relacionadas con el metabolismo de los carbohidratos son diabetes mellitus, galactosemia, enfermedades por depósito de glucógeno e intolerancia a la lactosa.
Tipos principales de carbohidratos
Monosacáridos o azúcares simples : Los monosacáridos son los azúcares que no se pueden hidrolizar ,es decir ,no se descomponen en otros compuestos más simples. Pueden clasificarse como triosas, tetrosas, pentosas, hexosas o heptosas , dependiendo del número de átomos de carbono, y como aldosas o cetosas , dependiendo de si tienen un grupo aldehído o cetona. Entre ellas están la glucosa, la galactosa, la fructosa, la la ribosa y la desoxirribosa
Los disacáridos : son moléculas de condensación o de unión de dos unidades de monosacárido; los ejemplos son maltosa , lactosa y sacarosa.
 Los oligosacáridos: son moléculas de condensación de 3 a 10 monosacáridos. Casi ninguno es digerido por las enzimas del ser humano. 
 Los polisacáridos :son moléculas de condensación de más de 10 unidades de monosacáridos , unidos repetidamente mediante enlaces glucosídicos , los ejemplos son los almidones y las dextrinas, que pueden ser polímeros lineales o ramificados.
Monosacaridos
Son sólidos cristalinos, e incoloros, solubles en agua e insolubles en solventes apolares. La mayoría tienen sabor dulce.
Los monosacáridos o azúcares sencillos son aldehídos o cetonas polihidroxilados . 
El esqueleto de los monosacáridos comunes están compuestos por cadenas de carbono no ramificados, en las cuales todos los átomos de carbono están unidos por uniones simples.
En la forma abierta uno de átomos de carbono esta unido por doble enlace al átomo de oxigeno, formando un grupo carbonil , los otros átomos de carbono están unidos cada uno a un grupo hidroxilo.
Cuando el grupo carbonilo esta en uno de los extremos (en un grupo aldehído) , el monosacárido es una aldosa.
Cuando el carbonilo esta en cualquier otra posición (grupo cetona), el monosacárido es una cetosa .
Los monosacáridos con cuatro, cinco, seis y siete átomos de carbono, se llaman tetrosas, pentosas, hexosas y heptosas .
Los más comunes son las D-glucosa, la D-fructosa, son intermediarios claves en las reacciones productoras de energía en la mayoría de los organismos
La D-ribosa y la 2-desoxi-D-ribosa son componentes de los nucleótidos y de los ácidos nucleicos.
Estructura cíclica de los monosacaridos
Los azúcares que contienen cuatro o más carbonos se encuentran principalmente en formas cíclicas. La formación del anillo se produce en solución acuosa debido a que los grupos aldehído y cetona reaccionan de manera reversible con los grupos hidroxilo presentes en el azúcar para formar hemiacetales y hemicetales cíclicos, respectivamente.
 Los hemiacetales y hemicetales ordinarios, que se forman cuando las moléculas que contienen un grupo funcional aldehído o cetona reaccionan con un alcohol, son inestables y revierten con facilidad a sus formas aldehído o cetona . Sin embargo, cuando el grupo aldehído o cetona y el grupo funcional alcohol son parte de la misma molécula se produce una reacción de ciclación intramolecular que puede formar productos estables. 
En solución acuosa todos los monosacáridos con cinco o más átomos de carbono se encuentran en estructura cíclica, en las cuales el grupo carbonilo forma una unión covalente con el oxigeno de un grupo hidroxilo presente en la cadena. La formación de estas estructuras en anillo se debe a la reacción entre alcoholes y aldehídos o cetonas.(Enlace covalente es la unión de dos átomos no metálicos ,comparten uno o más electrones , es decir se unen a través de sus electrones en el último orbital )
Los anillos hemiacetálicos de cinco miembros se denominan furanosas por su semejanza estructural con el furano. Por ejemplo, la forma cíclica de la fructosa se denomina fructofuranosa.
Los anillos de seis miembros se denominan piranosas por su semejanza con el pirano. La glucosa, en la forma piranosa, se denomina glucopiranosa.
LA GLUCOSA
Es llamada también dextrosa, por sus propiedades dextrorrotatorias , es el más abundante y de mayor importancia biológica, es utilizado como combustible por las células.
Se encuentra libre en los frutos maduros y también en la sangre.
La unión de muchas glucosas forma polisacáridos como almidón, celulosa, glucógeno, etc. También forma los disacáridos sacarosa y lactosa.
La glucosa es el carbohidrato más importante, la mayor parte de los carbohidratos de la dieta se absorbe al torrente sanguíneo como glucosa, otros azucares se convierten en glucosa en el hígado.
Las células que tienen un aporte limitado de oxígeno, como las del globo ocular, utilizan también grandes cantidades de glucosa para generar energía.
Las enfermedades que se relacionan con el metabolismo de carbohidratos incluyen diabetes mellitus, galactosemia, enfermedades de almacenamiento del glucógeno e intolerancia a la lactosa.
Un alto nivel de glucosa puede ser señal de diabetes, con responsabilidad de la hormona pancreática en la liberación de la insulina.
Un bajo nivel es llamado hipoglucemia y puede ser responsabilidad de las hormonas glucagón o adrenalina. Ambos casos son anomalías de los niveles testados de este monosacárido en la sangre.
Fuentes 
No suele encontrarse en los alimentos en estado libre, salvo en la miel y en algunas frutas, especialmente uvas. Las fuentes de glucosa en la dieta son el almidón de las plantas y los disacáridos lactosa, maltosa y sacarosa.
El cerebro consume 5,6 mg de glucosa por cada 100 mg. de tejido cerebral por minuto ,la mayor demanda de energía procede de las neuronas , la glucosa es primordial . Gasta el 20 % de la energía total de la glucosa que fabrica el organismo ,es su principal consumidor.
LA FRUCTOSA
Actúa como combustible de energía, se quema en las mitocondrias liberando ATP, tiene la misma función que la glucosa y la galactosa.
Se encuentra en la miel, frutas y verduras.
Se utiliza como edulcorante como tal o bien en forma de jarabe de maíz (rico en fructosa).
Pertenece al subgrupo de las cetohexosas . 
Es transformada rápidamente en glucosa en el hígado y en el intestino grueso para ser utilizada como fuente rápida de energía. Forma parte de la sacarosa, junto con la glucosa.
Se utilizan cantidades importantes de fructosa en el sistema reproductor masculino. Ésta se sintetiza en las vesículas seminales y después se incorpora al semen. Los espermatozoides utilizan el azúcar como fuente de energía . Muchos tejidos absorben la glucosa de la sangre para obtener energía que necesitan ,y este proceso requiere insulina .
La fructosa se metaboliza principalmente en el hígado pero , a diferencia de la glucosa , no requiere insulina para que el cuerpo pueda utilizarla.
¿Qué tipos de intolerancia a la fructosa existen?
 Intolerancia a la fructosa (por mala absorción) primaria, secundaria, Intolerancia hereditaria a la fructosa o fructosemía .
¿Por qué se produce la malabsorción? 
 En general la fructosa no se consume sola sino combinada con glucosa – Fructosa + glucosa = sacarosa o azúcar de mesa .
La fructosa se absorbe en el intestino delgado gracias a unos transportadores .La cantidad de fructosa absorbida es limitada y saturable. En general la población no puede absorber más de 25 grs . juntos, cuando sobrepasa esta cantidad no se produce la absorción adecuadamente.
 
 Síntomas 
Dolor abdominal cólico, hinchazón, distensión, gas, meteorismo, diarrea.
 Tratamiento 
Reducir la cantidad de fructosa según tolerancia y/o intensidad de los síntomas, Evitar ingerirfructosa libre : fructosa para endulzar o miel, productos con jarabe de maíz .
GALACTOSA
 La galactosa es necesaria para sintetizar diversas biomoléculas entre las que se encuentran la lactosa (en las glándulas mamarias lactantes), los glucolípidos y determinados fosfolípidos, proteoglucanos y glucoproteínas. La síntesis de estas sustancias no disminuye por el consumo deficiente de galactosa o del disacárido lactosa (la fuente alimentaria principal de galactosa), porque el azúcar se sintetiza con facilidad a partir de la glucosa-1-fosfato. En la galactosemia, una enfermedad genética, se carece de una enzima necesaria para metabolizar la galactosa. Se acumulan galactosa, galactosa-1-fosfato y galactitol (un derivado alcohol azúcar) que producen daño hepático, cataratas y retraso mental grave. El único tratamiento eficaz es el diagnóstico precoz y una alimentación sin galactosa.
Derivados de los monosacÁridos
ÁCIDOS URONICOS 
Se debe recordar que los ácidos uronicos se forman cuando se oxida el grupo terminal CH2OH de un monosacárido. Dos ácidos uronicos son importantes en los animales: el ácido d-glucuronico y su epimero , el ácido l-iduronico (-d-glucuronato y -l-iduronato ). En las células hepáticas el ácido glucuronico se combina con moléculas como los esteroides, determinados fármacos y la bilirrubina (un producto de degradación de la proteína transportadora de oxígeno hemoglobina) para mejorar su hidrosolubilidad . Este proceso ayuda a eliminar los productos de desecho del cuerpo. Tanto el ácido d-glucuronico como el ácido l-iduronico son abundantes en los componentes carbohidratos del tejido conjuntivo.
AminoazUcares 
En los aminoazucares un grupo hidroxilo (con mayor frecuencia el del carbono 2) está sustituido por un grupo amino .Estos compuestos son constituyentes comunes de las moléculas complejas de carbohidratos unidas a las proteínas y a los lípidos celulares. Los aminoazucares más comunes de las células animales son la d-glucosamina y la d- galactosamina y suelen estar acetilados . Una molécula de este tipo es la N-acetilglucosamina . Son componentes comunes de las glucoproteínas y los glucolípidos .
Desoxiazúcares 
 Los monosacáridos en los que un grupo OH se ha sustituido por un H se denominan desoxiazúcares . La l-fucosa y la 2-desoxi-d-ribosa son dos desoxiazúcares importantes de las células. La fucosa suele encontrarse entre los componentes carbohidratos de las glucoproteínas , como las que determinan los grupos sanguíneos ABO sobre la superficie de los eritrocitos.
 La 2-desoxirribosa, el azúcar pentosa componente del DNA 
Oligosacaridos 
Los disacáridos como la maltosa, lactosa o sacarosa, consisten en dos monosacáridos unidas por uniones glicosidicas.
La cual se forma cuando el grupo hidroxilo de una molécula de azúcar, normalmente cíclica reacciona con el carbono de otra molécula.
Las uniones glicosidicas son hidrolizadas por ácidos, es por ello que los disacáridos se disocian en sus unidades monomericas cuando se lo hierve en ácido diluido.
La digestión de los disacáridos y de otros carbohidratos se produce a través de enzimas sintetizadas por las células que recubren el intestino delgado. La deficiencia de alguna de éstas produce síntomas desagradables cuando se ingiere el disacárido no digerible. Como los carbohidratos se absorben principalmente en forma de monosacáridos, cualquier molécula de disacárido sin digerir pasa al intestino delgado, donde la presión osmótica extrae agua de los tejidos circundantes (provocando diarrea). Las bacterias del colon digieren los disacáridos (los fermentan), produciendo gas (distensión y dolor cólico). La deficiencia más común que se conoce es la intolerancia a la lactosa, que puede producirse en la mayoría de los adultos . Se origina por la gran reducción de la síntesis de la enzima lactasa tras la infancia, la intolerancia a la lactosa se trata eliminando el azúcar de la alimentación o (en algunos casos) tratando los alimentos con la enzima lactasa. 
Maltosa
Se forma por unión glicosidica entre el carbono 1 de una D-glucosa con el carbono 4 de otra D-glucosa. La maltosa, conocida también como azúcar de malta, es un producto intermediario de la hidrólisis del almidón y no parece existir en forma libre en la naturaleza
Lactosa 
La D-galactosa y D-glucosa son los resultados de su hidrólisis, este proceso ocurre naturalmente en la leche
PolisacAridos
Los polisacáridos, también llamados glucanos , están formados por grandes cantidades de monosacáridos conectados por enlaces glucosídicos .
Los polisacáridos pueden dividirse en dos clases: homoglucanos , formados por un solo tipo de monosacárido, y heteroglucanos , que contienen dos o más tipos de monosacáridos. 
Homoglucanos 
Los homoglucanos que abundan en la naturaleza son el almidón, el glucógeno, la celulosa y la quitina.
 Cuando se hidrolizan el almidón, el glucógeno y la celulosa, todos producen d-glucosa. 
El almidón y el glucógeno son las moléculas de almacenamiento de glucosa de las plantas y de los animales, respectivamente. 
La celulosa es el componente estructural más importante de las células vegetales. 
Los polisacáridos como el almidón y el glucógeno, a diferencia de las proteínas y de los ácidos nucleicos, no tienen un peso molecular fijo. El tamaño de tales moléculas refleja el estado metabólico de la célula que las produce. 
Por ejemplo, cuando la glucemia es alta (p. ej., después de una comida), el hígado sintetiza glucógeno. Cuando la glucemia desciende, las enzimas hepáticas comienzan a degradar las moléculas de glucógeno, liberando glucosa en el torrente sanguíneo. Si el animal sigue sin comer, el proceso continúa hasta que las reservas de glucógeno casi se agotan.
El glucógeno puede constituir hasta del 8 a 10% del peso húmedo de las células hepáticas y del 2 al 3% del de las células musculares. 
El glucógeno regula la concentración de glucosa en sangre y es esta glucosa la que alimenta el cerebro de forma constante ( el cerebro no dispone de reservas y solo puede utilizar glucosa como fuente de energía.)
La velocidad de resintesis de glucógeno es máxima en las 2 primeras horas tras la realización del ejercicio físico y puede durar un total de 24 a 48 hs según duración e intensidad del ejercicio realizado.
43
44
45
46
ENERGETICAMENTE:
 Se utilizan los carbohidratos como principal fuente de energía y no las grasas (lípidos), esto se debe a que el metabolismo de los carbohidratos (moléculas las cuales interaccionan con el agua mas fácilmente) es mucho mas rápido que el de los lípidos. El cuerpo humano utiliza los carbohidratos en forma de glucosa y es así como a partir de esta el organismo puede realizar múltiples funciones donde es necesaria la energía. Otra forma es cuando la glucosa es almacenada en forma de glucógeno en el musculo y en hígado, este queda disponible para cuando el organismo lo requiera. La glucosa también sirve como fuente de energía para el cerebro ya que este necesita de ella para realizar diversas funciones.
47
48
 Fuentes de energía y como se utilizan :
Carbohidratos: se encargan de suministrar glucosa a los musculos, evitando así la fatiga muscular y mejorando rendimiento deportivo. Es la fuente de energía que más utilizamos. A mayor intensidad ,mayores son las necesidades de glucógeno y más carbohidratos gastaremos.
GRASAS : almacenan los triglicéridos que se descomponen y se liberan en la sangre como ácidos graso libres. Su utilización en el ejercicio se produce sobre todo cuando realizamos ejercicios de baja o media intensidad durante un tiempo prologado. Ej. Cuando caminamos o corremos a un ritmo moderado utilizamos sobre todo grasas, pero el % que utilizamos es tan pequeño ,que para que realmente notemos una pérdida de grasa a lo largo de varias semanas.
.
49
Cuando la ingesta de carbohidratos es insuficiente, se da un metabolismo anormal de los lípidos produciendo de esta formacuerpos cetónicos y estos provocan problemas en el metabolismo en la que se produce aumento de acetona y de sus derivados en la sangre y en la orina (cetosis).Generalmente en pacientes diabéticos. 
PROTEINAS :el gasto de las proteínas como energía suele ser mínimo. Las proteínas se descomponen en aminoácidos y estos a su vez se convierten en glucosa de la misma forma que los carbohidratos y las grasas cuando van a ser utilizados como energía.
ESTRUCTURAL:
51
.
FORMA PARTE DEL AC.NUCLEICO
52
Detoxificación: 
 El organismo por ciertas rutas metabólicas produce compuestos tóxicos tales como la bilirrubina u hormonas esteroideas; algunos que son producidos por otros organismos estos son los metabolitos secundarios como toxinas vegetales y antibióticos, y los de procedencia externa entre estos se encuentran los fármacos, drogas, insecticidas, aditivos alimentarios, entre otros; todos son tóxicos y poco solubles en agua por lo cual se acumulan en sitios con alto contenido lipídico tales como el cerebro y tejido adiposo, para deshacerse de estos compuestos una forma es conjugarlos con un derivado de la glucosa: el ácido glucorónico, de esta forma se hacen más solubles en agua y pueden ser desechados por la orina u otras vías.
53
INFORMATIVA
Informativa: 
 La glucosa es un azucar simple formado por 6 átomos de carbono.Su metabolismo oxidativo proporciona la mayor parte de la energía utilizada por el organismo,por lo que existen distintos mecanismos de control homeostático para mantener unas concentraciones constantes que oscilan entre 70 y 110 mg x dl en ayunas.
 Al unirse los carbohidratos con los lípidos y las proteínas se forman glicolípidos y glicoproteínas respectivamente, estos se encuentran en la superficie celular realizan la función de reconocimiento en la membrana para hormonas, anticuerpos, bacterias, virus u otras células. 
54
TIPOS DE ALTERACIONES GLUCÉMICAS
Prediabetes:
-Alteración de la glucemia en ayunas (AGA)
-Alteración de la tolerancia a la glucosa (ATG)
Diabetes Mellitus tipo 1
Diabetes Mellitus tipo 2
Diabetes Gestacional
Diabetes tipo MODY
Diabetes tipo LADA
55
56
- Prediabetes: dentro de esta denominación tenemos 2 alteraciones:
la alteración de la glucemia en ayunas que se da cuando hacemos una medición de glucemia en ayunas y ésta es mayor de 100 pero menor a 126 que sería una diabetes franca.
La alteración de la tolerancia a la glucosa ocurre cuando tras una SOG con 75 gr de glucosa a las dos horas la glucemia está entre 144 y 199 mg/dl.
FIN…
57