DIGESTION Y ABSORCINEn anatoma humana, el proceso de digestin se define como la degradacin de los alimentos y la absorcin de nutrientes a travs del aparato digestivo. Estos procesos se realizan gracias a la presencia de diversas enzimas que degradan la materia orgnica para una mejor absorcin.

El proceso de la digestin inicia en la boca y concluye en el recto; la absorcin de nutrientes se realiza en el todo el tracto digestivo.

DIGESTIN Y ABSORCION DE LOS CARBOHIDRATOS.

Los polisacridos almidn y glucgeno son hidrolizados hasta la etapa del disacrido maltosa. Los disacridos maltosa, sacarosa y lactosa son hidrolizados produciendo sus respectivos monosacridos, siendo absorbidos por las clulas del epitelio intestinal a travs del proceso de difusin y por transporte activo.

La galactosa es absorbida ms rpida que la glucosa, la cual es absorbida ms rpido que la fructosa. Si la alimentacin y la funcin intestinal son normales, la absorcin de monosacridos en el intestino delgado es casi completa, y la velocidad de absorcin disminuye conforme aumenta la distancia al estmago.

Los monosacridos pasan a la sangre y son transportados directamente al hgado, donde son oxidados para producir energa, se transforman en cidos grasos u otras sustancias, se almacenan como glucgeno, o pasan a la circulacin general para ser utilizados por otros tejidos.

El hgado ejerce un control muy importante sobre el nivel sanguneo de azcar y el metabolismo de carbohidratos en el organismo, pues de l depende inicialmente el destino de los monosacridos.

La glucosa se puede oxidar completamente hasta CO2 y H2O para suministrar la energa segn se necesite. La glucosa se oxida a travs de un proceso denominado gluclisis o ciclo Embden-Meyerhof, formando dos fragmentos de tres carbonos (cido pirvico o piruvato).

Cuando se realiza ejercicio prolongado o agotador, la oxidacin de glucosa en el msculo se detiene en la etapa de tres carbonos formando como producto cido lctico (reduccin del piruvato). El cido lctico pasa a la sangre y regresa al hgado, donde sigue oxidndose o se utiliza en nuevas sntesis.OXIDACIN PARA LA OBTENCIN DE ENERGA

En condiciones aerbicas, el hgado y el msculo llevan a cabo la oxidacin del piruvato por el ciclo de Krebs; por otro lado, el hgado y el tejido adiposo tambin pueden desdoblar la glucosa en una va en que intervienen las pentosas (ciclo de las pentosas), el cual es importante en el msculo estriado.OXIDACIN PARA LA OBTENCIN DE ENERGA

GRASA: El exceso de glucosa se puede transformar en cidos grasos y glicerina, los cuales se depositan en el tejido adiposo como triglicridos (grasas de reserva). La transformacin de la glucosa en cidos grasos en un proceso irreversible.

AMINOCIDOS: Algunos de los aminocidos no esenciales pueden sintetizarse en el organismo a partir de la glucosa; inversamente, los cidos aminados no esenciales pueden dar origen a la cadena de carbonos de glucosa. Los aminocidos esenciales comparten esta segunda propiedad, pero no pueden formarse a partir de la glucosa o sus metabolitos.

OTROS CARBOHIDRATOS: A partir de la glucosa se pueden sintetizar otros carbohidratos como ribosa y desoxirribosa, as como tambin la galactosa.TRANSFORMACIN EN OTROS METABOLITOS

METABOLISMO DE GLUCOSAMetabolismo anaerbico: GluclisisMetabolismo aerbicoProduccin y desdoblamiento del glucgeno; transformaciones mtuas de las hexosas, galactosa y fructosa, con glucosa, que terminan en la produccin de cido pirvico o piruvato.Termina con la oxidacin completa de la glucosa hasta CO2, H2O y energa (ATP).

Metabolismo anaerbico de la glucosaFORMACIN DE 6-FOSFATO DE GLUCOSA .

El 6-fosfato de glucosa (6-P-G), ster de fosfato de azcar, se encuentra en la unin de las vas que unen glucosa y glucgeno, en las transformaciones mutuas con fructosa y galactosa, y en la formacin del piruvato. El 6-P-G se forma en las clulas por una reaccin reversible a base de una cinasa (2), transfirindose un grupo fosfato del ATP (1) a la glucosa.

Esta reaccin es irreversible por haberse utilizado un grupo fosfato de alta energa para producir un enlace ster de fosfato de baja energa.La actividad de la hexocinasa es independiente de la concentracin sangunea de glucosa. La insulina aumenta la permeabilidad en la membrana de las clulas a la glucosa y puede influir indirectamente con la formacin del 6-fosfato-glucosa en otros tejidos distintos al hgado. En las clulas del hgado, existe otra cinasa (glucocinasa), y la velocidad de la reaccin catalizada por esta enzima depende del nivel de glucosa en la sangre.

Por otro lado, la sntesis de la glucocinasa es inducida por la insulina, regulando hasta cierto punto la formacin del 6-P-G en el hgado, as como en otros tejidos.

En el hgado, el 6-P-G puede volverse a transformar en glucosa por la intervencin de una 6-fosfatasa de glucosa, pero no por la intervencin de la hexocinasa.

El msculo no posee esta fosfatasa, por lo que la glucosa deber almacenarse como glucgeno o desdoblarse hasta piruvato.

GLUCOGNESIS O GLUCONEOGNESIS.Metabolismo anaerbico de la glucosaLa siguiente etapa en la formacin de glucgeno es la transformacion del 6-P-G en 1-fosfato-glucosa (1-P-G), en presencia de una enzima llamada fosfoglucomutasa. El 1-P-G reacciona con el trifosfato de uridina UTP en una reaccin de activacin, formndose difosfoglucosa de uridina (UDPG), por accin de una enzima pirofosforilasa.

Luego, bajo la influencia de la transferasa de glucosilo UDPG-glucgeno (enzima sintetasa de glucgeno, que produce enlaces 1, 4), y en presencia de una enzima de ramificacin (que produce enlaces 1,6), el UDPG se transforma en glucgeno y UDP (el cual se regenera por reaccin entre UTP y ATP).

Una deficiencia de glucgeno es ocasionada por la carencia de la enzima sintetasa de glucgeno. Al no poderse formar cantidades suficientes de glucgeno, este error congnito del metabolismo se caracteriza por hipoglucemia en ayunas (niveles sanguneos de glucosa inferiores a los normales), convulsiones y retraso mental. En una persona normal se almacena aproximadamente 100 g de glucgeno en el hgado, y 250 g en los msculos.

GLUCOGENLISISMetabolismo anaerbico de la glucosaEl desdoblamiento del glucgeno se lleva a cabo en presencia de una enzima de desramificacin (rompiendo enlaces 1,6) y de fosforilasa (que rompe enlaces 1, 4), producindose as 1-F-G que vuelve a transformarse en 6-P-G por la reaccin reversible catalizada por la fosfoflucomutasa.

Una vez obtenidas las molculas de glucosa, stas siguen cualquiera de las vas metablicas anaerbicas de la glucosa.

Cuando sea necesario (mantener el nivel de azcar en la sangre), el 6-P-G puede transformarse en el hgado en glucosa, que se libera al torrente sanguneo.

Cuando las condiciones exigen un aumento del azcar en la sangre, la hormona adrenalina acelera la glucogenlisis mediante su efecto sobre la reaccin de la fosforilasa.

La primera enfermedad hereditaria de almacenamiento de glucgeno (enfermedad de von Gierke) se debe a la carencia de 6-fosfatasa de glucosa. Se observa, por lo tanto, hipoglucemia, crecimiento del hgado por acumulacin de mayores cantidades de glucgeno, y aumento de la concentracin de lactato en la sangre.

Metabolismo anaerbico de la glucosaGLUCLISIS: DESDOBLAMIENTO HASTA PIRUVATO

Otra de las vas que puede seguir el 6-P-G es el desdoblamiento hasta lactato o piruvato (gluclisis). Primeramente, el 6-P-G se tranforma en 6-fosfato de fructosa (6-P-F), en una reaccin reversible, catalizada por la enzima isomerasa de fosfato de hexosa.

En la siguiente etapa, el ATP fosforila el 6-P-F, en una reaccin catalizada por la fosfofructocinasa, formndose 1,6-difosfato de fructosa (1, 6-P2-F). Esta reaccin es irreversible, igual a la hexocinasa (forma enlace ster de fosfato de baja energa a partir de un enlace fosfato de alta energa).

La actividad de la fosfofructocinasa es inhibida por el citrato (componente del ciclo de Krebs), lo que genera una variedad de regulacin del desdoblamiento de carbohidratos, limitando la cantidad de piruvato que pueda entrar al ciclo de Krebs.

El 1, 6-P2-F se divide en dos molculas de fosfato de triosa: 3-fosfato de gliceraldehdo (3-P-glicerald) y un fosfato de dihidroxiacetona [P-(OH)2-acetona], las cuales se encuentran en equilibrio una con la otra por una isomerasa, lo que permite que ambas mitades de glucosa participen en otras reacciones.

La siguiente etapa es la transformacin de 3-fosfato de gliceraldehdo en 1, 3-difosfoglicerato (1, 3-P2-glicerato), la cual es catalizada por la deshidrogenasa de 3-fosfato de gliceraldehdo. Esta es la primera de las dos reacciones que durante la gluclisis producen enlaces fosfato de alta energa (ATP).

La formacin de un grupo carboxilo a partir del grupo aldehdo es una reaccin de oxidacin, que libera energa, de la cual, la mayor parte se almacena en forma de grupo fosfato de carboxilo de alta energa. Posteriormente, se transforma en ATP por la intervencin de la cinasa de fosfoglicerato, y el difosfoglicerato pasa a ser 3-fosfoglicerato (3-P-glicerato).

Dado que se forman dos triosas por cada hexosa, significa que la molcula de hexosa produce dos enlaces de alta energa; este tipo de fosforilacin se denomina fosforilacin a nivel de sustrato.

En el resto de las etapas de la gluclisis, la fosfoliceromutasa transforma el 3-fosfoglicerato en 2-fosfoglicerato (2-P-glicerato). Esta reaccin es reversible. Luego, la enolasa cataliza la deshidratacin de 2-fosfoglicerato, produciendo fosfoenolpiruvato (P-E pir). El enlace fosfato del P-E pir es un enlace de alta energa.

El fosfato de alta energa es cedido al ADP en presencia de cinasa de piruvato, formndose piruvato y otros dos ATP por cada molcula de glucosa que se cataboliza. En condiciones anaerbicas, la deshidrogenasa de lactato reduce el piruvato a lactato, como paso final de la gluclisis.

Aunque la reaccin de tipo cinasa que transforma el fosfoenolpiruvato en piruvado sea irreversible, al formarse ATP a partir de ADP existe en el hgado reacciones que permiten evitar este inconveniente. Junto con las reacciones de tipo fosfatasa y fosforilasa, el corto circuito de la cinasa de piruvato permite que todas las reacciones de la gluclisis resulten biolgicamente reversibles. No obstante, para que estas reacciones puedan revertirse, se requiere de una prdida de energa.

En las clulas de levadura, en lugar de formar lactato, el piruvato se transforma en dixido de carbono y acetaldehdo, por accin de la carboxilasa del piruvato; la deshidrogenasa de alcohol reduce el acetaldehdo a alcohol etlico (ltimo paso de la fermentacin alcohlica).

Las distintas hexosas pueden intervenir en la gluclisis o sufrir transformaciones mutuas por intervencin de las reacciones de gluclisis. El 6-P-F se sita directamente en la va glucoltica, as como el 6-P-G. el 1-P-F conjuga a dicha va por transformacin en 1, 6-P2-F, por accin de una fosfofructocinasa. El 1-fosfato de galactasa se transforma en 1-P-G, por accin de un difosfato de uridina-glucosa y una transferasa. Luego se forma el 6-P-G a partir de 1-P-G, mediante accin reversible de la fosfoglucomutasa.

De igual forma, existen fosfatasas que hacen reversibles estas reacciones.

Se utilizan dos enlaces de alta energa del ATP para formar 6-P-G a partir de glucosa y 1, 6-P2-F a partir de 6-P-F. no obstante, en las fases oxidativas se forman dos enlaces fosfato de alta energa en forma de ATP, y aparecen dos ms durante la etapa de la enolasa. Existe pues una ganancia global de dos enlaces de alta energa en la cadena glucoltica en condiciones anaerbicas.

Metabolismo aerbico de la glucosaLa cadena de reacciones de gluclisis hasta la fase de piruvato no requiere de oxgeno, pero puede tener lugar de la misma manera en presencia del mismo. El lactato puede oxidarse de nuevo hasta piruvato en presencia de oxgeno.

Con excepcin de una etapa, el metabolismo aerbico se presenta como una serie de reacciones cuya suma constituye el llamado ciclo de Krebs (ciclo del cido tricarboxlico, ciclo del cido ctrico). El piruvato debe transformarse en un grupo acetilo activado de dos carbonos.

FORMACIN DE LA ACETIL-COENZIMA (Acetil-CoA)Deshidrogenasa de piruvatoVitamina B1Debe observarse que el enlace entre el grupo acetilo y la CoA es un enlace de alta energa que conserva parte de la energa liberada en la reaccin de oxidacin. Adems, en condiciones aerobias, cada NADH2 o NADPH2 formado puede volverse a oxidar para la cadena oxidativa, dando lugar a tres enlaces fosfato de alta energa en forma de ATP. Lo mismo puede decirse del NADH2 formado en la etapa oxidativa de la gluclisis.

CICLO DE KREBSLa reaccin por la cual la acetil CoA entra en el ciclo de Krebs es una condensacin con oxalacetato, formndose citrato y reapareciendo la CoA.En esta reaccin participa una enzima condensadora, la sintetasa citrato o sintasa, y es irreversible debido a la gran cantidad de energa liberada.

La siguiente reaccin es catalizada por la aconitasa, y supone un equilibrio entre citrato y cis-aconiato, e isocitrato. El resultado global de esta reaccin es la formacin de un ismero del citrato, por transferencia del grupo OH a otro tomo de carbono.

Sintetasa citrato o sintasaAconitasa

El cis-aconitato no est en la va directa del ciclo del cido tricarboxlico, sino que participa en la reaccin de equilibrio.

Las etapas de isocitrato a oxalosuccinato, y de aqu a a-cetoglutarato, parecen ser catalizadas por la misma enzima, la deshidrogenasa del isocitrato, y se piensa que no aparece oxalosuccinato libre durante la reaccin. La primera etapa es una oxidacin que requiere NAD, y la segunda es una descarboxilacin.

Deshidrogenasa del isocitrato

La primera etapa es reversible, pero no la segunda.

En una reaccin de dos pasos y semejante a la del piruvato, el a-cetoglutarato es descarboxilado por oxidacin dando succinato. En el primer paso, bajo la influencia de la enzima a-cetoglutarato de descarboxilasa y de los cofactores NAD vitamina B1 y coenzima A, se sintetiza succinil CoA a medida que se libera CO2.

En el siguiente paso, se produce succinato por la accin de la succiniltiocinasa a medida que se genera guanosintrifosfato (GTP) a partir de guanosindifosfato (GDP) y de fosfato inorgnico y se regera la coenzima A. la produccin de GTP representa, a nivel de sustrato, la formacin de un enlace de fosfato de alta energa. La reaccin es irreversible.

Succiniltiocinasa

Posteriormente, se oxida el succinato, dando fumarato en una reaccin reversible catalizada por la deshidrogenasa succnica; intervienen grupos prostticos a base de flavina de hierro (Fe-Flavina) que actan como el NAD al aceptar tomos de hidrgeno de los sustratos que se oxidan.

Los grupos de flavina de hierro reducidos se oxidan otra vez por intervencin de la cadena oxidativa, acoplndose a dicha cadena a nivel de los citocromos. Esto significa que slo se forman dos enlaces fosfato de alta energa por cada molcula de flavina de hierro oxidada, en lugar de tres como era el caso con NADH2.

La fumarasa cataliza la hidratacin reversible del fumarato a malato. En la ltima etapa del ciclo de Krebs, el malato se deshidrogena en una reaccin reversible catalizada por la deshidrogenasa de malato e interviniendo el NAD. Esta reaccin produce el oxalacetato, que puede ahora volver a recorrer el ciclo.

Deshidrogenasa succnicaFumarasaDeshidrogenasa de malato

RESPIRACION AEROBICA: Formacin de 38 ATPs en total.

Las enzimas y cofactores necesarios para la oxidacin del piruvato y la funcin del ciclo de Krebs y la cadena oxidativa, se encuentran casi exclusivamente en las mitocondrias. En contraste, las enzimas del ciclo de la gluclisis se encuentran en el lquido celular flotante, lo que probablemente indique algn tipo de control.

CICLO DE LAS PENTOSAS

Uno de los posibles productos de este ciclo es la pentosa 5-fosfato de ribosa. Otro producto importante de este ciclo es el NADPH2, que se utiliza con fines de reduccin en otras reacciones, por ejemplo, la sntesis de cidos grasos.

Cada ciclo da lugar a un CO2, y se regenera una hexosa. Por lo tanto, se requieren seis ciclos para desdoblar el equivalente de una molcula de glucosa; es decir, si seis molculas de glucosa se dirigen hacia esta va, al cabo de seis actos se forman seis molculas de CO2 y pueden regenerarse cinco molculas de glucosa.

Intervienen en el ciclo 6-fosfato de glucosa y el 6-fosfato de fructosa, por lo que debe de existir algn tipo de equilibrio con las vas de gluclisis en los tejidos donde existen ambos sistemas.

Gran parte de la energa producida por la oxidacin de los carbohidratos se utiliza en la contraccin muscular. Se piensa que la contraccin supone una interaccin entre la actomiosina, protena del msculo, y el ATP, acortndose la fibra muscular y transformndose el ATP en ADP y fosfato inorgnico.

Puesto que el msculo frecuentemente funciona en condiciones anaerbicas no puede generarse ATP en la cadena oxidativa en estas condiciones, debe existir una forma de almacenamiento de enlaces fosfato de alta energa para perodos de este tipo. Esta funcin corre a cargo de la fosfocreatina que reacciona con el ADP para volver a producir ATP cuando es necesario durante los periodos de ejercicio.

INSULINA

Esta hormona, producida por el pncreas (clulas beta de los Islotes de Langerhans), disminuye el azcar sanguneo favoreciendo la glucognesis heptica y la utilizacin de la glucosa por otros tejidos. Por tanto, cuando la glucosa sangunea es superior a la normal, se estimula la produccin de insulina, y sta a su vez aumenta la glucognesis en el hgado y la utilizacin de glucosa por los tejidos; as disminuye otra vez la glucemia. Ocurren fenmenos opuestos cuando disminuye la concentracin sangunea de azcar.Regulacin hormonal

EPINEFRINA Y GLUCAGON

La adrenalina o epinefrina es una hormona producida por la mdula de la cpsula suprarrenal, y en general, sus efectos son opuestos a los de la insulina: aumenta la glucogenlisis en hgado y msculo elevando la actividad de la fosforilasa, y parece que disminuye la entrada de glucosa a las clulas tisulares.

El glucagon es producido por el pncreas (clulas alfa de los Islotes de Langerhans) y aumenta la glucogenlisis heptica, elevando el azcar en la sangre.

GLUCOCORTICOIDES

Algunas hormonas producidas por la corteza suprarrenal aumentan la gluconeognesis, y en forma general ejercen efectos opuestos a los de la insulina; por tanto, son hiperglucemiantes.

HORMONA TIROIDEA

La tiroxina estimula la glucogenlisis heptica, elevando el azcar en la sangre.

HORMONAS DE LA ADENOHIPFISIS

Las hormonas adrenocorticotrpica y tirotrpica suelen producir los mismos efectos que la glucocorticoides y la tiroxina, pues su accin consiste en estimular la produccin de estas hormonas. Otros factores de la hipfisis anterior tienen tambin actividad hiperglucemiante.

En condiciones normales, en un sujeto sano ingiere una cantidad relativamente grande (100 g) de glucosa en una sola vez, se presenta un aumento brusco de la concentracin de azcar, que pasa del nivel normal en ayunas de 80 mg por 100 ml de sangre (en promedio) a unos 120 mg por 100 ml (en promedio); el valor mximo se alcanza habitualmente entre 30 a 60 minutos. Luego, se observa una disminucin brusca, ms o menos en dos horas. Por lo regular, tres horas despus de tal ingestin, el azcar vuelve al nivel normal inicial.Patologas

En los diabticos, el nivel de ayunas suele ser muy superior a la cifra normal y puede haber glucosa en la orina (glucosuria). Esto se debe a dificultades para el almacenamiento de glucosa y su catabolismo en el ciclo de Krebs. Otra consecuencia es la acumulacin excesiva de cuerpos cetnicos cidos (cetonemia, cetonuria metabolismo de lpidos), la cual puede llevar progresivamente a acidosis (disminucin del pH en la sangre), como diabtico y si no se corrige el trastorno con insulina, muerte.

Se emplea la prueba de tolerancia a la glucosa como maniobra diagnstica, en donde los individuos muestran un aumento ms lento, pero duradero, hasta un mximo generalmente muy superior al umbral renal (ms de 180 mg por 100 ml de sangre); la vuelta al nivel normal en ayunas tambin es ms lenta (tres horas despus de la ingesta); lo cual resulta en una diferencia notable con las muestras de resultados normales.

GLUCOSURIAS NO DIABTICAS

La hiperglucemia en la diabetes sacarina puede provocar prdida de glucosa con la orina si sobrepasa el umbral renal, pero adems de la diabetes, se conocen otros trastornos capaces de producir una hiperglucemia por encima del umbral renal. Entre ellas se cuentan la absorcin rpida de gran cantidad de carbohidratos, con sobrecarga momentnea de las vas de utilizacin de glucosa (glucosuria alimenticia); la reaccin emocional intensa frente a situaciones violentas, dolor o clera intensos con produccin de adrenalina (glucosuria emocional); y variedades de diabetes de origen qumico, producidas al administrar frmacos en animales de experimentacin (diabetes floricnica o aloxnica).

Otra forma de producir glucosuria consistira en bajar el umbral renal (glucosuria renal), en el cual s existe un defecto en los mecanismos enzimticos responsables de la resorcin de glucosa por el tbulo renal. Aunque sea normal en otros aspectos, el delicado equilibrio entre metabolismo de carbohidratos y cidos grasos en los pacientes con diabetes renal, se trastorna ms fcilmente que en los sujetos sanos; no obstante, suele emplearse la prueba de Benedict para identificar el azcar que est en la orina.

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