Fosforilación Oxidativa.

Fosforilación Oxidativa.

La fosforilación oxidativa es la transferencia de electrones de los equivalentes reducidos NADH y FADH, obtenidos en la glucólisis y en el ciclo de Krebs hasta el oxígeno molecular, acoplado con la síntesis de ATP. Este proceso metabólico está formado por un conjunto de enzimas complejas, ubicadas en la membrana interna de las mitocondrias, que catalizan varias reacciones de óxido-reducción, donde el oxígeno es el aceptor final de electrones y donde se forma finalmente agua.
La fosforilación oxidativa es un proceso bioquímico que ocurre en las células. Es el proceso metabólico final (catabolismo) de la respiración celular, tras la glucólisis y el ciclo del ácido cítrico. De una molécula de glucosa se obtienen 38 moléculas de ATP mediante la fosforilación oxidativa.
Dentro de las células, la fosforilación oxidativa se produce en las membranas biológicas. En procariotas es la membrana plasmática y en eucariotas es la membrana interna de las dos de que consta la mitocondrial. El NADH y FADH2, moléculas donadores de electrones que "fueron cargadas" durante el ciclo del ácido cítrico, se utilizan en un mecanismo intrincado (que implica a numerosas enzimas como la NADH-Q reductasa, la citocromo c oxidasa y la citocromo reductasa), gracias a la bomba H+ que moviliza los protones contra un gradiante de membrana.
La teoría quimiosmotica establece que ambos procesos -(F.O y CTe-) están acoplados energéticamente. Por Ej, la Oligomicina se une a la Fracción Fo de la Atpasa e inhibe la síntesis de ATP, por lo tanto detendrá también a la cadena de transporte de electrones. Por lo tanto disminuirá el consumo de O2. Hay sustancias que actuan como desacoplantes de estos dos procesos, para que puedan actuar de manera individual. Por ejemplo siguiendo con el caso anterior, si ahora se agregara 2,4-dinitrofenol, que es un ácido débil que actúa como desacoplante, el consumo de O2 se reestablecería, ya que tenderá a liberar la cadena de transporte de electrones, aunque la oligomicina continue bloqueando la producción de ATP. La fracción Fo está formada por proteinas transmembrana en la membrana mitocondrial interna (MMI), y es básicamente un poro que permite el paso de H+. La fracción F1 se encuentra del lado interno de la MMI y es la encargada de utilizar la disipación del gradiente electroquímico para fosforilar ADP + Pi y liberar ATP.
Los nucleótidos entran y salen de la mitocondria a través de transportadores específicos.
Un gran complejo proteico llamado ATP-sintasa situado en la membrana mitocondrial interna (MMI), permite a los protones pasar a través en ambas direcciones; genera el ATP cuando el protón se mueve a favor de gradiente. Debido a que los protones se han bombeado al espacio intermembranoso de la mitocondria en contra de gradiente, ahora pueden fluir nuevamente dentro de la matriz mitocondrial y mediante la vía ATP-sintasa, se genera ATP en el proceso. La reacción es:
ADP3- + H+ + Pi ↔ ATP4- + H2O
Cada molécula de NADH contribuye suficientemente a generar la fuerza motriz de un protón que produzca 2,5 moléculas de ATP. Cada molécula de FADH2 produce 1,5 moléculas de ATP.[1] Todas juntas, las 10 moléculas de NADH y las 2 FADH2 provenientes de la oxidación de la glucosa (glucólisis, descarboxilación oxidativa de piruvato en acetil-CoA y ciclo de Krebs) a formar 28 de las 36 moléculas totales de ATP transportadoras de energía. Hay que decir que estos valores de moléculas de ATP son máximos. En realidad cada molécula de NADH contribuye a formar entre 2 y 3 moléculas de ATP, mientras que cada FADH2 contribuye a un máximo de 2 moléculas de ATP.

Ciclo de Krebs

Ciclo de Krebs.

Sucesión de reacciones químicas que ocurren dentro de la célula, mediante las cuales se realiza la descomposición final de las moléculas de los alimentos y en las que se producen dióxido de carbono, agua y energía

Sustratos, enximas y coenzimas que intervienen.

Piruvato, Acetil CoA, Citrato, Isocitrato, Alfa-cetoglutarato, Succinil, Succinato, Fumarato, Malato y Oxalacetato.

Piruvato deshidrogenasa, Aconitasa, Citrato sintasa, Isocitrato deshidogenasa, alfa-Cetoglutarato deshidrogenasa, succinil CoA sintetasa, succinato deshidrogenasa, fumarasa, malato deshidrogenasa.

Visión simplificada y rendimiento del proceso.

El paso previo es la oxidación del piruvato, produciendo un acetil-CoA y un CO2.
El acetil-CoA reacciona con una molécula de oxaloacetato (4 carbonos) para formar citrato (6 carbonos), mediante una reacción de condensación.
A través de una serie de reacciones el citrato se convierte de nuevo en oxaloacetato.
Durante estas reacciones, se substraen 2 átomos de carbono del citrato (6C) para dar oxalacetato (4C); dichos átomos de carbono se liberan en forma de CO2
El ciclo consume netamente 1 acetil-CoA y produce 2 CO2. También consume 3 NAD+ y 1 FAD, produciendo 3 NADH + 3 H+ y 1 FADH2.
El rendimiento de un ciclo es (por cada molécula de piruvato): 1 GTP, 3 NADH, 1 FADH2, 2CO2.
Cada NADH, cuando se oxide en la cadena respiratoria, originará 2,5 moléculas de ATP (3 x 2,5 = 7,5), mientras que el FADH2 dará lugar a 1,5 ATP. Por tanto, 7,5 + 1,5 + 1 GTP = 10 ATP por cada acetil-CoA que ingresa en el ciclo de Krebs.
Cada molécula de glucosa produce (vía glucólisis) dos moléculas de piruvato, que a su vez producen dos acetil-CoA, por lo que por cada molécula de glucosa en el ciclo de Krebs se produce: 4CO2, 2 GTP, 6 NADH, 2 FADH2; total 36 ATP.

Naturalea afibólica

Normalmente uno piensa de una ruta metabólica que o bien es anabólica o catabólica. El ciclo de los ácidos tricarboxílicos es una ruta catabólica, pero sin embargo, varios de sus intermediarios son moléculas iniciales de una serie de rutas biosintéticas (anabólicas). Estas rutas precisan de energía y por lo tanto el ciclo de los ácidos tricarboxílicos debe de funcionar para proporcionar esa energía. Las diferentes rutas que utilizan intermediarios del ciclo de los ácidos tricarboxílicos son:
1. La biosíntesis de la glucosa o gluconeogénesis. Tiene lugar en el citosol y precisa de OAA. Estew pasa la membrana en forma de malato (el OAA no pasa la membrana, necesita una interconversión).
2. La biosíntesis de lípidos, incluyendo la síntesis de ácidos grasos y la síntesis del colesterol. Ocurre en el citosol y necesita de acetil-CoA. El acetil-CoA que se forma en la mitocondria no pasa la membrana y el acetil-CoA del citosol se origina a partir del citrato, que pasa la membrana mediante un co-transporte con malato.
3. La biosíntesis de algunos aminoácidos. El a-CG y el OAA se utilizan para la síntesis de glutamato y aspartato.
4. La biosíntesis de porfirinas, que utiliza succinil-CoA.
Las reacciones que dan lugar a intermediarios del ciclo de los ácidos tricarboxílicos son denominadas reacciones anapleróticas (reacciones de rellenado), siendo la principal la reacción catalizada por la piruvato carboxilasa (hígado, riñones; mitocondrias de células animales pero no en plantas), que produce OAA (enzima tetrámerica con biotina y Mg2+ en cada subunidad)
Piruvato + CO2 + ATP + H2O « oxalacetato + ADP + Pi
Esta enzima siente la necesidad de intermediarios del ciclo de los ácidos tricarboxílicos (se activa por el acetil-CoA). La PEP carboxilasa produce OAA a partir del PEP y HCO3 - (levaduras, bacterias y plantas, pero no en animales) y la PEP carboxiquinasa produce OAA y GTP a partir de PEP, CO2 y GDP (corazón, músculo esquelético) y el enzima málico, que produce malato y NAD(P)+ a partir de Pyr, HCO3- y NAD(P)H . Otras rutas degradativas que generan intermediarios del ciclo de los ácidos tricarboxílicos son la oxidación de ácidos grasos impares (succinil-CoA), la rotura de los aminoácidos Ile, Met y Val (succinil-CoA) y la transaminación y desaminación de los aminoácidos (OAA y aCG).
Reacciones anapleróticas (si hay síntesis neta de intremediarios del TCA)
Piruvato carboxilasa º piruvato + ATP + HCO3- ® OAA + ADP + Pi + H+
Glutamato deshidrogenasa º glutamato + NAD(P)+ ® aCG + NAD(P)H + H+ +NH4+
Reacciones no anapleróticas (no hay síntesis neta de intremediarios del TCA)
Glutamato-oxaloacetato transaminasa º aCG + Asp « Glu + OAA

Regulación del ciclo.

Muchas de las enzimas del ciclo de Krebs son reguladas por retroalimentación negativa, por unión alostérica del ATP, que es un producto de la vía y un indicador del nivel energético de la célula. Entre estas enzimas se incluye el complejo de la piruvato deshidrogenasa que sintetiza el acetil-CoA necesario para la primera reacción del ciclo a partir de piruvato, procedente de la glucólisis o del catabolismo de aminoácidos. También las enzimas citrato sintasa, isocitrato deshidrogenasa y α-cetoglutarato deshidrogenasa, que catalizan las tres primeras reacciones del ciclo de Krebs, son inhibidas por altas concentraciones de ATP. Esta regulación frena este ciclo degradativo cuando el nivel energético de la célula es bueno.
Algunas enzimas son también reguladas negativamente cuando el nivel de poder reductor de la célula es elevado. El mecanismo de esta inhibición es una inhibición competitiva por producto (por NADH) de las enzimas que emplean NAD+ como sustrato. Así se regulan, entre otros, los complejos piruvato deshidrogenasa y citrato sintasa.

En esta pagina se explica el ciclo de krebs de una manera muy didáctica se los recomiendo.

* http://150.185.75.79:8080/CicloKrebs/regulacion.html

Producción de Acetil CoA.

Acetil CoA como molécula central del metabolismo.

Producción de Acetil Coa

La piruvato desidrogenasa (PDH) cataliza la descarboxilación oxidativa, irreversible, del piruvato a astil CoA en la matriz mitocondrial.El Acetil CoA también puede producirse por la degradación de ácidos grasos, cuerpos cetónicos o aminoácidos.

Transporte de acetil CoA desde la mitocondria al citosol.

La misma vía que produce NADPH para la síntesis de ácidos grasos, es decir, el ciclo del piruvato-malato, también transporta acetil CoA desde la mitocondria hasta el citosol celular. La parte del ciclo que transporta acetil CoA se llama la lanzadera del citrato. El acetil coA se produce en la mitocondria, pero la síntesis de ácidos grasos tiene lugar en el citosol. La porción CoA de la molécula no puede cruzar la membrana mitocondrial. Sin embargo, mediante la condensación con oxalacetato para formar citrato, el grupo acetilo puede ser transportado a su través mediante el transportador tricarboxilato. En el citosol, el citrato es escindido por la citrato-liasa para liberar oxalacetato para reciclaje y acetil CoA para la síntesis de ácidos grasos.

Acetil Coa como molécula abastecedora de carbonos al ciclo de Krebs.

El acetil-CoA (Acetil Coenzima A) es el principal precursor del ciclo. El ácido cítrico (6 carbonos) o citrato se regenera en cada ciclo por condensación de un acetil-CoA (2 carbonos) con una molécula de oxaloacetato (4 carbonos). El citrato produce en cada ciclo una molécula de oxaloacetato y dos CO2, por lo que el balance neto del ciclo es:
Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 3 H2O → CoA-SH + 3 (NADH + H+) + FADH2 + GTP + 2 CO2 + 3 H+
Los dos carbonos del Acetil-CoA son oxidados a CO2, y la energía que estaba acumulada es liberada en forma de energía química: GTP y poder reductor (electrones de alto potencial): NADH y FADH2. NADH y FADH2 son coenzimas (moléculas capaces de unirse a enzimas) capaces de acumular la energía en forma de poder reductor para su conversión en energía química en la fosforilación oxidativa.
El FADH2 de la succinato deshidrogenasa, al no poder desprenderse del enzima, debe oxidarse nuevamente in situ. El FADH2 cede sus dos hidrógenos a la ubiquinona (coenzima Q), que se reduce a ubiquinol (QH2) y abandona el enzima.

Diabetes Mellitus.

Diabetes Mellitus

La diabetes mellitus (DM) o diabetes sacarina es un síndrome orgánico multisistémico crónico que se caracteriza por un aumento de los niveles de glucosa en la sangre (conocido médicamente como hiperglucemia) resultado de concentraciones bajas de la hormona insulina o por su inadecuado uso por parte del cuerpo, que conducirá posteriormente a alteraciones en el metabolismo de los carbohidratos, lípidos y proteínas. La poliuria (producción excesiva de orina), la polidipsia (incremento de la sed), la pérdida de peso, algunas veces polifagia (aumento anormal de la necesidad de comer) y la visión borrosa son los síntomas cardinales de este padecimiento.

Diabetes mellitus tipo 1

Este tipo de diabetes corresponde a la llamada antiguamente Diabetes Insulino dependiente o Diabetes de comienzo juvenil. Se presenta mayormente en individuos jóvenes, aunque puede aparecer en cualquier etapa de la vida, y se caracteriza por la nula producción de insulina debida a la destrucción autoinmune de las células β de los Islotes de Langerhans del páncreas mediadas por las células T. Se suele diagnosticar antes de los 30 años de edad, y afecta a cerca de 4.9 millones de personas en todo el mundo, de las que 1,27 millones son europeos, lo que arroja una prevalencia del 0,19 por ciento de la población total, aunque la prevalencia más alta, de 0,25 por ciento, se encuentra en América del Norte, variaciones que reflejan la distinta susceptibilidad genética entre poblaciones.

Diabetes mellitus tipo 2

Se caracteriza por un complejo mecanismo fisiopatológico, cuyo rasgo principal es el déficit relativo de producción de insulina y una deficiente utilización periférica por los tejidos de glucosa (resistencia a la insulina), esto quiere decir que los receptores de las células que se encargan de facilitar la entrada de la insulina a la propia célula están dañados. Se desarrolla a menudo en etapas adultas de la vida, y es muy frecuente la asociación con la obesidad; anteriormente llamada diabetes del adulto o diabetes relacionada con la obesidad. Varios fármacos y otras causas pueden, sin embargo, causar este tipo de diabetes. Es muy frecuente la diabetes tipo 2 asociada a la toma prolongada de corticoides, frecuentemente asociada a la hemocromatosis no tratada. Insulinorresitencia. La diabetes tipo 2 influye un 80%-90% de todos los pacientes diabéticos.

Diabetes mellitus gestacional

La también llamada diabetes del embarazo aparece durante la gestación en un porcentaje de 1% a 14% de las pacientes, y casi siempre debuta entre las semanas 24 y 28 del embarazo. En ocasiones puede persistir después del parto y se asocia a incremento de trastornos en la madre (hipertensión o presión arterial elevada, infecciones vaginales y en vías urinarias, parto prematuro y cesárea) y daños graves al bebé (muerte fetal o macrosomía, esto es, crecimiento exagerado del producto debido a que está expuesto a mayor cantidad de glucosa que la habitual —esto se debe a que estimula su páncreas y segrega abundante insulina que contribuye a incrementar su desarrollo—, lo que puede generarle lesiones al momento de pasar por el canal de parto).
El embarazo constituye un esfuerzo metabólico en el cuerpo de la madre, ya que el bebé utiliza sus órganos para obtener alimento (energía), oxígeno y eliminar sus desechos. Por esta razón, la mujer que se embaraza tiene mayor posibilidad de presentar una deficiencia de la hormona que permite que el azúcar o glucosa sea empleada por las célula (insulina), haciendo que se presente este problema.

Cadena Respiratoria

Cadena Respiratoria

Vía de las pentosas fosfato II.

Anemia hemolítica no esferocitica.

Anemia hemolítica no esferocítica hereditaria es un término usado para describir un grupo de enfermedades genéticas raras de la sangre, caracterizadas porque los eritrocitos o hematíes (células rojas de sangre) no se forman de un modo normal por lo que son defectuosos y adoptan una forma de esfera por lo que se llaman esferocitos. Estas enfermedades se piensa que se deben a defectos en las membranas de los eritrocitos, a una alteración en el metabolismo de la porfirina (un producto químico contenido en la hemoglobina), y al déficit de ciertas enzimas tales como la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G6PD) o la piruvato kinasa. Hay aproximadamente 16 alteraciones enzimáticas de los eritrocitos que pueden causar anemia hemolítica no esferocítica hereditaria. El déficit de G6PD es la alteración enzimática más frecuente en los seres humanos. Existen unas 300 variedades de alteraciones enzimáticas que se han clasificado en 5 grupos principales según el grado de anemia y hemólisis (destrucción prematura de los hematíes). Generalmente los enfermos con anemia hemolítica no esferocítica hereditaria por déficit de G6PD pueden presentar una variante poco frecuente de esta enfermedad, caracterizada por una actividad enzimática disminuida o anormal, con estabilidad reducida frente al calor

Papel del gluation en los Eritrocitos.

Los eritrocitos utilizan las reacciones de la PPP para generar cantidades grandes de NADPH para utilizarse en la reducción del glutatión

El estrés oxidativo dentro de las células es controlado principalmente por acción del péptido, glutatión, GSH. Ver los productos especializados de los aminoácidos para la síntesis de GSH. El GSH es un tripéptido integrado por el γ-glutamato, la cisteína y la glicina. Las cadenas laterales sulfidrilo de los residuos de la cisteína de dos moléculas del glutatión forman un enlace disulfuro (GSSG) durante el curso de ser oxidados en reacciones con varios óxidos y peróxidos en las células. La reducción de GSSG a dos moles de GSH es la función de la reductasa del glutatión, una enzima que requiera la oxidación conjunta de NADPH.

El tiol de la cisteína del GSH desempeña el papel en la reducción de los tioles oxidados en otras proteínas. La oxidación de 2 tioles de la cisteína forma un enlace de disulfuro. Aunque este enlace desempeñe un papel muy importante en la estructura y la función de las proteínas, la introducción inadecuada de uniones disulfuro puede ser perjudicial. El glutatión puede reducir disulfuros de forma no Enzimática. El estrés oxidativo también genera peróxidos que a su vez se pueden ser reducidos por el glutatión para generar el agua y un alcohol, o 2 aguas si el peróxido fuera peróxido de hidrógeno
La regeneración de glutatión reducido se realiza por la enzima, reductasa de glutatión. Esta enzima requiere el cofactor NADPH al funcionar en la dirección de la reducción del glutatión que es la dirección termodinámicamente favorable de la reacción.
Debe estar claro que cualquier disminución en el nivel de NADPH puede tener un efecto profundo sobre una capacidad de las células de ocuparse del estrés oxidativo. Ninguna otra célula como el eritrocito esta expuesta a grandes condiciones oxidantes. Después de todos es el portador del oxígeno del cuerpo.

Pentose Phosphate Pathway

Pentose Phosphate Pathway

In most animal tissues, glucose is catabolized via de glycolityc pathway into two moleucles of pyruvate. pyruvate is then oxidizen via de citric acid cycle to generate ATP. There is another metabolic fato for glucose used to generate NADPH and specialized products needed by the cell. this pathway is called the pentose phosphate pathway. Some texto books call it the hexose monophosphate shunt, still others call it the phosphogluconate pathway. We will call it this time as the pentose phosphate pathway.

The pentose phosphate pathway produces NADPH whick is the universal reductant in anabolic pathways. in mammals the tissues requiring large amounts of NADPH produced by this pathway are the tissues than synthesize farry acids and steroids such as the mammary gland, adipose tissue, adrenal cortex and the liver. Tissues less active in fatty acidy synthesis such as skeletal muscle are virtually laching the pentose phosphate pathway.

The second function of the pentose phosphate pathway is to generate pentoses, particulary ribose which is necessary for the synthesisi of nucleic acids. It is convenient to think of the pentose phosphate pathway as operatingo in two phases. The first phase is the oxidative phase. Two of the first three reactions of the first phase generate NADPH. The second phase is the nonoxidative phase.

In the first step glucose-6-phosphate is oxidized into ribulose-5-phosphate, COx. during the oxidation of glucose-6-phosphate NADP is reduced into NADPH.

The second step of the phathway converts the ribulose-5-phosphate into other pentose-5-phosphates including ribose-5-phosphate used to synthesize nucleic acids.

The thirdstep includes a series of reactions that convert three of the pentose-5-phosphate so the cycle can be repeated. The direction of the pathway varies to meet different metabolic conditions.

Oxidative Phase

In this phase two molecules of NADP are reduced to NADPH using energy of the convertion of glucose-6-phosphate in ribulose-5-phosphate. The NADPH used in the sinthesize of cholesterol, hidrolization reactions of neurotransmiters.

Non oxidative phase

Up to ribulose-5-phosphate sintesizes xululose-5-phosphate and ribulose-5-phosphate.

Tailoring the pentose phosphate pathway to meet specific needs of the cell.

1). if the cell requires both ribose-5-P and NADPH

2).More ribose-5-P needed than NADPH.

3). More NADPH needen than Ribose-5-P

4). Both NADPH and ATP are needed but not ribose-5-P

Regulación de la glucemia.

Regulación de la Glucemia.

En el momento que los azucares pasan al torrente sanguíneo, los receptores específicos captan ese aumento de concentración, y la respuesta inmediata es la liberación de insulina. La glucosa entonces sale de la sangre y entra en las células, con lo cual la glucemia retorna a la normalidad.

Hormonas pancreáticas.

El páncreas endocrino (islotes de Langerhans) elabora dos hormonas que influyen en el metabolismo de la glucosa (azúcar), según las necesidades del cuerpo.Una de ellas es la insulina -hormona producida por células beta de los islotes-, que disminuye el nivel de glucosa en la sangre. Y la otra es el glucagón -hormona producida por células alfa-, que aumenta los niveles de azúcar, extrayendo desde el hígado todas las reservas de glucosa que se van al flujo sanguíneo. La somatostatina -otra hormona del páncreasproducida por células delta- interviene indirectamente en la regulación de la glucosa, disminuyendo la secreción de insulina y glucagón.

Insulina

Una concentración elevada de glucosa en sangre produce la secreción de la insulina: la glucosa se transporta a las células corporales.
La absorción de la glucosa por el hígado, el riñón y las células del cerebro se realiza por difusión y no necesita insulina.

Glucagon

Los efectos del glucagón son opuestos a los de la insulina.

Hormonas del crecimiento.

La hormona del crecimiento es un péptido de una sola cadena de aminoácidos, secretado por la hipófisis anterior o adenohipófisis en respuesta a la producción del factor liberador de hormona del crecimiento (GHRF) en el hipotálamo. La producción de GH es controlada casi exclusivamente por el sistema nervioso central: se produce en distintos impulsos de forma que más de la mitad de la cantidad total liberada diariamente pasa a la sangre durante el sueño. La somatostatina, hormona reguladora de la hipófisis anterior producida en el hipotálamo, inhibe la secreción de GH. La deficiencia de GH produce enanismo y su exceso gigantismo o acromegalia.

La GH estimula la síntesis proteica en todas las células, aumenta la movilización de grasa y la utilización de los ácidos grasos para obtener energía y disminuye la utilización de los carbohidratos. Su acción sobre el crecimiento depende de la presencia de tiroxina, insulina y carbohidratos. Las somatomedinas, proteínas producidas principalmente en el hígado, ejercen una función muy importante en el crecimiento esquelético inducido por la GH, pero la hormona no puede producir la elongación de los huesos largos una vez se han cerrado las epífisis, por lo que la estatura no aumenta tras la pubertad. La GH acelera el transporte de aminoácidos específicos hacia el interior de las células, estimula la síntesis de ARN mensajero y ARN ribosómico, influye sobre la actividad de diferentes enzimas, aumenta el almacenamiento de fósforo y potasio y promueve una moderada retención de sodio.

Glucólisis

Glucólisis

En este video viene la explicación de la glucolisis en condicieones anaeróbicas, aeróbicas, la reoxidación del NADH.

Las Lanzaderas

Las moléculas de NAD+ y NADH no pueden atravesar la membrana mitocondrial interna, que es una barrera selectiva. Por ello el NADH generado durante la glicolisis y por otras deshidrogenasas citosólicas no puede atravesar dicha membrana para llegar a la matriz mitocondrial y dar su par de electrones al complejo I de la cadena transportadora.
Para poder transferir ese " poder reductor " generado en el citosol hasta la cadena transportadora de electrones existen en las células de mamífero dos sistemas de lanzadera de solutos que permiten la transferencia de pares de electrones y protones ( pares de átomos de hidrógeno ) bien directamente hasta la cadena transportadora, bien hasta la matriz mitocondrial.
Estas lanzaderas son dos :


1) La lanzadera de glicerol1-3-p: permite la transferencia de pares de electrones y protones directamente hasta la cadetransportadora de electrones.


2) Lanzadera de malato-aspartato : permite la transferencia de pares de electrones y protones ( pares de átomos de hidrógeno ) hasta la matriz mitocondrial.

De los dos sistemas de lanzadera, el del glicerol-3-P es irreversible; es decir, es un mecanismo que permite trasladar pares de electrones y protones ( pares de átomos de hidrógeno ) desde el citosol a la cadena transportadora en la membrana mitocondrial interna, pero no permite realizar el proceso en dirección contraria ( desde la cadena hasta el citosol ).

En la ruta glucolitica entran dos moles de ATP en la primera etapa y se forman cuatro de ATP en la segunda. Existen en la ruta tres puntos de regulación, uno en la entrada, y otros dos en la ruta, los cuales sirven de reacciones limitantes de la velocidad glucolitica.

Reacciones irreversibles limitantes en la velocidad de la glucólisis.

La 2-fosfofrutoquinasa (2PFK).

Cuando la fructosa 6 fosfato comienza a acumularse, por la inhibición alostérica producida en la enzima PFK, una enzima alternativa la 2-fosfofrutoquinasa (2PFK).produce altas concentraciones de un compuesto químico llamado fructosa 2,6 bifosfato, la que, a su vez, dependiendo del contenido de glucosa en la célula, tendrá dos opciones a seguir; si la concentración de glucosa es alta desarrollará una “activación alostérica” sobre PFK, disminuyendo el efecto alostérico del ATP. Esto significa que aumenta la fructosa 1,6 bifosfato, restableciéndose la actividad glucolítica. Por el contrario si la concentración de glucosa es baja, la 2PFK, esta se transforma en fructosa 1-6 bifosfatasa, que hidroliza a la fructosa 2-6 bifosfato transformándola nuevamente en fructosa 6 fosfato. A este tipo de proceso se lo denomina estimulación hacia adelante.

AMPK

La AMPK se activa por fosforilación por acción de una o más AMPK cinasas (AMPKKs). En ausencia de fosforilación no se detecta actividad de la AMPK para sus sustratos. La fosforilación de la AMPK se da en la subunidad α en la treonina 172 (Tre 172) que se encuentra en el asa de activación. Una cinasa que activa a la AMPK es la cinasa-β cinasa dependiente de Ca2+ calmodulina (CAMKKb) que fosforila y activa a la AMPK en respuesta a concentraciones altas de calcio. Datos recientes han demostrado que la cinasa de treonina, LBK1, codificada en el gen supresor de tumor del síndrome Peutz-Jegher, es necesaria para la activación de la AMPK en respuesta al estrés. La perdida de la actividad de la LBK1 en el hígado del ratón adulto lleva a la perdida completa de la actividad de la AMPK y se asocia con hiperglicemia. La hiperglicemia se debe en parte a un incremento en la trascripción de genes gluconeogénicos. De particular importancia es el incremento en la expresión del receptor activado de proliferación del peroxisoma-γ "peroxisome proliferator-activated receptor-γ" (PPAR-γ) co-activador 1α (PGC-1α) que maneja la gluconeogénesis. La disminución de la actividad del PGC-1α resulta en la normalización de los niveles de glucosa sanguínea en ratones deficientes de LBK1.
Como su nombre lo indica, la AMPK también es regulada por el AMP. Los efectos del AMP son: una activación alostérica directa y el hacer a la AMPK un mal sustrato para la defosforilación. Debido a que el AMP afecta tanto la proporción de fosforilación de la AMPK en la dirección positiva y de defosforilación en la dirección negativa, la cascada es ultrasensible. Esto implica que una pequeña elevación en los niveles de AMP puede inducir un incremento dramático en la actividad de la AMPK. La actividad de la adelinato-cinasa, que cataliza la reacción que se indica a continuación, asegura que la AMPK sea altamente sensible a pequeños cambios en el radio intracelular de [ATP]/[ADP].
2 ADP ——> ATP + AMP
También existe regulación alostérica negativa de la AMPK y este efecto se hace por la fosfocreatina. Como se indico anteriormente, las unidades β de la AMPK tienen un dominio para unirse al glicógeno (GBD). En el músculo, un alto contenido de glicógeno reprime la actividad de la AMPK y esto seguramente es el resultado de la interacción entre el dominio que se une al glicógeno de la enzima con el glicógeno, aunque esto no se ha demostrado directamente. Como se sugiere anteriormente, el GBD de la AMPK permite la asociación de la enzima con la regulación del metabolismo del glicógeno al colocar a la AMPK cerca de uno de sus sustratos la glicógeno sintasa.

Gluconeogénesis

Gluconeogénesis

La gluconeogénesis es una ruta metabólica anabólica que permite la síntesis de glucosa a partir de precursores no glucídicos. Incluye la utilización de varios aminoácidos, lactato, piruvato, glicerol y cualquiera de los intermediarios del ciclo de los ácidos tricarboxílicos o CICLO de Krebs como fuentes de carbono para la vía metabólica. Todos los aminoácidos, excepto la leucina y la lisina, pueden suministrar carbono para la síntesis de glucosa.

Algunos tejidos, como el cerebro, los eritrocitos, el riñón, la córnea del ojo y el músculo, cuando el individuo realiza actividad extenuante, requieren de un aporte continuo de glucosa, obteniéndola a partir del glucógeno proveniente del hígado, el cual solo puede satisfacer estas necesidades de 10 a 18 horas. Después de este periodo, el glucógeno almacenado en el hígado disminuye drásticamente. Debido a ello comienza la formación de glucosa a partir de sustratos diferentes al glucógeno.

Precursores.

Los precursores gluconeogénicos son moléculas que pueden dar origen a una síntesis neta de glucosa. Estas moléculas incluyen a todos los intermediarios de la gluconeogénesis y del Ciclo del ácido cítrico. El glicerol, lactato y alfa-cetoácidos obtenidos de la desaminación de los aminoácidos glucogénicos son los precursores más importantes para la formación de glucosa.

El glicerol es liberado en el tejido adiposo durante la hidrólisis de los triacilglicéridos y es entregado por el torrente sanguíneo al hígado. Esta molécula de tres átomos de Carbono, es fosforilada a glicerol-fosfato, el cual es oxidado a dihidrixiacetona fosfato, un intermediario de la glucólisis.
El lactato es liberado por el músculo esquelético en condiciones de ejercicio y por células que no contienen mitocondrias como los eritrocitos. En el ciclo de Cori el músculo esquelético en condiciones de ejercicio, degrada a la glucosa hasta lactato, el cual difunde por el torrente sanguíneo. El lactato es incorporado al hígado y convertido en glucosa, la cual es liberada a la circulación sanguínea.
Los a-cetoácidos como el piruvato, oxaloacetato y alfa-cetoglutarato, derivan del metabolismo de los aminoácidos glucogénicos. Estas moléculas pueden entrar al Ciclo del ácido citrico y formar oxaloacetato, un precursor directo del fosfoenolpiruvato.

Ciclo de Cori

La contracción del músculo está sostenida por el consumo de ATP, que se regenera por la fosforilación oxidativa en las mitocondrias en las fibras musculares rojas y por la glicolisis, que da lugar a lactato, en las fibras musculares blancas. Las rojas también producen lactato cuando la demanda excede la capacidad de producción de ATP por la fosforilación oxidativa. El lactato se transfiere a través de la sangre, al hígado, donde se convierte en piruvato por la lactato deshidrogenasa y después en glucosa por la gluconeogénesis. Gracias al torrente sanguíneo, el hígado y el músculo participan de un ciclo metabólico conocido como el ciclo de Cori. Esto sería el ciclo fútil glicolisis/gluconeogénesis pero ahora no ocurren en el mismo lugar (célula) sino en diferentes (tejidos). El ATP del hígado se utiliza para resintetizar glucosa a partir del lactato producido en el músculo, y la glucosa resintetizada vuelve de nuevo al músculo para ser utilizada o almacenada en forma de glucógeno. Este ciclo también tiene lugar de manera importante en los eritrocitos. La formación de lactato ahorra tiempo y desvía parte de la carga metabólica desde el músculo hasta el hígado.
6 ATP hígado + 2 (ADP + Pi) eritrocito ® 6 (ADP + Pi)hígado + 2 ATPeritrocito

Ciclo de la Alanina.

El ciclo de la alanina resulta del transporte de la alanina por la sangre relacionando el músculo y el hígado. En el músculo se forma alanina a partir del piruvato producido en la glicolisis. La Ala al llegar al hígado da lugar a piruvato y amonio. Este último por la ureogénesis da lugar a urea que se segrega en la sangre para ir al riñón, mientras que el Pyr da lugar a glucosa a través de la gluconeogénesis. En este caso el NADH generado en la formación de Pyr no se utilizan para formar lactato, sino que se pueden utilizar para la producción de ATP, en contraste con el ciclo de Cori, donde el NADH se gasta en formar lactato a partir de Pyr. El ciclo de la alanina es más eficiente que el ciclo de Cori, aunque hay que tener en cuenta que la formación de urea es bastante costosa energéticamente hablando.
10 ATPhígado + 6-8 (ADP + Pi)músculo + O2 músculo ® 10 (ADP + Pi)hígado + 6-8 ATPmúsculo
Estos ciclos son funcionales solo entre el hígado y tejidos que no oxiden la glucosa completamente a CO2 y H2O

Metabolismo del Glucógeno

METABOLISMO DEL GLUCÓGENO

El glucógeno es un polisacárido de moléculas de glucosa, formando un enlace O-glicosídico a 1=>4. 2 glucosas fusionan sus OH en posición 1 y 4, dando una molécula de H2O. Se trata de a porque el OH es el del C anomérico y trata de a. De tanto en tanto, existe una glucosa que está unida por enlaces a 1=>6 (además), implica que en esos puntos exista una ramificación de la cadena de glucógeno.Es el sistema de reserva de carbohidratos de las células animales (glucosa). Las plantas lo acumulan en forma de almidón.

Son estructurados en gránulos muy grandes en el citoplasma de prácticamente todas las células del organismo. Se pueden ver al microscopio óptico. En los gránulos también tienen los enzimas que lo fabrican y degradan.Es 1 sistema de reserva de movilización rápida. En pocos minutos, pasa de estar acumulado a circular. Es de alcance o potencial limitado. Después de periodos de aproximadamente 12 h, las reservas de glucógeno prácticamente están agotadas.Es un polímero de reserva que está prácticamente en todos los tejidos, pero sobretodo hay en hígado y músculo esquelético. El sentido metabólico del glucógeno hepático es muy diferente al del músculo esquelético.Hay más concentración en hígado que en músculo esquelético. La movilización del glucógeno implica que las glucosas que se liberan son G1P. En el hígado donde existen G6P fosfatasa, la glucosa-1-P se puede transformar en glucosa y pueden pasar directamente al corriente circulatorio. El músculo lo tiene que consumir directamente en la miofibrilla donde se almacena. El glucógeno hepático sirve para abastecer zonas alrededor de todo el cuerpo.

DEGRADACIÓN DEL GLUCÓGENO

Está catalizada por la glucógeno fosforilasa según: Glucógeno (n) + Pi G1P + glucógeno (n-1)La fosforilasa no hidroliza el glucógeno, sino que lo fosforila. La molécula es atacada por Pi que rompe el enlace y da lugar a una molécula de G1P. El residuo de glucosa ya sale fosforilado con un coste = 0. En la célula fosforilar glucosa cuesta un ATP. La enzima se caracteriza porque cataliza una reacción muy cercana al equilibrio. Tiene piridoxal fosfato como grupo prostético. Sólo puede fosforilar enlaces a 1=>4 pero, por motivos estéricos, la glucosa fosforilasa, cuando llega una molécula de glucosa que está a 4 residuos a contar desde el punto de fosforilación, la glucosa fosforilasa no puede llegar a fosforilarla.Existe otra proteína que ayuda a la glucosafosforilasa a solucionar su problema (enzima desramificante). Es una transferasa que coge las moléculas indigeribles por la glucosafosforilasa y se une a otro lugar. El residuo que queda de la ramificación es hidrolizada por una actividad a (1=>6) glucosilasa y da lugar a glucosa.La actividad transferasa y la actividad a (1=>6) glucosilasa, está en el enzima desramificante. La gran mayoría de residuos del glucógeno son liberados como glucosa-1-P. Otro gran porcentaje son liberados como glucosa.

SÍNTESIS DE GLUCÓGENO

Está realizada por la glucógeno sintasa. Es el enzima que sintetiza glucógeno en vivo.GLUCÓGENO (n) + UDPG GLUCÓGENO (n+1) + UDPLa glucógeno sintasa transfiere la glucosa de UDPG a la molécula de glucógeno. Es una transferasa. La transfiere al C4.La glucógeno sintasa necesita como sustrato glucógeno y UDPG. El glucógeno preexistente no lo puede fabricar la molécula de glucógeno sintasa.La glucogenina tiene una tiroxina (grupo OH) que tiene capacidad autoglucosilante.A-Y-G-G-GLa glucógeno sintasa emplea la glucogenina para empezar la molécula de glucógeno. La sintasa produce polímeros lineales, las ramificaciones son fabricadas por el enzima ramificante. Coge un bloque de residuos de glucosa y lo transfiere a un punto interior de la molécula de glucógeno estableciendo enlaces a 1=>6. El glucógeno está ramificado cada 6-8 residuos de glucosa. El enzima ramificante concentra las ramificaciones.La ventaja del glucógeno de ser ramificado es que es mucho más soluble que si fuera lineal. También tiene un sentido de reserva de acción inmediata porque tiene múltiples puntos de ataque simultáneos por la glucógenofosforilasa.A la célula le cuesta poco formar glucógeno. Sólo cuesta fabricar UDPG. Se gasta UTP y se regenera UDP. Cuesta 1 molécula de ATP volver a regenerar UTP.Glucógeno (n) + UDPG Glucógeno (n+1) + UDPCuando se degrada el glucógeno, se obtiene, en más del 95% de los casos G1P. En un 3% se obtiene glucosa. El ATP se recupera casi al 100% cuando se degrada el glucógeno, porque si se tuviese que fosforilar la glucosa, se gastaría.Hay una pequeña pérdida de energía con la glucosa a (1=>6), que es hidrolizada por la a (1=>6)-glucosidasa.Es un mecanismo muy efectivo y barato con el único problema que ocupa mucho espacio en almacenamiento porque acumula muchas moléculas de H2O.

REGULACIÓN DE SÍNTESIS Y DEGRADACIÓN DE GLUCÓGENO

La regulación de la degradación de glucógeno se ejerce a nivel de la glucógenofosforilasa. Puede existir de 2 formas: inactiva (fosforilasa B) y activa (fosforilasa A). Difieren en que la A está fosforilada en la serina 14 (cerca del extremo amino terminal). La forma inactiva puede volverse activa sin ser fosforilada en niveles altos de AMP. Es típico en músculo. La forma A es inhibida por concentraciones altas de ATP y de concentraciones de Glucosa-6-P.La G6P es precursor y producto del glucógeno.La enzima responsable de la actividad de la fosforilasa es la fosforilasa quinasa. A diferencia de muchas otras quinasas que pueden fosforilar diferentes proteínas, es muy específica. Es un enzima interesante porque es un oligómero constituido por 4 subunidades diferentes (a,b, g, d), que están cuadriplicados. Es muy grande >106D. La subunidad d es la más pequeña y que, cuando fue secuenciada, vieron que es la calmodulina (proteína de 16 KD que tiene una estructura que es capaz de enlazar Ca2+). Es sensible a los niveles de Ca2+ intracelular. Es capaz de interaccionar con el Ca2+. Es sensible y activable por variaciones de los niveles de Ca2+ intramuscular. Es importante porque la misma señal pone en marcha la contracción muscular (consume energía) y la fosforilasaquinasa (que degrada el glucógeno y produce energía). Las fosforilasa quinasa es activable, además, por fosforilación mediante la PK-A (dependiente de AMPcíclico). Son sensibles a variaciones en la concentración de AMP cíclico y a las hormonas que regulan el AMP cíclico.La síntesis de glucógeno se regula mediante la fosforilación de la glucosa sintasa. Tiene 2 formas: fosforilada (inactiva) y no fosforilada (inactiva). Se produce una fosforilación múltiple. Las formas más fosforiladas son menos activas. La sensibilidad es hacia niveles de concentraciones de G6P. Cuando hay mucha más G6P, incluso las formas fosforiladas se vuelven activas.Las proteínas quinasa que inactivan la síntesis de glucógeno son varias quinasas. Una de ellas es la PK-A. Inhibe el enzima y bloquea la síntesis de glucógeno.Estos 2 procesos se integran en un mecanismo de regulación común. En concentraciones de AMPcíclicos muy bajos está La degradación de AMP cíclico es por la fosfodiesterasa. La ciclasa sintetiza AMP cíclico. Cuando el AMP cíclico está muy elevado, se une a las subunidades reguladoras y las cambia por las catalíticas, que se disocian y puede fosforilar.En cualquier caso activa la PK-A que es responsable de activar a la fosforilasaquinasa, que da lugar a la síntesis de glucógeno. Todos estos pasos tienen como ventajas:

* Con más de 1 paso intermedio, hay más de 1 sitio donde se puede regular.

*Amplificación. Son mecanismos de transducción de señal y se caracteriza porque permite una amplificación muy potente de la señal extracelular.Las hormonas funcionan a concentraciones subnanomolares (10-10). Son pocas moléculas activas.

Cada molécula tiene pocos receptores en las células. Son señales muy débiles (cientos de moléculas interaccionando con los receptores).Si 1 molécula de adrenalina activa 1 adenilato ciclasa, que puede fosforilar 100 moléculas de AMP cíclico. A su vez puede fosforilar cada AMP 100 proteínas Kinasas...Las señales que suelen llegar a la célula son muy débiles y la célula puede amplificarlas.La proteína kinasa A fosforila e inactiva a la glucógeno sintasa. Da lugar a un incremento en la degradación de glucógeno y disminuye la síntesis de glucógeno.

Estos procesos se regulan también por la desfosforilación de esos mismos enzimas. En las células eucariotas existen 3 residuos que se pueden fosforilar (ser/Thr y Tyr). Estas diferencias responden a la cuantía. Más del 95% están fosforiladas en Ser o Thr. Sólo un 5% en Tyr.Son enzimas completamente diferentes que catalizan la fosforilación. La mayoría ocurre en procesos de transducción de señal o en procesos que regulan el crecimiento y diferenciación de las células. Ej: efector insulina (prot Kinasa). La fosforilación de Ser/Thr está regulada por el tipo de metabolismo. Se habla de Ser/Thr (PK-A) fosfatasa o Tyr-fosfatasa.Las fosfatasas, en eucariotas, son esencialmente, 4 tipos de Ser/Thr proteína fosfatasa. El 1 y 2A intervienen en la desfosforilación de glucógeno sintasa (activa) y fosforilasa (inactiva). La actividad de las fosfatasas también está regulada, las células tienen todos los enzimas dando vueltas y, para que unos enzimas hagan una función, tienen que estar los contrarios inactivos. Para coordinarlos, se puede hacer a nivel de la fosfatasa tipo 1, es una fosforilasa-fosfatasa y sintasa-fosfatasa. Tiene un espectro de regulación amplio.Normalmente son activas cuando están solas. Las proteína inhibidora 1 puede inhibir a la fosfatasa tipo 1, cuando interacciona con ella.El inhibidor 1 depende de que esté fosforilado para unirse a la fosfatasa tipo 1. La protein-kinasa A fosforila el inhibidor.La PK-A puede fosforilar la fosforilasa y activar degradación de glucógeno. La PK-A puede fosforilar la sintasa y bloquear la síntesis de glucógeno. También puede fosforilar el inhibidor de tipo 1 e inactivar la fosfatasa-1 y bloquea la desfosforilación.El control más delicado es sobre que células de tejido funcionan las hormonas. Se consigue expresando o no receptores para esas hormonas. Para que no sean sensibles no se dispone de receptores. Tampoco puede haber transducción o algún efector.

Hexocinasas

Hexocinasas

Enzima que puede fosforilar a otras hexosas. Está presente en todas las células Es inhibida por la GLUCOSA-6-FOSFATO que es el producto de la reacción que cataliza.,
La hexocinasa cambia su conformación al unirse a las hexosas. Este cambio se produce gracias a que la enzima tiene dos dominios unidos por medio de otro más que actúa como una bisagra. La enzima en su conformación abierta permite que la hexosa se acomode en su sitio activo; cuando esto ha sucedido, la enzima adquiere su conformación cerrada en la cual se desplaza a las moléculas de agua y disminuye la energía de solvatación, necesaria para que se lleve a cabo la reacción de fosforilación.

Glucocinasa

La glucocinasa es más abundante en el hígado. Tiene una Km de 10 mM que es más alta que las concentraciones fisiológicas de glucosa. Esto permite que en condiciones de hiperglicemia, después de alimentarse, cuando hay muchas hexosas en el torrente sanguíneo, simultáneamente funcionen ambas enzimas, lo cual favorece la rápida entrada de glucosa a las células. La glucocinasa es inhibida por la FRUCTOSA-6-FOSFATO en vez de por GLUCOSA-6-FOSFATO como en el caso de la hexocinasa.
La reacción que catalizan ambas enzimas (glucocinasa y hexocinasa), es irreversible en condiciones intracelulares y tiene un cambio en energía libre de 1.6 kJ/mol.

Galactocinasa

Enzima que cataliza reversiblemente la formación de galactosa 1-fosfato y ADP a partir de ATP y D-galactosa. La galactosamina también puede actuar como aceptor.


Galactosemia

Deficiencia de galactosa-1-fosfatouridil transferasa; Deficiencia de galactocinasa; Deficiencia de galactosa-6-fosfato epimerasa
Es la incapacidad del organismo para utilizar (metabolizar) el azúcar simple galactosa, ocasionando la acumulación de galactosa 1-fosfato en el cuerpo, lo cual causa daño al hígado, al sistema nervioso central y a otros sistemas del organismo.
La galactosemia es una enfermedad enzimática hereditaria, transmitida como un rasgo autosómico recesivo y cuya ocurrencia es aproximadamente de 1 por cada 60.000 nacimientos entre personas de raza blanca, mientras que la tasa es diferente para otros grupos.
Existen 3 formas de la enfermedad: deficiencia de galactosa-1-fosfatouridil transferasa (galactosemia clásica, la forma más común y la más grave), deficiencia de galactosa cinasa y deficiencia de galactosa-6-fosfato epimerasa.
Las personas con galactosemia son incapaces de descomponer completamente el azúcar simple galactosa, que compone la mitad de la lactosa, el azúcar que se encuentra en la leche. La lactosa es un disacárido debido a que está compuesto de dos azúcares, galactosa y glucosa, enlazados.

Si a un bebé con galactosemia se le da leche, los derivados de la galactosa se acumulan en el sistema del bebé, causando daño al hígado, al cerebro, a los riñones y a los ojos. Los individuos con galactosemia no pueden tolerar ninguna forma de leche (ni humana ni animal) y deben vigilar cuidadosamente la ingesta de otros alimentos que contengan galactosa. La exposición a los productos lácteos puede ocasionar daño hepático, retardo mental, formación de cataratas e insuficiencia renal.
Después de tomar leche durante algunos días, un neonato con galactosemia se rehusará a comer y desarrollará ictericia, vómitos, letargo, irritabilidad y convulsiones. Asimismo, se presentará agrandamiento del hígado y el azúcar puede estar bajo. La alimentación continua con productos lácteos lleva a que se presente cirrosis hepática, formación de cataratas en el ojo (que puede ocasionar ceguera parcial) y retardo


Fructocinasa e Intolerancia a la Fructosa


Es un trastorno del metabolismo en el cual una persona carece de la proteína necesaria para descomponer la fructosa, un azúcar de las frutas que se presenta en forma natural en el cuerpo. La fructosa artificial se utiliza como edulcorante en muchos alimentos, incluyendo los alimentos y bebidas para bebés.

Esta afección ocurre cuando el cuerpo carece de una sustancia llamada aldolasa B, la cual se necesita para descomponer la fructosa.
Si una persona sin esta sustancia come fructosa y sacarosa (azúcar de la caña o de la remolacha o azúcar común), se presentan cambios químicos complejos en su cuerpo. El cuerpo no puede convertir su material de almacenamiento de energía, el glucógeno, en glucosa y, como resultado, el azúcar en la sangre disminuye y se acumulan sustancias peligrosas en el hígado.
Síntomas
Los síntomas se pueden observar después de que un bebé comienza a comer alimentos sólidos o leche maternizada.Los primeros síntomas de la intolerancia a la fructosa son similares a los de la galactosemia, mientras que los síntomas posteriores se relacionan más con la enfermedad hepática.
Los síntomas pueden abarcar:
Convulsiones, sueño excesivo, irritabilidad, ictericia neonatal que aunmenta o se prolonga, alimentación deficiente en la lactancia, problemas después de comer frutas y alimentos que contengan fructosa/sacarosa y vomitos.

El examen físico también puede mostrar:
Ojos y piel amarillos, hepatoesplenomegalia, el azúcar en la sangre estará bajo, especialmente después de recibir fructosa o sacarosa. Los niveles de ácido úrico estarán altos.

Tratamiento
La eliminación total de la fructosa y la sacarosa de la dieta es un tratamiento efectivo para la mayoría de los pacientes. Las complicaciones individuales se tratan en la forma apropiada; por ejemplo, algunos pacientes pueden tomar medicamentos para disminuir el nivel de ácido úrico en su sangre y reducir así el riesgo de que se presente gota.

Digestión y Absorción de Carbohidratos

Digestión y Absorción de Carbohidratos.

La digestión es importante por contener a la amilasa salival o ptialina, enzima que hidroliza diversos tipos de polisacáridos. El pH de la saliva es cercano a la neutralidad, por lo que en el estómago esta enzima se inactiva totalmente, lo cual los carbohidratos no sufren modificaciones de importancia en este órgano. Es hasta el intestino donde los disacáridos y los polisacáridos deben ser hidrolizados en sus unidades monoméricas para poder atravesar la pared intestinal y tomar así el torrente sanguíneo para llegar a las células e ingresar al interior para ser utilizados en cualquiera de las funciones en que participan (energética, de reconocimiento, estructural o como precursor de otras moléculas). En el duodeno se vierte el jugo pancréatico que contiene entre otros muchos elementos, amilasa pancreática (Su pH óptimo es de 7.1 y rompe al azar los enlaces alfa,1-4 del almidón), diastasa o amilopsina, esta última muy parecida a la enzima salival. En la digestión de los carbohidratos intervienen diferentes enzimas que desempeñan cada una funciones diferentes y que por tanto, tienen especificidades diferentes. Para romper las ramificaciones se necesita a la amilo-1-6-glucosidasa.

La reacción de hidrólisis, consiste en el rompimiento de uniones covalentes por medio de una molécula de agua. La hidrólisis de un enlace glucosídico se lleva a cabo mediante la disociación de una molécula de agua. El hidrógeno del agua se une al oxígeno del extremo de una de las moléculas de azúcar; el OH se une al carbono libre del otro residuo de azúcar. El resultado de esta reacción, es la liberación de un monosacárido, dos si la molécula hidrolizada fue un disacárido o bien el polisacáridon-1, dependiendo de la molécula original.

Transportadores GLUT

Se han descrito por lo menos 12 proteínas transportadoras de glucosa: GLUT.
Los Gluts son una familia de proteínas con una secuencia determinada, codificada por diferentes genes. Todos los Gluts tienen una estructura en común de 12 zonas hidrófobas que permanecen en contacto con La membrana de la célula, mientras que las terminaciones amino en un extremo y carboxi en otro extremo son intracitoplasmáticas.

Glut 1: se ha encontrado en el cerebro y en los eritrocitos; actúa como una puerta en la cual la proteína une al azúcar en la superficie externa de la membrana y sufre un cambio conformacional que conduce al azúcar hacia el interior de la célula, donde se desune.

Glut 2 : ( Km para la glucosa 15 mM aproximadamente) es el transportador de glucosa en hígado, riñón, intestino y células Beta del páncreas.

El glut 1 y glut 2 se han hallado en cerebros de fetos de 10 a 21 semanas (etapas tempranas del desarrollo) con lo que se sugiere que interviene en el desarrollo del SNC

Glut 4: Es la isoforma dependiente de insulina, presente en el músculo y en las células adiposas. La insulina aumenta el número de transportadores en la membrana plasmática.

Glut 5: Se encuentra en el intestino delgado en el lado arterial de la célula epitelial, y actúa conjuntamente con el cotransportador de la glucosa y el sodio en el lado luminal.

Glut 1 y Glut 3: Están presentes en la membrana plasmáticas de casi todas las células ( eritrocitos y encéfalo); Glut 1, tiene una afinidad elevada para la glucosa. GLUT 3 : a neuronas.
SGLT 1: Es un sistema específico de transporte dependiente de Na + para la D-glucosa y la D-galactosa, realiza el cotransporte activo de estos azúcares junto con Na+ desde la superficie luminal de las células con borde en cepillo.

GLUT 7: Se expresa en células del RE de hepatocitos. Función: está encargado del proceso de gliconeogénesis hepática ( similar a GLUTS en el hígado).


Toxicidad por Fructosa

Una de las causas de las cuales existe la toxicidad es la de le la fructuosa no se puede convertir en glucosa. La administración de fructuosa produce un a elevación de fructosemia y una hipoglucemia grave. Al elevarse la concentración de intracelular hepática de fructosa 1 fosfato inhibe la producción del glucagon debido al bloqueo de la gluconeogenesis y de la glucogenolisis este daño esta dado generalmente por la toxicidad de la fructosa 1 fosfato y por las dificultades de producción de compuestos ricos en energía dentro de los hepatocitos

La mala digestión de la lactosa, frecuente entre la población adulta, es debida a la deficiencia de lactasa, enzima que se encuentra a nivel del intestino delgado.

Deficiencia de Lactasa

La deficiencia de lactasa puede deberse a una deficiencia genética, a un deterioro de la mucosa intestinal bien por la presencia de enfermedades locales o por la toma de medicamentos (laxantes, antibióticos), y a consecuencia del envejecimiento.La ingestión de lactosa por parte de personas intolerantes produce dolor abdominal, diarrea y flatulenciaLa lactasa fragmenta la lactosa en glucosa y galactosa, monosacáridos que son absorbidos a nivel del intestino delgado.Cuando se produce un déficit de lactasa, la lactosa ingerida, pasa sin fragmentarse hasta el intestino grueso, lugar donde es hidrolizada por la lactasa y beta-galactosidasa bacterianas. A este nivel los monosacáridos no son absorbidos, sino fermentados a ácidos grasos de cadena corta y a ácido láctico, produciendo irritación de la mucosa del colon y aumento de la motilidad del mismo. Además, la lactosa no hidrolizada disminuye, por efecto osmótico, la absorción de agua y electrolitos, causando una deposición líquida con emisión de gases. Por lo tanto, la ingestión de lactosa por parte de personas intolerantes produce dolor abdominal, diarrea y flatulencia

Carbohidratos

CARBOHIDRATOS

Los carbohidratos, también llamados hidratos de carbono, azúcares o glúcidos, están formados por C, H y O.

Carbohidratos son principalmente compuestos energéticos utilizados como combustible celular para realizar sus funciones. Los carbohidratos pueden también formar sustancias de reserva y almacenarse para cuando la célula los necesite, ya sea como almidón en los vegetales o como glucógeno en los animales. Los hidratos de carbono sirven como material combustible o energético inmediato, como donantes de energía para la termogénesis y para el rendimiento en el trabajo.

De acuerdo con sus estructuras se clasifican en:

MONOSACARIDOS:

Los monosacáridos o azúcares simples son los glúcidos más sencillos, que no se hidrolizan, es decir, que no se descomponen para dar otros compuestos, conteniendo de tres a seis átomos de carbono. Su fórmula es (CH2O)n donde n ≥ 3.

DISACÁRIDOS:

Están formados por la unión de dos monosacárido iguales o distintos. Los disacáridos más comunes son:

* Sacarosa: Formada por la unión de una glucosa y una fructosa.

* Lactosa: Formada por la unión de una glucosa y una galactosa.

* Maltosa: Formada por la unión de dos glucosas.

La formula de los disacáridos es C12H22O11. El enlace covalente entre dos monosacáridos provoca la eliminación de un átomo de hidrógeno de uno de los monosacáridos y de un grupo hidroxilo del otro monosacárido.


POLISACÁRIDOS:

Los polisacáridos son biomoléculas formadas por la unión de una gran cantidad de monosacáridos. Se encuadran entre los glúcidos, y cumplen funciones diversas, sobre todo de reserva energética y estructural.

Homopolisacáridos. Son polisacáridos que son polímeros de un solo monosacárido.
Heteropolisacárido. Son los que tienen más de una clase de monosacáridos

Importancia médica

Celulosa. La celulosa ocupa el 50% de carbono orgánico en toda la biosfera, la madera tiene 50% celulosa y el algodón es casi celulosa pura. El un polisacárido d-glucosa unión beta 1-4. Es no digerible, fuente importante de volumen en la dieta y previene el estreñimiento.

Almidón. Polisacárido de reserva de vegetales. Se encuentra en granos como tubérculo de la papa, leguminoso, cereal y vegetal. Es alfa amilosa 20% y amilopectina 80%. 200u de glucosa alfa1-4
Sus gránulos son insolubles al agua fría pero al calentarse absorben agua y se hinchan.

Glucógeno. Es el almidón animal se encuentra en hígado y musculo como almacenamiento de glucosa, el glucógeno de alimentos es hidrolizado por almidón es una molécula esférica.

Quitina. Forma el exoesqueleto de insectos y de crustáceos. Homopolisacáridos N-acetil-D-glucosamina beta 1-4 y es insoluble al agua.

Dextrano- homopolisacárido de glucosa unión alfa 1-6 sustitución de la albumina del plasma en virtud de presentar presión osmótica similar o expansor del plasma.

Heparina y Acido Hialuronico.

La heparina es un anticoagulante usado en varios campos de la medicina. Es una cadena de polisacáridos con peso molecular entre 4 y 40 kDa. Biológicamente actúa como cofactor de la antitrombina III, que es el inhibidor natural de la trombina.
El ácido hialurónico (AH) es un polisacárido del tipo de glucosaminoglucanos con enlaces ß, que presenta función estructural, como los sulfatos de condroitina. De textura viscosa, existe en la sinovia, humor vítreo y tejido conjuntivo colágeno de numerosos organismos y es una importante glucoproteína en la homeostasis articular.En seres humanos destaca su concentración en las articulaciones, los cartílagos y la piel.

OLIGOSACÁRIDOS:
Son polímeros formados a base de monosacáridos nidos por enlaces O-glicosídicos, con un número de unidades monoméricas entre 3 y 10.
Existe una gran diversidad de oligosacáridos, pues puede variar el número, las ramificaciones, el tipo de monosacáridos que se unen y la forma de enlazarse de los monosacáridos para formar una cadena de polisacáridos, se ha establecido arbitrariamente un límite de 20 unidades para definir los oligosacáridos ya que por encima de este valor se habla de polisacáridos.

Son sólidos cristalinos, de color blanco, sabor dulce y soluble en agua. La mayoría de ellos conserva el poder reductor de los monosacáridos. Este poder reductor reside en los átomos de carbono carboxílicos y se pierde cuando éstos participan en un enlace glucosídico.

Oigosacáridos de importancia médica.

La maltosa y la isomaltosa son dos de los productos de la hidrólisis incompleta del almidón y del glucógeno durante la digestión. La celobiosa, que no se encuentra libre en la naturaleza, se obtiene por hidrólisis de la celulosa. La lactosa se encuentra exclusivamente en la leche de los mamíferos. La trehalosa es el constituyente principal del fluido circulante (hemolinfa) de los insectos. La sacarosa (azúcar de mesa) es un disacárido de especial importancia; se encuentra exclusivamente en el mundo vegetal y es uno de los productos directos de la fotosíntesis que estos realizan, constituyendo la principal forma de transporte de azúcares desde las hojas hacia otras partes de la planta.

Grupo Sanguíneo.

La agrupación de ciertas características de la sangre se trata de tener presente o ausente en la membrana de los glóbulos rojos ciertas moléculas llamadas antígenos.
Un antígeno es una sustancia que desencadena la formación de anticuerpos y estos pueden llegar a causar una respuesta inmune. Usualmente los anticuerpos (antígenos) están formados por proteínas o polisacáridos, esto incluye bacterias, virus y otros microorganismos.
Las personas del grupo A poseen el antígeno A, las del grupo B poseen el antígeno B, las del grupo AB poseen el antígeno AB y las del grupo O no poseen ninguno.