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BIOQUMICA
TEMA 5.
METABOLISMO DE LOS HIDRATOS
DE CARBONO
D. Ph. Daniel Daz Plascencia.
Contacto: [email protected]
www.lebas.com.mx
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El metabolismo de los hidratos de carbono es una de
las principales rutas del metabolismo celular.
Entre los azcares utilizados como fuente de energa
para la clula, destaca uno principalmente, la glucosa.
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La glucosa desempea un papel central en el
metabolismo de los hidratos de carbono.
Las rutas relacionadas con el glucgeno,
polisacrido de reserva energtica a corto plazo en
los animales.
Es de gran importancia para mantener un correcto
estatus energtico en el organismo, especialmente en
msculo e hgado.
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Principales rutas
metablicas de la
glucosa.
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La glucogenlisis comprende las reacciones de
degradacin, mientras que la glucogenognesis
incluye las vas de sntesis a partir de la glucosa.
Las rutas relacionadas con los monosacridos, entre
ellas la principal ruta catablica es la gluclisis, ruta
degradativa de la glucosa que sirve para obtener
energa de esta molcula y tambin de otras hexosas
y monosacridos.
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La glucogenlisis es la principal ruta anablica que
sintetiza glucosa a partir de intermediarios
metablicos.
La ruta de las pentosas fosfato es la principal fuente
de obtencin de poder reductor en forma de NADPH,
aunque tambin es de gran inters debido a que
permite obtener una gran variedad de monosacridos.
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Como intermediario metablico, el piruvato juega un
importante papel como va de entrada en las rutas
catablicas de fermentaciones (lctica y alcohlica) y
la descarboxilacin oxidativa del piruvato.
Tambin servir de sustrato para la sntesis de
glucosa.
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Aunque estos organismos pueden sintetizar azcares
a partir de molculas intermediarias, principalmente a
travs de la gluconeognesis, esta capacidad es
relativamente poco importante en comparacin con el
aporte de azcares de su dieta y, sobre todo, si se
compara con la gran cantidad de azcares que
sintetiza cualquier organismo auttrofo como, por
ejemplo, las plantas, a partir de molculas sencillas.
DIGESTIN DE LOS HIDRATOS
DE CARBONO SEGN SU DIGESTIN
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Hidratos de carbono no digeribles.
Se conocen con el nombre de fibra de la dieta o fibra
alimentaria que, en su mayora, son polisacridos
complejos que no se pueden digerir porque el
organismo no posee las enzimas necesarias para
hidrolizar los enlaces que unen los distintos
monosacridos.
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Hidratos de carbono digeribles.
Hay que destacar el papel del almidn, principal
hidrato de carbono de la dieta: se estima que puede
representar hasta un 50% de las caloras consumidas
por un organismo.
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Cabe recordar que la existencia de dos tipos de
estructuras en el almidn, amilosa y amilopectina,
implican una mayor complejidad a la hora de poder
digerir y asimilar totalmente los monosacridos del
almidn; adems, tambin tienen mucha importancia
en la dieta ciertos productos derivados del almidn
como pueden ser las dextrinas.
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Otros hidratos de carbono que presentan gran
importancia en la dieta son los disacridos,
principalmente la sacarosa y la lactosa, as como
otros polisacridos como el glucgeno.
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En general, el proceso digestivo de los hidratos de
carbono implica la transformacin del azcar en sus
constituyentes bsicos, es decir, los monosacridos, a
travs de enzimas digestivas especficas.
Estos monosacridos posteriormente sern
asimilados por la accin de transportadores
especficos a nivel intestinal.
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Los hidratos de carbono de la dieta se pueden dividir
en dos grandes grupos, hidratos de carbono no
digeribles (fibra) e hidratos de carbono digeribles.
La fibra alimentaria sirve para estimular los
movimientos peristlticos y facilitar el correcto transito
intestinal.
El almidn es el principal hidrato de carbono de la
dieta.
ENZIMAS DIGESTIVAS DE AZCARES
Y PRODUCTOS OBTENIDOS
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La amilasa hidroliza el almidn originando maltosas,
maltotriosas y - dextrinas, que se hidrolizan dando
molculas de glucosa por accin de la maltasa y de la
isomaltasa.
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Las alfa glucosidasas son enzimas que degradan
enlaces entre glucosas, como la maltasa rompe
enlaces 1 4 entre glucosas de disacridos y
trisacridos, y la isomaltasa, que rompe enlaces 1 6
Entre glucosas y libera maltosa y maltotriosas.
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(a) Estructura bsica de la amilopectina y amilosa. Se
indican los productos de degradacin despus de la
actuacin de la amilasa (flecha): maltosa, maltotriosa,
dextrina lmite.
(b) Enzimas y productos implicados en la digestin de
los hidratos de carbono.
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GLUCLISIS
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La gluclisis es la ruta degradativa de la glucosa, la
principal molcula energtica del organismo.
Es una de las rutas ms importantes del
metabolismo, ya que constituye uno de los primeros
pasos en el procesamiento y aprovechamiento de la
glucosa para la obtencin de energa para la clula.
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La gluclisis puede considerarse como el proceso
oxidativo de la glucosa, mediante su degradacin
hasta generar piruvato o bien mediante su
fermentacin para dar cido lctico.
La gluclisis es la forma ms rpida de conseguir
energa para una clula y, en el metabolismo de
carbohidratos, generalmente es la primera va de
combustin.
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La gluclisis tiene lugar en el citosol o citoplasma de
la clula, tanto de clulas eucariotas como
procariotas, si bien en clulas vegetales algunas de
las reacciones glucolticas se encuentran tambin en
el ciclo de Calvin (fase de fijacin del CO2 de la
fotosntesis) que ocurre en los cloroplastos.
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La gluclisis se divide en dos fases:
Fase preparativa y la fase de beneficios o de
rendimiento energtico.
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Reacciones y fases de
la ruta glucoltica
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La fase preparativa.
Implica transformacin y escisin de la glucosa en
dos triosas fosfato, el gliceraldehdo 3 fosfato y la
dihidroxiacetona fosfato, entre las cuales existe un
equilibrio.
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En esta fase se produce un gasto energtico: dos
molculas de ATP por molcula de glucosa.
La finalidad de esta fase es la de activar y preparar
las molculas de glucosa, para su posterior
procesamiento.
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La fase de beneficios o de rendimiento energtico.
Implica la transformacin de la molcula de
gliceraldehdo 3 fosfato en piruvato, mediante una
serie de reacciones que liberan energa.
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Se obtienen cuatro molculas de ATP y dos de NADH
+ H+ por molcula de glucosa, por lo que se libera ms
energa que la gastada en la fase preparatoria, lo que
da una ganancia neta de 2 ATP y 2 NADH + H+ por
molcula de glucosa.
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La energa que se obtiene de la oxidacin del
gliceraldehdo 3 fosfato la aprovecha la clula para
desempear todo tipo de funciones celulares.
Esta fase de rendimiento se produce dos veces por
cada molcula de glucosa que se hidroliza, ya que en
cada una de las vueltas se metaboliza una de las dos
triosas fosfato en las que se escindi la glucosa.
EN RESUMEN
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La gluclisis, es una de las rutas degradativas mas
importantes del organismo ya que procesa glucosa,
tambin es til para hidrolizar otros monosacridos.
La gluclisis se produce en el citoplasma y se suele
dividir en dos fases: la fase preparativa y la fase de
rendimiento energtico.
LAS 10 REACCIONES DE LA
GLUCLISIS
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Fase preparativa.
1. Fosforilacin de la glucosa a glucosa -6- fosfato.
Requiere el gasto de una molcula de ATP y, en las
condiciones fisiolgicas, es una reaccin irreversible.
Esta reaccin est catalizada por la hexoquinasa, si
bien en el hgado tambin la puede realizar la
glucoquinasa.
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2. Conversin de la glucosa -6- fosfato a fructuosa -6-
fosfato.
Es una reaccin reversible catalizada por la
fosfoglucosa-isomerasa.
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3. Fosforilacin de la fructuosa -6- fosfato a fructuosa -
1,6- bisfosfato.
Requiere el gasto de una segunda molcula de ATP
y, en las condiciones fisiolgicas, en una reaccin
irreversible.
Esta catalizada por la fosfofructuosa quinasa 1.
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