DIGESTIÓN Y DIGESTIÓN Y METABOLISMO DE METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS.CARBOHIDRATOS.CARBOHIDRATOS.CARBOHIDRATOS.

CARBOHIDRATOS DE CARBOHIDRATOS DE INTERINTERÉÉS BIOLS BIOLÓÓGICOGICO

Glúcido Fuente típica• Amilopectina Patatas, arroz, maíz, pan.• Amilosa Patatas, arroz, maíz, pan.• Amilosa Patatas, arroz, maíz, pan.• Sacarosa Azúcar, pasteles, betarraga• Lactosa Leche, productos lácteos.• Maltosa Granos germinados de la

cebada.

• Trehalosa Setas jóvenes.• Fructosa Fruta , miel.• Glucosa Fruta, miel, uva.• Rafinosa Semillas de

leguminosas• Glucógeno Hígado, músculo.• Celulosa Vegetales, harina

de trigo entero, salvado, lechuga, apio, zanahoria.

Acetil-CoA

Glucosa

GlúcidosProteínas

Aminoácidos Ácidos Grasos

Lípidos

ETAPAS EN LA EXTRACCIÓN DE

1° etapa: digestión de macromoléculas

2° etapa: Formación de un metabolito intermediario común

Ciclo de Krebs

CoAEXTRACCIÓN DE ENERGÍA DE LOS

ALIMENTOS 3° etapa: ciclo de Krebs y fosforilación oxidativa

DIGESTION DE LOS ALIMENTOS

DIGESTIDIGESTIÓÓN DE LOS N DE LOS CARBOHIDRATOSCARBOHIDRATOS

• BOCA� La digestión de los carbohidratos ocurre en

la boca y en el intestino delgado .la boca y en el intestino delgado .� Las glándulas salivales secretan α-amilasa,

la cual inicia la hidrólisis del almidón .�Esta enzima es una endoglucosidasa que

hidroliza enlaces α(1-4) glucosídicosinternos, pero no ataca los enlaces α(1-6).

�Da como productos finales maltosa,algo de glucosa y dextrinas límites.

• ESTÓMAGO

�Cuando el bolo alimenticio llega alestómago y se impregna de ácidoclorhídrico, la α-amilasa salival seinactiva.

• INTESTINO DELGADO�La digestión de los carbohidratos continua

en el intestino delgado, catalizada por laamilasa pancreática.

�La α-amilasa hidroliza el almidón a�La α-amilasa hidroliza el almidón amaltosa, maltotriosa (trímero de glucosasunidas por dos enlaces α (1,4)glucosídicos) y oligosacáridos de unos 8residuos de largo: DEXTRINAS.

�Dextrinasas del intestino delgado catalizanla hidrólisis de las dextrinas desde elextremo no reductor para liberar glucosa.

�Los disacáridos se hidrolizan en el bordeen cepillo de la mucosa intestinal,en cepillo de la mucosa intestinal,mediante α-D glucosidasas específicas(Maltasa y Sucrasa) y β-Glucosidasa(Lactasa) .

sucrasalactasa

fructosa

galactosa

�Las disacaridasas , que incluyen a lamaltasa, la isomaltasa, la sacarasa,la lactasa y la trehalasa , actúan sobrelos carbohidratos más pequeños paraliberar monosacáridos de los sustratoscorrespondientes.correspondientes.

�La actividad de las disacaridasas(OLIGOSACARIDASAS) es mayoren las primeras porciones del yeyunoque en el duodeno o en el íleon.

��MonosacáridosMonosacáridos formadosformados enen lala luzluzintestinalintestinal (galactosa,(galactosa, fructosafructosa yyglucosa)glucosa) pasanpasan alal sistemasistema portaporta ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒hígadohígado ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ diferentesdiferentes tejidostejidos..

��CerebroCerebro :: ~~ 100100--200200 g/díag/día..��CerebroCerebro :: ~~ 100100--200200 g/díag/día..��Eritrocitos,Eritrocitos, plaquetas,plaquetas, leucocitosleucocitos yy

músculomúsculo:: ~~ 5050 g/díag/día��TejidoTejido adiposoadiposo yy riñonesriñones:: ~~ 3030--2020 g/díag/día..

La glucosa es utilizada por las células para: producirenergía, almacenarse como glucógeno o transformarse

en grasa.

ABSORCIABSORCIÓÓN INTESTINAL DE N INTESTINAL DE LOS CARBOHIDRATOSLOS CARBOHIDRATOS

� El mecanismo por el cual se absorben losazúcares en el intestino es complejo y no seconoce por completo.

� La mayoría de las pentosas, atraviesan labarrera intestinal mediante difusión simple.barrera intestinal mediante difusión simple.

� La D-glucosa puede ser transportados encontra de un gradiente de concentración, lasúltimas cantidades de estos azúcares seabsorben en el intestino a pesar de lasconcentraciones elevadas existentes ensangre.

Existen tres clase principales de transportede azúcares:

• Mecanismo facilitado (equilibrado)estudiado en los eritrocitos.

• Sistemas sensibles a hormonas :músculo y en el tejido adiposo.

• Sistemas de transporte acoplado alNa+: intestino y en los tejidos renales.

TRANSPORTADORES DE GLUCOSATRANSPORTADORES DE GLUCOSA

�� SeSe hanhan descritodescrito porpor lolo menosmenos 1212 proteínasproteínastransportadorastransportadoras dede glucosaglucosa:: GLUTGLUT..

�� LosLos GlutsGluts sonson unauna familiafamilia dede proteínasproteínas concon unaunasecuenciasecuencia determinada,determinada, codificadacodificada porpor diferentesdiferentesgenesgenes..genesgenes..

LosLos GlutsGluts tienentienen unauna estructuraestructura enen comúncomún dede 1212zonaszonas hidrófobashidrófobas queque permanecenpermanecen enen contactocontacto conconLaLa membranamembrana dede lala célula,célula, mientrasmientras queque laslasterminacionesterminaciones aminoamino enen unun extremoextremo yy carboxicarboxi enenotrootro extremoextremo sonson intracitoplasmáticasintracitoplasmáticas..

Los GLUTS. Movilizan moléculas de glucosa por difusión facilitada.

A través “poros o conductos específicos” mediados por GLUTS sin

gasto de ATP.

GLUTSGLUTSGlutGlut 11 : Cerebro y Eritrocitos.Actúa como una puerta:La proteína se une al azúcar en la superficie

externa de la membrana.Sufre un cambio conformacional que

conduce al azúcar hacia el interior de lacélula.

Se separa en el Interior.

�Glut 2 : Transportador de glucosa enhígado, riñón, intestino y células β-Páncreas. (Km: Glucosa ~ 15 mM).

�Glut 1 y 2 se han hallado en cerebros defetos de 10 a 21 semanas (etapasfetos de 10 a 21 semanas (etapastempranas del desarrollo).

Se sugiere que interviene en el desarrollo delSNC.

GLUTGLUT 44

�Es la isoforma dependiente de insulina.

Presente en el músculo y en las células adiposas.

La insulina aumenta el # de La insulina aumenta el # de transportadores en la membrana plasmática.

�Glut 5: Se encuentra en el intestinodelgado en el lado arterial de la célulaepitelial, y actúa conjuntamente con elcotransportador de la glucosa y el sodioen el lado luminal.

�Glut 1 y 3 : Están presentes en lamembrana plasmáticas de casi todas lascélulas ( eritrocitos y encéfalo); Glut 1,tiene una afinidad elevada para laglucosa (Km 2-5mM). GLUT 3: neuronas.

GLT 1:

Es un sistema específico de transportedependiente de Na + para la D-glucosa y la D-galactosa, realiza el cotransporte activo deestos azúcares junto con Na + desde lasuperficie luminal de las células con bordeen cepillo .en cepillo .

GLUT 7:

Se expresa en células del RE de hepatocitos.Función: Está encargado del proceso degliconeogénesis hepática ( similar a GLUTSen el hígado).

La glucosa entra a las célulasdel cuerpo a través

de transportadores GLUT.Son proteínas embebidas en las Son proteínas embebidas en las

membranas celulares.Este proceso se llama

DIFUSIÓN FACILITADA

GLUCÓLISIS GLUCÓLISIS

Glucosa:Fuente energética: Importante Comúna tejidos.

� Único combustible que el cerebro utiliza� Único combustible que el cerebro utilizabajo condiciones normales.

� Único combustible de los glóbulos rojos.

GLUCÓLISIS GLUCÓLISIS Secuencia de Rx, Metaboliza 1 molécula deGlucosa a 2 moléculas de Piruvato.

• Producción neta de 2 moléculas de ATP.• Proceso Anaeróbico.

El Piruvato procesado:El Piruvato procesado:• Anaeróbicamente (fermentación)

– Lactato (Fermentación Láctica).– Etanol (Fermentación Alcohólica).

• Condiciones Aeróbicas.– Oxidado a CO2.– Generando mucho mas ATP.

Embden-Meyerhof (Warburg).

• Llevada a cabo por todas las células. • 10 Rxs:

o Idem todas las células. o Diferentes Velocidades.

GLUCÓLISIS GLUCÓLISIS

• 2 Fases: ––11oo FaseFase: Glucosa →→ 2 G-3-P ––22oo FaseFase →→ 2 Piruvato

• Productos: PIRUVATOPIRUVATO, ATP, , ATP, NADHNADH. • Piruvato →→ Tres posibles destinos.

PHOSPHOFRUCTOKINASEPHOSPHOFRUCTOKINASE

PFK is the committed step in glycolysis!

• The second priming reaction of glycolysis

• Committed step and large, ∆G - meansPFK is highly regulated.

• ATP inhibits, AMP reverses inhibition• ATP inhibits, AMP reverses inhibition• Citrate is also an allosteric inhibitor• Fructose-2,6-bisphosphate is allostericactivator

• PFK ↑ activity when energy status is Low• PFK ↓ inhibition when energy status is High

REGULACIÓN REGULACIÓN

AldolasasAldolasas

CC66 ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ 2 CC33 (DHAP, Gly-3-P)

• Aldolasas Animal:• Aldolasas Clase I: Intermediario• Aldolasas Clase I: Intermediariocovalente (base Schiff) Entre sustratoy el sitio activo. ??.

• Lisina.

Gly-3-DehydrogenaseGly-3P is oxidized to 1,3-BPG

• Energy yield from converting analdehyde to a carboxylic acid isused to make 1,3-BPG and NADH

• Mechanism involves covalent• Mechanism involves covalentcatalysis and a nicotinamidecoenzyme.

NADHNADH y y PiruvatoPiruvatoDestinoDestino AeróbicoAeróbico o o anaeróbicoanaeróbico????

• NADH ~ energía: 2 destinos:

oO2: NADH re-oxidado (via de transportede ê ) →→ ATPATP (fosforilación oxidativa).de ês) →→ ATPATP (fosforilación oxidativa).

o Anaerobica, NADH re-oxidado Lactatodehydrogenasa (LDH), →→ NAD+ →→Glicólisis.

Pyruvate Kinase

PEP to Pyruvate makes ATP

• These two ATP (from oneglucose) can be viewed as the"payoff" of glycolysis

• Large, negative ∆G - regulation!• Allosterically activated by AMP,F-1,6-bisP

• Allosterically inhibited by ATPand acetyl-CoA

BALANCE ENERGETICO EN LA GLICOLISISBALANCE ENERGETICO EN LA GLICOLISIS

REACCIÓNREACCIÓN Cambio del ATPCambio del ATP

GlucosaGlucosa Glucosa 6 PGlucosa 6 P -- 11Fructosa 6Fructosa 6--PP Fructosa 1,6 BiPFructosa 1,6 BiP -- 11

2 (1,3 BiP Glicerato)2 (1,3 BiP Glicerato) 2 (3 P Glicerato)2 (3 P Glicerato) + 2+ 22 (1,3 BiP Glicerato)2 (1,3 BiP Glicerato) 2 (3 P Glicerato)2 (3 P Glicerato) + 2+ 22 (Fosfoenol Piruvato)2 (Fosfoenol Piruvato) 2 (Piruvato)2 (Piruvato) + 2+ 2

Neto + 2Neto + 2

FIRST PHASE OF GLYCOLYSISFIRST PHASE OF GLYCOLYSIS

The first reaction - phosphorylation of glucose.

• Hexokinase or glucokinase.• This is a priming reaction - ATP is• This is a priming reaction - ATP isconsumed here in order to get morelater.

• ATP makes the phosphorylation ofglucose spontaneous.

SECOND PHASE GLYCOLYSIS SECOND PHASE GLYCOLYSIS

Metabolic energy produces 4 ATP

• Net ATP yield for glycolysis is 2 ATP.• Second phase involves two very high• Second phase involves two very highenergy phosphate intermediates.

• .

–1,3 BPG.–Phosphoenolpyruvate.

Hexokinase1st step in glycolysis; ∆∆∆∆G large, negative• Hexokinase (and glucokinase) act tophosphorylate glucose and keep it in the cell.

• Km for glucose is 0.1 mM.– Cell has 4 mM glucose– Hexokinase is normally active!– Hexokinase is normally active!

• Glucokinase (Kmglucose = 10 mM) only turnson when cell is rich in glucose.

• Hexokinase is regulated - Allostericallyinhibited by (product) glucose-6-P - but isnot the most important site of regulation ofglycolysis - Why?

REGULACION DE LA GLUCOLISISREGULACION DE LA GLUCOLISIS

1. Disponibilidad de los Sustratos:1. Disponibilidad de los Sustratos:DD--Glucosa, DGlucosa, D--Glucosa 6Glucosa 6--P, DP, D--Glucosa 1Glucosa 1--P, ADP, Pi, NADP, ADP, Pi, NAD ++

2. Oxidación 2. Oxidación -- Reducción Celular:Reducción Celular:Es un proceso oxidativo, esta controlado en parte p or: Es un proceso oxidativo, esta controlado en parte p or: NADNAD+ + / NADH + H/ NADH + H++ Piruvato / LactatoPiruvato / LactatoNADNAD+ + / NADH + H/ NADH + H++ Piruvato / LactatoPiruvato / Lactato

3. Actividad Enzimática:3. Actividad Enzimática:HexoquinasaHexoquinasaFFKFFK--I Regulada por Carga Energética y HormonalI Regulada por Carga Ener gética y HormonalPiruvato QuinasaPiruvato Quinasa

FERMENTACIÓN LÁCTICAFERMENTACIÓN LÁCTICA

FERMENTACIÓN ALCOHÓLICAFERMENTACIÓN ALCOHÓLICA

Pyruvatecytosol

Aceytl CoAmitochondria

(aerobic)FATTY ACIDS

Krebs

cycleReducing

equivalents

Oxidative

Phosphorylation

(ATP)

AMINO

ACIDS

OTROS OTROS AZUCARESAZUCARES

GALACTOSAGALACTOSA

�This reaction is reversible.�The product of the reverse direction also is important. �The conversion of UDP-glucose into UDP-�The conversion of UDP-glucose into UDP-galactose is essential for the synthesis ofgalactosyl residues

•Complex polysaccharides•Glycoproteins•Amount of galactose in the diet isinadequate to meet these needs.

HIDRÓLISIS DE POLISACÁRIDOSHIDRÓLISIS DE POLISACÁRIDOS

Taller 10 % Parcial1. Indique las 3 clases principales de

transporte de los azucares.

2. Establezca una comparación delmecanismo de digestión y absorción demecanismo de digestión y absorción dealmidón, glucosa, fructosa, sacarosa.

3. Establezca una comparación de almenos 5 puntos entre los diferentesGLUTS.

11 SeSe suministrósuministró 55--1414CC glucosaglucosa aa unun cultivocultivo dede célulascélulas yy sese aislóaisló elelpiruvatopiruvato formadoformado porpor lala víavía glucolíticaglucolítica.. ¿Qué¿Qué átomoátomo oo átomosátomos dedecarbonocarbono deldel piruvatopiruvato apareceránaparecerán marcados?marcados?

22 SiSi sese incubaincuba glucosaglucosa marcadamarcada concon1414CC enen elel carbonocarbono 11 juntojunto concon laslasenzimasenzimas glucolíticasglucolíticas yy cofactorescofactores necesariosnecesarios.. ¿Cuál¿Cuál eses laladistribucióndistribución dede 1414CC enen elel piruvatopiruvato queque sese forma?forma?

33 EnEn hígado,hígado, lala DD--fructosafructosa sese fosfórilafosfórila aa fructosafructosa 11--fosfatofosfato ((FF11PP)) porporacciónacción dede lala fructoquinasafructoquinasa concon intervenciónintervención dede ATPATP..PosteriormentePosteriormente lala FF11PP sese romperompe porpor lala aldolasaaldolasa BB dandodando lugarlugar aadihidroxiacetonadihidroxiacetona fosfatofosfato yy gliceraldehídogliceraldehído queque sese incorporanincorporan aa lalaglucólisis,glucólisis, previaprevia fosforilaciónfosforilación deldel gliceraldehídogliceraldehído aa gliceraldehídogliceraldehído33--fosfatofosfato porpor unauna quinasaquinasa dependientedependiente dede ATPATP.. EscribirEscribir unaunaecuaciónecuación balanceadabalanceada dede lala conversiónconversión hepáticahepática dede lala fructosafructosa enenlactatolactato.. ¿Cuál¿Cuál eses elel rendimientorendimiento energéticoenergético enen moléculasmoléculas dede ATPATPdede dichadicha conversión?conversión?