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UNIVIERSIDAD DE ORIENTE – NÚCLEO BOLÍVAR ESCUELA DE CIENCIAS DE LA SALUD‘‘FRANCISCO BATTISTINI CASALTA’’DEPARTAMENTO DE ENFERMERIA
CUIDAD BOLÍVAR-ESTADO BOLÍVAR ASIGNATURA: BIOQUÍMICA
DOCENTE: LIC. AYARIT SUAREZ
INSTRUCCIONES DE LA GUIA DIDACTICA: este material preparado para los estudiantes de bioquímica para enfermería, corresponde a una guía de entendimiento y discusión de las unidades vistas en clase, su contenido es en base al programa de bioquímica, basando su contenido en el desglose de cada punto de las unidades correspondientes, no obstante la guía contiene puntos de entendimiento del tema y refrescamiento en referente a contenidos vistos anteriormente que se relacionan de manera directa con el tema, por ello, es de vital importancia leer el contenido de este material desde el inicio de esta página y en estricto orden cualquier palabra o información desconocida se les invita a investigar para su completo entendimiento, incluso este material contiene ayudas extras como: datos curiosos, terminología corta, aplicaciones didácticas e imágenes explicativas en referencia a cada contenido.
QUIMICA Y METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS
Los grupos funcionales: un grupo funcional es un
átomo o un conjunto de átomos que forman parte
de una molécula más grande; y que le confieren un
comportamiento químico característico. Así, el
comportamiento químico de toda la molécula
orgánica, sin importar su tamaño y grado de
complejidad, está determinado por el o los grupos
funcionales que contienen. Por ejemplo el grupo –OH,
identifica a los alcoholes.
Carbohidratos: se definen como funciones mixtas
formadas por grupos hidroxilo proveniente de los alcoholes
y grupos carbonilo proveniente de aldehídos o cetonas.
Pertenece a:Última Actualización: Octubre de 2013
Es decir, pueden ser polihidroxialdeídos o polihidroxicetonas, dependiendo de los grupos funciones
presentes.
CLASIFICACIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS
De manera general, los carbohidratos se pueden dividir en simples y complejos. Los azucares simples, como
la glucosa, son carbohidratos que no pueden ser hidrolizados en moléculas más pequeñas. Los
carbohidratos complejos están constituidos por la unión de dos o más azucares simples. Por ejemplo, la
sacarosa es un dímero compuesto por dos unidades de glucosa, mientras que la célula es un polímero de la
glucosa. De acuerdo con el número de unidades simples que posea un carbohidrato, podemos diferenciar:
monosacáridos, disacáridos y polisacáridos. Los monosacáridos son azucares simples, los disacáridos están
compuestos por dos monosacáridos y los polisacáridos, por más de dos unidades simples. Dentro de los
monosacáridos podemos encontrar varios tipos de azucares, de acuerdo con el número de carbonos que
posea la molécula. Así, las triosas tienen 3 carbonos, las pentosas 5, y las hexosas, 6 carbonos. Por otro
lado, según el grupo funcional, los monosacáridos pueden ser aldosas, si tiene el grupo aldehído, o cetosas,
si tiene un grupo cetónico.
Monosacáridos: los monosacáridos tienen formula (CH2O)n donde n significa 3 o un número mayor. El
esqueleto de los átomos de carbono de los monosacáridos
es lineal y no se ramifica, cada átomo de carbono contiene
un grupo hidroxilo (-OH) excepto uno que tiene un oxígeno
en forma de
carbonilo, en
cual a menudo
se combina
con otros compuestos. Cuando el grupo carbonilo esta al final
de la cadena de carbonos, entonces el monosacárido es un
derivado de tipo aldehído, que se denomina aldosa; cuando el
carbonilo no es terminal, el derivado es de tipo cetona y se le
denomina cetosas. Los monosacáridos sencillos son aquellos
que están formados por 3 átomos de carbono conocidos como
triosas y que son el gliceraldehido y la dihidroxicetona.
Además, existen en la naturaleza monosacáridos de cuatro átomos de carbono o tetrosas; de 5 átomos de
carbono pentosas; de 6, hexosas, de 7 heptosas y hasta de 8
octosas.
Oligosacaridos: son compuestos producto de la unión de dos
o más azucares unidos por enlaces glucosidicos. Cuando se
unen dos o más monosacáridos se forman los disacáridos;
cuando son tres, son trisacáridos, y cuando son varios o un
gran número, son polisacáridos. Dentro de los más comunes
disacáridos se debe mencionar la maltosa, la lactosa y la
sacarosa. La lactosa tiene residuos de D-glucosa unidos por
un enlace glucosidico entre el carbono numero 1 de la
primera D-glucosa con el carbono numero 4 de la segunda. El
disacárido lactosa o azúcar de la leche está formado por la
unión de un residuo de azúcar D-galactosa con otro de D-
glucosa. La sacarosa o azúcar de caña, que se encuentra en
gran cantidad también en otros vegetales como la remolacha azucarera, es un disacárido formado por
glucosa y fructosa. Es el azúcar común que tomamos en nuestros alimentos.
Polisacáridos: como su nombre lo indica, están formados por varios o gran numero de monosacáridos y
llegan a tener, de acuerdo con el numero de unidades que lo forman, un peso molecular elevado. Casi
siempre el monosacáridos mas abundante es la D-glucosa, aunque hay polisacáridos que pueden contener
D-manosa, D-fructosa, D y L-galactosa y otros.
Homo y heteropolisacaridos: a los polisacáridos también se les llama glicanos; difieren uno de otros en las
unidades de monosacáridos que los forman, así como en el número de estas, por lo que varían la longitud
de las cadenas y el grado de ramificación. De acuerdo con lo anterior se les
clasifica en homopolisacaridos cuando contienen un solo tipo de unidad
respectiva, o en heteropolisacarido cuando contienen dos o más diferentes
unidades. Por ejemplo el almidón es un homopolisacarido, puesto que
contiene únicamente D-glucosa y el ácido hialorunico es un
heteropolisacrido ya que contiene unidades alternantes de ácido D-
glucourónico y N-acetil-glucosamina. Los polisacáridos son azucares
complejos constituidas por muchas moléculas de monosacáridos, por lo que
presentan un peso molecular elevado. Se diferencian de los azucares
sencillos en varios aspectos. Primero, no tienen sabor dulce, por lo general
son insolubles en agua y, debido al gran tamaño de sus moléculas, se
disuelves por medios químicos formando soluciones coloidales. En cuanto a
su función, los polisacáridos son reservorios de energía y constituyen estructuras rígidas y resistentes que
dan soporte a los organismos. Por ejemplo, la madera de los troncos de los arboles está conformada
principalmente por celulosa, un polisacárido de glucosa y el pan, alimento rico en energía se compone de
almidón, también polisacárido de glucosa.
Celulosa: constituye el armazón estructural de las
células vegetales, confiriéndole así la rigidez y
resistencia propia de algunas partes de las plantas,
como troncos y cascarones de algunas frutas. Está
conformada por cadenas lineales de unas 3.00
unidades de D-glucosa.
Curiosidad: Coloide o solución coloidal
Un coloide es una mezcla homogénea, que no se encuentra ni en estado
líquido ni en estado sólido, sino que está en
medio de esos dos estados, por ejemplo
tenemos la gelatina, la espuma de la cerveza
Glucógeno: es similar a la amilopectina, pero
más ramificada y constituida por unas 100.00 unidades
de D-glucosa, en lazadas también. Es la forma como
los animales almacenan la energía. En los mamíferos el
glucógeno se acumula principalmente en el hígado,
desde donde se liberan unidades de glucosa según las
necesidades del organismo.
Almidón: es la forma más importante de
almacenamiento de azucares en las plantas y se
encuentra en forma de gránulos blancos dentro de las
células o en órganos especiales, como las raíces (por ejemplo la yuca) y los tubérculos (como la papa). El
almidón está constituido por componentes en proporciones 1:3 amilosa y amilopectina. La amilosa es un
polímero no ramificado de alrededor de 600 unidades de D-glucosa. La amilopectina está constituida por
cerca de 6.000 unidades de D-glucosa.
METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS
El metabolismo es el conjunto de transformaciones fisicoquímicas (especialmente las producidas por la
acción enzimática) que ocurren en un organismo vivo, así como su integración y regulación. A continuación
se presenta en forma muy breve los distintos estadios que atraviesan los carbohidratos cuando son
ingeridos a través de la dieta.
Digestión salivar: al masticar los alimentos ingeridos por la boca, se trituran en pequeños fragmentos y se
mezclan con la saliva. La saliva contiene una enzima, llamada ptialina, que cataliza la hidrólisis del
almidón en maltosa, un disacárido de glucosa.
Digestión gástrica: una vez en el estomago, los
alimentos se mezclan con los jugos gástricos en
un medio acido, con lo cual se facilita la hidrólisis
de las unidades menores de maltosa amilopectina
y amilosa, en glucosa
Digestión intestinal: del estomago, los almidones
parcialmente digeridos pasan al intestino delgado,
Curiosidad: hidrolisisEs una reacción química entre una molécula
de agua y otra molécula, en la cual la molécula de agua se divide y sus átomos
pasan a formar parte de otra especie química.
donde una serie de enzimas se encargan de romper los enlaces entre estos disacáridos, liberando
monosacáridos.
Absorción: los monosacáridos, como glucosa, fructosa y galactosa son entonces absorbidos a través de
las células que recubren el intestino delgado y pasan al torrente sanguíneo. Una vez allí son distribuidos a
los diferentes tejidos del cuerpo donde son utilizados para obtener energía.
En las células: animales y especialmente en los mamíferos, los diferentes monosacáridos son convertidos
enzimáticamente a glucosa, que es el principal combustible del organismo. La glucosa es luego
fosforilada, es decir se adiciona una unidad de fosfato a su estructura, a través de un proceso que
requiere energía. Esta energía es suministrada por una molécula que es conocida como ATP o adenosín
trifosfato. De esta forma se obtiene la glucosa 6-fosfato, desde y hacia la cual confluyen varias rutas
metabólicas. Algunas de estas son:
Glucolisis: para obtener energía de la glucosa es necesario romper los enlaces entre los átomos
que la conforman. Esto se hace a traves de varios pasos, cada uno de los cuales implica la acción
de una enzima especifica.
Glucogenogenesis: después de una comida rica en carbohidratos, la glucosa absorbida pero no
utilizada de inmediato se convierte en glucógeno y es almacenada en el hígado y musculo como
reserva de energía.
Gluconeogenesis: cuando las reservas de glucosa del cuerpo se agotan y no ocurre ingestión de
los mismos, las células pueden fabricar glucosa, a partir de otros compuestos orgánicos como
proteínas o pequeños acido, con un considerable gasto de energía. Esto se hace porque algunos
órganos, como el cerebro, no pueden obtener energía de fuentes distintas a la glucosa.
La ocurrencia de una u otra de estas vías metabólicas depende de los requerimientos del organismo.
Como se comenta anteriormente tanto los polisacáridos como los disacáridos son hidrolizados en los
monosacáridos glucosa (80%), fructosa y galactosa durante la digestión de los hidratos de carbono (algo de
fructosa se convierte en glucosa a medida que se absorbe
en las células epiteliales del intestino). Los hepatocitos
(células hepáticas) convierten la mayoría de lo que queda
en fructosa y prácticamente toda la galactosa en glucosa.
Por lo tanto, la historia del metabolismo de los hidratos de carbono es realmente la historia del
metabolismo de la glucosa. Los sistemas de retroalimentación negativa mantienen a la glucosa sanguínea
en una concentración de 90mg/100 de plasma (5mmol/L), de manera que un total de 2 a 3 de glucosa
circula normalmente en la sangre.
DESTINO DE LA GLUCOSA
Puesto que la glucosa es el recurso preferido del organismo para sintetizar ATP, su uso depende de los
requerimientos celulares.
Producción de ATP. En las células que requieren energía inmediata, la glucosa se oxida para producir ATP. La
glucosa que no es necesaria para la producción inmediata de ATP ingresa en una de las diversas vía
metabólicas.
Síntesis de aminoácidos: las células de todo el cuerpo pueden usar glucosa para formar varios aminoácidos,
que se incorporan a las proteínas
Síntesis de glucogeno: los hepatocitos y las fibras musculares pueden llevar a cabo la glugenogenesis, en la
que cientos de monómeros de glucosas se combinan para formar el polisacárido glucógeno. La capacidad de
almacenamiento total de glucógeno es de alrededor de 125 g en el hígado y de 375g en el musculo
esquelético.
Síntesis de triglicéridos. Cuando las áreas de almacenamiento de glucógeno están llenas, los hepatocitos
pueden transformar la glucosa en glicerol y ácidos grasos que participan en la lipogenesis, la síntesis de
triglicéridos. Los triglicéridos se depositan luego en el tejido adiposo, que tiene virtualmente una capacidad
de almacenamiento ilimitada.
INGRESO DE LA GLUCOSA EN LAS CELULAS
Antes de que las células puedan usar la glucosa, esta debe atravesar
primero la membrana plasmática y entrar en el citosol. La absorción de
glucosa en el tracto gastrointestinal (y los túbulos renales) se realiza por
transporte activo secundario (transportadores de Na+ - glucosa). La
glucosa entra en la mayoría de las células mediante las moléculas GluT,
una familia de transportadores que transporta glucosa por difusión
facilitada. Un alto nivel de insulina incrementa la inserción de un tipo de
GluT, GluT4, en la membrana plasmática de casi todas las células
aumentando así la velocidad de difusión facilitada de la glucosa hasta el
interior de aquellas. En las neuronas y los hepatocitos, sin embargo, hay
otro tipo de GluT que está siempre presente en la membrana plasmática,
por lo cual el ingreso de glucosa siempre esta prendido. Una vez ingresaba
la glucosa, se produce su fosforilacion. Como el GluT no puede transportar glucosa fosforilada, esta
reacción atrapa la glucosa dentro de la célula.
Recuerda: la difusión facilitada:
transporte celular donde es necesaria la presencia
de un carrier o transportador (proteína integral) para que las
sustancias atraviesen la membrana celular.
ALMACENAMIENTO DE GLUCOSA: GLUCOGENOGÉNESIS
Si la glucosa no se necesita en forma inmediata para la producción de ATP, se combina con muchas otras
moléculas de glucosa para formar glucógeno, un polisacárido que es la única forma de almacenamiento de
los hidratos de carbono en el organismo. La hormona insulina, producida por las células beta del páncreas,
estimula a los hepatocitos y a las fibras musculares esqueléticas a realizar gluconeogénesis. La síntesis de
glucógeno. El organismo puede almacenar alrededor de 500 g de glucógeno, el 75% en el musculo
esquelético y el resto en las células del hígado. Durante la gluconeogénesis, la glucosa es fosforilada a
glucosa 6-fosfato que se convierte en glucosa 1-fisfato, luego en uridina glucosa difosfato y por último en
glucógeno.
LIBERACION DE GLUCOSA: GLUCOGENÓLISIS
Cuando la actividad corporal requiere ATP, el glucógeno almacenado en los hepatocitos se degrada a
glucosa y esta se libera en la sangre para ser transportada a las células, donde se cataliza por el proceso de
la respiración celular ya descrito. El desdoblamiento del glucógeno en subunidades de glucosa se denomina
glucogenolisis (no confundirse con el termino
glucolisis).
La glucogenolisis no es una simple inversión de los
pasos de la gluconeogénesis. Comienza con la
separación de las moléculas de glucosa del
glucógeno y su fosforilacion para formar 1-fosfato. La
fosforilasa, enzima que cataliza esta reacción, es
activada por el glucagón de las células alfa del
páncreas y adrenalina de la medula suprarrenal. La
glucosa 1-fosfato se convierte luego en glucosa 6
fosfato y finalmente en glucosa, que abandona los
hepatocitos por medio de transportadores de
glucosa (GluT) en la membrana plasmática. Sin
embargo, las moléculas fosforiladas de glucosa no pueden utilizar los transportadores de glucosa, y la
fosfatasa, enzima que convierte a la glucosa 6-fosfato en glucosa, no está presente en las células del
musculo esquelético. De ahí que los hepatocitos, que tienen fosfatasa, pueden liberar glucosa derivada del
glucógeno hacia la sangre, pero las células musculares esqueléticas no. En las fibras del musculo
esquelético, la glucosa se transforma en glucosa 1-fosfato, que luego es catabolizada para la producción de
ATP a través de la glucolisis y el ciclo de Krebs. Asimismo, el ácido láctico producido por glucolisis en las
células musculares puede convertirse en glucosa en el hígado. En esta vía el glucógeno muscular puede ser
una fuente indirecta de glucosa sanguínea.
FORMACION DE GLUCOSA A PARTIR DE PROTEINAS Y LIPIDOS: GLUCONEOGENESIS
Cuando el hígado tiene poco glucógeno, es momento de comer. Si no fuera así, el cuerpo
comenzaría a catabólica triglicéridos (grasas) y proteínas. En realidad, normalmente se catabólica algunos
triglicéridos y proteínas, pero el catabolismo de triglicéridos y proteínas en gran escala no se produce a
menos que haya inanición, una dieta con pocos hidratos de carbono o un trastorno endocrino. El glicerol
proveniente de los triglicéridos, es el ácido láctico y ciertos aminoácidos pueden convertirse en glucosa en
el hígado. El proceso por el cual se forma glucosa a partir de moléculas que no son hidratos de carbono se
denomina gluconeogénesis. Una forma fácil de distinguir este termino de gluconeogénesis o glucogenolisis
es recordar que en la gluconeogénesis la glucosa
no se convierte en glucógeno, sino que es formada
nuevamente. Alrededor del 60% de los
aminoácidos del cuerpo pueden usarse para la
gluconeogénesis. Aminoácidos como la alanina,
cisteína, glicina, serina y treonina y el ácido láctico
se convierten a acido pirúvico, que luego puede
sintetizarse en glucosa o puede entrar en el ciclo
de Krebs. El glicerol puede convertirse en
gliceraldehido 3-fosfato, que puede formar {acido
pirúvico o ser utilizado para la síntesis de glucosa.
La gluconeogénesis es estimulada por el cortisol¸ la
principal hormona glucocorticoide de la corteza suprarrenal, y por el glucagón del páncreas. Además, el
cortisol estimula a la degradación de las proteínas en aminoácidos, lo cual aumenta la cantidad de
aminoácidos disponibles para la gluconeogénesis. Las hormonas tiroides (tiroxina y triyotiroxina) también
movilizan proteínas y pueden movilizar triglicéridos del tejido adiposo, de forma que el glicerol esté
disponible para la gluconeogénesis.
CÓMO MEDIR LA GLUCOSA EN LA SANGRE
Las personas con diabetes tratan de mantener el nivel de glucosa (azúcar) en la sangre lo más próximo
posible a lo normal. Mantener el nivel de glucosa en la sangre dentro del rango deseado puede contribuir a
prevenir o retrasar la aparición de las complicaciones propias de la diabetes, tales como las lesiones
nerviosas, oculares, renales y vasculares.
Controles para un seguimiento de la glucosa en la sangre
El seguimiento de la glucosa es la principal herramienta con
que contamos para realizar el control de la diabetes. Con
ese control, podrá conocer el nivel de glucosa en la sangre
en cualquier momento. Es fundamental llevar un registro
de los resultados. Cuando analice ese registro junto con su
médico, tendrá una idea más clara sobre la manera en que
responde su organismo al plan de cuidados de la diabetes.
Los controles de la glucosa en la sangre le permiten saber
qué funciona y qué no.
CONTROL DE LA GLUCEMIA
A1C: < 7,0%Glucosa pre-prandial (en ayunas): 70–130 mg/dl (5,0-7,2 mmol/l)Glucosa post-prandial (después de comer): < 180 mg/dl (< 10,0 mmol/l)Presión arterial: < 130/80 mmHg
¿Cómo se mide la glucosa en la sangre?
Debe pincharse el dedo de la mano con una aguja
especial llamada lanceta, para extraer una gota de
sangre. Con algunos medidores, también puede
utilizar el antebrazo, el muslo o una parte carnosa
Lípidos
Colesterol LDL: < 100 mg/dl (< 2,6 mmol/l)
Triglicéridos: < 150 mg/dl (< 1,7 mmol/l)
Colesterol HDL: > 40 mg/dl (> 1,1 mmol/l)
de la mano. Existen dispositivos equipados con lancetas cargadas con resortes para que la extracción de
sangre resulte menos dolorosa. Antes de utilizar la lanceta, lávese con agua y jabón las manos o la zona
elegida para extraer la sangre. Si usa la yema del dedo, introduzca la aguja en la zona de la yema del dedo
más próxima a la uña para evitar dolores en la parte del dedo que usa con más frecuencia.