AMINOACIDOS
Los Aminoácidos: Son sustancias cristalinas, casi siempre de sabor dulce; tienen carácter ácido como propiedad básica y actividad óptica; químicamente son ácidos carbónicos con, por lo menos, un grupo amino por molécula, 20 aminoácidos diferentes son los componentes esenciales de las proteínas. Aparte de éstos, se conocen otros que son componentes de las paredes celulares.
Nombre del Aminoácido
Tres letras
Estructura
Función
Alanina
Ala
L-Alanina: Interviene en el metabolismo de la glucosa. La glucosa es un carbohidrato simple que el organismo utiliza como fuente de energía.
Arginina
Arg
L-Arginina: Está implicada en la conservación del equilibrio de nitrógeno y de dióxido de carbono. También tiene una gran importancia en la producción de la Hormona del Crecimiento, directamente involucrada en el crecimiento de los tejidos y músculos y en el mantenimiento y reparación del sistema inmunológico.
Asparagina
Asn
L-Asparagina: Interviene específicamente en los procesos metabólicos del Sistema Nervioso Central (SNC).
aspartato
Asp
L- Aspártato: Es muy importante para la desintoxicación del Hígado y su correcto funcionamiento. El ácido L- Aspártico se combina con otros aminoácidos formando moléculas capases de absorber toxinas del torrente sanguíneo.
Cisteína
Cys
L-Cisteína: Junto con la L- cistina, la L- Cisteína está implicada en la desintoxicación, principalmente como antagonista de los radicales libres. También contribuye a mantener la salud de los cabellos por su elevado contenido de azufre.
Glutamato
Glu
L-Glutamato: Tiene gran importancia en el funcionamiento del Sistema Nervioso Central y actúa como estimulante del sistema inmunológico.
Glutamina
Gln
L-Glutamina: Nutriente cerebral e interviene específicamente en la utilización de la glucosa por el cerebro.
Glicina
Gly
L-Glicina: En combinación con muchos otros aminoácidos, es un componente de numerosos tejidos del organismo.
Histidina
His
L-Histidina: En combinación con la hormona de crecimiento (HGH) y algunos aminoácidos asociados, contribuyen al crecimiento y reparación de los tejidos con un papel específicamente relacionado con el sistema cardio-vascular.
Isoleucina
Ile
L-Isoleucina: Junto con la L-Leucina y la Hormona del Crecimiento intervienen en la formación y reparación del tejido muscular.
Leucina
Leu
L-Leucina: Junto con la L-Isoleucina y la Hormona del Crecimiento (HGH) interviene con la formación y reparación del tejido muscular.
Lisina
Lys
L- Lisina: Es uno de los más importantes aminoácidos porque, en asociación con varios aminoácidos más, interviene en diversas funciones, incluyendo el crecimiento, reparación de tejidos, anticuerpos del sistema inmunológico y síntesis de hormonas.
Metionina
Met
L- Metionina: Colabora en la síntesis de proteínas y constituye el principal limitante en las proteínas de la dieta. El aminoácido limitante determina el porcentaje de alimento que va a utilizarse a nivel celular.
Fenilalanina
Phe
Apolares
L- Fenilalanina: Interviene en la producción del Colágeno, fundamentalmente en la estructura de la piel y el tejido conectivo, y también en la formación de diversas neurohormonas.
Prolina
Pro
L- Prolina: Está involucrada también en la producción de colágeno y tiene gran importancia en la reparación y mantenimiento del músculo y huesos.
Serina
Ser
L- Serina: Junto con algunos aminoácidos mencionados, interviene en la desintoxicación del organismo, crecimiento muscular, y metabolismo de grasas y ácidos grasos.
Treonina
Thr
L- Treonina: Junto con la con la L-Metionina y el ácido L- Aspártico ayuda al hígado en sus funciones generales de desintoxicación.
Triptófano
Trp
L- Triptófano: Está implicado en el crecimiento y en la producción hormonal, especialmente en la función de las glándulas de secreción adrenal. También interviene en la síntesis de la serotonina, neurohormona involucrada en la relajación y el sueño.
Tirosina
Tyr
L- Tirosina: Es un neurotransmisor directo y puede ser muy eficaz en el tratamiento de la depresión, en combinación con otros aminoácidos necesarios.
Valina
val
L-Valina: Estimula el crecimiento y reparación de los tejidos, el mantenimiento de diversos sistemas y balance de nitrógeno.
Este es un bloq para los estudiantes universitarios, como material de apoyo para sus investigaciones.
martes, 27 de abril de 2010
domingo, 25 de abril de 2010
PLASMA SANGUINEO CUESTIONARIO
BIOQUIMICA SANGUINEA
1. ¿QUE SON LAS PROTEÍNAS PLASMÁTICAS? Y CUAL ES SU FUNCION?
Son moléculas complejas, que en general se fabrican en el hígado y que participan en diversos procesos como: la coagulación sanguínea.
FUNCIONES:
Fibrinógeno: se forma en el hígado y juega un papel importante en la coagulación de la sangre.
Albúmina: se forma predominantemente en el hígado, pero también, si bien en menor cantidad, en otros tejidos. Es responsable principalmente por la presión coloido-osmótica del plasma.
Globulinas: son producidas principalmente en el hígado (80%) y en los linfocitos (20%).
2. CUAL ES LA PROTEINA TRANSPORTADORA Y SU FUNCION
Entre las proteínas transportadoras se destacan:
Las albúminas son proteínas globulares que están dispersas en agua y se coagulan al calentarse.
Función:
Ayudan al transporte de las sustancias hidrofóbicas a través del cuerpo y forman parte de la estructura de las moléculas que transportan los lípidos a través del entorno acuoso de la sangre.
También regulan la presión osmótica de la sangre.
3. MENCIONE PROTEINAS CON FUNCION DEFENSIVA
Entre las proteínas con función defensiva se destacan las gammaglobulinas o anticuerpos. Estas proteínas, que son fabricadas por las células de defensa del organismo cuando detectan la presencia de partículas extrañas, como ocurre con los microorganismos, tienen la propiedad de adosarse específicamente a dichas partículas y neutralizarlas.
4. ¿QUE SON LAS LIPOPROTEINAS Y CUAL ES SU FUNCION?
Las lipoproteínas son conjugados de proteínas con lípidos, especializadas en el transporte de estos últimos.
Su función es transportar los lípidos ingeridos por la dieta desde el hígado hasta otros órganos por medio de la sangre.
5. ¿COMO SE CLASIFICAN DE LAS LIPOPROTEINAS?
Estas lipoproteínas se clasifican en diferentes grupos según su densidad, a mayor densidad menor contenido en lípidos:
*Lipoproteínas de muy baja densidad: lipoproteínas precursoras compuestas por triacilgliceridos y esteres de colesterol, son sintetizadas en el hígado.
*Lipoproteínas de baja densidad: transporta el colesterol desde el hígado al resto del cuerpo. Agresoras, mayor colesterol.
*Lipoproteínas de alta densidad: transportan el colesterol desde los tejidos del cuerpo al hígado. Protectoras
6. ¿CUAL ES LA CONCENTRACION DE LIPOPROTEINAS EN EL PLASMA?
Concentración de lípidos en sangre de unos 500 mg de lípidos totales en 100 ml de sangre.
De estos 500, 120 mg son triacilgliceroles, 220 mg es colesterol y 160 mg es fosfolípido.
7. ¿QUE ES LA APOLIPOPROTEINA?
Las apolipoproteína: son componentes estructurales de las lipoproteínas plasmáticas, importante en la regulación del metabolismo. Su concentración plasmática: rango de 0.03 a 0.15 g/l.
8. ¿CUAL ES EL VALOR ÓPTIMO DEL COLESTEROL-HDL EN SANGRE?
El valor óptimo del colesterol-HDL en sangre es igual o superior a 60 mg/dL. Cuando los niveles de colesterol-HDL se encuentran por debajo de 40 mg/dL el factor de riesgo para las enfermedades del corazón aumenta
9. ¿CUAL SON LAS FUNCIONES PRICIPALES DE LA SANGRE?
Las funciones principales de la sangre son:
Transporta hormonas, o sea las secreciones de las glándulas endocrinas;
Interviene en el equilibrio de ácidos, bases, sales y agua en el interior de las células.
· Toma parte importante en la regulación de la temperatura del cuerpo, al enfriar los órganos como el hígado y músculos, donde se produce exceso de calor, cuya pérdida del mismo es considerable, y calentar la piel.
· Sus glóbulos blancos son un medio decisivo de defensa contra las bacterias y otros microorganismos patógenos.
La fisiología de la sangre está relacionada con los elementos que la componen y por los vasos que la transportan, de tal manera que:
· Transporta el oxígeno desde los pulmones al resto del organismo, vehiculizado por la hemoglobina contenida en los glóbulos rojos.
· Transporta los nutrientes contenidos en el plasma sanguíneo, como glucosa, aminoácidos, lípidos y sales minerales desde el hígado, procedentes del aparato digestivo a todas las células del cuerpo.
· Transporta mensajeros químicos, como las hormonas.
· Defiende el cuerpo de las infecciones, gracias a las células de defensa o glóbulo blanco.
· Coagulación de la sangre y hemostasia: Gracias a las plaquetas y a los factores de coagulación.
· Rechaza el trasplante de órganos ajenos y alergias, como respuesta del sistema inmunitario.
10. ¿CUAL ES EL PH NORMAL DE LA SANRE?
La sangre suele tener un pH entre 7,36 y 7,42 (valores presentes en sangre arterial). Sus variaciones más allá de esos valores son condiciones que deben corregirse pronto (alcalosis, cuando el pH es demasiado básico, y acidosis, cuando el pH es demasiado ácido
11.¿QUE SON LOS GLOBULOS ROJOS Y CUAL ES SU FUNCION?
Células sanguíneas más numerosas y la hemoglobina que contienen es la responsable de su color rojo. Se forman en la médula ósea roja
Su función: transportar el oxígeno desde los pulmones a los diferentes tejidos del cuerpo también eliminan los residuos producidos por la actividad celular.
12.¿QUE SON LOS GLOBULOS BLANCOS Y CUAL ES SU FUNCION?
Son los encargados de proteger al organismo contra los diferentes tipos de microbios. células con capacidad migratoria, utilizan la sangre como vehículo para acceder a diferentes partes.
Los leucocitos son los encargados de destruir los agentes infecciosos y las células infectadas, y también secretar sustancias protectoras como los anticuerpos.
13.¿QUE SON LAS PLAQUETAS Y CUAL ES SU FUNCION?
Son las células sanguíneas más pequeñas.
Se producen: médula ósea y viven unos 6-7 días.
Intervención: rotura en alguna de las conducciones de la sangre.
Se adhieren rápidamente al lugar de ruptura para que cese la hemorragia, dando tiempo a la formación del coágulo definitivo.
14.¿QUE ES LA HEMOGLOBINA?
La hemoglobina (Hb) es una heteroproteína de la sangre, de peso molecular 68.000 (68 kD), de color rojo característico, que transporta el oxígeno desde los órganos respiratorios hasta los tejidos.
15.¿COMO ES LA ESTRUCTURA DE LA HEMOGLOBINA?
La forman cuatro cadenas polipeptídicas (globinas) a cada una de las cuales se une un grupo hemo, cuyo átomo de hierro es capaz de unirse de forma reversible al oxígeno.
Unión de la Succinil CoA (formado en ciclo de Krebs o ciclo del acido cítrico) a un aminoácido glicina formando un grupo pirrol.
Cuatro grupos pirrol se unen formando la Protoporfirina IX.
La protoporfirina IX se une a una molécula de hierro ferroso (Fe2+) formando el grupo hemo.
16.¿CUALES SON LOS NIVELES NORMALES DE LA HEMOGLOBINA?
Los niveles normales de hemoglobina están entre los 12 y 18 g/dL de sangre, y es proporcional a la cantidad y calidad de hematíes (masa eritrocitaria). Constituye el 90% de los eritrocitos y como pigmento otorga su color característico, rojo, aunque esto sólo se da cuando el glóbulo rojo está cargado de oxígeno.
17.¿CUALES SON LAS PROTEINAS NORMALES?
Se conocen 4 hemoglobinas normales o fisiológicas desde la edad fetal a la adulta, son:
Hemoglobina Gower II, fetal F, A y A2.Las cadenas normales son alfa, beta, gamma y delta.
Hemoglobina A (adulto): 2 cadenas alfa y 2 cadenas beta.
Hemoglobina F (fetal): 2 cadenas alfa y 2 cadenas gamma.
Hemoglobina A2(adulto): 2 cadenas alfa y 2 cadenas delta.
Hemoglobina Gower II (embrionaria): 2 cadenas alfa y 2 cadenas épsilon.
18.EJEMPLOS DE PROTEINAS ANORMALES
Hemoglobina C: sustitución de lisina por ácido glutámico en la posición seis de la cadena.
Hemoglobina S (HbS): sustituye el aminoácido valina por ácido glutámico (anemia falciforme).
Depranocitosis: estas personas contienen la hemoglobina S la cual es un tipo anormal de Hb .aunque se estimula la eritropoyesis por la perdida de glóbulos rojos no puede mantener el paso de la hemólisis y como resultado surge la anemia hemolítica. Es hereditaria.
19. ¿CUAL ES LA IMPORTANCIA DE LA VITAMINA K?
Vitamina liposoluble necesaria para catalizar la síntesis del factor coagulante protronbina en el hígado.
Los microorganismos en el intestino pueden sintetizar una cantidad considerable de vitamina k y esto junto con el abastecimiento dietética garantiza que su deficiencia no ha de presentarse en ninguno exceptuando al recién nacido. Por eso durante los primeros años de vida puede presentarse coagulación deficiente, lo que puede corregirse mediante el suministro de una pequeña dosis de la vitamina en inyección.
20. ¿QUE ES LA COAGULACIÓN VASCULAR DISEMINADA (CID)?
Es un trastorno de la hemostasia se caracteriza por hemorragias y coagulación simultáneas y no reguladas en todo el cuerpo. Los coágulos desaceleran el flujo sanguíneo y causan isquemia, infarto y necrosis.
1. ¿QUE SON LAS PROTEÍNAS PLASMÁTICAS? Y CUAL ES SU FUNCION?
Son moléculas complejas, que en general se fabrican en el hígado y que participan en diversos procesos como: la coagulación sanguínea.
FUNCIONES:
Fibrinógeno: se forma en el hígado y juega un papel importante en la coagulación de la sangre.
Albúmina: se forma predominantemente en el hígado, pero también, si bien en menor cantidad, en otros tejidos. Es responsable principalmente por la presión coloido-osmótica del plasma.
Globulinas: son producidas principalmente en el hígado (80%) y en los linfocitos (20%).
2. CUAL ES LA PROTEINA TRANSPORTADORA Y SU FUNCION
Entre las proteínas transportadoras se destacan:
Las albúminas son proteínas globulares que están dispersas en agua y se coagulan al calentarse.
Función:
Ayudan al transporte de las sustancias hidrofóbicas a través del cuerpo y forman parte de la estructura de las moléculas que transportan los lípidos a través del entorno acuoso de la sangre.
También regulan la presión osmótica de la sangre.
3. MENCIONE PROTEINAS CON FUNCION DEFENSIVA
Entre las proteínas con función defensiva se destacan las gammaglobulinas o anticuerpos. Estas proteínas, que son fabricadas por las células de defensa del organismo cuando detectan la presencia de partículas extrañas, como ocurre con los microorganismos, tienen la propiedad de adosarse específicamente a dichas partículas y neutralizarlas.
4. ¿QUE SON LAS LIPOPROTEINAS Y CUAL ES SU FUNCION?
Las lipoproteínas son conjugados de proteínas con lípidos, especializadas en el transporte de estos últimos.
Su función es transportar los lípidos ingeridos por la dieta desde el hígado hasta otros órganos por medio de la sangre.
5. ¿COMO SE CLASIFICAN DE LAS LIPOPROTEINAS?
Estas lipoproteínas se clasifican en diferentes grupos según su densidad, a mayor densidad menor contenido en lípidos:
*Lipoproteínas de muy baja densidad: lipoproteínas precursoras compuestas por triacilgliceridos y esteres de colesterol, son sintetizadas en el hígado.
*Lipoproteínas de baja densidad: transporta el colesterol desde el hígado al resto del cuerpo. Agresoras, mayor colesterol.
*Lipoproteínas de alta densidad: transportan el colesterol desde los tejidos del cuerpo al hígado. Protectoras
6. ¿CUAL ES LA CONCENTRACION DE LIPOPROTEINAS EN EL PLASMA?
Concentración de lípidos en sangre de unos 500 mg de lípidos totales en 100 ml de sangre.
De estos 500, 120 mg son triacilgliceroles, 220 mg es colesterol y 160 mg es fosfolípido.
7. ¿QUE ES LA APOLIPOPROTEINA?
Las apolipoproteína: son componentes estructurales de las lipoproteínas plasmáticas, importante en la regulación del metabolismo. Su concentración plasmática: rango de 0.03 a 0.15 g/l.
8. ¿CUAL ES EL VALOR ÓPTIMO DEL COLESTEROL-HDL EN SANGRE?
El valor óptimo del colesterol-HDL en sangre es igual o superior a 60 mg/dL. Cuando los niveles de colesterol-HDL se encuentran por debajo de 40 mg/dL el factor de riesgo para las enfermedades del corazón aumenta
9. ¿CUAL SON LAS FUNCIONES PRICIPALES DE LA SANGRE?
Las funciones principales de la sangre son:
Transporta hormonas, o sea las secreciones de las glándulas endocrinas;
Interviene en el equilibrio de ácidos, bases, sales y agua en el interior de las células.
· Toma parte importante en la regulación de la temperatura del cuerpo, al enfriar los órganos como el hígado y músculos, donde se produce exceso de calor, cuya pérdida del mismo es considerable, y calentar la piel.
· Sus glóbulos blancos son un medio decisivo de defensa contra las bacterias y otros microorganismos patógenos.
La fisiología de la sangre está relacionada con los elementos que la componen y por los vasos que la transportan, de tal manera que:
· Transporta el oxígeno desde los pulmones al resto del organismo, vehiculizado por la hemoglobina contenida en los glóbulos rojos.
· Transporta los nutrientes contenidos en el plasma sanguíneo, como glucosa, aminoácidos, lípidos y sales minerales desde el hígado, procedentes del aparato digestivo a todas las células del cuerpo.
· Transporta mensajeros químicos, como las hormonas.
· Defiende el cuerpo de las infecciones, gracias a las células de defensa o glóbulo blanco.
· Coagulación de la sangre y hemostasia: Gracias a las plaquetas y a los factores de coagulación.
· Rechaza el trasplante de órganos ajenos y alergias, como respuesta del sistema inmunitario.
10. ¿CUAL ES EL PH NORMAL DE LA SANRE?
La sangre suele tener un pH entre 7,36 y 7,42 (valores presentes en sangre arterial). Sus variaciones más allá de esos valores son condiciones que deben corregirse pronto (alcalosis, cuando el pH es demasiado básico, y acidosis, cuando el pH es demasiado ácido
11.¿QUE SON LOS GLOBULOS ROJOS Y CUAL ES SU FUNCION?
Células sanguíneas más numerosas y la hemoglobina que contienen es la responsable de su color rojo. Se forman en la médula ósea roja
Su función: transportar el oxígeno desde los pulmones a los diferentes tejidos del cuerpo también eliminan los residuos producidos por la actividad celular.
12.¿QUE SON LOS GLOBULOS BLANCOS Y CUAL ES SU FUNCION?
Son los encargados de proteger al organismo contra los diferentes tipos de microbios. células con capacidad migratoria, utilizan la sangre como vehículo para acceder a diferentes partes.
Los leucocitos son los encargados de destruir los agentes infecciosos y las células infectadas, y también secretar sustancias protectoras como los anticuerpos.
13.¿QUE SON LAS PLAQUETAS Y CUAL ES SU FUNCION?
Son las células sanguíneas más pequeñas.
Se producen: médula ósea y viven unos 6-7 días.
Intervención: rotura en alguna de las conducciones de la sangre.
Se adhieren rápidamente al lugar de ruptura para que cese la hemorragia, dando tiempo a la formación del coágulo definitivo.
14.¿QUE ES LA HEMOGLOBINA?
La hemoglobina (Hb) es una heteroproteína de la sangre, de peso molecular 68.000 (68 kD), de color rojo característico, que transporta el oxígeno desde los órganos respiratorios hasta los tejidos.
15.¿COMO ES LA ESTRUCTURA DE LA HEMOGLOBINA?
La forman cuatro cadenas polipeptídicas (globinas) a cada una de las cuales se une un grupo hemo, cuyo átomo de hierro es capaz de unirse de forma reversible al oxígeno.
Unión de la Succinil CoA (formado en ciclo de Krebs o ciclo del acido cítrico) a un aminoácido glicina formando un grupo pirrol.
Cuatro grupos pirrol se unen formando la Protoporfirina IX.
La protoporfirina IX se une a una molécula de hierro ferroso (Fe2+) formando el grupo hemo.
16.¿CUALES SON LOS NIVELES NORMALES DE LA HEMOGLOBINA?
Los niveles normales de hemoglobina están entre los 12 y 18 g/dL de sangre, y es proporcional a la cantidad y calidad de hematíes (masa eritrocitaria). Constituye el 90% de los eritrocitos y como pigmento otorga su color característico, rojo, aunque esto sólo se da cuando el glóbulo rojo está cargado de oxígeno.
17.¿CUALES SON LAS PROTEINAS NORMALES?
Se conocen 4 hemoglobinas normales o fisiológicas desde la edad fetal a la adulta, son:
Hemoglobina Gower II, fetal F, A y A2.Las cadenas normales son alfa, beta, gamma y delta.
Hemoglobina A (adulto): 2 cadenas alfa y 2 cadenas beta.
Hemoglobina F (fetal): 2 cadenas alfa y 2 cadenas gamma.
Hemoglobina A2(adulto): 2 cadenas alfa y 2 cadenas delta.
Hemoglobina Gower II (embrionaria): 2 cadenas alfa y 2 cadenas épsilon.
18.EJEMPLOS DE PROTEINAS ANORMALES
Hemoglobina C: sustitución de lisina por ácido glutámico en la posición seis de la cadena.
Hemoglobina S (HbS): sustituye el aminoácido valina por ácido glutámico (anemia falciforme).
Depranocitosis: estas personas contienen la hemoglobina S la cual es un tipo anormal de Hb .aunque se estimula la eritropoyesis por la perdida de glóbulos rojos no puede mantener el paso de la hemólisis y como resultado surge la anemia hemolítica. Es hereditaria.
19. ¿CUAL ES LA IMPORTANCIA DE LA VITAMINA K?
Vitamina liposoluble necesaria para catalizar la síntesis del factor coagulante protronbina en el hígado.
Los microorganismos en el intestino pueden sintetizar una cantidad considerable de vitamina k y esto junto con el abastecimiento dietética garantiza que su deficiencia no ha de presentarse en ninguno exceptuando al recién nacido. Por eso durante los primeros años de vida puede presentarse coagulación deficiente, lo que puede corregirse mediante el suministro de una pequeña dosis de la vitamina en inyección.
20. ¿QUE ES LA COAGULACIÓN VASCULAR DISEMINADA (CID)?
Es un trastorno de la hemostasia se caracteriza por hemorragias y coagulación simultáneas y no reguladas en todo el cuerpo. Los coágulos desaceleran el flujo sanguíneo y causan isquemia, infarto y necrosis.
TRANSCRIPCION DEL ADN
Indice General
Introducción
I. Aspectos Generales
II. Etapas de la Transcripción
¦ Eventos Previos a la Iniciación (Preiniciación)
¦ Iniciación
¦ Elongación
¦ Terminación
¦ Eventos Posterminación
III. Eventos Posterminación
þ Maduración de los ARNt , ARNm, y ARNr
IV. Transcripción en Eucariontes
V. Inhibidores de la Transcripción (De la fase inicial de la Elongación de Tetraciclinas)
VI. Conclusión
VII. Bibliografía
Introducción
En el ADN radica la información que determina las características estructurales y funcionales de las células que los contienen; luego en las células debe haber mecanismos por medio de los cuales se logre la expresión de toda la información genética, ese mecanismo en líneas generales consiste en sintetizar proteínas, cuya secuencia de aminoácidos esta codificada en la secuencia de bases nitrogenadas del ADN, contando este proceso de 2 etapas importantes.
La primera secuencia de bases del ADN consiste en que se copia una molécula específica del ARNm, esta etapa es la transcripción. La segunda consiste en utilizar la secuencia de ARNm para sintetizar una cadena polipeptídica con una secuencia específica de aminoácidos, esta etapa es la transcripción.
Los dos procesos ocurren de manera continua en algunos casos hasta simultáneamente; constituyendo un mecanismo fundamental, mediante el cual el ARN determina las características estructurales y funcionales de una célula y de un organismo como un todo, por eso como se vio anteriormente no es imprescindible la duplicación exacta de todos los componentes celulares al producirse la división celular, pues basta con que la división del ADN y los componentes celulares que intervienen en su expresión para que las células hijas sean de la misma especie que las parentales.
Trabajo de Bioquímica Humana -- Capítulo No. 27
Transcripción del ADN
I. Aspectos Generales
La Transcripción del ADN es el primer proceso de la expresión genética. Durante la transcripción genética, las secuencias de ADN son copiadas a ARN mediante una enzima llamada ARN polimerasa. La transcripción produce ARN mensajero como primer paso de, en la mayoría de los casos, la síntesis de proteínas. La transcripción del ADN también podría llamarse síntesis del ARN mensajero.
Una vez que se conforman las dos cadenas nuevas de ADN, lo que sigue es pasar la información contenida en estas cadenas a una cadena de ARN, proceso que se conoce como transcripción. Aquí la enzima responsable es la ARN polimerasa, la cual se une a una secuencia específica en el ADN denominada promotor y sintetiza ARN a partir de ADN.
En la transcripción, la información codificada en un polímero formado por la combinación de 4 nucleótidos (ADN) se convierte en otro polímero cuyas unidades también son 4 nucleótidos (ARN). El ácido ribonucleico es similar al ADN (por eso el proceso se denomina transcripción), pero poseen algunas diferencias.
Diferencias entre el ADN y el ARN. Ambos polímeros de nucléotidos están formados por un código de 4 bases nitrogenadas. Sin embargo, en la célula el ADN se encuentra como una doble cadena y el ARN generalmente como simple cadena. La similitud en el alfabeto permite la síntesis de un polímero utilizando el otro como molde, en presencia de las enzimas adecuadas.
La transcripción de genes puede dar lugar a ARN mensajero (ARNm, molécula que sirve como molde de la traducción), ARN ribosomal (ARNr, que forma parte de los ribosomas, un complejo compuesto por proteínas y ARNr donde se realiza el proceso de traducción) o ARN de transferencia (ARNt, moléculas que funcionan como adaptadores en el proceso de traducción).
II. Etapas de la Transcripción.
La transcripción del DNA es un mecanismo fundamental para el control celular y para la expresión de la información genética. Este mecanismo permite que la información del DNA llegue al resto de orgánulos celulares y salga del núcleo en el caso de los eucariotas. Para ello esa información debe copiarse en forma de RNA.
El proceso es similar al de la replicación, con la diferencia de las enzimas y los precursores necesarios. Para que se lleve a cabo la transcripción del DNA en las células se requieren los siguientes elementos:
DNA original que servirá de molde para ser copiado.
RNA-polimerasa: sintetiza el RNA a partir del molde del DNA.
Ribonucleótidos trifosfato para llevar a cabo la copia.
Poli-A polimerasa, ribonucleoproteína pequeña nuclear, RNA-ligasa.
¦ Eventos Previos a la Iniciación (Preiniciación)
Al igual que en la replicación, existen diferencias entre procariotas y eucariotas, siendo las principales, la existencia de varias RNA-polimerasas en eucariotas y, sobre todo, la necesidad de que se produzca una "maduración", un procesamiento de algunos RNAs debido a la existencia de los intrones.
¦ Iniciación
El complejo de transcripción en el que forma parte la ARN polimerasa, necesita factores de iniciación que se unan a secuencias específicas de ADN para reconocer el sitio donde la transcripción ha de comenzar y se sintetice el ARN cebador. Las secuencias de ADN en las que se ensamblan los complejos de transcripción se llaman promotores. Los promotores tienen secuencias de nucleótidos definidas, donde las más conocidas son la caja TATAAT (situado en la región 10) y la caja TTGACA (situado en la región 30). Los promotores se localizan en los extremos 5'-terminales de los gen fuerzas de Van der Waals y enlaces de hidrógeno. La unión de ARN polimerasa a ADN se llama complejo cerrado. El reconocimiento del promotor por la ARN polimerasa corre a cargo de la subunidad delta.
Aunque la búsqueda del promotor por la ARN polimerasa es muy rápida, la formación de la burbuja de transcripción o apertura del ADN y la síntesis del cebador es muy lenta. La burbuja de transcripción es una apertura de ADN desnaturalizado de 18 pares de bases, donde empieza a sintetizarse el ARN cebador a partir del nucleótido número 10 del ADN molde de la burbuja de transcripción. La burbuja de transcripción se llama complejo abierto. Los ribonucleótidos trifosfato se van uniendo al ADN molde para formar el cebador. La subunidad delta abandona el complejo de transcripción cuando el cebador alcanza una longitud de 10 ribonucleótidos.
¦ Elongación
La ARN polimerasa cataliza la elongación de cadena del ARN. Una cadena de ARN se une por apareamiento de bases a la cadena de ADN, y para que se formen correctamente los enlaces de hidrógeno que determina el siguiente nucleótido del molde de ADN, el centro activo de la ARN polimerasa reconoce a los ribonucleótidos trifosfato entrantes. Cuando el nucleótido entrante forma los enlaces de hidrógeno idóneos, entonces la ARN polimerasa cataliza la formación del enlace fosfodiéster que corresponde. A esto se le llama elongación, la segunda etapa de la transcripción del ARN.
¦ Terminación
Al finalizar la síntesis de ARNm, esta molécula ya se ha separado completamente del ADN (que recupera su forma original) y también de la ARN polimerasa, terminando la transcripción. La terminación es otra etapa distinta de la transcripción, porque justo cuando el complejo de transcripción se ha ensamblado activamente debe desensamblarse una vez que la elongación se ha completado. La terminación está señalizada por la información contenida en sitios de la secuencia del ADN que se está transcribiendo, por lo que la ARN polimerasa se detiene al transcribir algunas secuencias especiales del ADN.
Estas secuencias son ricas en guanina y citosina, situadadas en el extremo de los genes, seguidas de secuencias ricas en timina, formando secuencias palindrómicas, que cuando se transcriben el ARN recién sintetizado adopta una estructura en horquilla que desestabiliza el complejo ARN-ADN, obligando a separarse de la ARN polimerasa, renaturalizándose la burbuja de transcripción. Algunas secuencias de ADN carecen de la secuencia de terminación, sino que poseen otra secuencia a la que se unen una serie de proteínas reguladoras específicas de la terminación de la transcripción como rho esta información no es del todo confiable.
III. Eventos Posterminación
Si bien estos pasos básicos son los mismos para la mayoría de los organismos, hay diferencias entre los distintos dominios de seres vivos (Bacteria, Arquea y Eucaria) tanto en la replicación como en la transcripción y en la traducción. En organismos procariontes, el ARNm se une a los ribosomas y puede ser traducido tal y como es liberado de la ARN polimerasa, ya que se encuentra en el citoplasma celular y no sufre ninguna modificación. Incluso, puede ser traducido a medida que es trascripto.
En los eucariontes, sin embargo, la traducción y transcripción ocurren en forma separada. La transcripción ocurre en el núcleo y la traducción, en el citoplasma, puede ocurrir minutos, horas o incluso días más tarde. Antes de salir del núcleo para ser traducido, el ARNm sufre dos modificaciones, por lo que es llamado pre-ARNm.
La primera de ellas es el procesamiento por corte y empalme (splicing, en inglés), en el cual se eliminan algunos secuencias no codificantes (o intrones) y se unen las secuencias codificantes (exones). Una molécula de ARNm puede llegar a tener hasta 70 intrones, que pueden llegar a variar de tamaño entre 80 y 10.000 nucleótidos. La segunda modificación ocurre en los extremos: al extremo 5’ se le une una caperuza (compuesta por guanina metilada) y al extremo 3’ se agrega una “cola” de poliadenina o poliA. Luego de todas estas modificaciones, tenemos un ARN maduro.
þ Maduración de los ARNt , ARNm, y ARNr
La maduración de los ARN implicados directamente en la síntesis de proteínas de células eucariotas comprende varios pasos moleculares. Estos eventos son necesarios para cumplir con sus funciones. En el ARNm estos pasos se han dividido en: 1) La adición del casquete o del CAP. 2) La adición del Poli A. 3) El "splicing". 4) La "edición" del ARN. La maduración del ARNr comprende: 1) La adición de muchos grupos metilos. 2) La asociación a múltiples proteínas. La maduración del ARNt comprende: 1) La adición de grupos metilos. 2) La modificación de nucleótidos.
Tras estos procesos se habrá formado un RNA, mensajero, transferente, ribosómico o nucleolar, que se desplazará hasta el lugar donde llevan a cabo su función, que generalmente es en el citoplasma.
Maduración del ARNm
ADICION DEL CAP: Consiste en adicionar el nucleótido guanina modificado en 7 metil guanina o guanilato (m7G) en el extremo 5'del primer nucleótido (generalmente una adenina) del trascrito primario en un enlace 5' - 5'. Recuerde que los enlaces del resto de la molécula son 5'-3'. La función de este CAP es reconocer el primer codón para iniciar la traducción del ARNt. Debe concienciar que éste proceso es propio de eucariotas.
ADICION DEL POLI A: Consiste en adicionar de 200 a 250 adeninas en el extremo 3' del transcrito primario (ARNtp). Existe una secuencia "consenso" indicadora del sitio de adición, donde una endonucleasa corta el transcrito primario y luego otra proteína adiciona la cola de adenina. Al POLI A se le atribuyen dos funciones: la primera es sacar el ARNm al citoplasma; ésta función es controvertida porque se conocen ARNm sin cola de adeninas (como el ARNm de la histona) y la segunda función es proteger el ARNm de las endonucleasas citoplasmáticas. Parece que las endonucleasas empiezan a degradar el ARNm sacando adeninas, que es compatible con la información que el largo de la cola de adenina es directamente proporcional con la vida media del ARNm. Los ARNm de eucariotas tienen una vida media de hasta 10 horas. El ARNm bacteriano no tiene Poli A y tiene una vida media de menos de una hora.
"SPLICING": Término que no tiene traducción al español. Se conoce como "eliminación y empalme", en algunos escritos lo he leído como "espleosoma" y en artículos de medicina como "somito cirujano".El "splicing" es la eliminación de fragmentos del ARNtp que no intervienen en la síntesis de la proteína y en el empalme o unión de los fragmentos que harán parte del ARNm y por lo tanto son las secuencias de nucleótidos que establecen la secuencia de codones que complementan con los ARNt.Tradicionalmente al segmento que se elimina se le llama INTRON y al segmento que hace parte del ARNm se le llama EXON, y todavía muchos textos lo definen así: Intrón es el fragmento que no se traduce y Exón es el fragmento que se traduce. Esta definición a nivel académico implica decir que hay fragmentos del ARNtp que no se traducen y hay fragmentos que se traducen, lo cual no es cierto. Se conocen genes (ADN) para una determinada proteína que poseen "intrones" grandes y dentro de estos hay genes que codifican para proteínas diferentes conocen mutaciones puntuales en secuencias claves del llamado "intrón" que evitan su eliminación y al hacer parte del ARNm son traducidos. El mecanismo molecular de eliminación esencialmente es bioquímico y se requieren secuencias claves en los fragmentos de ácidos nucleicos que se eliminan. Algunos se pueden eliminar "por si mismos" y se les ha llamado RIBOZIMAS por poseer esta actividad enzimática. Otros fragmentos necesitan la intervención de complejos ARN proteicos, como por ejemplo el ARNsn. Se conocen tres tipos de "splicing" llamados I, II, III. Más adelante hablaremos de ello.
Muchas proteínas para una determinada función varían de secuencia y provienen del mismo fragmento de ADN, lo que implica entender que los fragmentos que se empalman (en el ARNm) en cada proceso de "splicing" no son los mismos, como sucede con los genes LVJC y LVDJC que codifican los anticuerpos; también se conoce esta alternación en la escogencia de segmentos a partir del ARNtp para producir proteínas diferentes en secuencias y relacionadas en función, y que se llaman ISOFORMAS. Por esta razón, al proceso de eliminación y empalme de fragmentos del ARNtp se le llama "splicing alternativo". Y a los genes se les llama: "genes fragmentados".
LA EDICION del ARN: Uno de los mecanismo conocidos para aumentar la afinidad del anticuerpo por su antígeno son mutaciones puntuales que ocurren a nivel del ARNm en las secuencias que codifican el dominio variable que asocia el antígeno. Ocurren mutaciones puntuales tipo transición y transversión en el ARNm, se han demostrado estos cambios en el ARNm mitocondrial de algunos parásitos como el Tripanosoma Cruzi y en el ARNm nuclear de eucariota.
Cómo se realizan estos cambios? Se conoce que existe otro ARN llamado guía (ARNg) que asociado a proteínas se pega al ARNtp que además de inducir las mutaciones puntuales selecciona los fragmentos a eliminar en el "splicing". De dónde proviene este ARNg. Qué mecanismos moleculares lo orientan a realizar determinado "splicing alternativo". Estos mecanismos están en investigación. Pero de este conocimiento surge un nuevo concepto: EL ARNm NO ES LA COPIA EXACTA DE LA SECUENCIA GÉNICA EN EL ADN. El "splicing" y la edición del ARN modifica esta secuencia. El ARN que se transcribe inicialmente del gen clase II se asocia a proteínas y por esto también se le conoce como ARN heterogéneo nuclear (ARNhn).
IV. Transcripción en Eucariontes
En el caso de las eucariotas, el proceso se realiza en el núcleo, y es similar al de las procariotas, pero de mayor complejidad. Una vez transcrito el ARN, sufre un proceso de maduración que tras cortes y empalmes sucesivos elimina ciertos segmentos del ADN llamados los intrones para producir el ARNm final. Durante este proceso de maduración se puede dar lugar a diferentes moléculas de ARN, en función de diversos reguladores. Así pues, un mismo gen o secuencia de ADN, puede dar lugar a diferentes moléculas de ARNm y por tanto, producir diferentes proteínas. Otro factor de regulación propio de los eucariotas son los conocidos ENHANCERS, que incrementan bruscamente la actividad de transcripción de la célula y no depende de la ubicación de éstos en el gen, ni la dirección de la lectura.
Z Síntesis y Maduración de los ARNr
El ARN ribosómico o ARNr es el ARN que forma parte de los ribosomas que juegan un papel fundamental en el proceso de la traducción en la síntesis de proteínas. Los ribosomas están constituidos por las subunidades mayor y menor. Hay cuatro tipos de ARNr: 18 s, 5.8 s, 28 s y 5 s. Todos presentan estructuras secundarias características que combinan horquillas y bucles alternándose fragmentos con secuencias complementarias que aparean sus bases y fragmentos en los que la cadena de ARN es simple. La estructura global del ARNr es muy estable y está muy conservada evolutivamente. Las secuencias de ARNr se utilizan para identificar la taxonomía del organismo del que proceden ya que cada especie tiene una secuencia característica para sus ARN ribosómicos.La síntesis de los ARNr 18 s, 5.8 s y 28 s está dirigida por la ARN polimerasa I y tiene lugar en el nucleolo. Estos tres tipos de ARNr se transcriben en un único transcrito llamado pre-ARNr que tras un proceso de maduración produce los tres tipos de ARNr. El procesamiento del pre-ARNr incluye metilación de ribosa y de bases nitrogenadas, conversión de uridina en pseudouridina y corte para obtener los 3 tipos de ARN incluidos en el transcrito de pre-ARN. En el procesamiento del pre-ARNr participa un tipo de ARN llamado ARN nucleolar pequeño (sorna: small nucleolar RNA ) que tiene actividad nucleolítica y presenta sitios de unión de enzimas metiltransferasas.
Las proteínas ribosómicas sintetizadas en el citoplasma entran en el núcleo donde se asocian a los ARNr maduros para ensamblar las subunidades mayor y menor. El ARNr 5s es sintetizado en el nucleoplasma por la acción de la ARN polimerasa III. El ARNr sintetizado en el nucleoplasma entra en el nucleolo para ensamblarse con el resto de ARNr de la subunidad mayor.
Una vez ensambladas, las subunidades mayor y menor salen al citosol. Para llevar a cabo la traducción, el ARNm se une a la subunidad menor junto con el ARNt iniciador. Después se unen ambas subunidades para formar el ribosoma completo. El ARNr que forma parte de la subunidad mayor tiene actividad peptidiltransferasa, catalizando la formación del enlace peptídico entre aminoácidos durante la traducción. Por tanto, actúa como una ribozima. El ARNr de la subunidad mayor es diana de los antibióticos anisomicina y cicloheximida, inhibiendo la actividad peptidiltransferasa. Esto inhibe la síntesis proteica.
Z Síntesis y Maduración de los ARNt.
El ARNt se sintetiza en el nucleoplasma por la ARN polimerasa III. Sufre distintos procesos de maduración de ARN: eliminación de nucleótidos en 5' por la ribonucleasa P, eliminación de nucleótidos en 3' por la RNasa D y adición de la secuencia “CCA” en dicho extremo, corte y eliminación de intrones en la zona del anticodón, y modificaciones de bases nitrogenadas (metilación, isomerización, reducción). El ARNt presenta una estructura terciaria en forma de L, con cuatro "brazos" en forma de trébol en su estructura secundaria. Son horquillas y bucles formados gracias al emparejamiento entre bases. Uno de los extremos de la “L” es el aceptor del aminoácido que contiene una secuencia CCA imprescindible para la unión del aminoácido. El otro extremo de la “L” contiene el anticodón con los tres nucleótidos complementarios a los del codón que codifica su aminoácido. El correcto plegamiento del ARNt es indispensable para llevar a cabo sus funciones. La unión del aminoácido al ARNt se produce gracias a las enzimas aminoacil-ARNt-sintetasas. Existe una aminoacil-ARNt-sintetasa para cada aminoácido. Estas enzimas son las verdaderas protagonistas de la traducción ya que colocan el aminoácido correcto en el ARN de transferencia con el anticodón específico para ese aminoácido. Estas enzimas son en realidad las que cambian el código de nucleótidos (anticodón) a código de aminoácidos y por tanto son los elementos clave de la traducción.
En relación a las aminoacil-ARNt-sintetasas hay un conjunto de enfermedades autoinmunes englobadas en el síndrome antisintetasa. El síndrome antisintetasa (SAS) es un trastorno infrecuente que se caracteriza por la presencia de anticuerpos antisintetasa (ACAS) que son anticuerpos contra las aminoacil-ARNt-sintetasas. El más común es el autoanticuerpo contra la histidil-ARNt-sintetasa. El antibiótico puromicina es un análogo del aminoacil-ARNt. Se une al sitio A del ribosoma e impide la unión del aminoacil-ARNt. El resultado es una terminación prematura de la traducción.
Z Síntesis y Maduración de los ARNm
El ARN mensajero (ARNm) es el resultado de la trascripción de un gen y lleva la información necesaria para sintetizar una proteína. Es el ARN que transporta la información genética desde los genes en el núcleo hasta los ribosomas en el citosol. El proceso de transformar en una proteína la información correspondiente a un gen que porta el ADN comienza con el proceso de la transcripción dirigido por la enzima ARN polimerasa II que da como resultado la síntesis de pre-ARNm que para poder salir al citosol debe madurar. Dentro de los procesos de maduración del pre-ARNm se incluyen las siguientes modificaciones: • Adición en el extremo 5' de 7-metilguanosina formando la estructura denominada “CAP” (caperuza).
• Poliadenilación en 3'.
• “Splicing”: proceso esencial en el que se eliminan los intrones y se unen los exones de forma que sus secuencias quedan consecutivas constituyendo la secuencia codificadora de la proteína.
• “Edición del ARN”: en casos excepcionales el ARN puede ser editado cambiando algunos de sus nucleótidos. Un ejemplo de este tipo de procesamiento ocurre en el pre-ARNm de la apolipoproteina B que es editado en algunos tejidos.
Los procesos de maduración del ARN permiten que a partir de un mismo gen se puedan sintetizar varias proteínas. Como resultado de este procesamiento se obtiene un ARN maduro de cadena simple que contiene los exones ya unidos, la “caperuza” de 7-metilguanosina en posición 5' y la cola de poliadenina (poli-A) en posición 3'. La caperuza 5’ refuerza la unión del ARNm a la subunidad pequeña del ribosoma y aumenta su estabilidad frente a la degradación por ARNasas. La cola poli-A también aumenta la estabilidad del ARNm frente a la degradación e interviene en la salida del núcleo hacia el citosol. La vida media del ARNm depende en gran medida de la longitud de esta cola poli-A. Por otra parte, una forma de regulación de expresión de una proteína se realiza cambiando la vida media de su ARNm.
Después de su maduración, el ARNm sale al citosol. Aquí se une al ribosoma para dirigir la síntesis de la proteína codificada en su secuencia de nucleótidos: cada triplete de nucleótidos indica el aminoácido a incorporar en la cadena polipeptídica naciente. La longitud de la proteína sintetizada será por tanto proporcional a la longitud del ARNm maduro.
V. Inhibidores de la Transcripción (De la fase inicial de la Elongación de Tetraciclinas)
Las tetraciclinas son antibióticos de muy amplio espectro (frente a Gram-positivas, Gram-negativas, Rickettsias y Clamidias, e incluso Micoplasmas), producidos por distintas especies de Streptomyces.
Se basan en el cuádruple anillo del naftaceno. Actúan como bacteriostáticos, siempre y cuando las bacterias estén en crecimiento activo. Como se puede ver por su espectro, son útiles incluso contra bacterias que viven como parásitos intracelulares (como las Rickettsias), debido a que su carácter hidrofóbico facilita su difusión a través de membranas.
Inductores de Errores en la Lectura del ARNm (Aminoglucósidos)
Los aminoglucósidos constituyen un grupo amplio y variado de antibióticos de amplio espectro, producidos por diversas especies de Streptomyces. Como se puede ver en las figuras, todos tienen en común varios rasgos químicos: son muy polares, policatiónicos; presentan un anillo de aminociclitol (un ciclohexitol o inositol con grupo amino); uno o más azúcares, incluyendo al menos un aminoazúcar (aparte del aminociclitol); así, por ejemplo, la estreptomicina contiene como aminociclitol la llamada estreptidina, mientras que otros aminoglucósidos presentan la 2-desoxiestreptamina).
Inhibidores de la Traslocación (Macrólidos)
Los macrólidos son antibióticos con grandes anillos lactona unidos a uno o unos pocos azúcares. Suponen un 11% del total de producción de antibióticos. El macrólido prototipo es la eritromicina, pero actualmente se usan mucho en clínica dos derivados semisintéticos de ella: la roxitromicina y la claritromicina. La produce un actinomiceto llamado Saccharopolyspora erithraea, y es un agente bacteriostático que se administra en infecciones de vías respiratorias ocasionadas por Mycoplasma pneumoniae, Legionella pneumophila (legionelosis), Corynebacterium dyphteriae (difteria) y Bordetella pertussis (tosferina).
Se une a la proteína L15, que forma parte del centro peptidil-transferasa de la subunidad grande del ribosoma 70S. Bloquea el paso de translocación interfiriendo específicamente con la liberación del ARNt desacilado, es decir, impide que el ARNt “descargado” (una vez que ha cumplido su misión al transferirse el péptido naciente al aa-ARNt del sitio A) salga del sitio P; por lo tanto, el pp-ARNt cargado y situado en el sitio A no puede translocarse al sitio P, y se produce la parada de la síntesis de proteínas.
Inhibidores de la Transcripción de las Eubacterias (Rifamicinas)
Las ARN polimerasas de virus, de bacterias y de mamíferos difieren mucho entre sí, por lo que los tipos de antibióticos que las afecten suelen ser bastante selectivos. Recuérdese que las ARN polimerasas eubacterianas constan de un núcleo {a2ßß'} y que requieren el factor s para la iniciación de la transcripción.
Las rifamicinas son antibióticos producidos por Streptomyces mediterranei, con buena actividad contra bacterias Gram-positivas y contra Mycobacterium tuberculosis. Se han usado en clínica moléculas naturales (como la rifampicina) así como derivados semisintéticos (como la rifampina). Constan de un anillo cromóforo aromático atravesado por un largo puente de naturaleza alifática. Su mecanismo de acción estriba en la inhibición del inicio de la transcripción, uniéndose de modo no covalente a la subunidad ß de la ARN polimerasa eubacteriana.
Conclusión
En este trabajo acerca de la transcripción del ADN, logramos apreciar como el código genético se transfiere desde el núcleo hasta el citoplasma a través del ARN y ARNt donde se producen las proteínas específicas que determinan al organismo. Podemos llegar a las siguientes conclusiones:
f En la síntesis del ARN (transcripción del ADN), se sintetiza una cadena de ARN a partir de una sola cadena de ADN.
f La cadena de ADN que actúa como molde en la transcripción de ARN se denomina cadena con sentido. Su cadena complementaria se denomina cadena antisentido. El ARN que se transcribe contiene la misma secuencia de bases que la cadena antisentido (aunque sustituye la timina por el uracilo).
f Las tres clases de ARN (ARN ribosomal, ARN de transferencia y ARN mensajero) son sintetizados a partir de moldes de ADN en la transcripción.
f Una enzima, la ARN-polimerasa, se asocia a una región del ADN, denominada "promotor". La enzima pasa de una configuración cerrada a abierta, y desenrolla una vuelta de hélice, permitiendo la polimerización del ARN a partir de una de las hebras de ADN que se utiliza como patrón.
f La ARN-polimerasa, se desplaza por la hebra patrón, insertando nucleótidos de ARN, siguiendo la regla de complementariedad de bases. Por ejemplo, si la secuencia de ADN es: 3'... TACGCT ...5' La secuencia de ARNm es: 5'... UAGCGA ...3'.
f El ADN, por tanto, es la copia maestra de la información genética, que permanece en reserva dentro del núcleo. El ARN, en cambio, es la copia de trabajo de la información genética. Este ARN que lleva las instrucciones para la síntesis de proteínas se denomina ARN mensajero.
Bibliografía
Pamela C Champe, Richard A Harvey and Denise R Ferrier (2005). Lippincott's Illustrated Reviews: Biochemistry (3rd ed.). Lippincott Williams & Wilkins. ISBN 0-7817-2265-9.
David L. Nelson and Michael M. Cox (2005). Lehninger Principles of Biochemistry (4th ed.). W.H. Freeman. ISBN 0-7167-4339-6.
Hirokawa et al. (2006) "The Ribosome Recycling Step: Consensus or Controversy?". Trends in Biochemical Sciences Vol. 31(3), 143-149.
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Ridley, Matt. Francis Crick: Discoverer of the Genetic Code (Eminent Lives) HarperCollins Publishers; 192 pp, ISBN 978-0-06-082333-7 2006.
Watson, James D. and Francis H.C. Crick. A structure for Deoxyribose Nucleic Acid (PDF). Nature 171, 737–738 p. 25 de abril de 1953.
Watson, James D. The Double Helix: A Personal Account of the Discovery of the Structure of DNA (Norton Critical Editions). ISBN 978-0-393-95075-5.
Watson, James D. "Avoid boring people and other lessons from a life in science" (2007) New York: Random House. ISBN 978-0-375-41284-4.
Calladine, Chris R.; Drew, Horace R.; Luisi, Ben F. and Travers, Andrew A. Understanding DNA, Elsevier Academic Press, 2003. ISBN 978-0-12-155089-9.
Introducción
I. Aspectos Generales
II. Etapas de la Transcripción
¦ Eventos Previos a la Iniciación (Preiniciación)
¦ Iniciación
¦ Elongación
¦ Terminación
¦ Eventos Posterminación
III. Eventos Posterminación
þ Maduración de los ARNt , ARNm, y ARNr
IV. Transcripción en Eucariontes
V. Inhibidores de la Transcripción (De la fase inicial de la Elongación de Tetraciclinas)
VI. Conclusión
VII. Bibliografía
Introducción
En el ADN radica la información que determina las características estructurales y funcionales de las células que los contienen; luego en las células debe haber mecanismos por medio de los cuales se logre la expresión de toda la información genética, ese mecanismo en líneas generales consiste en sintetizar proteínas, cuya secuencia de aminoácidos esta codificada en la secuencia de bases nitrogenadas del ADN, contando este proceso de 2 etapas importantes.
La primera secuencia de bases del ADN consiste en que se copia una molécula específica del ARNm, esta etapa es la transcripción. La segunda consiste en utilizar la secuencia de ARNm para sintetizar una cadena polipeptídica con una secuencia específica de aminoácidos, esta etapa es la transcripción.
Los dos procesos ocurren de manera continua en algunos casos hasta simultáneamente; constituyendo un mecanismo fundamental, mediante el cual el ARN determina las características estructurales y funcionales de una célula y de un organismo como un todo, por eso como se vio anteriormente no es imprescindible la duplicación exacta de todos los componentes celulares al producirse la división celular, pues basta con que la división del ADN y los componentes celulares que intervienen en su expresión para que las células hijas sean de la misma especie que las parentales.
Trabajo de Bioquímica Humana -- Capítulo No. 27
Transcripción del ADN
I. Aspectos Generales
La Transcripción del ADN es el primer proceso de la expresión genética. Durante la transcripción genética, las secuencias de ADN son copiadas a ARN mediante una enzima llamada ARN polimerasa. La transcripción produce ARN mensajero como primer paso de, en la mayoría de los casos, la síntesis de proteínas. La transcripción del ADN también podría llamarse síntesis del ARN mensajero.
Una vez que se conforman las dos cadenas nuevas de ADN, lo que sigue es pasar la información contenida en estas cadenas a una cadena de ARN, proceso que se conoce como transcripción. Aquí la enzima responsable es la ARN polimerasa, la cual se une a una secuencia específica en el ADN denominada promotor y sintetiza ARN a partir de ADN.
En la transcripción, la información codificada en un polímero formado por la combinación de 4 nucleótidos (ADN) se convierte en otro polímero cuyas unidades también son 4 nucleótidos (ARN). El ácido ribonucleico es similar al ADN (por eso el proceso se denomina transcripción), pero poseen algunas diferencias.
Diferencias entre el ADN y el ARN. Ambos polímeros de nucléotidos están formados por un código de 4 bases nitrogenadas. Sin embargo, en la célula el ADN se encuentra como una doble cadena y el ARN generalmente como simple cadena. La similitud en el alfabeto permite la síntesis de un polímero utilizando el otro como molde, en presencia de las enzimas adecuadas.
La transcripción de genes puede dar lugar a ARN mensajero (ARNm, molécula que sirve como molde de la traducción), ARN ribosomal (ARNr, que forma parte de los ribosomas, un complejo compuesto por proteínas y ARNr donde se realiza el proceso de traducción) o ARN de transferencia (ARNt, moléculas que funcionan como adaptadores en el proceso de traducción).
II. Etapas de la Transcripción.
La transcripción del DNA es un mecanismo fundamental para el control celular y para la expresión de la información genética. Este mecanismo permite que la información del DNA llegue al resto de orgánulos celulares y salga del núcleo en el caso de los eucariotas. Para ello esa información debe copiarse en forma de RNA.
El proceso es similar al de la replicación, con la diferencia de las enzimas y los precursores necesarios. Para que se lleve a cabo la transcripción del DNA en las células se requieren los siguientes elementos:
DNA original que servirá de molde para ser copiado.
RNA-polimerasa: sintetiza el RNA a partir del molde del DNA.
Ribonucleótidos trifosfato para llevar a cabo la copia.
Poli-A polimerasa, ribonucleoproteína pequeña nuclear, RNA-ligasa.
¦ Eventos Previos a la Iniciación (Preiniciación)
Al igual que en la replicación, existen diferencias entre procariotas y eucariotas, siendo las principales, la existencia de varias RNA-polimerasas en eucariotas y, sobre todo, la necesidad de que se produzca una "maduración", un procesamiento de algunos RNAs debido a la existencia de los intrones.
¦ Iniciación
El complejo de transcripción en el que forma parte la ARN polimerasa, necesita factores de iniciación que se unan a secuencias específicas de ADN para reconocer el sitio donde la transcripción ha de comenzar y se sintetice el ARN cebador. Las secuencias de ADN en las que se ensamblan los complejos de transcripción se llaman promotores. Los promotores tienen secuencias de nucleótidos definidas, donde las más conocidas son la caja TATAAT (situado en la región 10) y la caja TTGACA (situado en la región 30). Los promotores se localizan en los extremos 5'-terminales de los gen fuerzas de Van der Waals y enlaces de hidrógeno. La unión de ARN polimerasa a ADN se llama complejo cerrado. El reconocimiento del promotor por la ARN polimerasa corre a cargo de la subunidad delta.
Aunque la búsqueda del promotor por la ARN polimerasa es muy rápida, la formación de la burbuja de transcripción o apertura del ADN y la síntesis del cebador es muy lenta. La burbuja de transcripción es una apertura de ADN desnaturalizado de 18 pares de bases, donde empieza a sintetizarse el ARN cebador a partir del nucleótido número 10 del ADN molde de la burbuja de transcripción. La burbuja de transcripción se llama complejo abierto. Los ribonucleótidos trifosfato se van uniendo al ADN molde para formar el cebador. La subunidad delta abandona el complejo de transcripción cuando el cebador alcanza una longitud de 10 ribonucleótidos.
¦ Elongación
La ARN polimerasa cataliza la elongación de cadena del ARN. Una cadena de ARN se une por apareamiento de bases a la cadena de ADN, y para que se formen correctamente los enlaces de hidrógeno que determina el siguiente nucleótido del molde de ADN, el centro activo de la ARN polimerasa reconoce a los ribonucleótidos trifosfato entrantes. Cuando el nucleótido entrante forma los enlaces de hidrógeno idóneos, entonces la ARN polimerasa cataliza la formación del enlace fosfodiéster que corresponde. A esto se le llama elongación, la segunda etapa de la transcripción del ARN.
¦ Terminación
Al finalizar la síntesis de ARNm, esta molécula ya se ha separado completamente del ADN (que recupera su forma original) y también de la ARN polimerasa, terminando la transcripción. La terminación es otra etapa distinta de la transcripción, porque justo cuando el complejo de transcripción se ha ensamblado activamente debe desensamblarse una vez que la elongación se ha completado. La terminación está señalizada por la información contenida en sitios de la secuencia del ADN que se está transcribiendo, por lo que la ARN polimerasa se detiene al transcribir algunas secuencias especiales del ADN.
Estas secuencias son ricas en guanina y citosina, situadadas en el extremo de los genes, seguidas de secuencias ricas en timina, formando secuencias palindrómicas, que cuando se transcriben el ARN recién sintetizado adopta una estructura en horquilla que desestabiliza el complejo ARN-ADN, obligando a separarse de la ARN polimerasa, renaturalizándose la burbuja de transcripción. Algunas secuencias de ADN carecen de la secuencia de terminación, sino que poseen otra secuencia a la que se unen una serie de proteínas reguladoras específicas de la terminación de la transcripción como rho esta información no es del todo confiable.
III. Eventos Posterminación
Si bien estos pasos básicos son los mismos para la mayoría de los organismos, hay diferencias entre los distintos dominios de seres vivos (Bacteria, Arquea y Eucaria) tanto en la replicación como en la transcripción y en la traducción. En organismos procariontes, el ARNm se une a los ribosomas y puede ser traducido tal y como es liberado de la ARN polimerasa, ya que se encuentra en el citoplasma celular y no sufre ninguna modificación. Incluso, puede ser traducido a medida que es trascripto.
En los eucariontes, sin embargo, la traducción y transcripción ocurren en forma separada. La transcripción ocurre en el núcleo y la traducción, en el citoplasma, puede ocurrir minutos, horas o incluso días más tarde. Antes de salir del núcleo para ser traducido, el ARNm sufre dos modificaciones, por lo que es llamado pre-ARNm.
La primera de ellas es el procesamiento por corte y empalme (splicing, en inglés), en el cual se eliminan algunos secuencias no codificantes (o intrones) y se unen las secuencias codificantes (exones). Una molécula de ARNm puede llegar a tener hasta 70 intrones, que pueden llegar a variar de tamaño entre 80 y 10.000 nucleótidos. La segunda modificación ocurre en los extremos: al extremo 5’ se le une una caperuza (compuesta por guanina metilada) y al extremo 3’ se agrega una “cola” de poliadenina o poliA. Luego de todas estas modificaciones, tenemos un ARN maduro.
þ Maduración de los ARNt , ARNm, y ARNr
La maduración de los ARN implicados directamente en la síntesis de proteínas de células eucariotas comprende varios pasos moleculares. Estos eventos son necesarios para cumplir con sus funciones. En el ARNm estos pasos se han dividido en: 1) La adición del casquete o del CAP. 2) La adición del Poli A. 3) El "splicing". 4) La "edición" del ARN. La maduración del ARNr comprende: 1) La adición de muchos grupos metilos. 2) La asociación a múltiples proteínas. La maduración del ARNt comprende: 1) La adición de grupos metilos. 2) La modificación de nucleótidos.
Tras estos procesos se habrá formado un RNA, mensajero, transferente, ribosómico o nucleolar, que se desplazará hasta el lugar donde llevan a cabo su función, que generalmente es en el citoplasma.
Maduración del ARNm
ADICION DEL CAP: Consiste en adicionar el nucleótido guanina modificado en 7 metil guanina o guanilato (m7G) en el extremo 5'del primer nucleótido (generalmente una adenina) del trascrito primario en un enlace 5' - 5'. Recuerde que los enlaces del resto de la molécula son 5'-3'. La función de este CAP es reconocer el primer codón para iniciar la traducción del ARNt. Debe concienciar que éste proceso es propio de eucariotas.
ADICION DEL POLI A: Consiste en adicionar de 200 a 250 adeninas en el extremo 3' del transcrito primario (ARNtp). Existe una secuencia "consenso" indicadora del sitio de adición, donde una endonucleasa corta el transcrito primario y luego otra proteína adiciona la cola de adenina. Al POLI A se le atribuyen dos funciones: la primera es sacar el ARNm al citoplasma; ésta función es controvertida porque se conocen ARNm sin cola de adeninas (como el ARNm de la histona) y la segunda función es proteger el ARNm de las endonucleasas citoplasmáticas. Parece que las endonucleasas empiezan a degradar el ARNm sacando adeninas, que es compatible con la información que el largo de la cola de adenina es directamente proporcional con la vida media del ARNm. Los ARNm de eucariotas tienen una vida media de hasta 10 horas. El ARNm bacteriano no tiene Poli A y tiene una vida media de menos de una hora.
"SPLICING": Término que no tiene traducción al español. Se conoce como "eliminación y empalme", en algunos escritos lo he leído como "espleosoma" y en artículos de medicina como "somito cirujano".El "splicing" es la eliminación de fragmentos del ARNtp que no intervienen en la síntesis de la proteína y en el empalme o unión de los fragmentos que harán parte del ARNm y por lo tanto son las secuencias de nucleótidos que establecen la secuencia de codones que complementan con los ARNt.Tradicionalmente al segmento que se elimina se le llama INTRON y al segmento que hace parte del ARNm se le llama EXON, y todavía muchos textos lo definen así: Intrón es el fragmento que no se traduce y Exón es el fragmento que se traduce. Esta definición a nivel académico implica decir que hay fragmentos del ARNtp que no se traducen y hay fragmentos que se traducen, lo cual no es cierto. Se conocen genes (ADN) para una determinada proteína que poseen "intrones" grandes y dentro de estos hay genes que codifican para proteínas diferentes conocen mutaciones puntuales en secuencias claves del llamado "intrón" que evitan su eliminación y al hacer parte del ARNm son traducidos. El mecanismo molecular de eliminación esencialmente es bioquímico y se requieren secuencias claves en los fragmentos de ácidos nucleicos que se eliminan. Algunos se pueden eliminar "por si mismos" y se les ha llamado RIBOZIMAS por poseer esta actividad enzimática. Otros fragmentos necesitan la intervención de complejos ARN proteicos, como por ejemplo el ARNsn. Se conocen tres tipos de "splicing" llamados I, II, III. Más adelante hablaremos de ello.
Muchas proteínas para una determinada función varían de secuencia y provienen del mismo fragmento de ADN, lo que implica entender que los fragmentos que se empalman (en el ARNm) en cada proceso de "splicing" no son los mismos, como sucede con los genes LVJC y LVDJC que codifican los anticuerpos; también se conoce esta alternación en la escogencia de segmentos a partir del ARNtp para producir proteínas diferentes en secuencias y relacionadas en función, y que se llaman ISOFORMAS. Por esta razón, al proceso de eliminación y empalme de fragmentos del ARNtp se le llama "splicing alternativo". Y a los genes se les llama: "genes fragmentados".
LA EDICION del ARN: Uno de los mecanismo conocidos para aumentar la afinidad del anticuerpo por su antígeno son mutaciones puntuales que ocurren a nivel del ARNm en las secuencias que codifican el dominio variable que asocia el antígeno. Ocurren mutaciones puntuales tipo transición y transversión en el ARNm, se han demostrado estos cambios en el ARNm mitocondrial de algunos parásitos como el Tripanosoma Cruzi y en el ARNm nuclear de eucariota.
Cómo se realizan estos cambios? Se conoce que existe otro ARN llamado guía (ARNg) que asociado a proteínas se pega al ARNtp que además de inducir las mutaciones puntuales selecciona los fragmentos a eliminar en el "splicing". De dónde proviene este ARNg. Qué mecanismos moleculares lo orientan a realizar determinado "splicing alternativo". Estos mecanismos están en investigación. Pero de este conocimiento surge un nuevo concepto: EL ARNm NO ES LA COPIA EXACTA DE LA SECUENCIA GÉNICA EN EL ADN. El "splicing" y la edición del ARN modifica esta secuencia. El ARN que se transcribe inicialmente del gen clase II se asocia a proteínas y por esto también se le conoce como ARN heterogéneo nuclear (ARNhn).
IV. Transcripción en Eucariontes
En el caso de las eucariotas, el proceso se realiza en el núcleo, y es similar al de las procariotas, pero de mayor complejidad. Una vez transcrito el ARN, sufre un proceso de maduración que tras cortes y empalmes sucesivos elimina ciertos segmentos del ADN llamados los intrones para producir el ARNm final. Durante este proceso de maduración se puede dar lugar a diferentes moléculas de ARN, en función de diversos reguladores. Así pues, un mismo gen o secuencia de ADN, puede dar lugar a diferentes moléculas de ARNm y por tanto, producir diferentes proteínas. Otro factor de regulación propio de los eucariotas son los conocidos ENHANCERS, que incrementan bruscamente la actividad de transcripción de la célula y no depende de la ubicación de éstos en el gen, ni la dirección de la lectura.
Z Síntesis y Maduración de los ARNr
El ARN ribosómico o ARNr es el ARN que forma parte de los ribosomas que juegan un papel fundamental en el proceso de la traducción en la síntesis de proteínas. Los ribosomas están constituidos por las subunidades mayor y menor. Hay cuatro tipos de ARNr: 18 s, 5.8 s, 28 s y 5 s. Todos presentan estructuras secundarias características que combinan horquillas y bucles alternándose fragmentos con secuencias complementarias que aparean sus bases y fragmentos en los que la cadena de ARN es simple. La estructura global del ARNr es muy estable y está muy conservada evolutivamente. Las secuencias de ARNr se utilizan para identificar la taxonomía del organismo del que proceden ya que cada especie tiene una secuencia característica para sus ARN ribosómicos.La síntesis de los ARNr 18 s, 5.8 s y 28 s está dirigida por la ARN polimerasa I y tiene lugar en el nucleolo. Estos tres tipos de ARNr se transcriben en un único transcrito llamado pre-ARNr que tras un proceso de maduración produce los tres tipos de ARNr. El procesamiento del pre-ARNr incluye metilación de ribosa y de bases nitrogenadas, conversión de uridina en pseudouridina y corte para obtener los 3 tipos de ARN incluidos en el transcrito de pre-ARN. En el procesamiento del pre-ARNr participa un tipo de ARN llamado ARN nucleolar pequeño (sorna: small nucleolar RNA ) que tiene actividad nucleolítica y presenta sitios de unión de enzimas metiltransferasas.
Las proteínas ribosómicas sintetizadas en el citoplasma entran en el núcleo donde se asocian a los ARNr maduros para ensamblar las subunidades mayor y menor. El ARNr 5s es sintetizado en el nucleoplasma por la acción de la ARN polimerasa III. El ARNr sintetizado en el nucleoplasma entra en el nucleolo para ensamblarse con el resto de ARNr de la subunidad mayor.
Una vez ensambladas, las subunidades mayor y menor salen al citosol. Para llevar a cabo la traducción, el ARNm se une a la subunidad menor junto con el ARNt iniciador. Después se unen ambas subunidades para formar el ribosoma completo. El ARNr que forma parte de la subunidad mayor tiene actividad peptidiltransferasa, catalizando la formación del enlace peptídico entre aminoácidos durante la traducción. Por tanto, actúa como una ribozima. El ARNr de la subunidad mayor es diana de los antibióticos anisomicina y cicloheximida, inhibiendo la actividad peptidiltransferasa. Esto inhibe la síntesis proteica.
Z Síntesis y Maduración de los ARNt.
El ARNt se sintetiza en el nucleoplasma por la ARN polimerasa III. Sufre distintos procesos de maduración de ARN: eliminación de nucleótidos en 5' por la ribonucleasa P, eliminación de nucleótidos en 3' por la RNasa D y adición de la secuencia “CCA” en dicho extremo, corte y eliminación de intrones en la zona del anticodón, y modificaciones de bases nitrogenadas (metilación, isomerización, reducción). El ARNt presenta una estructura terciaria en forma de L, con cuatro "brazos" en forma de trébol en su estructura secundaria. Son horquillas y bucles formados gracias al emparejamiento entre bases. Uno de los extremos de la “L” es el aceptor del aminoácido que contiene una secuencia CCA imprescindible para la unión del aminoácido. El otro extremo de la “L” contiene el anticodón con los tres nucleótidos complementarios a los del codón que codifica su aminoácido. El correcto plegamiento del ARNt es indispensable para llevar a cabo sus funciones. La unión del aminoácido al ARNt se produce gracias a las enzimas aminoacil-ARNt-sintetasas. Existe una aminoacil-ARNt-sintetasa para cada aminoácido. Estas enzimas son las verdaderas protagonistas de la traducción ya que colocan el aminoácido correcto en el ARN de transferencia con el anticodón específico para ese aminoácido. Estas enzimas son en realidad las que cambian el código de nucleótidos (anticodón) a código de aminoácidos y por tanto son los elementos clave de la traducción.
En relación a las aminoacil-ARNt-sintetasas hay un conjunto de enfermedades autoinmunes englobadas en el síndrome antisintetasa. El síndrome antisintetasa (SAS) es un trastorno infrecuente que se caracteriza por la presencia de anticuerpos antisintetasa (ACAS) que son anticuerpos contra las aminoacil-ARNt-sintetasas. El más común es el autoanticuerpo contra la histidil-ARNt-sintetasa. El antibiótico puromicina es un análogo del aminoacil-ARNt. Se une al sitio A del ribosoma e impide la unión del aminoacil-ARNt. El resultado es una terminación prematura de la traducción.
Z Síntesis y Maduración de los ARNm
El ARN mensajero (ARNm) es el resultado de la trascripción de un gen y lleva la información necesaria para sintetizar una proteína. Es el ARN que transporta la información genética desde los genes en el núcleo hasta los ribosomas en el citosol. El proceso de transformar en una proteína la información correspondiente a un gen que porta el ADN comienza con el proceso de la transcripción dirigido por la enzima ARN polimerasa II que da como resultado la síntesis de pre-ARNm que para poder salir al citosol debe madurar. Dentro de los procesos de maduración del pre-ARNm se incluyen las siguientes modificaciones: • Adición en el extremo 5' de 7-metilguanosina formando la estructura denominada “CAP” (caperuza).
• Poliadenilación en 3'.
• “Splicing”: proceso esencial en el que se eliminan los intrones y se unen los exones de forma que sus secuencias quedan consecutivas constituyendo la secuencia codificadora de la proteína.
• “Edición del ARN”: en casos excepcionales el ARN puede ser editado cambiando algunos de sus nucleótidos. Un ejemplo de este tipo de procesamiento ocurre en el pre-ARNm de la apolipoproteina B que es editado en algunos tejidos.
Los procesos de maduración del ARN permiten que a partir de un mismo gen se puedan sintetizar varias proteínas. Como resultado de este procesamiento se obtiene un ARN maduro de cadena simple que contiene los exones ya unidos, la “caperuza” de 7-metilguanosina en posición 5' y la cola de poliadenina (poli-A) en posición 3'. La caperuza 5’ refuerza la unión del ARNm a la subunidad pequeña del ribosoma y aumenta su estabilidad frente a la degradación por ARNasas. La cola poli-A también aumenta la estabilidad del ARNm frente a la degradación e interviene en la salida del núcleo hacia el citosol. La vida media del ARNm depende en gran medida de la longitud de esta cola poli-A. Por otra parte, una forma de regulación de expresión de una proteína se realiza cambiando la vida media de su ARNm.
Después de su maduración, el ARNm sale al citosol. Aquí se une al ribosoma para dirigir la síntesis de la proteína codificada en su secuencia de nucleótidos: cada triplete de nucleótidos indica el aminoácido a incorporar en la cadena polipeptídica naciente. La longitud de la proteína sintetizada será por tanto proporcional a la longitud del ARNm maduro.
V. Inhibidores de la Transcripción (De la fase inicial de la Elongación de Tetraciclinas)
Las tetraciclinas son antibióticos de muy amplio espectro (frente a Gram-positivas, Gram-negativas, Rickettsias y Clamidias, e incluso Micoplasmas), producidos por distintas especies de Streptomyces.
Se basan en el cuádruple anillo del naftaceno. Actúan como bacteriostáticos, siempre y cuando las bacterias estén en crecimiento activo. Como se puede ver por su espectro, son útiles incluso contra bacterias que viven como parásitos intracelulares (como las Rickettsias), debido a que su carácter hidrofóbico facilita su difusión a través de membranas.
Inductores de Errores en la Lectura del ARNm (Aminoglucósidos)
Los aminoglucósidos constituyen un grupo amplio y variado de antibióticos de amplio espectro, producidos por diversas especies de Streptomyces. Como se puede ver en las figuras, todos tienen en común varios rasgos químicos: son muy polares, policatiónicos; presentan un anillo de aminociclitol (un ciclohexitol o inositol con grupo amino); uno o más azúcares, incluyendo al menos un aminoazúcar (aparte del aminociclitol); así, por ejemplo, la estreptomicina contiene como aminociclitol la llamada estreptidina, mientras que otros aminoglucósidos presentan la 2-desoxiestreptamina).
Inhibidores de la Traslocación (Macrólidos)
Los macrólidos son antibióticos con grandes anillos lactona unidos a uno o unos pocos azúcares. Suponen un 11% del total de producción de antibióticos. El macrólido prototipo es la eritromicina, pero actualmente se usan mucho en clínica dos derivados semisintéticos de ella: la roxitromicina y la claritromicina. La produce un actinomiceto llamado Saccharopolyspora erithraea, y es un agente bacteriostático que se administra en infecciones de vías respiratorias ocasionadas por Mycoplasma pneumoniae, Legionella pneumophila (legionelosis), Corynebacterium dyphteriae (difteria) y Bordetella pertussis (tosferina).
Se une a la proteína L15, que forma parte del centro peptidil-transferasa de la subunidad grande del ribosoma 70S. Bloquea el paso de translocación interfiriendo específicamente con la liberación del ARNt desacilado, es decir, impide que el ARNt “descargado” (una vez que ha cumplido su misión al transferirse el péptido naciente al aa-ARNt del sitio A) salga del sitio P; por lo tanto, el pp-ARNt cargado y situado en el sitio A no puede translocarse al sitio P, y se produce la parada de la síntesis de proteínas.
Inhibidores de la Transcripción de las Eubacterias (Rifamicinas)
Las ARN polimerasas de virus, de bacterias y de mamíferos difieren mucho entre sí, por lo que los tipos de antibióticos que las afecten suelen ser bastante selectivos. Recuérdese que las ARN polimerasas eubacterianas constan de un núcleo {a2ßß'} y que requieren el factor s para la iniciación de la transcripción.
Las rifamicinas son antibióticos producidos por Streptomyces mediterranei, con buena actividad contra bacterias Gram-positivas y contra Mycobacterium tuberculosis. Se han usado en clínica moléculas naturales (como la rifampicina) así como derivados semisintéticos (como la rifampina). Constan de un anillo cromóforo aromático atravesado por un largo puente de naturaleza alifática. Su mecanismo de acción estriba en la inhibición del inicio de la transcripción, uniéndose de modo no covalente a la subunidad ß de la ARN polimerasa eubacteriana.
Conclusión
En este trabajo acerca de la transcripción del ADN, logramos apreciar como el código genético se transfiere desde el núcleo hasta el citoplasma a través del ARN y ARNt donde se producen las proteínas específicas que determinan al organismo. Podemos llegar a las siguientes conclusiones:
f En la síntesis del ARN (transcripción del ADN), se sintetiza una cadena de ARN a partir de una sola cadena de ADN.
f La cadena de ADN que actúa como molde en la transcripción de ARN se denomina cadena con sentido. Su cadena complementaria se denomina cadena antisentido. El ARN que se transcribe contiene la misma secuencia de bases que la cadena antisentido (aunque sustituye la timina por el uracilo).
f Las tres clases de ARN (ARN ribosomal, ARN de transferencia y ARN mensajero) son sintetizados a partir de moldes de ADN en la transcripción.
f Una enzima, la ARN-polimerasa, se asocia a una región del ADN, denominada "promotor". La enzima pasa de una configuración cerrada a abierta, y desenrolla una vuelta de hélice, permitiendo la polimerización del ARN a partir de una de las hebras de ADN que se utiliza como patrón.
f La ARN-polimerasa, se desplaza por la hebra patrón, insertando nucleótidos de ARN, siguiendo la regla de complementariedad de bases. Por ejemplo, si la secuencia de ADN es: 3'... TACGCT ...5' La secuencia de ARNm es: 5'... UAGCGA ...3'.
f El ADN, por tanto, es la copia maestra de la información genética, que permanece en reserva dentro del núcleo. El ARN, en cambio, es la copia de trabajo de la información genética. Este ARN que lleva las instrucciones para la síntesis de proteínas se denomina ARN mensajero.
Bibliografía
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GLÚCIDOS
INTRODUCCIÓN
GLUCIDOS
Nuestro cuerpo es una fábrica y para mantenerla en funcionamiento necesitamos ofrecerle el combustible necesario para ponerla en movimiento y para que cada componente realice su trabajo a la perfección.
Y cuando hablamos de combustible, hablamos de alimentos, las materias primas que nuestro cuerpo necesita para trabajar a pleno rendimiento físico e intelectual. Tenemos que disfrutar comiendo, pero sin olvidar que sobre todo, comemos para alimentarnos, para suministrarnos las materias o sustancias que una vez ingeridas y transformadas, proporcionarán a nuestro organismo parte de la materia y energía que se necesita para vivir.
Los glúcidos o hidratos de carbono son uno de los nutrientes contenidos en los alimentos. También son las sustancias orgánicas más extendidas en la naturaleza. Son la principal fuente de energía de los seres vivos.
Los hidratos de carbono están compuestos de C, H, O, y éstos últimos van en la proporción del agua, de ahí que se llamen hidratos.
CONTENIDO
v Glúcidos
Definición, Composición y Características
Digestión y Absorción de Carbohidratos
Regulación de la Glicemia
Valores Normales
Hipoglicemia e Hiperglicemia
Conversión de Glucosa en Glucógeno, Enzimas y Cofactores que intervienen en el proceso.
Glucólisis mecanismo químicos energéticos del ciclo
Glúcidos
Definición, Composición y Características
v Definición:
El nombre de glúcido deriva de la palabra "glucosa" que proviene del vocablo griego glykys que significa dulce, aunque solamente lo son algunos monosacáridos y disacáridos.
Son una clase básica de compuestos químicos en bioquímica . Son la forma biológica primaria de almacén o consumo de energía; otras formas son las grasas y las proteínas. El término hidrato de carbono es poco apropiado, ya que estas moléculas no son átomos de carbono hidratados, es decir, enlazados a moléculas de agua, sino de átomos de carbono unidos a otros grupos funcionales químicos.
Este nombre proviene de la nomenclatura química del siglo XIX, ya que las primeras sustancias aisladas respondían a la fórmula elemental Cn(H2O)n (donde "n" es un entero=1,2,3... según el número de átomos). De aquí el término "carbono-hidratado" se haya mantenido, si bien posteriormente se vio que otras moléculas con las mismas características químicas no se corresponden con esta fórmula.
v Sinónimos:
Carbohidratos: aunque ha habido intentos para sustituir los términos de hidratos de carbono y de carbohidratos, (debido a que se descubrió que realmente también están compuestos de oxígeno, aparte de carbono e hidrógeno) desde 1996 el Comité Conjunto de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (International Union of Pure and Applied Chemistry) y de la Unión Internacional de Bioquímica y Biología Molecular (International Union of Biochemistry and Molecular Biology) recomienda el término carbohidrato y desaconseja el de hidratos de carbono.
Glúcido: este nombre proviene de que pueden considerarse derivados de la glucosa por polimerización y pérdida de agua. El vocablo procede del griego "glycýs", que significa dulce.
Azúcares: este término sólo puede usarse para los monosacáridos (aldosas y cetosas) y los oligosacáridos inferiores (disacáridos). En singular (azúcar) se utiliza para referirse a la sacarosa o azúcar de mesa.
v Composición:
Los Glúcidos están constituidos por C, H, y O (a veces tienen N, S, o P). Su fórmula general suele ser (CH2O)n , donde oxígeno e hidrógeno se encuentran en la misma proporción que en el agua, de ahí su nombre clásico de hidratos de carbono, aunque su composición y propiedades no corresponde en absoluto.
v Características:
Los glúcidos son moléculas compuestas en su mayor parte por átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno, su función es producir energía.
En la naturaleza se encuentran en los seres vivos, formando parte de biomoléculas aisladas o asociadas a otras como las proteínas y los lípidos.
Los glúcidos no son moléculas cuyos carbonos están hidratados, sino enlazados a grupos alcohólicos o hidroxilos (-OH), y a radicales hidrógeno (-H). Además siempre hay un grupo funcional como un grupo cetónico (-C=O-) o un grupo aldehído (-CH=O), por lo que los glúcidos podrían llamarse polihidroxicetonas (cetosas) o polihidroxialdheídos (aldosas).
v Función de los glúcidos:
Los carbohidratos desempeñan diversas funciones, siendo la de reserva energética y formación de estructuras las dos más importantes. Por otro lado,
§ es la de mantener la actividad muscular,
§ la temperatura corporal,
§ la tensión arterial,
§ el correcto funcionamiento del intestino
§ y la actividad neuronal.
v Clasificación:
§ Actúan también como elementos de protección.
Las moléculas más elementales de los hidratos de carbono son los azúcares simples (monosacáridos), como la glucosa, fructosa y galactosa.
Cuando se combinan dos azúcares simples se forma un azúcar doble (disacárido). También podemos encontrar oligosacáridos, que están formados por 3 a 10 monosacáridos. Entre los polisacáridos los hay digeribles para el hombre (almidón y glucógeno) y no digeribles, que constituyen lo que llamamos fibra alimentaría o fibra dietética (celulosa, hemicelulosa, pectina, agar-agar, gomas y mucílagos), la lignina es también fibra aunque no pertenece al grupo de los carbohidratos.
Monosacáridos: glucosa, fructosa y galactosa.
Disacáridos: sacarosa, maltosa y lactosa.
Polisacáridos digeribles: almidón y glucógeno.
Polisacáridos no digeribles: celulosa, hemicelulosa, pectina, agar, gomasEn general los azúcares simples son los mono y disacáridos, con una absorción muy rápida. Los azúcares o hidratos de carbono complejos son los polisacáridos digeribles, con una absorción lenta y los no digeribles, que aunque no se absorben son beneficiosos para la salud.
v Monosacáridos:
Los monosacáridos son sólidos, cristalinos, incoloros, solubles en agua y de sabor dulce. Químicamente son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas. Responden a la fórmula empírica (CH2O)n, en la que n tiene un valor igual o mayor que 3, siendo los más frecuentes los de 5 y 6 átomos de carbono.
Presentan en todos sus carbonos un grupo hidroxilo (-OH), excepto en uno, en el cual lleva un grupo carbonilo ( ).
Si el grupo carbonilo se encuentra al final de la cadena, el monosacárido es un aldehído, y se denomina aldosa. Si se encuentra en un carbono secundario es una cetona, y se llama cetosa.
Ejemplo:
Aldosa Cetosa
El más común y abundante de los monosacáridos es la glucosa. Es el principal nutriente de las células del cuerpo humano a las que llega a través de la sangre. No suele encontrarse en los alimentos en estado libre, salvo en la miel y algunas frutas, sino que suele formar parte de cadenas de almidón o disacáridos. La glucosa es un monosacárido cuya molécula contiene un grupo aldehído y cinco hidroxilos:
Prácticamente la totalidad de los glúcidos que consumimos son transformados en glucosa y absorbidos por el intestino.
Todos los monosacáridos son solubles en agua, tienen sabor dulce, poseen color blanquecino y son cristalizables.
Ø Glucosa:
Es el azúcar de la uva, también está presente en la miel y en la sangre. La cantidad de azúcar en la sangre es lo que llamamos glucemia, lo normal es 0'8-1g/l sangre, cuando esta cifra está aumentada es lo que llamamos hiperglucemia, existe hiperglucemia en la diabetes. Cuando baja de las cifras normales lo llamamos hipoglucemia, esto puede ser peligroso ya que la glucosa es el único combustible de las células cerebrales y medulares, las demás células de nuestro cuerpo pueden utilizar otros combustibles. Casi todos los hidratos de carbono contenidos en los alimentos, se absorben como glucosa tras la digestión.
Ø Fructosa:
Es el azúcar de las frutas ácidas, forma parte de la sacarosa y también se encuentra en la miel.
También denominada levulosa o azúcar de las frutas. Monosacárido cuya fórmula química es C6H12O6, que aparece junto con la glucosa en las frutas dulces y en los jugos de fruta. Se produce junto con la glucosa durante la degradación de la sacarosa, y también como consecuencia de la hidrólisis de distintos hidratos de carbono, pero la mejor manera de obtener esta molécula consiste en tratar la inulina con un ácido diluido. La fructosa cristaliza con dificultad y los cristales se funden en un rango de temperatura que varía entre los 102 ºC y los 104 ºC. La molécula de fructosa es levógira, es decir, las disoluciones de fructosa hacen rotar el plano de la luz polarizada hacia la izquierda. La fructosa es fermentada por las levaduras para producir alcohol etílico y dióxido de carbono.
Es soluble en agua y su poder edulcorante es muy alto. Se utiliza sobre todo en preparados para diabéticos, ya que se absorbe lentamente.
Ø Galactosa:
Es el monosacárido resultante del desdoblamiento de la lactosa o azúcar de la leche. No se encuentra libre en la naturaleza, pero forma parte de nuestro cerebro, de ahí su importancia.
v Disacáridos:
Resultan de la unión de dos monosacáridos. También poseen sabor dulce, son solubles en agua, son cristalizables y se pueden desdoblar en dos monosacáridos.
Ø Sacarosa:
Formada por la unión de una molécula de glucosa más una de fructosa. Se obtiene de la caña de azúcar y la remolacha azucarera.
Es un azúcar de fórmula C12H22O11. Es soluble en agua y ligeramente soluble en alcohol y éter. Cristaliza en agujas largas y delgadas y es dextrógira, es decir, desvía el plano de polarización de la luz hacia la derecha. Por hidrólisis rinde una mezcla de glucosa y fructosa, que son levógiras, pues desvían el plano de polarización hacia la izquierda. Por ello, esta mezcla se llama azúcar inversa, y se denomina inversión el fenómeno por el cual se forma. En el intestino humano, la inversión tiene lugar gracias a la intervención de las enzimas invertasa y sacarasa. Cuando se calienta a temperaturas superiores a 180 ºC, la sacarosa se transforma en una sustancia amorfa, de color ámbar y consistencia espesa, parecida al jarabe, llamada caramelo.
Ø Maltosa:
Resulta de la unión de dos moléculas de glucosa y se encuentra en las harinas malteadas y granos germinados, también se encuentra en el hombre, ya que durante la digestión, el almidón se hidroliza dando moléculas de maltosa.
Azúcar de fórmula C12H22O11, que se forma por la acción de la amilasa sobre el almidón. La maltosa es soluble en agua, ligeramente soluble en alcohol y cristaliza en finas agujas. Gira el plano de polarización de la luz a la derecha (dextrógira). Por hidrólisis forma un único producto: la glucosa. Al ser un azúcar de fácil digestión, la maltosa se utiliza en alimentos infantiles y en bebidas como la leche malteada. Se fermenta por medio de levaduras y es fundamental en la elaboración de la cerveza.
Ø Lactosa:
La lactosa o azúcar de la leche se encuentra únicamente en este líquido en una proporción del 4-5%, desdoblándose por hidrólisis en glucosa y galactosa.
Se obtiene de la leche en forma de cristales arenosos duros, de composición C12H22O11·H2O, mediante la evaporación del suero residual una vez extraída la grasa, y por la precipitación de la caseína. Los cristales pierden agua al calentarse a 140 °C, y se funden y descomponen a 202 °C. En la hidrólisis, la lactosa produce glucosa y galactosa. En presencia de las enzimas apropiadas fermenta a ácido láctico y a ácido butírico. La lactosa es menos dulce que la sacarosa, gira el plano de polarización de la luz a la derecha (dextrógira), y es menos soluble en agua que la glucosa y la sacarosa. Es un elemento importante en la dieta de los mamíferos jóvenes y a menudo se añade a los alimentos infantiles. También se emplea en repostería y en productos farmacéuticos.La lactosa es la responsable de que haya personas que presenten intolerancia a la leche, y es porque no tienen en suficiente cantidad el enzima que rompe a la lactosa llamado lactasa y que está presente en la pared del intestino delgado. Esta enzima se pierde por procesos infecciosos gastrointestinales y por no tomar leche con frecuencia.
v Polisacáridos:
Son aquellos compuestos formados por más de 10 moléculas de monosacáridos. No tienen sabor dulce, son insolubles en agua y por hidrólisis se descomponen en monosacáridos.
Se dividen en:
Polisacáridos digeribles, complejos o de lenta absorción
Ø Almidón:
Es un polímero de glucosa. Posee dos tipos de cadena una lineal llamada "amilosa" y otra ramificada llamada "amilopectina".
Nombre común de un hidrato de carbono complejo, (C6H10O5)x, inodoro e insípido, en forma de grano o polvo, abundante en las semillas de los cereales y en los bulbos y tubérculos. Las moléculas de almidón están compuestas de cientos o miles de átomos, que corresponden a los distintos valores de x, de la fórmula anterior, y que van desde unos cincuenta a varios miles.
Las moléculas del almidón son de dos tipos. En el primero, la amilosa, que constituye el 20% del almidón ordinario, los grupos C6H10O5 están dispuestos en forma de cadena continua y rizada, semejante a un rollo de cuerda; en el segundo tipo, la amilopectina, se produce una importante ramificación lateral de la molécula.
El almidón es fabricado por las plantas verdes durante la fotosíntesis. Forma parte de las paredes celulares de las plantas y de las fibras de las plantas rígidas. A su vez sirve de almacén de energía en las plantas, liberando energía durante el proceso de oxidación en dióxido de carbono y agua. Los gránulos de almidón de las plantas presentan un tamaño, forma y características específicos del tipo de planta en que se ha formado el almidón.
El almidón es difícilmente soluble en agua fría y en alcohol, pero en agua hirviendo provoca una suspensión coloidal que al enfriarse se vuelve gelatinosa. El agua caliente actúa lentamente sobre el almidón originando moléculas más pequeñas llamadas dextrinas. Esta reacción es un ejemplo de hidrólisis catalizada por ácidos y algunas enzimas. Las dextrinas, como el almidón, reaccionan con el agua formando moléculas aún más simples, para finalmente obtener maltosa, C12H22O11, un disacárido, y glucosa, C6H 12O6, un monosacárido.
La digestión del almidón por el cuerpo humano sigue el siguiente proceso: la hidrólisis comienza en la boca por la acción de la ptialina presente en la saliva y se completa en el intestino delgado. El cuerpo no consume toda la glucosa absorbida en la digestión del almidón, sino que transforma una gran parte de ella en glucógeno que almacena en el hígado. (El glucógeno, denominado almidón animal, posee una estructura casi idéntica a la de la amilopectina). A medida que el cuerpo precisa de glucosa, la hidrólisis del glucógeno la libera en el flujo sanguíneo. Al igual que el almidón de las plantas, el glucógeno sirve de reserva de energía en los animales.
Ø Glucógeno:
Es el llamado almidón animal, es el carbohidrato de reserva del músculo y el hígado de los mamíferos. Es también un polímero de glucosa.El glucógeno es sintetizado por el hígado a partir de moléculas de glucosa cuando estamos en estado de saciedad, cuando pasamos a un estado de ayuno este glucógeno se rompe dando unidades de glucosa, para que sean usadas como comestible.El glucógeno muscular es consumido directamente en el músculo, mientras que el hígado envía moléculas de glucosa a la sangre, a fin de mantener la glucemia constante. Si la glucemia baja - hipoglucemia - se produce una situación de alarma, ya que supone un peligro para el sistema nervioso central, pues depende de ella para su funcionamiento, en estas ocasiones se produce un apetito repentino, pérdida de fuerza, mareos, sudor frío, etc., se alivia comiendo algo, un terrón de azúcar, pan, galletas, etc.
Funciones de todos los carbohidratos excepto fibra:
Del 55-60% del total de energía ingerida, la deben aportar los glúcidos.
1g de glúcidos produce 4 Kcal. al quemarse. Cuando digerimos los glúcidos, los descomponemos en glucosa que es absorbida, circula por la sangre y penetra en las células donde se quema para producir energía.
Se almacena como glucógeno hepático o muscular y se utiliza cuando necesitamos energía. También se puede almacenar en forma de grasa, por esta razón se dice que los carbohidratos engordan.
Son la principal fuente de energía del organismo humano. Tiene un efecto ahorrador de otros nutrientes energéticos. Impiden que se quemen solo grasas pues esto conduce a la aparición de cuerpos cetónicos. Impiden la oxidación de proteínas musculares. Por estas razones nunca debemos tomar un régimen alimentario que no contengan hidratos de carbono.
Los glúcidos se deben tomar preferiblemente, en forma de polisacáridos, debido a que su absorción es más lenta; los mono y disacáridos ingeridos sin combinar, son absorbidos con gran rapidez, produciendo un aumento en la formación de grasas.
Polisacáridos no digeribles "la fibra alimentaría"
La fibra alimentaría es la parte que no se digiere ni se absorbe de muchos alimentos de origen vegetal. Está formada por distintas sustancias, casi todas son polisacáridos. También se denomina fibra dietética, alimentaría o vegetal. A pesar de que se podría considerar un alimento poco útil en alimentación, ya que se elimina por las heces casi intacta, se han estudiado sus propiedades y descubierto que hay relación entre consumir poca fibra y la aparición de algunas enfermedades.
Ø Celulosa:
Es un polímero de glucosa, pero la unión entre las glucosas es la opuesta que en el almidón y no puede ser digerida por las enzimas humanas. Insoluble en agua.
En las plantas, la celulosa suele aparecer combinada con sustancias leñosas, grasas o gomosas. Salvo algunos insectos, ningún animal tiene en los tejidos verdadera celulosa. Los microorganismos del aparato digestivo de los herbívoros descomponen la celulosa en compuestos absorbibles. La celulosa es insoluble en todos los disolventes comunes y se separa fácilmente de los demás componentes de las plantas. Dependiendo de la concentración, el ácido sulfúrico actúa sobre las celulosa y produce glucosa, almidón soluble o amiloide; éste es una forma de almidón utilizada para estucar ciertos papeles de lujo. Cuando la celulosa se trata con un álcali y se expone a continuación a los vapores del disulfuro de carbono, se obtiene una solución que puede estirarse en películas e hilarse. El rayón y el celofán son preparados de celulosa regenerados a partir de tales soluciones. Los acetatos de celulosa se hilan en filamentos delgados con los que se confeccionan tejidos; también son de acetato de celulosa las modernas películas fotográficas; con estos compuestos se elaboran los vidrios inastillables de seguridad y ciertos materiales de moldeo. Los éteres de celulosa se emplean en la elaboración de aparejos para papel, adhesivos, jabones y resinas sintéticas.
Con una mezcla de ácidos nítrico y sulfúrico, la celulosa forma una serie de compuestos inflamables y explosivos conocidos como nitratos de celulosa o nitrocelulosas.
El algodón de colodión es un nitrato que forma parte de diversos plásticos y lacas; el colodión es un compuesto parecido utilizado en medicina, fotografía y fabricación de cueros sintéticos y lacas. El algodón pólvora es también un nitrato; se emplea como explosivo propulsor en la fabricación de cartuchos.
Ø Hemicelulosa:
Es un polisacárido que acompaña a la celulosa en las partes más duras de los vegetales. Abundante en cereales e insoluble en agua.
Ø Pectina:
Sustancia gelificante presente en las frutas, sobre todo manzana y cítricos.
Nombre que se da a un grupo de derivados complejos de los hidratos de carbono que producen algunas plantas. Las pectinas son sustancias blancas amorfas que forman en agua una solución viscosa; combinadas en proporciones adecuadas con azúcar y ácidos, forman una sustancia gelatinosa utilizada como espesante en jaleas y mermeladas. La pectina comercial, obtenida de la manzana y el limón, se usa para elaborar mermeladas de frutas pobres en dicha sustancia.
Ø Gomas:
(Goma Arábiga, Goma de Tragacanto, Goma Guar)
Son polisacáridos que tienen propiedades gelificantes, emulsionantes y espesantes, por todo ello son utilizados en la industria alimentaría como aditivos.
Ø Mucílagos:
(Agar-Agar, Carragenatos y Alginatos)
Son sustancias extraídas de vegetales marinos, es decir, de las algas marinas. Como los anteriores son utilizados por la industria como aditivos alimentarios, también son utilizados para la elaboración de alimentos bajos en calorías.
Ø Lignina:
Es un componente de la fibra alimentaría, aunque no pertenece a los carbohidratos lo incluimos aquí. Insoluble en agua.
Funciones de la fibra alimentaría
Capacidad de absorber agua, las fibras pueden ser solubles en agua, como la pectina, que llega a formar una gelatina o insolubles en agua pero que se hinchan, absorbiendo agua. Esto hace que la fibra cuando llega al estómago y tomando agua de la sensación de estómago lleno.
Aumenta el volumen del bolo alimenticio, esto implica que se obtenga una sensación de saciedad y por lo tanto se previene la obesidad.
Aumenta el volumen de las heces, tanto por su capacidad para retener agua como por la presencia de la fibra en sí. En las sociedades occidentales hay un bajo consumo de fibra y esto trae como consecuencia un pequeño volumen de las heces, estreñimiento y esfuerzo al defecar. Las enfermedades asociadas son estreñimiento, hemorroides y enfermedades diverticular de colon.
Aumenta la velocidad de tránsito intestinal, como consecuencia de las propiedades anteriores, parece que esta propiedad es la que nos previene del cáncer de colon, ya que las sustancias nocivas que se ingieren con los alimentos o que se forman en nuestro interior están menos tiempo en contacto con la mucosa intestinal.
Absorbe colesterol y sales biliares, este colesterol sería reabsorbido por la mucosa intestinal, pero la fibra lo engloba y lo expulsa con las heces, esto implica que el hígado fabrique más sales biliares utilizando el colesterol sanguíneo y por lo tanto disminuye.
Retarda la absorción de glucosa, la ingesta de fibra es conveniente para las personas diabéticas.
v Digestión y Absorción de Carbohidratos
Los carbohidratos representan las principales moléculas almacenadas como reserva en los seres vivos junto con los lípidos.
Los glúcidos son las principales sustancias elaboradas y almacenados en forma de glucógeno, en cantidades importantes en el músculo y en el hígado. Aunque muchos tejidos y órganos animales pueden usar indistintamente los carbohidratos y los lípidos como fuente de energía, otros, principalmente los eritrocitos y el tejido nervioso (cerebro), no pueden catalizar los lípidos y deben ser continuamente abastecidos con glucosa.
El metabolismo de glúcidos, mecanismo mediante el cual el cuerpo utiliza azúcar como fuente de energía. Los glúcidos, o hidratos de carbono, son uno de los tres constituyentes principales del alimento y los elementos mayoritarios en la dieta humana. El producto final de la digestión y asimilación de todas las formas de hidratos de carbono es un azúcar sencillo, la glucosa, que se puede encontrar tanto en los alimentos como en el cuerpo humano.
El metabolismo de las grasas y ciertas proteínas a veces se dirige también a la producción de glucosa. Esta sustancia es el principal combustible que los músculos y otras partes del organismo consumen para obtener energía. Está presente en cada célula y casi en cada fluido orgánico, y la regulación de su concentración y distribución constituye uno de los procesos más importantes de la fisiología humana.
Los glúcidos como el almidón, la dextrina, el glucógeno (el almidón animal), la sacarosa (el azúcar de caña), la maltosa (el azúcar de malta) y la lactosa, se descomponen en el tracto digestivo en azúcares simples de seis carbonos, que pasan con facilidad a través de la pared intestinal. La fructosa (el azúcar de la fruta) y la glucosa no se alteran durante la digestión y se absorben como tales. La celulosa, presente en muchos alimentos, es un elemento nutricional importante para algunos animales, en especial el ganado y termitas, pero, aunque es básica en el proceso global de la digestión, no tiene valor en la nutrición humana.
v Digestión:
En el acto de la masticación, los hidratos de carbono se mezclan con la saliva, en la que se encuentra una enzima denominada “Ptialina”, que es una a -amilasa secretada por la glándula parótida. Esta enzima hidroliza al almidón en maltosa, maltotriosa y dextrina límite (porque es incapaz de hidrolizar los enlaces ramificados ). Normalmente puede realizarse una muy buena digestión de los hidratos de carbono en la boca sin embargo estos permanecen poco tiempo antes de ser deglutidos y llevados al estómago.
La digestión de los glúcidos se realiza gracias a la acción de varias enzimas. La amilasa, que se encuentra en la saliva y en el intestino, descompone el almidón, la dextrina y el glucógeno en maltosa, un azúcar de doce carbonos. Otras enzimas del intestino delgado descomponen los azúcares de doce carbonos en otros de seis. Así, la maltasa hidroliza la maltosa en glucosa; la sacarasa o invertasa rompe el azúcar de caña en glucosa y fructosa; la lactasa descompone el azúcar de la leche en glucosa y galactosa.
Los azúcares de seis carbonos, producto final de la digestión de los glúcidos, atraviesan la pared del intestino delgado a través de los capilares (vasos sanguíneos diminutos) y alcanzan la vena porta que los lleva hasta el hígado. En este órgano son transformados y almacenados en forma de glucógeno. El glucógeno está siempre disponible y cuando el organismo lo requiere se convierte en glucosa y se libera al torrente sanguíneo. Uno de los productos finales del metabolismo de la glucosa en los músculos es el ácido láctico, que llevado por la sangre de nuevo al hígado, se convierte en parte al glucógeno.
La principal hormona que controla el metabolismo de los hidratos de carbono es la insulina.
v Absorción:
El duodeno y el yeyuno proximal poseen la mayor capacidad para absorber los azúcares. La glucosa y galactosa compiten entre sí por un mecanismo de co-transporte acompañados con Na + , denominado SGTL1, mientras que la fructosa tiene un transportados específico el GLUT5, que es un miembro de la familia de transportadores GLUT. Una vez dentro de las células estos tres monosacáridos son transportados al intestino por un transportador común el GLUT2, ubicado en la membrana plasmática basal, luego difunden a los capilares sanguíneos.
Gran parte de la fructosa y casi toda la galactosa son convertidas rápidamente en glucosa por el hígado, de este modo la glucosa es el principal hidrato de carbono en la sangre.
v Regulación de la Glicemia
En una persona normal, la concentración de glucosa en la sangre, esta regulada en limites muy estrechos, habitualmente entre 70-110mg/dl en una persona en ayunas (8hs. aprox.). Esta concentración se eleva a 140mg/dl, una hora después de la ingesta, pero un sistema hormonal devuelve estos valores a los normales, cerca de las dos horas después. A la inversa, en momentos prolongados de inanición , el hígado se encarga de mantener la glucemia mediante la glucógenolisis y la gluconeogenesis, principalmente.
Si el organismo produce demasiada hormona hipofisaria o una cantidad de insulina escasa, los niveles de azúcar en la sangre se elevan de forma anormal y se origina hiperglucemia. En estas condiciones, la sangre puede contener hasta cuatro veces la cantidad de azúcar normal. La hiperglucemia no es letal en sí misma, pero es un síntoma de una enfermedad seria, la diabetes mellitus. Algunas veces, la diabetes se debe a un tumor u otras anomalías en el páncreas que impiden la formación de insulina. Los pacientes diabéticos no mueren por la hiperglucemia pero, si no se les administran inyecciones de insulina, pueden morir por la acumulación de sustancias tóxicas en el organismo. Estas sustancias se producen por alteraciones en el metabolismo de las grasas ya que los diabéticos consumen grasas en lugar del azúcar.
Si se inyecta demasiada insulina en el cuerpo, la cantidad de azúcar en sangre se reduce hasta un nivel tan bajo que puede resultar peligroso, originándose la hipoglucemia o shock de insulina.
En un individuo normal, si los niveles de azúcar en la sangre se elevan mucho, los riñones retiran el exceso y éste se elimina por la orina. La presencia de azúcar en la orina se llama glucosuria y, aunque es un síntoma importante de diabetes, no siempre se encuentra en los pacientes diabéticos. También puede aparecer glucosuria en individuos normales tras la ingestión de un exceso de alimentos. El test crítico para determinar la diabetes no es ni la hiperglucemia, ni la glucosuria, sino la medida de tolerancia de azúcar en la sangre: después de la ingestión de azúcar, el individuo sano y el diabético muestran un incremento en los niveles de azúcar sanguíneo. En la persona diabética, estos niveles permanecen elevados, mientras que en la persona sana la glucosa se convierte en glucógeno.
Rol de la Insulina en la regulación de la Glicemia:
El páncreas es una glándula de secreción mixta, compuesta por dos tipos principales de tejidos: 1) los acinos, que secretan jugos digestivos y 2) los islotes de Langerhans que secretan Insulina, Glucagón y Somatostatina directamente a la sangre. Este órgano en el ser humano tiene de uno a dos millones de islotes de Langerhans, compuestos por tres tipos principales de células, a , b y d . Las células b constituyen el 60 % y son las que producen y secretan Insulina. La Insulina es un polipéptido constituido por dos cadenas: A y B, la primera formada por 21 aminoácidos, y en tanto que la segunda por 30. Éstas se encuentran conectadas por tres puentes disulfuros de ubicación invariable.
Efectos de la Insulina sobre los Hidratos de Carbono
Después de una comida rica en carbohidratos, se provoca una rápida secreción de Insulina, que causa captación, utilización y almacenamiento de glucosa por casi todos los tejidos del cuerpo, en especial el hígado, y el músculo.
Efecto de la Insulina en el músculo
El músculo en condiciones de reposo no depende de glucosa para obtener energía, sino de los ácidos grasos.
Sin embargo existen dos situaciones en las cuales el músculo utiliza grandes cantidades de glucosa. Una de ellas es el ejercicio moderado o intenso, en donde las fibras musculares se hacen naturalmente permeables a la glucosa incluso en ausencia de Insulina, la segunda es a las pocas horas de una gran ingesta de hidratos de carbono, donde la concentración de Insulina es suficientemente elevada para producir un rápido ingreso de glucosa al miocito. Si el músculo no se está ejercitando y este se encuentra bajo la acción de la Insulina , ésta produce el almacenamiento de glucosa como glucogeno que es especialmente útil para períodos cortos de gran consumo de energía.
Efectos de la Insulina en el hígado
Uno de los principales efectos a nivel hepático de la Insulina es promover la captación de glucosa y el almacenamiento en forma de glucogeno.
Una vez que ha concluido la comida y el nivel de glucosa comienza a descender se producen varios acontecimientos.
La disminución de Insulina , junto con el aumento de Glucagón producen:
Activación de la fosforilasa hepática
Activación de la Glucosa-6 -fosfatasa
Inhibición de la Glucogeno Sintetasa
Por lo tanto, el hígado capta la glucosa cuando se encuentra en grandes cantidades en la sangre por efecto de la Insulina y la devuelve cuando las concentraciones son muy bajas. Habitualmente el 60% de la glucosa se almacena en este órgano como glucogeno, constituyendo el mismo el principal reservorio de este carbohidratos en el organismo (100gr.aprox.).
Rol del Glucagón en la regulación de la glucemia
El Glucagón, hormona secretada por las células a de los islotes de Langerhans, es un péptido de cadena única. El gen de este péptido dirige la síntesis de una preprohormona la cual es procesado a una prohormona, que se convierte posteriormente en Glucagón. En ciertas células del tracto gastrointestinal (Células L), la preprohormona se procesa a glicentina y polipéptidos similar a Glucagón 1 y 2 (GLP-1 y GLP-2), estos por si solos no tiene función conocida, pero el retiro de algunos aminoácidos, del GLP-1, lo transforma en un potente estimulador de la liberación de insulina.
Cuando tomamos cualquier alimento rico en glúcidos, los niveles de glucosa en sangre se incrementan progresivamente según se van digiriendo y asimilando los almidones y azúcares que contienen. La velocidad a la que se digieren y asimilan los diferentes alimentos depende del tipo de nutrientes que lo componen, de la cantidad de fibra presente y de la composición del resto de alimentos presentes en el estómago e intestino durante la digestión.
Para valorar estos aspectos de la digestión se ha definido el índice glucémico de un alimento cómo la relación entre el área de la curva de la absorción de 50 gr. de glucosa pura a lo largo del tiempo, con la obtenida al ingerir la misma cantidad de dicho alimento. Este índice es de gran importancia para los diabéticos, ya que deben evitar las subidas rápidas de glucosa en sangre.
Los glúcidos deben aportar el 55 ó 60 por ciento de las calorías de la dieta. Sería posible vivir durante meses sin tomar carbohidratos, pero se recomienda una cantidad mínima de unos 100 gr. diarios para evitar una combustión inadecuada de las proteínas y las grasas (que produce amoniaco y cuerpos cetónicos en la sangre) y pérdida de proteínas estructurales del propio cuerpo. La cantidad máxima de glúcidos que podemos ingerir sólo está limitado por su valor calórico y nuestras necesidades energéticas, es decir, por la obesidad que podamos tolerar.
v Valores Normales
Los valores "normales" o "de referencia" pueden variar debido a diversos factores, tales como el laboratorio que realiza la prueba y los equipos o el método utilizado; la edad o el sexo del paciente; y la hora del día en la que se extrajo la muestra. Los resultados de sus análisis pueden verse alterados por diversos factores, tales como infecciones activas, la fase de la enfermedad por VIH y la presencia de alimentos (algunas muestras para análisis deben extraerse después de un período de ayuno [con el estómago vacío] de varias horas). Debido a estos factores, es posible que un resultado anormal de sus análisis de laboratorio no sea causa de preocupación.
Valores normales de glucemia es de 64 a 110 mg/dl.
Valores Normales de Laboratorio
Prueba de laboratorio
Rango normal en unidades US
Rango normal en unidades SI
ALT (Alanina aminotransferasa)
M 7-30 unidades / litroH 10-55 unidades / litro
M 0.12-0.50 µkat/litroH 0.17-0.92 µkat/litro
Albúmina
3.1 - 4.3 g/dl
31 - 43 g/litro
Amilasa (sérica)
53-123 unidades / litro
0.88-2.05 nkat/litro
Bilirrubina - Total
0.0-1.0 mg/dl
0-17 µmol/litro
Presión arterial
120/70 a 120/80 milímetros de mercurio (mmHg). El primer número representa la presión sistólica, cuando el corazón está bombeando. El segundo número representa la presión diastólica, cuando el corazón está en reposo. La presión arterial puede ser demasiado baja (hipotensión) o demasiado alta (hipertensión).
Péptidos C
0.5-2.0 ng/ml
0.17-0.66 nmol/litro
Calcio, sérico
8.5 -10.5 mg/dl
0.2.1-2.6 mmol/litro
Calcio, en orina
0-300 mg/24h
0.0-7.5 mmol/24h
Colesterol, totalÓptimoMarginalAlto
200-239 mg/dL>239 mg/dL
5.17-6.18 mmol/litro>6.18 mmol/litro
Colesterol, LDLÓptimoMarginalAltoMuy alto
100-159 mg/dL160-189 mg/dL>190 mg/dL
2.59-4.14 mmol/litro4.14-4.89 mmol/litro>4.91 mmol/litro
Colesterol, HDLÓptimoModeradoBajo (riesgo cardíaco)
>60 mg/dL40-60 mg/dL
>1.55 mmol/litro1.03-1.55 mmol/litro
Cortisol: sérico
0-25 µg/dl (depende de la hora del día)
0-690 nmol/litro
Cortisol: libre (orina)
20-70 µg/dl
55-193 nmol/24h
Creatincinasa
W 40-150 unidades / litroM 60-400 unidades / litro
W 0.67-2.50 µkat/litroH 1.00-6.67 µkat/litro
DHEA
M 130-980 ng/dlH 180-1250 ng/dl
M 4.5-34.0 nmol/litroH 6.24-43.3 nmol/litro
DHEA Sulfato
W Pre-menopause: 12-535 µg/dlM Post-menopause: 30-260 µg/dlH 10-619 µg/dl
W Pre-menopause: 120-5350 µg/litroM Post-menopause: 300-2600 µg/litroH 100-6190 µg/litro
Eosinófilos
0-8% de glóbulos blancos
0.0-0.8 fracción de glóbulos blancos
Ácido fólico (folatos)
3.1-17.5 ng/ml
7.0-39.7 nmol/litro
Glucosa, plasma
70-110 mg/dl
3.9-6.1 mmol/litro
Hematocrito
M 36.0% - 46.0% de glóbulos rojosH 37.0% - 49.0% glóbulos rojos
M 0.36-0.46 fracción glóbulos rojosH 0.37-0.49 fracción de glóbulos rojos
Hemoglobina
M 12.0-16.0 g/dlH 13.0-18.0 g/dl
M 7.4-9.9 mmol/litroH 8.1-11.2 mmol/litro
Ácido láctico
0.5-2.2 mmol/litro
0.5-2.2 mmol/litro
Leucocitos (GB)
4.5-11.0x103/mm3
4.5-11.0x109/litro
Linfocitos
16%-46% de glóbulos blancos
0.16-0.46 fracción de glóbulos blancos
Hemoglobina corpuscular media (HCM)
25.0-35.0 pg/cell
25.0-35.0 pg/cell
Concentración de hemoglobina corpuscular media (CHCM)
31.0-37.0 g/dl
310-370 g/litro
Monocitos
4-11% de glóbulos blancos
0.04-0.11 fracción de glóbulos blancos
Neutrófilos
45%-75% de glóbulos blancos
0.45-0.75 fracción de glóbulos blancos
Potasio
3.4-5.0 mmol/litro
3.4-5.0 mmol/litro
Sodio
135-145 mmol/litro
135-145 mmol/litro
Testosterona, total (muestra de la mañana)
M 6-86 ng/dlH 270-1070 ng/dl
M 0.21-2.98 nmol/litroH 9.36-37.10 nmol/litro
Triglicéridos (en ayunas)NormalLímiteElevadosMuy elevados
40-150 mg/dl150-200 mg/dl200-500 mg/dl>500 mg/dl
0.45-1.69 mmol/litro1.69-2.26 mmol/litro2.26-5.65 mmol/litro>5.65 mmol/litro
Urea, plasma (BUN)
8-25 mg/dl
2.9-8.9 mmol/litro
Análisis de orina: pHGravidez especifica
5.0-9.01.001-1.035
5.0-9.01.001-1.035
GB (glóbulos blancos, leucocitos)
4.5-11.0x103/mm3
4.5-11.0x109 litro
Química Clínica
Glucosa
Cinético-UV
75 - 110 mg/dL
Urea
UV
10 - 50 md/dL
Ácido Úrico
Enzimático
H: 3,40-7,00 M: 2,40-5,70 mg/dL
Creatinina
Cinético
H: 0,6-1,1 M: 0,5-0,9 mg/dL
Colesterol
Trinder
Hasta 250 mg/dL
HDL colesterol
Trinder
30 - 65 mg/dL
LDL colesterol
Trinder
Menor a 140 mg/dL
Triglicéridos
Enzimático
Hasta 200 mg/dL
Calcio en suero
Colorimétrico
8,50 - 10,50 mg/dL
Calcio en orina
Colorimétrico
60 - 200 mg/24 hs.
Fósforo en suero
Colorimétrico
3 - 4,5 mg/dL
Fósforo en orina
Colorimétrico
0,34 - 1,00 g/24 hs.
Magnesio
Colorimétrico
1,6 - 2,5 mg/dL
Sodio
Electrodo ión selectivo
135 - 147 mEq/L
Potasio
Electrodo ión selectivo
3,5 - 5,2 mEq/L
GPT/ALT
Cinético-UV
de 8 a 54 UI/L
GOT/AST
Cinético-UV
de 16 a 40 UI/L
Bilirrubina total
Colorimétrico
Hasta 1,00 mg/dL
Gamma GT
Cinético
H: 6 - 28 UI/L M: 4 - 18 UI/L
Proteínas
Biuret
6,50 - 7,80 g/dL
Albúmina
Verde de Bromocresol
3,5 - 5,2 g/dL
LDH
Cinético-UV
230 - 460 UI/L
CPK
Cinético-UV
24 - 195 UI/L
Amilasa
Cinético-UV
Hasta 95 UI/L
v Hipoglicemia e Hiperglicemia
§ Hipoglicemia:
La hipoglucemia es una afección en la cual, el nivel de glucosa en el torrente sanguíneo se vuelve muy bajo. La glucosa, un tipo de azúcar (carbohidratos), es la principal fuente de energía del cuerpo. Cuando el nivel de glucosa en el torrente sanguíneo empieza a bajar, el cuerpo no tiene suficiente energía para funcionar adecuadamente.Las hipoglicemias graves que se presentan con mayor frecuencia están relacionadas con el manejo de la diabetes mellitus. El 4% de las muertes de este tipo de diabéticos se debe a Hipoglicemia.
Los factores precipitantes son:
Retraso en la ingestión de alguna de las comidas
Ejercicio físico exagerado
Dosis excesiva de insulina erógena o de hipoglicemiantes orales
Sepsis o ingesta de drogas que interfieren con la contrarregulación (bloqueadores beta) o que desplazan a la sulfonilureas de las proteinas plasmáticas (cumarínicos, alcohol)
Mecanismos contrarreguladores alterados por neuropatía autonómica
La Hipoglicemia se produce cuando la glucosa del cuerpo se gasta con demasiada rapidez, cuando ésta es liberada en el torrente sanguíneo con mayor lentitud que lo requerido por el cuerpo, o cuando se libera demasiada insulina en el torrente sanguíneo.
La Hipoglicemia es relativamente común en las personas diabéticas. Se presenta por un exceso de insulina oral o de medicamento oral antidiabético, cuando no se come lo suficiente, o por un incremento repentino del ejercicio sin compensarlo con una mayor ingesta de alimentos.
La Hipoglicemia puede ocurrir a causa de un tumor secretor de insulina del páncreas, por enfermedad hepática o como respuesta al consumo de alcohol. Puede presentarse en adultos, bebés y niños, y afecta a 1 de cada 1.000 personas.
Síntomas :
Fatiga
Incomodidad general, intranquilidad, sensación de malestar (malestar general)
· Nerviosismo
Irritabilidad y hasta agresividad
Temblores
Dolor de cabeza
Hambre
Sudores Fríos
Frecuencia Cardiaca Rápida
Visión doble o borrosa
Confusión
Convulsiones
Coma
Causas:
La hipoglucemia ocurre con más frecuencia en personas que han sido tratadas con medicamentos para la diabetes. Puede ser el resultado de la combinación de los siguientes factores:
Tomar demasiados medicamentos que disminuyen el nivel de azúcar en la sangre
No comer o comer fuera de horario, así como comer muy poco
Demasiado ejercicio o muy extenuante
Beber demasiado alcohol (especialmente beber alcohol sin haber ingerido alimentos)
Algunas afecciones en las glándulas pituitaria y adrenal
Algunas afecciones hepáticas
Los pacientes diabéticos deben encontrar, constantemente, un equilibrio entre los beneficios del control de la glucosa y el riesgo de la hipoglucemia.
La hipoglucemia también puede ocurrir en algunos individuos predispuestos que no padecen diabetes.
¿Qué se usa si una persona tiene una Hipoglicemia severa y no puede tragar o hay compromiso de conciencia?En estos casos se usa el GLUCAGÓN, una hormona que saca del hígado todas las reservas de glucosa del organismo, y las envía a la sangre para subir la glicemia rápidamente.
¿ Cómo se usa el Glucagón?El Glucagón se inyecta de la misma forma que la insulina. Los padres y personas que están a cargo de un niño diabético deben saber inyectar el glucagón, y estar de acuerdo en relación con el lugar donde se guardará. El Glucagón demora entre 5 a 10 minutos en hacer efecto. Una vez que hizo efecto y la persona recobra la conciencia y puede tragar, es necesario reiniciar la alimentación, usando cosas fáciles de tragar, como yogurt, helados, etc. No usar líquidos.
Clasificación de la Hipoglicemia
Hipoglicemia moderada (glucosa sang < 50 mg/100 ml), se presenta taquicardia, sudoración, parestesias faciales, irritabilidad progresiva y sensación de hambre.
Hipoglicemia severa (glucosa sang < 30 mg/100 ml) se manifiesta por confusión mental, convulsiones y coma. La hipotermia es leve (32.2 a 35°C).
Tratamiento:
Un bocadillo o bebida con azúcar eleva el nivel de glucosa en la sangre, y produce de inmediato una mejoría de los síntomas.
Los bebés de madres diabéticas que desarrollan bajos niveles de azúcar en sangre son tratados con soluciones de glucosa que se administran por vía intravenosa a fin de mantener el azúcar sanguíneo en niveles normales. La glucosa se va reduciendo lentamente entre las 24 y 48 horas siguientes, mientras el niño comienza a regular el azúcar sanguíneo hasta llegar a niveles normales.
Si los niveles de azúcar en la sangre de una persona son tan bajos, se puede presentar pérdida del conocimiento e incapacidad para deglutir. Esto se denomina shock insulínico y requiere tratamiento médico de emergencia. De inmediato, se le inyecta solución de glucosa o la hormona glucagón.
En el largo plazo, se requiere que la persona modifique su dieta para que su cuerpo reciba glucosa a lo largo del día de una manera más uniforme, lo cual puede evitar futuros episodios de Hipoglicemia. Se pueden recomendar las comidas pequeñas y frecuentes con carbohidratos complejos, fibra y grasa, evitando azúcares simples, alcohol, y jugos de fruta. También se deben hacer comidas a intervalos regulares y compensar todo incremento de ejercicio con alimento adicional.
Si la Hipoglicemia es causada por un insulinoma (tumor que secreta insulina), el mejor tratamiento es practicar una cirugía para extirpar el tumor.
§ Hiperglicemia:
La Hiperglicemia sucede cuando el azúcar en la sangre alcanza un nivel de 180 mg/dl o más. Si la hiperglicemia no es tratada y se mantiene en niveles por encima de 240 mg/dl, puede dar lugar a una situación muy peligrosa llamada cetoacidosis o “coma diabético”. La cetoacidosis generalmente ocurre en personas con Diabetes tipo 1.
La hiperglicemia ocurre cuando el organismo no cuenta o cuenta con muy poca insulina, o la insulina con la que cuenta no puede trabajar eficientemente, para metabolizar los alimentos ingeridos.
Las células retiran la glucosa de la sangre en respuesta a la insulina. Si el páncreas no fabrica suficiente insulina, la glucosa no puede llegar a las células y se mantiene presente en la sangre. Las concentraciones de glucosa sanguínea también pueden llegar a ser demasiado altas si las células no pueden responder debidamente a la insulina (resistencia a la insulina). Sin glucosa, las células no pueden fabricar energía ni tener un funcionamiento normal.
Las causas de hiperglicemia son:
No inyectar su insulina, o no tomar su medicamento oral (pastillas).
Utilizar menos cantidad de insulina o hipoglicemiantes orales (pastillas) de lo indicado.
Comer más de lo indicado o ingerir comidas con alto contenido de azúcar no incluidas en su régimen nutricional.
Estar enfermo o con alguna infección (gripe, fiebre, etc.) o bajo mucha tensión (stress).
No hacer, o hacer menos cantidad de ejercicios de los que realiza habitualmente.
En los pacientes no diabéticos, la causa más frecuente de hipoglicemia mediada por insulina es la liberación excesiva de insulina endógena por un tumor de células B del páncreas. Los datos que hacen presumir el diagnóstico son la hipoglicemia en ayuno, una historia familiar y la exacerbación de los síntomas con el ejercicio.
La hipoglicemia posprandial (reactiva), por lo general, se relaciona con manifestaciones adrenérgicas, pero excepcionalmente es lo suficientemente severa como para deprimir el estado de conciencia.
SINTOMAS :
Los síntomas asociados con un alto nivel de glucosa en la sangre se presentan en forma gradual. Por esta razón a veces los síntomas son difíciles de reconocer. Una lectura alta en su glucómetro (aparato para leer el nivel de glucosa en su sangre) puede ser la primera indicación de que sus niveles de glucosa están muy altos.
Mucha Sed
Piel Seca
Comezón
Orinar con Frecuencia
Visión Borrosa
Mucha Hambre
Fatiga
Tratamiento:
Para prevenir altos niveles de glucosa en la sangre y mantener los niveles de glucosa bajo control, se debe monitorear en forma regular la lectura de la glucosa y seguir el tratamiento para la diabetes.
Conversión de glucosa en Glucogeno, Enzimas, y Cofactores que intervienen en el proceso.
La conversión de glucosa a glucógeno y viceversa está catalizada por diferentes enzimas. La fosforilaza es responsable de la liberación de la glucosa -1- fosfato a partir del glucógeno. La reacción está estimulada por las hormonas adrenalina y glucagón. La glucosa –1- fosfato es transformada por la hexoquinasa en glucosa –6- fosfato, que puede ser metabolizada o convertida en glucosa libre incorporándose en el torrente sanguíneo. La captación de glucosa por parte de las células se activa por la insulina. La glucosa, antes de ser utilizada, se transforma de nuevo en glucosa-6- fosfato, que, o bien se metaboliza, o se convierte en el hígado y los músculos, en glucosa- uridina-difosfato. Esta última forma de glucosa se transfiere al glucogeno en una reacción catalizada por l glucogeno sintetasa y estimulada por insulina. Las hormonas corticales (de la corteza adrenal), hipofisarias (de la pituitaria o hipófisis), así como la tiroxina, están también implicadas en el control del metabolismo de los carbohidratos, pero no se conoce su mecanismo de acción.
El glucógeno es un polisacárido de reserva energética de los animales, formado por cadenas ramificadas de glucosa solubles en agua.
Estructura del glucógeno
Su estructura puede parecerse a la de amilopectina del almidón, aunque mucho más ramificada que ésta. Está formada por varias cadenas que contienen de 12 a 18 unidades de α-glucosas, uno de los extremos de esta cadena se une a la siguiente cadena mediante un enlace α-1,6-glucosídico, tal y como sucede en la amilopectina.
La importancia de que el glucógeno sea una molécula tan ramificada es debido a que:
La ramificación aumenta su solubilidad.
La ramificación permite la abundancia de residuos de glucosa no reductores que van a ser los lugares de unión de las enzimas glucógeno fosforilasa y glucógeno sintetasa, es decir, las ramificaciones facilitan tanto la velocidad de síntesis como la de degradación del glucógeno.
Molécula de Glucógeno
El glucógeno es el polisacárido de reserva energética en los animales que se almacena en el hígado (10% de la masa hepática) y en los músculos (1% de la masa muscular) de los vertebrados.
Gracias a la capacidad de almacenamiento de glucógeno, se reducen al máximo los cambios de presión osmótica que la glucosa libre podría ocasionar tanto en el interior de la célula como en el medio extracelular.
Cuando el organismo o la célula requieren de un aporte energético de emergencia, como en los casos de tensión o alerta, el glucógeno se degrada nuevamente a glucosa, disponible para el metabolismo energético.
En el hígado la conversión de glucosa almacenada en forma de glucógeno a glucosa libre en sangre, está regulada por la hormona glucagón y adrenalina. El glucógeno hepático es la principal fuente de glucosa sanguínea sobre todo entre comidas. El glucógeno contenido en los músculos es para energía que se consume durante la contracción muscular.
El almacenamiento del glucógeno tiene lugar al producirse la adición de unidades de glucosa a una molécula de glucógeno preexistente. Para que sean almacenadas, las moléculas de glucosa deben ser activadas en forma de UDP-glucosa. ranscurre en el sentido de la formación de UDP-glucosa.
Transferencia de los restos glucosilo: Una vez que la UDP-glucosa ha sido formada, el enzima glucógeno sintasa transfiere los restos glucosilo a los extremos de las ramificaciones de una molécula de glucógeno, lo cual conlleva un alargamiento de las cadenas a (1 à 4). Por cada resto glucosilo añadido se libera una molécula de UDP.
Ramificación del glucógeno: La acción de la glucógeno sintasa produce largas cadenas de amilosa, las cuales son incompatibles con un buen funcionamiento celular. En este punto interviene la enzima ramificante (glucosil-4:6-transferasa) que cataliza la transferencia de una cadena de entre 5 y 9 residuos de glucosa a un punto que se halla, aproximadamente, entre 4 y 6 residuos de distancia de cualquier otra ramificación, formando un enlace a (1 - 6). Ya que este tipo de enlaces tienen menor energía libre que los enlace a (1 - 4), el equilibrio de la reacción favorece la formación de ramificaciones, con un doble efecto: hacer a la molécula de glucógeno más soluble y aumentar el número de puntos que permitan actuar a la glucógeno sintasa y la enzima degradante glucógeno fosforilasa. Aunque la formación de nuevas ramificaciones y el consiguiente alargamiento de las cadenas puede ser repetida numerosas veces, la cantidad de glucógeno acumulable tiene un límite, y una vez que han sido excedidas las posibilidades de almacenamiento de glucosa en forma de glucógeno, el exceso de glucosa se emplea para la formación de triacilglicéridos.
El glucagón y la adrenalina estimulan la degradación de glucógeno en el hígado. En el caso del glucagón esto es debido a varios mecanismos que tienen el denominador común de estar mediadas por el segundo mensajero AMPc y modificación covalente, con el resultado de un rápido aumento de los niveles de glucosa en sangre.
La adrenalina también estimula la degradación de glucógeno en el músculo esquelético; la función de la adrenalina en el metabolismo del glucógeno en el músculo esquelético es el de proporcionar más sustrato (glucosa 6-fosfato) para la glucólisis. El ATP generado por la glucólisis se emplea para atender la demanda metabólica impuesta al músculo esquelético para poder hacer frente a la respuesta generada por la situación estresante que provocó la liberación de adrenalina.
Metabolismo del glucógeno
· Glucogénesis:
La síntesis de glucógeno a partir de glucosa se llama glucogénesis y se produce gracias a la enzimas glucógeno sintetasas. La adición de una molécula de glucosa al glucógeno consume dos enlaces de alta energía: una procedente del ATP y otra que procede del UTP.
Enzimas:
Las enzimas son proteínas con longitudes de cadena de 100 a 2500 residuos de aminoácidos.
Glucólisis Mecanismo Químico Energético del Ciclo
La glucólisis, también denominada glicólisis o ruta de Embden-Meyerhof, es la secuencia metabólica en la que se oxida la glucosa. Consiste de nueve reacciones enzimáticas que producen dos moléculas de piruvato y dos equivalentes reducidos de NADH, los que, al introducirse en la cadena respiratoria, producirán cuatro moléculas de ATP.
Cuando hay ausencia de oxigeno, la glucólisis es la única vía que produce ATP en los animales. Los organismos primitivos se originaron en un mundo cuya atmósfera carecía de 02 y, por esto, la glucólisis se considera como la vía metabólica más primitiva. Está presente en todas las formas de vida actuales. Es la primera parte del metabolismo energético y en las células eucariotas ocurre en el citoplasma.
En esta fase, por cada molécula de glucosa se forman 2 ATP y 2 NADH
La reacción global de la glucólisis es:
Glucosa + 2 NAD + + ADP + 2 Pi → 2 NADH + 2 piruvato + 2 ATP + 4 H+
Partes de la glucólisis
Glucólisis quiere decir "quiebre" o rompimiento (lisis) de la glucosa. Es la ruta bioquímica principal (secuencia específica de reacciones catalizadas por enzimas que transforman un compuesto en otro) para la descomposición de la glucosa en sus componentes más simples dentro de las células del organismo. La glucólisis se caracteriza porque, si está disponible, puede utilizar oxígeno (ruta aerobia) o, si es necesario, puede continuar en ausencia de éste (ruta anaerobia), aunque a costa de producir menos energía.
Fase de cebado:
1.- Se produce la fosforilación del carbono 6 de la glucosa en una reacción endergónica en un principio, pero que al consumir una molécula de ATP se vuelve lo suficientemente exergónica como para ser irreversible. La reacción la cataliza la enzima hexoquinasa, dando una glucosa-6-fosfato y una molécula de ADP. El enlace formado entre el C6 y el grupo fosfato es un enlace "ésterfosfato" (enlace de baja energía de hidrólisis). (G --> G-6P)
Existen distintas isoformas de la hexoquinasa. La más habitual tiene baja especificidad, actúa sobre varias hexosas, y tiene una baja afinidad KM de aproximadamente 0,1 mM, por lo que la enzima siempre funciona bajo condiciones de saturación. Tiene inhibición por el producto (G-6P), con lo que se regula la entrada de sustrato en la glucólisis.
En el hígado existe una isoforma llamada glucoquinasa, con una KM alta (10 mM) y bajo efecto por inhibición por producto. Así se consigue una regulación de la concentración de glucosa en sangre. El hígado la invierte en fabricar glucógeno, no en la glucólisis.
Tiene lugar en una serie de nueve reacciones catalizadas, cada una, por una enzima específica, donde se desmiembra el esqueleto de carbonos y sus pasos se reordenan paso a paso. En los primeros pasos se requiere del aporte de energía abastecido por el acoplamiento con el sistema ATP - ADP. Esta serie de reacciones se realizan en casi todas las células vivientes, desde las procariotas hasta las eucariotas de nuestro cuerpo.
Primer paso: El ATP reacciona exergónicamente con la glucosa desprendiéndose un grupo fosfato que se ensambla con el glúcido para producir glucosa 6 - fosfato y ADP. El número "6" indica que el grupo fosfato se ha combinado con el carbono 6 de la glucosa, donde parte de la energía liberada por la reacción se conserva. Esta reacción es catalizada por una enzima, la hexocinasa.
Segundo Paso: La molécula se reorganiza con ayuda de la enzima fosfoglucoisomerasa, por lo que el anillo hexagonal se transforma en el anillo pentagonal de la fructosa (la que contiene la misma cantidad de carbonos pero ubicados de otra manera) quedando el grupo fosfato en el mismo carbono por lo que se obtiene fructosa 6 - fosfato. La reacción puede desarrollarse en ambas direcciones pero está predispuesta en un sentido determinado por la acumulación de la glucosa 6 - fosfato y la eliminación de la fructosa 6 - fosfato al continuar la glucólisis.
Tercer Paso: es similar al primer paso ya que la fructosa 6 - fosfato gana un segundo grupo fosfato mediante la intervención de una nueva molécula de ATP. El fosfato adicional se enlaza con el primer carbono y produce fructosa 1,6 - difosfato en una reacción catalizada por una enzima alostérica, donde el ATP es un efector alostérico que la inhibe. La interacción entre ambos es el principal mecanismo regulador de la glucólisis. Si existe ATP en cantidades adecuadas para la vida normal de la célula, este inhibe la actividad de la enzima cesando la producción de ATP mientras que se conserva glucosa. Si la concentración de ATP es baja, la enzima se desinhibe y continúa la degradación de la glucosa.
Cuarto paso: La molécula de azúcar se escinde (divide) en dos moléculas de tres carbonos cada una: la dihidroxiacetona fosfato y el gliceraldehído fosfato. Ambas moléculas son isómeros que pueden transformarse una en otra por acción de una enzima isomerasa, pero en vista que el gliceraldehído fosfato se utiliza posteriormente, toda la dihidroxiacetona fosfato se convierte eventualmente en gliceraldehído fosfato. A partir de este punto en las reacciones debemos multiplicar por dos los productos obtenidos para tener en cuenta el destino de una molécula de glucosa.
Quinto Paso: cada gliceraldehído fosfato se oxida, con ayuda de la enzima triosafosfato deshidrogenasa transfiere un hidrógeno y su electrón, así reduce al NAD+ para que acepte el hidrogeno y se transforme en NADH. Esta es la primera reacción en la que la célula obtiene energía conservándose parte de ella en la unión de un grupo fostafo con el carbono 1 de la molécula gliceraldehído fosfato, el que se transforma en 1,3 difosfoglicerato.
Sexto Paso: ese fosfato se libera de la molécula de difosfoglicerato con ayuda de la enzima fosfoglicerato cinasa y se emplea para volver a cargar una molécula de ADP (no olvidar que son dos moléculas de ATP por cada molécula de glucosa). Como esta reacción es muy exergónica arrastra a todas las reacciones para que avancen.
Séptimo paso: el grupo fosfato remanente se transfiere de la posición 3 a la 2 mediante la acción enzimática de la fosfo gliceromutasa.
Octavo paso: se retira una molécula de agua del compuesto de tres carbonos. Mediante este reordenamiento interno de la molécula (y con ayuda de la enzima enolasa) concentra energía en la vecindad del grupo fosfato.
Noveno paso: el fosfato se transfiere a una molécula de ADP y forma otra molécula de ATP (recordar que se obtienen dos) y finalmente tenemos al ácido pirúvico. Esta reacción (catalizada por la piruvato cinasa) también es muy exergónica, de modo que arrastra a las dos reacciones precedentes.
Así que de una molécula de glucosa se tienen dos moléculas de ácido pirúvico, dos moléculas de ATP (se invierten dos moléculas de ATP y se obtienen cuatro) y dos moléculas de NADH.
glucosa + 2ATP + 4ADP + 2Pi + NAD+ —— 2 ácido pirúvico + 2 ADP + 4 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O
En presencia de oxígeno, la etapa siguiente a la degradación de la glucosa entraña la oxidación del ácido pirúvico a dióxido de carbono (CO2) y agua en un proceso denominado respiración celular.
Vías Anaeróbicas
El ácido pirúvico puede tomar por una de otras dos vías sin oxígeno (anaeróbias).
Fermentación: a falta de oxígeno el ácido pirúvico puede convertirse en etanol (alcohol etílico). Las levaduras son hongos que pueden crecer con o sin oxígeno. Al extraer jugo de uva y almacenarlo en forma anaeróbica, por ejemplo, las células de levadura convierten el jugo de la fruta en vino ya que transforman a la glucosa en ácido pirúvico y a este en etanol.
El ácido láctico se forma a partir del ácido pirúvico por acción de diversos organismos y en tejidos (como el muscular) cuando el oxígeno escasea o falta. El ácido pirúvico al no entrar en la vía aeróbica de la respiración se convierte en ácido láctico, el cual, a medida que se acumula, deprime el pH del músculo y reduce la capacidad de las fibras musculares para contraerse, originando la fatiga muscular.
El ácido láctico difunde hacia a la sangre y llega al hígado, donde con posterioridad, cuando el oxígeno vuelva a su nivel normal y la demanda de ATP sea menor, transformará el ácido láctico en ácido pirúvico y de nuevo a glucosa.
Existen algunas enfermedades que hacen que las enzimas de la ruta glucolítica presenten una actividad deficiente. Se manifiestan principalmente como anemias hemolíticas (causadas por la destrucción de los glóbulos rojos de la sangre), ya que los glóbulos rojos dependen principalmente de la energía que se produce en la glucólisis, para hacer frente a las demandas de energía necesaria para el mantenimiento de la integridad estructural. En los cánceres en los que las células malignas se multiplican y crecen rápidamente, la proporción glucolítica es, a menudo, tan grande como la que se requiere para la producción de energía mediante el ciclo del ácido cítrico en la mitocondria. Como consecuencia estas células producen piruvato, que se convierte en lactato. De esta forma, la zona donde se localiza el tumor es relativamente ácida (el lactato es ácido), un hecho que puede tener importancia para el tratamiento del cáncer.
Un exceso similar de lactato puede ser debido a otras circunstancias, tales como una deficiencia de la enzima piruvato deshidrogenasa, que metaboliza el piruvato. Esta enzima también puede ser inhibida por los iones del arsénico y del mercurio, y por una deficiencia de tiamina (vitamina B1). Esto tiene importancia clínica, como en el caso de los alcohólicos con carencias nutricionales que a menudo presentan deficiencia de tiamina. Si reciben grandes cantidades de glucosa (por ejemplo, mediante goteo intravenoso), pueden desarrollar una rápida acumulación de piruvato que provocará una acidosis láctica, que con frecuencia resulta mortal.
CONCLUSIÓN
Cabe destacar entonces que el estado de salud de una persona depende de la calidad de la nutrición de las células que constituyen sus tejidos. Puesto que es bastante difícil actuar voluntariamente en los procesos de nutrición, si queremos mejorar nuestro estado nutricional sólo podemos hacerlo mejorando nuestros hábitos alimenticios.
Para poder llevar a cabo todos los procesos que nos permiten estar vivos, el organismo humano necesita un suministro continuo de materiales que debemos ingerir como por ejemplo los hidratos de carbono o bien los glúcidos.
Los cuales
BIBLIOGRAFÍA
ü Lehninger, Albert L. "Bioquímica. Las Bases Moleculares de la Estructura y Función Celular". 1991. 2da. Edición. Editorial: Ediciones Omega S.A. Barcelona.
ü Murray, Robert K., Granner, Daryl K., Mayes, Peter, A. ,Rodwell, Víctor W.F. "Bioquímica de Harper". 1992. 14ª. edición. Editorial: El Manual Moderno.
ü Gerard, Tortora J., Grabowski Reynolds, Sandra. Anatomía y Fisiología. 2005. 9ª. Edición. Editorial: Oxford University Press México.
GLUCIDOS
Nuestro cuerpo es una fábrica y para mantenerla en funcionamiento necesitamos ofrecerle el combustible necesario para ponerla en movimiento y para que cada componente realice su trabajo a la perfección.
Y cuando hablamos de combustible, hablamos de alimentos, las materias primas que nuestro cuerpo necesita para trabajar a pleno rendimiento físico e intelectual. Tenemos que disfrutar comiendo, pero sin olvidar que sobre todo, comemos para alimentarnos, para suministrarnos las materias o sustancias que una vez ingeridas y transformadas, proporcionarán a nuestro organismo parte de la materia y energía que se necesita para vivir.
Los glúcidos o hidratos de carbono son uno de los nutrientes contenidos en los alimentos. También son las sustancias orgánicas más extendidas en la naturaleza. Son la principal fuente de energía de los seres vivos.
Los hidratos de carbono están compuestos de C, H, O, y éstos últimos van en la proporción del agua, de ahí que se llamen hidratos.
CONTENIDO
v Glúcidos
Definición, Composición y Características
Digestión y Absorción de Carbohidratos
Regulación de la Glicemia
Valores Normales
Hipoglicemia e Hiperglicemia
Conversión de Glucosa en Glucógeno, Enzimas y Cofactores que intervienen en el proceso.
Glucólisis mecanismo químicos energéticos del ciclo
Glúcidos
Definición, Composición y Características
v Definición:
El nombre de glúcido deriva de la palabra "glucosa" que proviene del vocablo griego glykys que significa dulce, aunque solamente lo son algunos monosacáridos y disacáridos.
Son una clase básica de compuestos químicos en bioquímica . Son la forma biológica primaria de almacén o consumo de energía; otras formas son las grasas y las proteínas. El término hidrato de carbono es poco apropiado, ya que estas moléculas no son átomos de carbono hidratados, es decir, enlazados a moléculas de agua, sino de átomos de carbono unidos a otros grupos funcionales químicos.
Este nombre proviene de la nomenclatura química del siglo XIX, ya que las primeras sustancias aisladas respondían a la fórmula elemental Cn(H2O)n (donde "n" es un entero=1,2,3... según el número de átomos). De aquí el término "carbono-hidratado" se haya mantenido, si bien posteriormente se vio que otras moléculas con las mismas características químicas no se corresponden con esta fórmula.
v Sinónimos:
Carbohidratos: aunque ha habido intentos para sustituir los términos de hidratos de carbono y de carbohidratos, (debido a que se descubrió que realmente también están compuestos de oxígeno, aparte de carbono e hidrógeno) desde 1996 el Comité Conjunto de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (International Union of Pure and Applied Chemistry) y de la Unión Internacional de Bioquímica y Biología Molecular (International Union of Biochemistry and Molecular Biology) recomienda el término carbohidrato y desaconseja el de hidratos de carbono.
Glúcido: este nombre proviene de que pueden considerarse derivados de la glucosa por polimerización y pérdida de agua. El vocablo procede del griego "glycýs", que significa dulce.
Azúcares: este término sólo puede usarse para los monosacáridos (aldosas y cetosas) y los oligosacáridos inferiores (disacáridos). En singular (azúcar) se utiliza para referirse a la sacarosa o azúcar de mesa.
v Composición:
Los Glúcidos están constituidos por C, H, y O (a veces tienen N, S, o P). Su fórmula general suele ser (CH2O)n , donde oxígeno e hidrógeno se encuentran en la misma proporción que en el agua, de ahí su nombre clásico de hidratos de carbono, aunque su composición y propiedades no corresponde en absoluto.
v Características:
Los glúcidos son moléculas compuestas en su mayor parte por átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno, su función es producir energía.
En la naturaleza se encuentran en los seres vivos, formando parte de biomoléculas aisladas o asociadas a otras como las proteínas y los lípidos.
Los glúcidos no son moléculas cuyos carbonos están hidratados, sino enlazados a grupos alcohólicos o hidroxilos (-OH), y a radicales hidrógeno (-H). Además siempre hay un grupo funcional como un grupo cetónico (-C=O-) o un grupo aldehído (-CH=O), por lo que los glúcidos podrían llamarse polihidroxicetonas (cetosas) o polihidroxialdheídos (aldosas).
v Función de los glúcidos:
Los carbohidratos desempeñan diversas funciones, siendo la de reserva energética y formación de estructuras las dos más importantes. Por otro lado,
§ es la de mantener la actividad muscular,
§ la temperatura corporal,
§ la tensión arterial,
§ el correcto funcionamiento del intestino
§ y la actividad neuronal.
v Clasificación:
§ Actúan también como elementos de protección.
Las moléculas más elementales de los hidratos de carbono son los azúcares simples (monosacáridos), como la glucosa, fructosa y galactosa.
Cuando se combinan dos azúcares simples se forma un azúcar doble (disacárido). También podemos encontrar oligosacáridos, que están formados por 3 a 10 monosacáridos. Entre los polisacáridos los hay digeribles para el hombre (almidón y glucógeno) y no digeribles, que constituyen lo que llamamos fibra alimentaría o fibra dietética (celulosa, hemicelulosa, pectina, agar-agar, gomas y mucílagos), la lignina es también fibra aunque no pertenece al grupo de los carbohidratos.
Monosacáridos: glucosa, fructosa y galactosa.
Disacáridos: sacarosa, maltosa y lactosa.
Polisacáridos digeribles: almidón y glucógeno.
Polisacáridos no digeribles: celulosa, hemicelulosa, pectina, agar, gomasEn general los azúcares simples son los mono y disacáridos, con una absorción muy rápida. Los azúcares o hidratos de carbono complejos son los polisacáridos digeribles, con una absorción lenta y los no digeribles, que aunque no se absorben son beneficiosos para la salud.
v Monosacáridos:
Los monosacáridos son sólidos, cristalinos, incoloros, solubles en agua y de sabor dulce. Químicamente son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas. Responden a la fórmula empírica (CH2O)n, en la que n tiene un valor igual o mayor que 3, siendo los más frecuentes los de 5 y 6 átomos de carbono.
Presentan en todos sus carbonos un grupo hidroxilo (-OH), excepto en uno, en el cual lleva un grupo carbonilo ( ).
Si el grupo carbonilo se encuentra al final de la cadena, el monosacárido es un aldehído, y se denomina aldosa. Si se encuentra en un carbono secundario es una cetona, y se llama cetosa.
Ejemplo:
Aldosa Cetosa
El más común y abundante de los monosacáridos es la glucosa. Es el principal nutriente de las células del cuerpo humano a las que llega a través de la sangre. No suele encontrarse en los alimentos en estado libre, salvo en la miel y algunas frutas, sino que suele formar parte de cadenas de almidón o disacáridos. La glucosa es un monosacárido cuya molécula contiene un grupo aldehído y cinco hidroxilos:
Prácticamente la totalidad de los glúcidos que consumimos son transformados en glucosa y absorbidos por el intestino.
Todos los monosacáridos son solubles en agua, tienen sabor dulce, poseen color blanquecino y son cristalizables.
Ø Glucosa:
Es el azúcar de la uva, también está presente en la miel y en la sangre. La cantidad de azúcar en la sangre es lo que llamamos glucemia, lo normal es 0'8-1g/l sangre, cuando esta cifra está aumentada es lo que llamamos hiperglucemia, existe hiperglucemia en la diabetes. Cuando baja de las cifras normales lo llamamos hipoglucemia, esto puede ser peligroso ya que la glucosa es el único combustible de las células cerebrales y medulares, las demás células de nuestro cuerpo pueden utilizar otros combustibles. Casi todos los hidratos de carbono contenidos en los alimentos, se absorben como glucosa tras la digestión.
Ø Fructosa:
Es el azúcar de las frutas ácidas, forma parte de la sacarosa y también se encuentra en la miel.
También denominada levulosa o azúcar de las frutas. Monosacárido cuya fórmula química es C6H12O6, que aparece junto con la glucosa en las frutas dulces y en los jugos de fruta. Se produce junto con la glucosa durante la degradación de la sacarosa, y también como consecuencia de la hidrólisis de distintos hidratos de carbono, pero la mejor manera de obtener esta molécula consiste en tratar la inulina con un ácido diluido. La fructosa cristaliza con dificultad y los cristales se funden en un rango de temperatura que varía entre los 102 ºC y los 104 ºC. La molécula de fructosa es levógira, es decir, las disoluciones de fructosa hacen rotar el plano de la luz polarizada hacia la izquierda. La fructosa es fermentada por las levaduras para producir alcohol etílico y dióxido de carbono.
Es soluble en agua y su poder edulcorante es muy alto. Se utiliza sobre todo en preparados para diabéticos, ya que se absorbe lentamente.
Ø Galactosa:
Es el monosacárido resultante del desdoblamiento de la lactosa o azúcar de la leche. No se encuentra libre en la naturaleza, pero forma parte de nuestro cerebro, de ahí su importancia.
v Disacáridos:
Resultan de la unión de dos monosacáridos. También poseen sabor dulce, son solubles en agua, son cristalizables y se pueden desdoblar en dos monosacáridos.
Ø Sacarosa:
Formada por la unión de una molécula de glucosa más una de fructosa. Se obtiene de la caña de azúcar y la remolacha azucarera.
Es un azúcar de fórmula C12H22O11. Es soluble en agua y ligeramente soluble en alcohol y éter. Cristaliza en agujas largas y delgadas y es dextrógira, es decir, desvía el plano de polarización de la luz hacia la derecha. Por hidrólisis rinde una mezcla de glucosa y fructosa, que son levógiras, pues desvían el plano de polarización hacia la izquierda. Por ello, esta mezcla se llama azúcar inversa, y se denomina inversión el fenómeno por el cual se forma. En el intestino humano, la inversión tiene lugar gracias a la intervención de las enzimas invertasa y sacarasa. Cuando se calienta a temperaturas superiores a 180 ºC, la sacarosa se transforma en una sustancia amorfa, de color ámbar y consistencia espesa, parecida al jarabe, llamada caramelo.
Ø Maltosa:
Resulta de la unión de dos moléculas de glucosa y se encuentra en las harinas malteadas y granos germinados, también se encuentra en el hombre, ya que durante la digestión, el almidón se hidroliza dando moléculas de maltosa.
Azúcar de fórmula C12H22O11, que se forma por la acción de la amilasa sobre el almidón. La maltosa es soluble en agua, ligeramente soluble en alcohol y cristaliza en finas agujas. Gira el plano de polarización de la luz a la derecha (dextrógira). Por hidrólisis forma un único producto: la glucosa. Al ser un azúcar de fácil digestión, la maltosa se utiliza en alimentos infantiles y en bebidas como la leche malteada. Se fermenta por medio de levaduras y es fundamental en la elaboración de la cerveza.
Ø Lactosa:
La lactosa o azúcar de la leche se encuentra únicamente en este líquido en una proporción del 4-5%, desdoblándose por hidrólisis en glucosa y galactosa.
Se obtiene de la leche en forma de cristales arenosos duros, de composición C12H22O11·H2O, mediante la evaporación del suero residual una vez extraída la grasa, y por la precipitación de la caseína. Los cristales pierden agua al calentarse a 140 °C, y se funden y descomponen a 202 °C. En la hidrólisis, la lactosa produce glucosa y galactosa. En presencia de las enzimas apropiadas fermenta a ácido láctico y a ácido butírico. La lactosa es menos dulce que la sacarosa, gira el plano de polarización de la luz a la derecha (dextrógira), y es menos soluble en agua que la glucosa y la sacarosa. Es un elemento importante en la dieta de los mamíferos jóvenes y a menudo se añade a los alimentos infantiles. También se emplea en repostería y en productos farmacéuticos.La lactosa es la responsable de que haya personas que presenten intolerancia a la leche, y es porque no tienen en suficiente cantidad el enzima que rompe a la lactosa llamado lactasa y que está presente en la pared del intestino delgado. Esta enzima se pierde por procesos infecciosos gastrointestinales y por no tomar leche con frecuencia.
v Polisacáridos:
Son aquellos compuestos formados por más de 10 moléculas de monosacáridos. No tienen sabor dulce, son insolubles en agua y por hidrólisis se descomponen en monosacáridos.
Se dividen en:
Polisacáridos digeribles, complejos o de lenta absorción
Ø Almidón:
Es un polímero de glucosa. Posee dos tipos de cadena una lineal llamada "amilosa" y otra ramificada llamada "amilopectina".
Nombre común de un hidrato de carbono complejo, (C6H10O5)x, inodoro e insípido, en forma de grano o polvo, abundante en las semillas de los cereales y en los bulbos y tubérculos. Las moléculas de almidón están compuestas de cientos o miles de átomos, que corresponden a los distintos valores de x, de la fórmula anterior, y que van desde unos cincuenta a varios miles.
Las moléculas del almidón son de dos tipos. En el primero, la amilosa, que constituye el 20% del almidón ordinario, los grupos C6H10O5 están dispuestos en forma de cadena continua y rizada, semejante a un rollo de cuerda; en el segundo tipo, la amilopectina, se produce una importante ramificación lateral de la molécula.
El almidón es fabricado por las plantas verdes durante la fotosíntesis. Forma parte de las paredes celulares de las plantas y de las fibras de las plantas rígidas. A su vez sirve de almacén de energía en las plantas, liberando energía durante el proceso de oxidación en dióxido de carbono y agua. Los gránulos de almidón de las plantas presentan un tamaño, forma y características específicos del tipo de planta en que se ha formado el almidón.
El almidón es difícilmente soluble en agua fría y en alcohol, pero en agua hirviendo provoca una suspensión coloidal que al enfriarse se vuelve gelatinosa. El agua caliente actúa lentamente sobre el almidón originando moléculas más pequeñas llamadas dextrinas. Esta reacción es un ejemplo de hidrólisis catalizada por ácidos y algunas enzimas. Las dextrinas, como el almidón, reaccionan con el agua formando moléculas aún más simples, para finalmente obtener maltosa, C12H22O11, un disacárido, y glucosa, C6H 12O6, un monosacárido.
La digestión del almidón por el cuerpo humano sigue el siguiente proceso: la hidrólisis comienza en la boca por la acción de la ptialina presente en la saliva y se completa en el intestino delgado. El cuerpo no consume toda la glucosa absorbida en la digestión del almidón, sino que transforma una gran parte de ella en glucógeno que almacena en el hígado. (El glucógeno, denominado almidón animal, posee una estructura casi idéntica a la de la amilopectina). A medida que el cuerpo precisa de glucosa, la hidrólisis del glucógeno la libera en el flujo sanguíneo. Al igual que el almidón de las plantas, el glucógeno sirve de reserva de energía en los animales.
Ø Glucógeno:
Es el llamado almidón animal, es el carbohidrato de reserva del músculo y el hígado de los mamíferos. Es también un polímero de glucosa.El glucógeno es sintetizado por el hígado a partir de moléculas de glucosa cuando estamos en estado de saciedad, cuando pasamos a un estado de ayuno este glucógeno se rompe dando unidades de glucosa, para que sean usadas como comestible.El glucógeno muscular es consumido directamente en el músculo, mientras que el hígado envía moléculas de glucosa a la sangre, a fin de mantener la glucemia constante. Si la glucemia baja - hipoglucemia - se produce una situación de alarma, ya que supone un peligro para el sistema nervioso central, pues depende de ella para su funcionamiento, en estas ocasiones se produce un apetito repentino, pérdida de fuerza, mareos, sudor frío, etc., se alivia comiendo algo, un terrón de azúcar, pan, galletas, etc.
Funciones de todos los carbohidratos excepto fibra:
Del 55-60% del total de energía ingerida, la deben aportar los glúcidos.
1g de glúcidos produce 4 Kcal. al quemarse. Cuando digerimos los glúcidos, los descomponemos en glucosa que es absorbida, circula por la sangre y penetra en las células donde se quema para producir energía.
Se almacena como glucógeno hepático o muscular y se utiliza cuando necesitamos energía. También se puede almacenar en forma de grasa, por esta razón se dice que los carbohidratos engordan.
Son la principal fuente de energía del organismo humano. Tiene un efecto ahorrador de otros nutrientes energéticos. Impiden que se quemen solo grasas pues esto conduce a la aparición de cuerpos cetónicos. Impiden la oxidación de proteínas musculares. Por estas razones nunca debemos tomar un régimen alimentario que no contengan hidratos de carbono.
Los glúcidos se deben tomar preferiblemente, en forma de polisacáridos, debido a que su absorción es más lenta; los mono y disacáridos ingeridos sin combinar, son absorbidos con gran rapidez, produciendo un aumento en la formación de grasas.
Polisacáridos no digeribles "la fibra alimentaría"
La fibra alimentaría es la parte que no se digiere ni se absorbe de muchos alimentos de origen vegetal. Está formada por distintas sustancias, casi todas son polisacáridos. También se denomina fibra dietética, alimentaría o vegetal. A pesar de que se podría considerar un alimento poco útil en alimentación, ya que se elimina por las heces casi intacta, se han estudiado sus propiedades y descubierto que hay relación entre consumir poca fibra y la aparición de algunas enfermedades.
Ø Celulosa:
Es un polímero de glucosa, pero la unión entre las glucosas es la opuesta que en el almidón y no puede ser digerida por las enzimas humanas. Insoluble en agua.
En las plantas, la celulosa suele aparecer combinada con sustancias leñosas, grasas o gomosas. Salvo algunos insectos, ningún animal tiene en los tejidos verdadera celulosa. Los microorganismos del aparato digestivo de los herbívoros descomponen la celulosa en compuestos absorbibles. La celulosa es insoluble en todos los disolventes comunes y se separa fácilmente de los demás componentes de las plantas. Dependiendo de la concentración, el ácido sulfúrico actúa sobre las celulosa y produce glucosa, almidón soluble o amiloide; éste es una forma de almidón utilizada para estucar ciertos papeles de lujo. Cuando la celulosa se trata con un álcali y se expone a continuación a los vapores del disulfuro de carbono, se obtiene una solución que puede estirarse en películas e hilarse. El rayón y el celofán son preparados de celulosa regenerados a partir de tales soluciones. Los acetatos de celulosa se hilan en filamentos delgados con los que se confeccionan tejidos; también son de acetato de celulosa las modernas películas fotográficas; con estos compuestos se elaboran los vidrios inastillables de seguridad y ciertos materiales de moldeo. Los éteres de celulosa se emplean en la elaboración de aparejos para papel, adhesivos, jabones y resinas sintéticas.
Con una mezcla de ácidos nítrico y sulfúrico, la celulosa forma una serie de compuestos inflamables y explosivos conocidos como nitratos de celulosa o nitrocelulosas.
El algodón de colodión es un nitrato que forma parte de diversos plásticos y lacas; el colodión es un compuesto parecido utilizado en medicina, fotografía y fabricación de cueros sintéticos y lacas. El algodón pólvora es también un nitrato; se emplea como explosivo propulsor en la fabricación de cartuchos.
Ø Hemicelulosa:
Es un polisacárido que acompaña a la celulosa en las partes más duras de los vegetales. Abundante en cereales e insoluble en agua.
Ø Pectina:
Sustancia gelificante presente en las frutas, sobre todo manzana y cítricos.
Nombre que se da a un grupo de derivados complejos de los hidratos de carbono que producen algunas plantas. Las pectinas son sustancias blancas amorfas que forman en agua una solución viscosa; combinadas en proporciones adecuadas con azúcar y ácidos, forman una sustancia gelatinosa utilizada como espesante en jaleas y mermeladas. La pectina comercial, obtenida de la manzana y el limón, se usa para elaborar mermeladas de frutas pobres en dicha sustancia.
Ø Gomas:
(Goma Arábiga, Goma de Tragacanto, Goma Guar)
Son polisacáridos que tienen propiedades gelificantes, emulsionantes y espesantes, por todo ello son utilizados en la industria alimentaría como aditivos.
Ø Mucílagos:
(Agar-Agar, Carragenatos y Alginatos)
Son sustancias extraídas de vegetales marinos, es decir, de las algas marinas. Como los anteriores son utilizados por la industria como aditivos alimentarios, también son utilizados para la elaboración de alimentos bajos en calorías.
Ø Lignina:
Es un componente de la fibra alimentaría, aunque no pertenece a los carbohidratos lo incluimos aquí. Insoluble en agua.
Funciones de la fibra alimentaría
Capacidad de absorber agua, las fibras pueden ser solubles en agua, como la pectina, que llega a formar una gelatina o insolubles en agua pero que se hinchan, absorbiendo agua. Esto hace que la fibra cuando llega al estómago y tomando agua de la sensación de estómago lleno.
Aumenta el volumen del bolo alimenticio, esto implica que se obtenga una sensación de saciedad y por lo tanto se previene la obesidad.
Aumenta el volumen de las heces, tanto por su capacidad para retener agua como por la presencia de la fibra en sí. En las sociedades occidentales hay un bajo consumo de fibra y esto trae como consecuencia un pequeño volumen de las heces, estreñimiento y esfuerzo al defecar. Las enfermedades asociadas son estreñimiento, hemorroides y enfermedades diverticular de colon.
Aumenta la velocidad de tránsito intestinal, como consecuencia de las propiedades anteriores, parece que esta propiedad es la que nos previene del cáncer de colon, ya que las sustancias nocivas que se ingieren con los alimentos o que se forman en nuestro interior están menos tiempo en contacto con la mucosa intestinal.
Absorbe colesterol y sales biliares, este colesterol sería reabsorbido por la mucosa intestinal, pero la fibra lo engloba y lo expulsa con las heces, esto implica que el hígado fabrique más sales biliares utilizando el colesterol sanguíneo y por lo tanto disminuye.
Retarda la absorción de glucosa, la ingesta de fibra es conveniente para las personas diabéticas.
v Digestión y Absorción de Carbohidratos
Los carbohidratos representan las principales moléculas almacenadas como reserva en los seres vivos junto con los lípidos.
Los glúcidos son las principales sustancias elaboradas y almacenados en forma de glucógeno, en cantidades importantes en el músculo y en el hígado. Aunque muchos tejidos y órganos animales pueden usar indistintamente los carbohidratos y los lípidos como fuente de energía, otros, principalmente los eritrocitos y el tejido nervioso (cerebro), no pueden catalizar los lípidos y deben ser continuamente abastecidos con glucosa.
El metabolismo de glúcidos, mecanismo mediante el cual el cuerpo utiliza azúcar como fuente de energía. Los glúcidos, o hidratos de carbono, son uno de los tres constituyentes principales del alimento y los elementos mayoritarios en la dieta humana. El producto final de la digestión y asimilación de todas las formas de hidratos de carbono es un azúcar sencillo, la glucosa, que se puede encontrar tanto en los alimentos como en el cuerpo humano.
El metabolismo de las grasas y ciertas proteínas a veces se dirige también a la producción de glucosa. Esta sustancia es el principal combustible que los músculos y otras partes del organismo consumen para obtener energía. Está presente en cada célula y casi en cada fluido orgánico, y la regulación de su concentración y distribución constituye uno de los procesos más importantes de la fisiología humana.
Los glúcidos como el almidón, la dextrina, el glucógeno (el almidón animal), la sacarosa (el azúcar de caña), la maltosa (el azúcar de malta) y la lactosa, se descomponen en el tracto digestivo en azúcares simples de seis carbonos, que pasan con facilidad a través de la pared intestinal. La fructosa (el azúcar de la fruta) y la glucosa no se alteran durante la digestión y se absorben como tales. La celulosa, presente en muchos alimentos, es un elemento nutricional importante para algunos animales, en especial el ganado y termitas, pero, aunque es básica en el proceso global de la digestión, no tiene valor en la nutrición humana.
v Digestión:
En el acto de la masticación, los hidratos de carbono se mezclan con la saliva, en la que se encuentra una enzima denominada “Ptialina”, que es una a -amilasa secretada por la glándula parótida. Esta enzima hidroliza al almidón en maltosa, maltotriosa y dextrina límite (porque es incapaz de hidrolizar los enlaces ramificados ). Normalmente puede realizarse una muy buena digestión de los hidratos de carbono en la boca sin embargo estos permanecen poco tiempo antes de ser deglutidos y llevados al estómago.
La digestión de los glúcidos se realiza gracias a la acción de varias enzimas. La amilasa, que se encuentra en la saliva y en el intestino, descompone el almidón, la dextrina y el glucógeno en maltosa, un azúcar de doce carbonos. Otras enzimas del intestino delgado descomponen los azúcares de doce carbonos en otros de seis. Así, la maltasa hidroliza la maltosa en glucosa; la sacarasa o invertasa rompe el azúcar de caña en glucosa y fructosa; la lactasa descompone el azúcar de la leche en glucosa y galactosa.
Los azúcares de seis carbonos, producto final de la digestión de los glúcidos, atraviesan la pared del intestino delgado a través de los capilares (vasos sanguíneos diminutos) y alcanzan la vena porta que los lleva hasta el hígado. En este órgano son transformados y almacenados en forma de glucógeno. El glucógeno está siempre disponible y cuando el organismo lo requiere se convierte en glucosa y se libera al torrente sanguíneo. Uno de los productos finales del metabolismo de la glucosa en los músculos es el ácido láctico, que llevado por la sangre de nuevo al hígado, se convierte en parte al glucógeno.
La principal hormona que controla el metabolismo de los hidratos de carbono es la insulina.
v Absorción:
El duodeno y el yeyuno proximal poseen la mayor capacidad para absorber los azúcares. La glucosa y galactosa compiten entre sí por un mecanismo de co-transporte acompañados con Na + , denominado SGTL1, mientras que la fructosa tiene un transportados específico el GLUT5, que es un miembro de la familia de transportadores GLUT. Una vez dentro de las células estos tres monosacáridos son transportados al intestino por un transportador común el GLUT2, ubicado en la membrana plasmática basal, luego difunden a los capilares sanguíneos.
Gran parte de la fructosa y casi toda la galactosa son convertidas rápidamente en glucosa por el hígado, de este modo la glucosa es el principal hidrato de carbono en la sangre.
v Regulación de la Glicemia
En una persona normal, la concentración de glucosa en la sangre, esta regulada en limites muy estrechos, habitualmente entre 70-110mg/dl en una persona en ayunas (8hs. aprox.). Esta concentración se eleva a 140mg/dl, una hora después de la ingesta, pero un sistema hormonal devuelve estos valores a los normales, cerca de las dos horas después. A la inversa, en momentos prolongados de inanición , el hígado se encarga de mantener la glucemia mediante la glucógenolisis y la gluconeogenesis, principalmente.
Si el organismo produce demasiada hormona hipofisaria o una cantidad de insulina escasa, los niveles de azúcar en la sangre se elevan de forma anormal y se origina hiperglucemia. En estas condiciones, la sangre puede contener hasta cuatro veces la cantidad de azúcar normal. La hiperglucemia no es letal en sí misma, pero es un síntoma de una enfermedad seria, la diabetes mellitus. Algunas veces, la diabetes se debe a un tumor u otras anomalías en el páncreas que impiden la formación de insulina. Los pacientes diabéticos no mueren por la hiperglucemia pero, si no se les administran inyecciones de insulina, pueden morir por la acumulación de sustancias tóxicas en el organismo. Estas sustancias se producen por alteraciones en el metabolismo de las grasas ya que los diabéticos consumen grasas en lugar del azúcar.
Si se inyecta demasiada insulina en el cuerpo, la cantidad de azúcar en sangre se reduce hasta un nivel tan bajo que puede resultar peligroso, originándose la hipoglucemia o shock de insulina.
En un individuo normal, si los niveles de azúcar en la sangre se elevan mucho, los riñones retiran el exceso y éste se elimina por la orina. La presencia de azúcar en la orina se llama glucosuria y, aunque es un síntoma importante de diabetes, no siempre se encuentra en los pacientes diabéticos. También puede aparecer glucosuria en individuos normales tras la ingestión de un exceso de alimentos. El test crítico para determinar la diabetes no es ni la hiperglucemia, ni la glucosuria, sino la medida de tolerancia de azúcar en la sangre: después de la ingestión de azúcar, el individuo sano y el diabético muestran un incremento en los niveles de azúcar sanguíneo. En la persona diabética, estos niveles permanecen elevados, mientras que en la persona sana la glucosa se convierte en glucógeno.
Rol de la Insulina en la regulación de la Glicemia:
El páncreas es una glándula de secreción mixta, compuesta por dos tipos principales de tejidos: 1) los acinos, que secretan jugos digestivos y 2) los islotes de Langerhans que secretan Insulina, Glucagón y Somatostatina directamente a la sangre. Este órgano en el ser humano tiene de uno a dos millones de islotes de Langerhans, compuestos por tres tipos principales de células, a , b y d . Las células b constituyen el 60 % y son las que producen y secretan Insulina. La Insulina es un polipéptido constituido por dos cadenas: A y B, la primera formada por 21 aminoácidos, y en tanto que la segunda por 30. Éstas se encuentran conectadas por tres puentes disulfuros de ubicación invariable.
Efectos de la Insulina sobre los Hidratos de Carbono
Después de una comida rica en carbohidratos, se provoca una rápida secreción de Insulina, que causa captación, utilización y almacenamiento de glucosa por casi todos los tejidos del cuerpo, en especial el hígado, y el músculo.
Efecto de la Insulina en el músculo
El músculo en condiciones de reposo no depende de glucosa para obtener energía, sino de los ácidos grasos.
Sin embargo existen dos situaciones en las cuales el músculo utiliza grandes cantidades de glucosa. Una de ellas es el ejercicio moderado o intenso, en donde las fibras musculares se hacen naturalmente permeables a la glucosa incluso en ausencia de Insulina, la segunda es a las pocas horas de una gran ingesta de hidratos de carbono, donde la concentración de Insulina es suficientemente elevada para producir un rápido ingreso de glucosa al miocito. Si el músculo no se está ejercitando y este se encuentra bajo la acción de la Insulina , ésta produce el almacenamiento de glucosa como glucogeno que es especialmente útil para períodos cortos de gran consumo de energía.
Efectos de la Insulina en el hígado
Uno de los principales efectos a nivel hepático de la Insulina es promover la captación de glucosa y el almacenamiento en forma de glucogeno.
Una vez que ha concluido la comida y el nivel de glucosa comienza a descender se producen varios acontecimientos.
La disminución de Insulina , junto con el aumento de Glucagón producen:
Activación de la fosforilasa hepática
Activación de la Glucosa-6 -fosfatasa
Inhibición de la Glucogeno Sintetasa
Por lo tanto, el hígado capta la glucosa cuando se encuentra en grandes cantidades en la sangre por efecto de la Insulina y la devuelve cuando las concentraciones son muy bajas. Habitualmente el 60% de la glucosa se almacena en este órgano como glucogeno, constituyendo el mismo el principal reservorio de este carbohidratos en el organismo (100gr.aprox.).
Rol del Glucagón en la regulación de la glucemia
El Glucagón, hormona secretada por las células a de los islotes de Langerhans, es un péptido de cadena única. El gen de este péptido dirige la síntesis de una preprohormona la cual es procesado a una prohormona, que se convierte posteriormente en Glucagón. En ciertas células del tracto gastrointestinal (Células L), la preprohormona se procesa a glicentina y polipéptidos similar a Glucagón 1 y 2 (GLP-1 y GLP-2), estos por si solos no tiene función conocida, pero el retiro de algunos aminoácidos, del GLP-1, lo transforma en un potente estimulador de la liberación de insulina.
Cuando tomamos cualquier alimento rico en glúcidos, los niveles de glucosa en sangre se incrementan progresivamente según se van digiriendo y asimilando los almidones y azúcares que contienen. La velocidad a la que se digieren y asimilan los diferentes alimentos depende del tipo de nutrientes que lo componen, de la cantidad de fibra presente y de la composición del resto de alimentos presentes en el estómago e intestino durante la digestión.
Para valorar estos aspectos de la digestión se ha definido el índice glucémico de un alimento cómo la relación entre el área de la curva de la absorción de 50 gr. de glucosa pura a lo largo del tiempo, con la obtenida al ingerir la misma cantidad de dicho alimento. Este índice es de gran importancia para los diabéticos, ya que deben evitar las subidas rápidas de glucosa en sangre.
Los glúcidos deben aportar el 55 ó 60 por ciento de las calorías de la dieta. Sería posible vivir durante meses sin tomar carbohidratos, pero se recomienda una cantidad mínima de unos 100 gr. diarios para evitar una combustión inadecuada de las proteínas y las grasas (que produce amoniaco y cuerpos cetónicos en la sangre) y pérdida de proteínas estructurales del propio cuerpo. La cantidad máxima de glúcidos que podemos ingerir sólo está limitado por su valor calórico y nuestras necesidades energéticas, es decir, por la obesidad que podamos tolerar.
v Valores Normales
Los valores "normales" o "de referencia" pueden variar debido a diversos factores, tales como el laboratorio que realiza la prueba y los equipos o el método utilizado; la edad o el sexo del paciente; y la hora del día en la que se extrajo la muestra. Los resultados de sus análisis pueden verse alterados por diversos factores, tales como infecciones activas, la fase de la enfermedad por VIH y la presencia de alimentos (algunas muestras para análisis deben extraerse después de un período de ayuno [con el estómago vacío] de varias horas). Debido a estos factores, es posible que un resultado anormal de sus análisis de laboratorio no sea causa de preocupación.
Valores normales de glucemia es de 64 a 110 mg/dl.
Valores Normales de Laboratorio
Prueba de laboratorio
Rango normal en unidades US
Rango normal en unidades SI
ALT (Alanina aminotransferasa)
M 7-30 unidades / litroH 10-55 unidades / litro
M 0.12-0.50 µkat/litroH 0.17-0.92 µkat/litro
Albúmina
3.1 - 4.3 g/dl
31 - 43 g/litro
Amilasa (sérica)
53-123 unidades / litro
0.88-2.05 nkat/litro
Bilirrubina - Total
0.0-1.0 mg/dl
0-17 µmol/litro
Presión arterial
120/70 a 120/80 milímetros de mercurio (mmHg). El primer número representa la presión sistólica, cuando el corazón está bombeando. El segundo número representa la presión diastólica, cuando el corazón está en reposo. La presión arterial puede ser demasiado baja (hipotensión) o demasiado alta (hipertensión).
Péptidos C
0.5-2.0 ng/ml
0.17-0.66 nmol/litro
Calcio, sérico
8.5 -10.5 mg/dl
0.2.1-2.6 mmol/litro
Calcio, en orina
0-300 mg/24h
0.0-7.5 mmol/24h
Colesterol, totalÓptimoMarginalAlto
200-239 mg/dL>239 mg/dL
5.17-6.18 mmol/litro>6.18 mmol/litro
Colesterol, LDLÓptimoMarginalAltoMuy alto
100-159 mg/dL160-189 mg/dL>190 mg/dL
2.59-4.14 mmol/litro4.14-4.89 mmol/litro>4.91 mmol/litro
Colesterol, HDLÓptimoModeradoBajo (riesgo cardíaco)
>60 mg/dL40-60 mg/dL
>1.55 mmol/litro1.03-1.55 mmol/litro
Cortisol: sérico
0-25 µg/dl (depende de la hora del día)
0-690 nmol/litro
Cortisol: libre (orina)
20-70 µg/dl
55-193 nmol/24h
Creatincinasa
W 40-150 unidades / litroM 60-400 unidades / litro
W 0.67-2.50 µkat/litroH 1.00-6.67 µkat/litro
DHEA
M 130-980 ng/dlH 180-1250 ng/dl
M 4.5-34.0 nmol/litroH 6.24-43.3 nmol/litro
DHEA Sulfato
W Pre-menopause: 12-535 µg/dlM Post-menopause: 30-260 µg/dlH 10-619 µg/dl
W Pre-menopause: 120-5350 µg/litroM Post-menopause: 300-2600 µg/litroH 100-6190 µg/litro
Eosinófilos
0-8% de glóbulos blancos
0.0-0.8 fracción de glóbulos blancos
Ácido fólico (folatos)
3.1-17.5 ng/ml
7.0-39.7 nmol/litro
Glucosa, plasma
70-110 mg/dl
3.9-6.1 mmol/litro
Hematocrito
M 36.0% - 46.0% de glóbulos rojosH 37.0% - 49.0% glóbulos rojos
M 0.36-0.46 fracción glóbulos rojosH 0.37-0.49 fracción de glóbulos rojos
Hemoglobina
M 12.0-16.0 g/dlH 13.0-18.0 g/dl
M 7.4-9.9 mmol/litroH 8.1-11.2 mmol/litro
Ácido láctico
0.5-2.2 mmol/litro
0.5-2.2 mmol/litro
Leucocitos (GB)
4.5-11.0x103/mm3
4.5-11.0x109/litro
Linfocitos
16%-46% de glóbulos blancos
0.16-0.46 fracción de glóbulos blancos
Hemoglobina corpuscular media (HCM)
25.0-35.0 pg/cell
25.0-35.0 pg/cell
Concentración de hemoglobina corpuscular media (CHCM)
31.0-37.0 g/dl
310-370 g/litro
Monocitos
4-11% de glóbulos blancos
0.04-0.11 fracción de glóbulos blancos
Neutrófilos
45%-75% de glóbulos blancos
0.45-0.75 fracción de glóbulos blancos
Potasio
3.4-5.0 mmol/litro
3.4-5.0 mmol/litro
Sodio
135-145 mmol/litro
135-145 mmol/litro
Testosterona, total (muestra de la mañana)
M 6-86 ng/dlH 270-1070 ng/dl
M 0.21-2.98 nmol/litroH 9.36-37.10 nmol/litro
Triglicéridos (en ayunas)NormalLímiteElevadosMuy elevados
40-150 mg/dl150-200 mg/dl200-500 mg/dl>500 mg/dl
0.45-1.69 mmol/litro1.69-2.26 mmol/litro2.26-5.65 mmol/litro>5.65 mmol/litro
Urea, plasma (BUN)
8-25 mg/dl
2.9-8.9 mmol/litro
Análisis de orina: pHGravidez especifica
5.0-9.01.001-1.035
5.0-9.01.001-1.035
GB (glóbulos blancos, leucocitos)
4.5-11.0x103/mm3
4.5-11.0x109 litro
Química Clínica
Glucosa
Cinético-UV
75 - 110 mg/dL
Urea
UV
10 - 50 md/dL
Ácido Úrico
Enzimático
H: 3,40-7,00 M: 2,40-5,70 mg/dL
Creatinina
Cinético
H: 0,6-1,1 M: 0,5-0,9 mg/dL
Colesterol
Trinder
Hasta 250 mg/dL
HDL colesterol
Trinder
30 - 65 mg/dL
LDL colesterol
Trinder
Menor a 140 mg/dL
Triglicéridos
Enzimático
Hasta 200 mg/dL
Calcio en suero
Colorimétrico
8,50 - 10,50 mg/dL
Calcio en orina
Colorimétrico
60 - 200 mg/24 hs.
Fósforo en suero
Colorimétrico
3 - 4,5 mg/dL
Fósforo en orina
Colorimétrico
0,34 - 1,00 g/24 hs.
Magnesio
Colorimétrico
1,6 - 2,5 mg/dL
Sodio
Electrodo ión selectivo
135 - 147 mEq/L
Potasio
Electrodo ión selectivo
3,5 - 5,2 mEq/L
GPT/ALT
Cinético-UV
de 8 a 54 UI/L
GOT/AST
Cinético-UV
de 16 a 40 UI/L
Bilirrubina total
Colorimétrico
Hasta 1,00 mg/dL
Gamma GT
Cinético
H: 6 - 28 UI/L M: 4 - 18 UI/L
Proteínas
Biuret
6,50 - 7,80 g/dL
Albúmina
Verde de Bromocresol
3,5 - 5,2 g/dL
LDH
Cinético-UV
230 - 460 UI/L
CPK
Cinético-UV
24 - 195 UI/L
Amilasa
Cinético-UV
Hasta 95 UI/L
v Hipoglicemia e Hiperglicemia
§ Hipoglicemia:
La hipoglucemia es una afección en la cual, el nivel de glucosa en el torrente sanguíneo se vuelve muy bajo. La glucosa, un tipo de azúcar (carbohidratos), es la principal fuente de energía del cuerpo. Cuando el nivel de glucosa en el torrente sanguíneo empieza a bajar, el cuerpo no tiene suficiente energía para funcionar adecuadamente.Las hipoglicemias graves que se presentan con mayor frecuencia están relacionadas con el manejo de la diabetes mellitus. El 4% de las muertes de este tipo de diabéticos se debe a Hipoglicemia.
Los factores precipitantes son:
Retraso en la ingestión de alguna de las comidas
Ejercicio físico exagerado
Dosis excesiva de insulina erógena o de hipoglicemiantes orales
Sepsis o ingesta de drogas que interfieren con la contrarregulación (bloqueadores beta) o que desplazan a la sulfonilureas de las proteinas plasmáticas (cumarínicos, alcohol)
Mecanismos contrarreguladores alterados por neuropatía autonómica
La Hipoglicemia se produce cuando la glucosa del cuerpo se gasta con demasiada rapidez, cuando ésta es liberada en el torrente sanguíneo con mayor lentitud que lo requerido por el cuerpo, o cuando se libera demasiada insulina en el torrente sanguíneo.
La Hipoglicemia es relativamente común en las personas diabéticas. Se presenta por un exceso de insulina oral o de medicamento oral antidiabético, cuando no se come lo suficiente, o por un incremento repentino del ejercicio sin compensarlo con una mayor ingesta de alimentos.
La Hipoglicemia puede ocurrir a causa de un tumor secretor de insulina del páncreas, por enfermedad hepática o como respuesta al consumo de alcohol. Puede presentarse en adultos, bebés y niños, y afecta a 1 de cada 1.000 personas.
Síntomas :
Fatiga
Incomodidad general, intranquilidad, sensación de malestar (malestar general)
· Nerviosismo
Irritabilidad y hasta agresividad
Temblores
Dolor de cabeza
Hambre
Sudores Fríos
Frecuencia Cardiaca Rápida
Visión doble o borrosa
Confusión
Convulsiones
Coma
Causas:
La hipoglucemia ocurre con más frecuencia en personas que han sido tratadas con medicamentos para la diabetes. Puede ser el resultado de la combinación de los siguientes factores:
Tomar demasiados medicamentos que disminuyen el nivel de azúcar en la sangre
No comer o comer fuera de horario, así como comer muy poco
Demasiado ejercicio o muy extenuante
Beber demasiado alcohol (especialmente beber alcohol sin haber ingerido alimentos)
Algunas afecciones en las glándulas pituitaria y adrenal
Algunas afecciones hepáticas
Los pacientes diabéticos deben encontrar, constantemente, un equilibrio entre los beneficios del control de la glucosa y el riesgo de la hipoglucemia.
La hipoglucemia también puede ocurrir en algunos individuos predispuestos que no padecen diabetes.
¿Qué se usa si una persona tiene una Hipoglicemia severa y no puede tragar o hay compromiso de conciencia?En estos casos se usa el GLUCAGÓN, una hormona que saca del hígado todas las reservas de glucosa del organismo, y las envía a la sangre para subir la glicemia rápidamente.
¿ Cómo se usa el Glucagón?El Glucagón se inyecta de la misma forma que la insulina. Los padres y personas que están a cargo de un niño diabético deben saber inyectar el glucagón, y estar de acuerdo en relación con el lugar donde se guardará. El Glucagón demora entre 5 a 10 minutos en hacer efecto. Una vez que hizo efecto y la persona recobra la conciencia y puede tragar, es necesario reiniciar la alimentación, usando cosas fáciles de tragar, como yogurt, helados, etc. No usar líquidos.
Clasificación de la Hipoglicemia
Hipoglicemia moderada (glucosa sang < 50 mg/100 ml), se presenta taquicardia, sudoración, parestesias faciales, irritabilidad progresiva y sensación de hambre.
Hipoglicemia severa (glucosa sang < 30 mg/100 ml) se manifiesta por confusión mental, convulsiones y coma. La hipotermia es leve (32.2 a 35°C).
Tratamiento:
Un bocadillo o bebida con azúcar eleva el nivel de glucosa en la sangre, y produce de inmediato una mejoría de los síntomas.
Los bebés de madres diabéticas que desarrollan bajos niveles de azúcar en sangre son tratados con soluciones de glucosa que se administran por vía intravenosa a fin de mantener el azúcar sanguíneo en niveles normales. La glucosa se va reduciendo lentamente entre las 24 y 48 horas siguientes, mientras el niño comienza a regular el azúcar sanguíneo hasta llegar a niveles normales.
Si los niveles de azúcar en la sangre de una persona son tan bajos, se puede presentar pérdida del conocimiento e incapacidad para deglutir. Esto se denomina shock insulínico y requiere tratamiento médico de emergencia. De inmediato, se le inyecta solución de glucosa o la hormona glucagón.
En el largo plazo, se requiere que la persona modifique su dieta para que su cuerpo reciba glucosa a lo largo del día de una manera más uniforme, lo cual puede evitar futuros episodios de Hipoglicemia. Se pueden recomendar las comidas pequeñas y frecuentes con carbohidratos complejos, fibra y grasa, evitando azúcares simples, alcohol, y jugos de fruta. También se deben hacer comidas a intervalos regulares y compensar todo incremento de ejercicio con alimento adicional.
Si la Hipoglicemia es causada por un insulinoma (tumor que secreta insulina), el mejor tratamiento es practicar una cirugía para extirpar el tumor.
§ Hiperglicemia:
La Hiperglicemia sucede cuando el azúcar en la sangre alcanza un nivel de 180 mg/dl o más. Si la hiperglicemia no es tratada y se mantiene en niveles por encima de 240 mg/dl, puede dar lugar a una situación muy peligrosa llamada cetoacidosis o “coma diabético”. La cetoacidosis generalmente ocurre en personas con Diabetes tipo 1.
La hiperglicemia ocurre cuando el organismo no cuenta o cuenta con muy poca insulina, o la insulina con la que cuenta no puede trabajar eficientemente, para metabolizar los alimentos ingeridos.
Las células retiran la glucosa de la sangre en respuesta a la insulina. Si el páncreas no fabrica suficiente insulina, la glucosa no puede llegar a las células y se mantiene presente en la sangre. Las concentraciones de glucosa sanguínea también pueden llegar a ser demasiado altas si las células no pueden responder debidamente a la insulina (resistencia a la insulina). Sin glucosa, las células no pueden fabricar energía ni tener un funcionamiento normal.
Las causas de hiperglicemia son:
No inyectar su insulina, o no tomar su medicamento oral (pastillas).
Utilizar menos cantidad de insulina o hipoglicemiantes orales (pastillas) de lo indicado.
Comer más de lo indicado o ingerir comidas con alto contenido de azúcar no incluidas en su régimen nutricional.
Estar enfermo o con alguna infección (gripe, fiebre, etc.) o bajo mucha tensión (stress).
No hacer, o hacer menos cantidad de ejercicios de los que realiza habitualmente.
En los pacientes no diabéticos, la causa más frecuente de hipoglicemia mediada por insulina es la liberación excesiva de insulina endógena por un tumor de células B del páncreas. Los datos que hacen presumir el diagnóstico son la hipoglicemia en ayuno, una historia familiar y la exacerbación de los síntomas con el ejercicio.
La hipoglicemia posprandial (reactiva), por lo general, se relaciona con manifestaciones adrenérgicas, pero excepcionalmente es lo suficientemente severa como para deprimir el estado de conciencia.
SINTOMAS :
Los síntomas asociados con un alto nivel de glucosa en la sangre se presentan en forma gradual. Por esta razón a veces los síntomas son difíciles de reconocer. Una lectura alta en su glucómetro (aparato para leer el nivel de glucosa en su sangre) puede ser la primera indicación de que sus niveles de glucosa están muy altos.
Mucha Sed
Piel Seca
Comezón
Orinar con Frecuencia
Visión Borrosa
Mucha Hambre
Fatiga
Tratamiento:
Para prevenir altos niveles de glucosa en la sangre y mantener los niveles de glucosa bajo control, se debe monitorear en forma regular la lectura de la glucosa y seguir el tratamiento para la diabetes.
Conversión de glucosa en Glucogeno, Enzimas, y Cofactores que intervienen en el proceso.
La conversión de glucosa a glucógeno y viceversa está catalizada por diferentes enzimas. La fosforilaza es responsable de la liberación de la glucosa -1- fosfato a partir del glucógeno. La reacción está estimulada por las hormonas adrenalina y glucagón. La glucosa –1- fosfato es transformada por la hexoquinasa en glucosa –6- fosfato, que puede ser metabolizada o convertida en glucosa libre incorporándose en el torrente sanguíneo. La captación de glucosa por parte de las células se activa por la insulina. La glucosa, antes de ser utilizada, se transforma de nuevo en glucosa-6- fosfato, que, o bien se metaboliza, o se convierte en el hígado y los músculos, en glucosa- uridina-difosfato. Esta última forma de glucosa se transfiere al glucogeno en una reacción catalizada por l glucogeno sintetasa y estimulada por insulina. Las hormonas corticales (de la corteza adrenal), hipofisarias (de la pituitaria o hipófisis), así como la tiroxina, están también implicadas en el control del metabolismo de los carbohidratos, pero no se conoce su mecanismo de acción.
El glucógeno es un polisacárido de reserva energética de los animales, formado por cadenas ramificadas de glucosa solubles en agua.
Estructura del glucógeno
Su estructura puede parecerse a la de amilopectina del almidón, aunque mucho más ramificada que ésta. Está formada por varias cadenas que contienen de 12 a 18 unidades de α-glucosas, uno de los extremos de esta cadena se une a la siguiente cadena mediante un enlace α-1,6-glucosídico, tal y como sucede en la amilopectina.
La importancia de que el glucógeno sea una molécula tan ramificada es debido a que:
La ramificación aumenta su solubilidad.
La ramificación permite la abundancia de residuos de glucosa no reductores que van a ser los lugares de unión de las enzimas glucógeno fosforilasa y glucógeno sintetasa, es decir, las ramificaciones facilitan tanto la velocidad de síntesis como la de degradación del glucógeno.
Molécula de Glucógeno
El glucógeno es el polisacárido de reserva energética en los animales que se almacena en el hígado (10% de la masa hepática) y en los músculos (1% de la masa muscular) de los vertebrados.
Gracias a la capacidad de almacenamiento de glucógeno, se reducen al máximo los cambios de presión osmótica que la glucosa libre podría ocasionar tanto en el interior de la célula como en el medio extracelular.
Cuando el organismo o la célula requieren de un aporte energético de emergencia, como en los casos de tensión o alerta, el glucógeno se degrada nuevamente a glucosa, disponible para el metabolismo energético.
En el hígado la conversión de glucosa almacenada en forma de glucógeno a glucosa libre en sangre, está regulada por la hormona glucagón y adrenalina. El glucógeno hepático es la principal fuente de glucosa sanguínea sobre todo entre comidas. El glucógeno contenido en los músculos es para energía que se consume durante la contracción muscular.
El almacenamiento del glucógeno tiene lugar al producirse la adición de unidades de glucosa a una molécula de glucógeno preexistente. Para que sean almacenadas, las moléculas de glucosa deben ser activadas en forma de UDP-glucosa. ranscurre en el sentido de la formación de UDP-glucosa.
Transferencia de los restos glucosilo: Una vez que la UDP-glucosa ha sido formada, el enzima glucógeno sintasa transfiere los restos glucosilo a los extremos de las ramificaciones de una molécula de glucógeno, lo cual conlleva un alargamiento de las cadenas a (1 à 4). Por cada resto glucosilo añadido se libera una molécula de UDP.
Ramificación del glucógeno: La acción de la glucógeno sintasa produce largas cadenas de amilosa, las cuales son incompatibles con un buen funcionamiento celular. En este punto interviene la enzima ramificante (glucosil-4:6-transferasa) que cataliza la transferencia de una cadena de entre 5 y 9 residuos de glucosa a un punto que se halla, aproximadamente, entre 4 y 6 residuos de distancia de cualquier otra ramificación, formando un enlace a (1 - 6). Ya que este tipo de enlaces tienen menor energía libre que los enlace a (1 - 4), el equilibrio de la reacción favorece la formación de ramificaciones, con un doble efecto: hacer a la molécula de glucógeno más soluble y aumentar el número de puntos que permitan actuar a la glucógeno sintasa y la enzima degradante glucógeno fosforilasa. Aunque la formación de nuevas ramificaciones y el consiguiente alargamiento de las cadenas puede ser repetida numerosas veces, la cantidad de glucógeno acumulable tiene un límite, y una vez que han sido excedidas las posibilidades de almacenamiento de glucosa en forma de glucógeno, el exceso de glucosa se emplea para la formación de triacilglicéridos.
El glucagón y la adrenalina estimulan la degradación de glucógeno en el hígado. En el caso del glucagón esto es debido a varios mecanismos que tienen el denominador común de estar mediadas por el segundo mensajero AMPc y modificación covalente, con el resultado de un rápido aumento de los niveles de glucosa en sangre.
La adrenalina también estimula la degradación de glucógeno en el músculo esquelético; la función de la adrenalina en el metabolismo del glucógeno en el músculo esquelético es el de proporcionar más sustrato (glucosa 6-fosfato) para la glucólisis. El ATP generado por la glucólisis se emplea para atender la demanda metabólica impuesta al músculo esquelético para poder hacer frente a la respuesta generada por la situación estresante que provocó la liberación de adrenalina.
Metabolismo del glucógeno
· Glucogénesis:
La síntesis de glucógeno a partir de glucosa se llama glucogénesis y se produce gracias a la enzimas glucógeno sintetasas. La adición de una molécula de glucosa al glucógeno consume dos enlaces de alta energía: una procedente del ATP y otra que procede del UTP.
Enzimas:
Las enzimas son proteínas con longitudes de cadena de 100 a 2500 residuos de aminoácidos.
Glucólisis Mecanismo Químico Energético del Ciclo
La glucólisis, también denominada glicólisis o ruta de Embden-Meyerhof, es la secuencia metabólica en la que se oxida la glucosa. Consiste de nueve reacciones enzimáticas que producen dos moléculas de piruvato y dos equivalentes reducidos de NADH, los que, al introducirse en la cadena respiratoria, producirán cuatro moléculas de ATP.
Cuando hay ausencia de oxigeno, la glucólisis es la única vía que produce ATP en los animales. Los organismos primitivos se originaron en un mundo cuya atmósfera carecía de 02 y, por esto, la glucólisis se considera como la vía metabólica más primitiva. Está presente en todas las formas de vida actuales. Es la primera parte del metabolismo energético y en las células eucariotas ocurre en el citoplasma.
En esta fase, por cada molécula de glucosa se forman 2 ATP y 2 NADH
La reacción global de la glucólisis es:
Glucosa + 2 NAD + + ADP + 2 Pi → 2 NADH + 2 piruvato + 2 ATP + 4 H+
Partes de la glucólisis
Glucólisis quiere decir "quiebre" o rompimiento (lisis) de la glucosa. Es la ruta bioquímica principal (secuencia específica de reacciones catalizadas por enzimas que transforman un compuesto en otro) para la descomposición de la glucosa en sus componentes más simples dentro de las células del organismo. La glucólisis se caracteriza porque, si está disponible, puede utilizar oxígeno (ruta aerobia) o, si es necesario, puede continuar en ausencia de éste (ruta anaerobia), aunque a costa de producir menos energía.
Fase de cebado:
1.- Se produce la fosforilación del carbono 6 de la glucosa en una reacción endergónica en un principio, pero que al consumir una molécula de ATP se vuelve lo suficientemente exergónica como para ser irreversible. La reacción la cataliza la enzima hexoquinasa, dando una glucosa-6-fosfato y una molécula de ADP. El enlace formado entre el C6 y el grupo fosfato es un enlace "ésterfosfato" (enlace de baja energía de hidrólisis). (G --> G-6P)
Existen distintas isoformas de la hexoquinasa. La más habitual tiene baja especificidad, actúa sobre varias hexosas, y tiene una baja afinidad KM de aproximadamente 0,1 mM, por lo que la enzima siempre funciona bajo condiciones de saturación. Tiene inhibición por el producto (G-6P), con lo que se regula la entrada de sustrato en la glucólisis.
En el hígado existe una isoforma llamada glucoquinasa, con una KM alta (10 mM) y bajo efecto por inhibición por producto. Así se consigue una regulación de la concentración de glucosa en sangre. El hígado la invierte en fabricar glucógeno, no en la glucólisis.
Tiene lugar en una serie de nueve reacciones catalizadas, cada una, por una enzima específica, donde se desmiembra el esqueleto de carbonos y sus pasos se reordenan paso a paso. En los primeros pasos se requiere del aporte de energía abastecido por el acoplamiento con el sistema ATP - ADP. Esta serie de reacciones se realizan en casi todas las células vivientes, desde las procariotas hasta las eucariotas de nuestro cuerpo.
Primer paso: El ATP reacciona exergónicamente con la glucosa desprendiéndose un grupo fosfato que se ensambla con el glúcido para producir glucosa 6 - fosfato y ADP. El número "6" indica que el grupo fosfato se ha combinado con el carbono 6 de la glucosa, donde parte de la energía liberada por la reacción se conserva. Esta reacción es catalizada por una enzima, la hexocinasa.
Segundo Paso: La molécula se reorganiza con ayuda de la enzima fosfoglucoisomerasa, por lo que el anillo hexagonal se transforma en el anillo pentagonal de la fructosa (la que contiene la misma cantidad de carbonos pero ubicados de otra manera) quedando el grupo fosfato en el mismo carbono por lo que se obtiene fructosa 6 - fosfato. La reacción puede desarrollarse en ambas direcciones pero está predispuesta en un sentido determinado por la acumulación de la glucosa 6 - fosfato y la eliminación de la fructosa 6 - fosfato al continuar la glucólisis.
Tercer Paso: es similar al primer paso ya que la fructosa 6 - fosfato gana un segundo grupo fosfato mediante la intervención de una nueva molécula de ATP. El fosfato adicional se enlaza con el primer carbono y produce fructosa 1,6 - difosfato en una reacción catalizada por una enzima alostérica, donde el ATP es un efector alostérico que la inhibe. La interacción entre ambos es el principal mecanismo regulador de la glucólisis. Si existe ATP en cantidades adecuadas para la vida normal de la célula, este inhibe la actividad de la enzima cesando la producción de ATP mientras que se conserva glucosa. Si la concentración de ATP es baja, la enzima se desinhibe y continúa la degradación de la glucosa.
Cuarto paso: La molécula de azúcar se escinde (divide) en dos moléculas de tres carbonos cada una: la dihidroxiacetona fosfato y el gliceraldehído fosfato. Ambas moléculas son isómeros que pueden transformarse una en otra por acción de una enzima isomerasa, pero en vista que el gliceraldehído fosfato se utiliza posteriormente, toda la dihidroxiacetona fosfato se convierte eventualmente en gliceraldehído fosfato. A partir de este punto en las reacciones debemos multiplicar por dos los productos obtenidos para tener en cuenta el destino de una molécula de glucosa.
Quinto Paso: cada gliceraldehído fosfato se oxida, con ayuda de la enzima triosafosfato deshidrogenasa transfiere un hidrógeno y su electrón, así reduce al NAD+ para que acepte el hidrogeno y se transforme en NADH. Esta es la primera reacción en la que la célula obtiene energía conservándose parte de ella en la unión de un grupo fostafo con el carbono 1 de la molécula gliceraldehído fosfato, el que se transforma en 1,3 difosfoglicerato.
Sexto Paso: ese fosfato se libera de la molécula de difosfoglicerato con ayuda de la enzima fosfoglicerato cinasa y se emplea para volver a cargar una molécula de ADP (no olvidar que son dos moléculas de ATP por cada molécula de glucosa). Como esta reacción es muy exergónica arrastra a todas las reacciones para que avancen.
Séptimo paso: el grupo fosfato remanente se transfiere de la posición 3 a la 2 mediante la acción enzimática de la fosfo gliceromutasa.
Octavo paso: se retira una molécula de agua del compuesto de tres carbonos. Mediante este reordenamiento interno de la molécula (y con ayuda de la enzima enolasa) concentra energía en la vecindad del grupo fosfato.
Noveno paso: el fosfato se transfiere a una molécula de ADP y forma otra molécula de ATP (recordar que se obtienen dos) y finalmente tenemos al ácido pirúvico. Esta reacción (catalizada por la piruvato cinasa) también es muy exergónica, de modo que arrastra a las dos reacciones precedentes.
Así que de una molécula de glucosa se tienen dos moléculas de ácido pirúvico, dos moléculas de ATP (se invierten dos moléculas de ATP y se obtienen cuatro) y dos moléculas de NADH.
glucosa + 2ATP + 4ADP + 2Pi + NAD+ —— 2 ácido pirúvico + 2 ADP + 4 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O
En presencia de oxígeno, la etapa siguiente a la degradación de la glucosa entraña la oxidación del ácido pirúvico a dióxido de carbono (CO2) y agua en un proceso denominado respiración celular.
Vías Anaeróbicas
El ácido pirúvico puede tomar por una de otras dos vías sin oxígeno (anaeróbias).
Fermentación: a falta de oxígeno el ácido pirúvico puede convertirse en etanol (alcohol etílico). Las levaduras son hongos que pueden crecer con o sin oxígeno. Al extraer jugo de uva y almacenarlo en forma anaeróbica, por ejemplo, las células de levadura convierten el jugo de la fruta en vino ya que transforman a la glucosa en ácido pirúvico y a este en etanol.
El ácido láctico se forma a partir del ácido pirúvico por acción de diversos organismos y en tejidos (como el muscular) cuando el oxígeno escasea o falta. El ácido pirúvico al no entrar en la vía aeróbica de la respiración se convierte en ácido láctico, el cual, a medida que se acumula, deprime el pH del músculo y reduce la capacidad de las fibras musculares para contraerse, originando la fatiga muscular.
El ácido láctico difunde hacia a la sangre y llega al hígado, donde con posterioridad, cuando el oxígeno vuelva a su nivel normal y la demanda de ATP sea menor, transformará el ácido láctico en ácido pirúvico y de nuevo a glucosa.
Existen algunas enfermedades que hacen que las enzimas de la ruta glucolítica presenten una actividad deficiente. Se manifiestan principalmente como anemias hemolíticas (causadas por la destrucción de los glóbulos rojos de la sangre), ya que los glóbulos rojos dependen principalmente de la energía que se produce en la glucólisis, para hacer frente a las demandas de energía necesaria para el mantenimiento de la integridad estructural. En los cánceres en los que las células malignas se multiplican y crecen rápidamente, la proporción glucolítica es, a menudo, tan grande como la que se requiere para la producción de energía mediante el ciclo del ácido cítrico en la mitocondria. Como consecuencia estas células producen piruvato, que se convierte en lactato. De esta forma, la zona donde se localiza el tumor es relativamente ácida (el lactato es ácido), un hecho que puede tener importancia para el tratamiento del cáncer.
Un exceso similar de lactato puede ser debido a otras circunstancias, tales como una deficiencia de la enzima piruvato deshidrogenasa, que metaboliza el piruvato. Esta enzima también puede ser inhibida por los iones del arsénico y del mercurio, y por una deficiencia de tiamina (vitamina B1). Esto tiene importancia clínica, como en el caso de los alcohólicos con carencias nutricionales que a menudo presentan deficiencia de tiamina. Si reciben grandes cantidades de glucosa (por ejemplo, mediante goteo intravenoso), pueden desarrollar una rápida acumulación de piruvato que provocará una acidosis láctica, que con frecuencia resulta mortal.
CONCLUSIÓN
Cabe destacar entonces que el estado de salud de una persona depende de la calidad de la nutrición de las células que constituyen sus tejidos. Puesto que es bastante difícil actuar voluntariamente en los procesos de nutrición, si queremos mejorar nuestro estado nutricional sólo podemos hacerlo mejorando nuestros hábitos alimenticios.
Para poder llevar a cabo todos los procesos que nos permiten estar vivos, el organismo humano necesita un suministro continuo de materiales que debemos ingerir como por ejemplo los hidratos de carbono o bien los glúcidos.
Los cuales
BIBLIOGRAFÍA
ü Lehninger, Albert L. "Bioquímica. Las Bases Moleculares de la Estructura y Función Celular". 1991. 2da. Edición. Editorial: Ediciones Omega S.A. Barcelona.
ü Murray, Robert K., Granner, Daryl K., Mayes, Peter, A. ,Rodwell, Víctor W.F. "Bioquímica de Harper". 1992. 14ª. edición. Editorial: El Manual Moderno.
ü Gerard, Tortora J., Grabowski Reynolds, Sandra. Anatomía y Fisiología. 2005. 9ª. Edición. Editorial: Oxford University Press México.
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