Metabolismo de los carbohidratos

PRELLER MASCALO CON MAYO

Molécula de glucosa

Los carbohidratos son moléculas esenciales para la vida debido a que estos son las principales moléculas para el aporte de energía, esto gracias a su fácil metabolismo.

El siguiente artículo se desarrollara con detenimiento cada paso del metabolismo de estas moléculas.

Glicolisis

Glicolisis

En este proceso vemos como en un primer paso la glucosa se quina (se le agrega un enlace éster fosfato) en el carbono 6, mediante este proceso se logra la activación de la glucosa, debido a que la glucosa es una molécula muy apreciada para el organismo, este no puede darse el lujo de perderla tan fácilmente ya que la glucosa es muy soluble y en un medio muy acuoso como el citosol podría perderse, además la glucosa es una molécula muy estable y llevando acabo este proceso se logra desequilibrar la molécula para posteriores transformaciones, este proceso se logra gracias a la enzima hexoquinasa, debido a que esta enzima quina todas las hexosas y en este caso en especial la glucosa, la llamaremos glucoquinasa, entonces pues la glucoquinasa es una enzima reguladora es decir acepta como único sustrato a la glucosa y no a la glucosa 6 fosfato, esto produce que esta enzima se ha considerado como la "llave" de entrada de glucosa a este proceso.

La concentraciones de glucokinasa en tejido hepático es alrededor del 99% mientras que solamente 1% de hexoquinasa, siendo al revés en los demás tejidos, además esta enzima utiliza como cofactor al Mg, este se une al ATP Formando enlaces con los oxígenos de los fosfatos. Esta enzima es inhibida por moléculas que contengan As en su estructura debido a que el arsénico que adhiere a los enlaces H-S, formando complejos e inactivando la enzima, de esto se puede concluir que el sitio activo de esta enzima es la cisteína, esto debido a que es el único aminoácido con presencia de este grupo.Siguiendo con los procesos de la glicólisis tenemos ya la glucosa 6 fosfato, esta es convertida en Fructosa 6 fosfato por medio de la Fosfo hexosa isomeraza, el anillo piranosico de seis miembros de la glucosa 6 fosfato se isomeriza en el anillo furanosico de cinco miembros de la Fructosa 6 fosfato. Recuérdese que la forma de cadena abierta de la Glucosa tiene un grupo aldehído en el C-1, mientras que la forma abierta de la Fructosa tiene un grupo ceto en el C-2.el aldehído en C-1 reacciona con el grupo Hidroxilo del C-5 para formar el anillo piranosico, mientras que el Grupo ceto de C-2 reacciona con el C-5 para formar el anillo Furanosico. Así pues la isomerización de la Glucosa-6-fosfato es una conversión de una aldosa a una cetosa.

Seguidamente de la isomerizacion en Fructosa-6-fosfato, esta molécula es kinada nuevamente por una enzima alosterica regulatoria llamada fosfofructo Quinasa, esta enzima regula la velocidad de la glucolisis, esta es inhibida por concentración altas de ATP y Citrato y es activada por concentraciones bajas de ADP y AMP cíclico.

La Glucosa-1,6-bisfosfato medianta la aldolasa (este nombre deriva de la naturaleza de la reacción inversa que es una condensacion aldolica).El gliceraldehído-3-fosfato se encuantra en la via directa pero no la dihidroxiacetona Fosfato.Sin embargo puede convertirse fácilmente en gliceraldehído-3-fosfato.Esta reacción es muy rápida y reversible ligeramente desplazada hacia dihidroxiacetona fosfato, pero se lleva a cabo gracias a eliminación de este producto.

Así pues se forman dos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato a partir de una molécula de Fructosa-1,6-bisfosfato El gliceraldehído-3-fosfato sufre una serie de reacción mediante una enzima que en realidad es un complejo metabólico (conjunto de enzimas),la gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa.En esta reacción de óxido-reducción se genera un compuesto fosforilado de elevado potencial. El grupo aldehído de C-1 se convierte en un acilfosfato, que es un anhoidrido mixto de ácido fosforico y ácido carboxilico. En esta reacción el NAD+ es el aceptor de electrones reduciéndose a NADH2,en la transferencia de ion hidruro (H+)a una molécula de NAD+ que esta fuertemente ligada a la enzima.Los productos de esta reacción de esta reacción son la coenzima NADH2 y un tioester.Este tioester es un intermediario rico en energia ,que corresponde al intermediario acilado.Se forma entonces el 1,3 Bisfosfo Glicerato, este complejo metabólico es inhibido por moléculas con Hg o Pb.

La fosfo glicerato quinasa cataliza la transferencia del grupo fosforilo del 1,3 bisfosfo glicerato al ADP a partir del acil fosfato, los productos son ATP y 3-fosfoglicerato. El siguiente paso es catalizado por la fosfoglicerato mutasa, una mutasa es aquela enzima que realiza un cambio intramolecular de un grupo químico en est caso un fosforilo.

En la siguinete reacción se forma un enol (grupo OH junto a un carbono sp2,con doble enlace,-C=C-OH) por la deshidratación del 2-fosfoglicerato.La enolasas cataliza la formación del fosfoenol piruvato, el grupo que se forma (enolfosfato), tiene un altop potencial energético

Luego este se convierte en Piruvato generando un ATP la transferencia es irreversible dibido a que la enzima Piruvato quinasa es una enzima reguladora y así de esta manera la reacción y la generación del ATP en este paso es inminente.

Luego el piruvato es transformado en ceto piruvato esta reacción no es catalizda ya que es espontánea debido a la buqueda de la estabilidad molecular, luego esta molécula tiene dos posibles formas de finalizar, como lactato, para su almacenacion momentánea, aunque esto solo es en ocasiones particulares ya que no tendría sentido realizar todo el proceso para solamente almacenarlo como lactato.También se puede y transformar en Acetil S CoA, esta molécula es la que realmente nos debería de interesar ya que esta molécula estra al ciclo de Krebs, el cual se describe más adelante.

Gluconeogenesis

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Glucogenolisis

En realidad este proceso se hace de muchas formas posibles, aquí trataremos algunas de ellas:

Desde Glicerol: el proceso empieza cuando el glicerol (que viene desde el proceso de lipidolisis) se fosforila para obtener así el glicerol 3 fosfato ,este proceso es catalizado por la enzima Glicerol Quinasa, el glicerol 3 fosfato se convierte en dihidroxi acetona fosfato (producto que también participa en la ruta anterior), este proceso es catalizado por la glicerol 3 fosfato óxido-reductasa, la dihidroxi acetona fosfato se convierte en fructosa 1,6 bisfofato, esta pasa a glucosa 6 fosfato por otra enzima (recordemos que est proceso es regulado por lo tanto tendría que regresar por una enzima más especifica para este sustrato),la glucosa 6 fosfato se convierte en Glucosa por medio de la Glucosa 6 Fosfatasa.

Desde Ácidos Grasos: el mecanismo empieza cuan los ácido grasos mediante el proceso de lipidolisis se degradan hasta Propionato luego este mediante una serie de reacción, ingresa al ciclo de Krebs (proceso que explicaremos más adelante),mediante la molécula de Succinil S Coa y luego pasa a fumarato, luego malato y es ahí en donde se produce un pequeño inconveniente, debido a que la membrana de la mitocondria no es permeable para malato, debido a esto es que se tendría como respuesta a la pregunta de por que están deficil bajar de peso, al no ser permeable a malato la célula tiene que ingeniársela para sacar esta molécula es así que la saca bajo la forma de oxal acetato en donde se produce las reacción anteriores hasta llegar a glucosa

Desde Lactico: el desplazamiento de las moléculas de lactato y piruvato (en condiciones de requerimiento de energía) esta hacia piruvato esto es realizado por la enzima lacato dehidrogenasa, desde piruvico es casi imposible detener el proceso y este se carboxila (mediante la piruvato carboxilasa) para poder entrar a la mitocondria como oxal acetato. El oxal acetato pasa a Malato mediate la malato deshidrogenasa de tipo A, deacargando su protones sobre el NAD+, el malato vuelve a Oxal acetato pero Fuera de La mitocondria (debido a lo explicado anteriormente, de que el malato no es permeable en mitocondria), mediante la malato deshidrogenasa tipo b ,este pasa a Fosfo enol piruvato mediante la Fosfo enol Piruvato carboxi quinasa, para empezar nuevamente el proceso de Gluconeogenesis.

Estas tres formas de producción de nueva Glucosa son las formas más básicas e importantes, en la producción de Glucosa no existe ningún paso que la célula no controle, esto debido a que la glucosa es una molécula muy preciada es por eso que si esta molécula no es necesitada inmediatamente se almacena bajo la forma de Glucogeno. El glucogeno como vemos en gráfico número 3, es altamente metabolizado.

Generalmente en personas con requerimentos de Glucosa bajos (poca actividad física),el glucogeno se encuentra almacenado en el Hígado pero este puede ser utilizado y metabolizado por 2 enzimas la enzima desrramificante y la Glucogeno Fosforilasa......