Metabolismo de los Carbohidratos

Digestión y Transporte de Glucosa

1. Durante la digestión, los polisacáridos y los disacáridos se hidrolizan en los monosacáridos glucosa (alrededor del 80%), fructosa y galactosa; los dos últimos se convierten en glucosa. Parte de la glucosa se oxida en las células para proveer ATP. La glucosa también se puede utilizar para la síntesis de aminoácidos, glucógeno y triglicéridos.

2. La glucosa ingresa en la mayoría de las células por difusión facilitada, a través de transportadores de glucosa (GluT) y se fosforila a glucosa 6-fosfato. En las células musculares, este proceso es estimulado por la insulina. La glucosa que ingresa en las neuronas y los hepatocitos siempre está «activada».

Respiración Celular

3. La respiración celular, que es la oxidación completa de glucosa en CO₂ y H₂O, comprende la glucólisis, el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones.

Glucólisis

4. La glucólisis es el desdoblamiento de la glucosa en 2 moléculas de ácido pirúvico, con producción neta de 2 moléculas de ATP.

5. Cuando existe poco oxígeno, el ácido pirúvico se reduce a ácido láctico; en condiciones aeróbicas, el ácido pirúvico ingresa en el ciclo de Krebs. El ácido pirúvico se prepara para su entrada en el ciclo de Krebs mediante su conversión en un grupo acetilo de 2 carbonos, seguido por el agregado de coenzima A para formar acetil coenzima A. El ciclo de Krebs incluye descarboxilaciones, oxidaciones y reducciones de varios ácidos orgánicos. Cada molécula de ácido pirúvico que se convierte en acetil coenzima A e ingresa en el ciclo de Krebs produce 3 moléculas de CO₂, 4 moléculas de NADH y 4 H⁺, una molécula de FADH₂ y una molécula de ATP. La energía almacenada, en un principio, en la glucosa y luego, en el ácido pirúvico se transfiere a las coenzimas reducidas NADH y FADH₂.

Cadena de Transporte de Electrones

6. La cadena de transporte de electrones consiste en una serie de reacciones de óxido-reducción, en las cuales la energía del NADH y el FADH₂ se libera y transfiere al ATP. Los transportadores de electrones son FMN, citocromos, centros de hierro-azufre, átomos de cobre y coenzima Q. La cadena de transporte de electrones rinde un máximo de 32 o 34 moléculas de ATP y seis moléculas de H₂O.

7. En el Cuadro 25.1 se resume la producción del ATP durante la respiración celular. La oxidación completa de la glucosa puede representarse de la siguiente manera:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ + 36 o 38 ADP + 36 o 38 P → 6 CO₂ + 6 H₂O + 36 o 38 ATP

Almacenamiento y Liberación de Glucosa

8. La conversión de glucosa en glucógeno para su almacenamiento en el hígado y el músculo esquelético se denomina glucogenogénesis y es estimulada por la insulina.

9. La conversión de glucógeno en glucosa se llama glucogenólisis. Se desarrolla entre comidas y es estimulada por el glucagón y la adrenalina.

10. La gluconeogénesis es la conversión de moléculas no hidrocarbonadas en glucosa. Es estimulada por el cortisol y el glucagón.

Metabolismo de los Lípidos

Transporte y Almacenamiento de Lípidos

1. Las lipoproteínas transportan lípidos en la corriente sanguínea. Los tipos de lipoproteínas son los quilomicrones, que transportan los lípidos de la dieta hacia el tejido adiposo, las lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL), que transportan triglicéridos desde el hígado al tejido adiposo, las lipoproteínas de baja densidad (LDL), que transportan colesterol a las células del cuerpo, y las lipoproteínas de alta densidad (HDL), que eliminan el exceso de colesterol de las células y lo transportan hacia el hígado para su eliminación.

2. El colesterol de la sangre proviene de dos fuentes, de los alimentos y de la síntesis hepática.

3. Los lípidos pueden oxidarse para producir ATP o almacenarse como triglicéridos en el tejido adiposo, en su mayor parte, en el tejido subcutáneo.

4. Unos pocos lípidos se utilizan como moléculas estructurales o para sintetizar moléculas esenciales.

Lipólisis y Beta-oxidación

5. El tejido adiposo contiene lipasas, que catalizan la extracción de triglicéridos de los quilomicrones y los hidrolizan en ácidos grasos y glicerol.

6. Durante la lipólisis, los triglicéridos se desdoblan en ácidos grasos y glicerol y se liberan en el tejido adiposo bajo la influencia de la adrenalina y la noradrenalina, el cortisol, las hormonas tiroideas y los factores de crecimiento semejantes a la insulina.

7. El glicerol puede transformarse en glucosa, a través de la conversión en gliceraldehído 3-fosfato.

8. Durante la beta-oxidación de los ácidos grasos, los átomos de carbono separados de a pares de las cadenas de ácidos grasos y las moléculas resultantes de acetil coenzima A ingresan en el ciclo de Krebs.

Lipogénesis

9. La conversión de glucosa o aminoácidos en lípidos se llama lipogénesis y es estimulada por la insulina.

Metabolismo de las Proteínas

Digestión, Transporte y Síntesis de Proteínas

1. Durante la digestión, las proteínas se hidrolizan en aminoácidos, que entran en el hígado por la vena porta.

2. Los aminoácidos ingresan en las células por transporte activo, bajo la influencia de factores de crecimiento semejantes a la insulina.

3. Dentro de las células, los aminoácidos se ensamblan en proteínas que funcionan como enzimas, hormonas, elementos estructurales y otros elementos, además de almacenarse como grasa o glucógeno o utilizarse para obtener energía.

Catabolismo de Aminoácidos

4. Antes de que los aminoácidos puedan catabolizarse, deben desaminarse y convertirse en sustancias que puedan ingresar en el ciclo de Krebs.

5. Los aminoácidos también pueden convertirse en glucosa, ácidos grasos y cuerpos cetónicos.

Regulación del Metabolismo Proteico

6. Los factores de crecimiento semejantes a la insulina, las hormonas tiroideas, la insulina, el estrógeno y la testosterona estimulan la síntesis proteica.

7. En el Cuadro 25.2 se resume el metabolismo de los hidratos de carbono, los lípidos y las proteínas.

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