Vía de las pentosas fosfato

VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATO

- Proceso alternativo de la glucolisis

- Vía anabólica que utiliza una hexosa (glucosa) para generar azúcares de 5 C (pentosas) necesarias para formar nucleótidos y equivalentes reducidos NADPH.

- Ruta de degradación con función de biosíntesis: proporciona NADPH y ribosa-5-p para reacciones de biosíntesis, pero también puede degradar glucosa o pentosas de los nucleótidos procedentes de la dieta hasta CO2 y H2O. 

¿Para qué se usa el NADPH? Reacción de biosíntesis de ácidos grasos, esteroides y ácidos biliares. En el eritrocito regeneran glutation reducido y la reducción de la hemoglobina oxidada. En hígado se usa para desintoxicar y eliminar medicamentos.

- Actúa en el citosol

- Tejido adiposo y hepático, corteza suprarenal y glóbulos rojos. 

- Tiene 2 funciones principales:

1. Proporcionar equivalentes reductores (en forma de NADPH) para la biosíntesis reductora y hacer frente a la agresión oxidativa.
2. Proporcionar ribosa-5-fosfato para la biosíntesis de nucleótidos y ácidos nucleicos.

- Actúa para metabolizar las pentosas del alimento, procedentes principalmente de la digestión de los ácidos nucleicos.

- Se divide en 2 fases: 

• Fase oxidativa, donde se produce el NADPH+H
• Fase no oxidativa, donde se generan diversos monosacáridos.

(Las reacciones tienen lugar en el citoplasma celular)

Dato: La diferencia entre en NAD y el NADP es que las enzimas ligadas al nucleótido de nicotinamida, cuya función principal es oxidar sustratos, utilizan el par NAD/ NADH, mientras que las enzimas que actúan fundamentalmente en una dirección reductora emplean el NADP y el NADPH. Dado que el NADPH se utiliza para la biosintesis de los ácidos grasos y los esteroides, algunos tejidos como las glándulas suprarrenales, el hígado, el tejido adiposo y la glándula mamaria tienen un contenido abundante de enzimas de la VPP. 

Fase oxidativa: generación de poder reductor en forma de NADPH

Genera por cada molécula de glucosa; 2 moléculas de NADPH, 1 molécula de ribulosa-5-fosfato y 1 molécula de CO2. Consta de 3 reacciones:

1. Reacción I: Oxidación de la glucosa-6-fosfato a 6-fosfogluconolactona por la enzima glucosa-6-fosfato deshidrogenasa.
2. Reacción II: Hidrólisis de la 6-fosfogluconolactona por la 6-fosfoglucolactonasa a 6-fosfogluconato. 
3. Reacción III: Descarboxilación oxidativa de 6-fosfogluconato para dar CO2, otro NADPH y ribulosa-5-fosfato (una pentosa fosfato).

Resultado neto de la fase oxidativa = 2 moléculas de NADPH, oxidación de 1 C a CO2 y síntesis de 1 molécula de pentosa fosfato por G6P. 

Fase no oxidativa: destinos alternativos de las pentosas fosfato

Parte de la ribulosa-5-fosfato producida en la fase oxidativa se convierte en ribosa-5-fosfato por la fosfopentosa isomerasa. La reacción se produce a través de un intermediario enediol, igual que en 2 reacciones diferentes de la glucólisis (las catalizadas por la triosa fosfato isomerasa y la fosfoglucoisomerasa).

1) Isomerización. La ruta se inicia con la ribulosa-5-fosfato y la ribosa-5-fosfato, habiéndose formado esta última por la fosfopentosa isomerasa. La fosfopentosa epimerasa convierte la ribulosa-5-fosfato en su epímero, la xilulosa-5-fosfato.

2) Epimerización. Un mol de xilulosa-5-fosfato reacciona a continuación con un mol de ribosa-5-fosfato. La reacción la cataliza la trascetolasa, que transfiere un fragmento de 2 C desde la xilulosa-5-fosfato a la ribosa-5-fosfato para dar una triosa fosfato, el gliceraldehído-3-fosfato y un ázucar de 7 C, la sedoheptulosa-7-fosfato. La transcetolasa necesita de TPP como cofactor, de manera que el fragmento de 2 C se une de forma transitoria al C 2 del anillo de tiazol del TPP.

3) Tranaldolización. La transaldolasa actúa sobre los 2 productos de la reacción de la transcetolasa, con la transferencia de una unidad dihidroxiacetona de 3 C, procedente del sustrato de 7 C, al sustrato de 3 C. Los productos son un azúcar fosfato de 4C y un ázucar fosfato de 6C: la eritrosa-4-fosfato y la fructosa-6-fosfato. 

4) Transcetolización. Reacción final del catabolismo de las pentosas fostato. La transcetolasa actúa sobre otra molécula de xilulosa-5-fosfato, transfiriendo un fragmento glicolaldehído a la eritrosa-4-fosfato y generando un producto de 3 C y un producto de 6 C, el gliceraldehído-3-fosfato y la fructosa-6-fosfato.

Ecuación de toda la ruta:

3 glucosa-6-fosfato + 6NADP + 3H2O -------> 2 fructosa-6-fosfato + gliceraldehído-3-fosfato + 6 NADPH + 6H + 3 CO2

Regulación de tipo alósterica

-   Sensible al cociente NADP/NADPH de la célula.

- La primera enzima de la ruta, glucosa-6-fosfato deshidrogenasa, es el paso comprometido y su actividad controla el flujo a través de toda la ruta. Es regulada por la disponibilidad de NADP; cuando el cociente de NADP/NADPH es bajo, la actividad de la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa será baja y la ruta no desviará la glucosa-6-fosfato de la glucólisis.

Patología relacionada: 

ANEMÍA HEMOLÍTICA, por deficiencia de la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa, el eritrocito pierde estabilidad en la membrana (se ocupa en fase 1). 

Prueba = Tolerancia osmótica. 

Sistema digestivo

SISTEMA DIGESTIVO
El aparato digestivo está formado por una serie de órganos especializados para llevar a cabo la ingestión, el transporte, digestión y absorción de alimentos y agua. Además, la mucosa del aparato digestivo, al tener tejido linfoide (MALT), ejerce de primera línea de defensa del sistema inmunitario.

El aparato digestivo está formado por un largo tubo que se extiende desde la boca hasta el ano (tubo digestivo) y diversas glándulas estrechamente relacionadas con él (glándulas digestivas; salivales, páncreas e hígado).

Tracto Gastrointestinal:

Canal muscular alimentario

1. Boca
2. Faringe
3. Esófago
4. Estómago
5. Intestino delgado
6. Intestino grueso
7. Ano

Órganos digestivos accesorios: 

Suplen secreciones

1. Dientes 
2. Lengua
3. Hígado
4. Páncreas

Proceso Digestivo:

1. Ingestión
2. Propulsión (Deglución y Peristalsis)
3. Digestión mecánica (Masticar, Degradación en el estómago, Mezcla por segmentación)
4. Digestión química (Enzimas)
5. Absorción (Transporte de productos terminales en sangre y linfa en pared intestinal)
6. Defecación (Eliminación de sustancias no digeridas en el cuerpo)

Histología del canal alimentario

Las 4 mismas capas desde el esófago al ano

1. Mucosa
2. Submucosa
3. Muscular externa
4. Serosa 

MUCOSA (capa interna)

3 subcapas:

1. Epitelio de superficie: Absorbe nutrientes y secreta moco. 
2. Lámina propia: Homológa a la aracnoides, hecha de TC laxo con capilares y nutrientes, contiene tejido linfoide asociado a mucosa MALT; por ella pasan vasos sanguíneos y linfáticos. Gracias a ella el epitelio no se desprende y se puede nutrir.
3. Muscular de la mucosa: Capa delgada de músculo que produce movimientos locales (permite a la célula adoptar nutrientes).

SUBMUCOSA (2da capa)

- Tejido conectivo que contiene sangre, linfa y nervios.

- Muchas fibras elásticas (elastina) de manera que el intestino recubre forma después de que la comida pase. 

MUSCULAR EXTERNA 

- 2 capas de músculo liso para peristalsis (fibras se estrechan y alargan) y segmentación (aprieta por porciones, recorriendo los alimentos).

- Capa circular interna (circuferencial) -> En algunos lugares forma esfínteres (actúan como válvulas) 

- Capa longitudinal externa -> Acorta intestino.

SEROSA (última capa; superficial)

Peritoneo visceral

- Epitelio simple escamoso (mesotelio)

• Capa delgada de tejido conectivo areolar

- Excepciones:

• Partes NO en cavidad peritoneal, tienen adventicia (TC denso; pulmón, corazón), carente de serosa.
• Algunas poseen 2, e.j: órganos retroperitoneales.

MUSCULO LISO 

- Músculos - fibrillas

- Células con núcleo central.

- Peristalsis.

- No estrías (sárcomeros).

- Contracciones lentas, sostenidas y resistentes a la fatiga. 

- 6 localizaciones mayores:

1. Dentro del ojo
2. Paredes de vasos
3. Tubos respiratorios
4. Tubos digestivos
5. Órganos urinarios
6. Órganos reproductores

NERVIOS

- Sistema Nervioso Entérico: propio del intestino.

• Plexos viscerales dentro de la pared intestinal que controlan músculos, glándulas, inf. sensorial.
• 100 millones de neuronas (tantas como en médula espinal)

- Aferencias autónomicas: enlentece o aumenta el sistema. 

• Parasimpático; Estimula funciones digestivas.
• Simpático; Inhibe digestión.

- Ampliamente automático.

Peritoneo: Membranas serosas en cavidad abdomino pélvica.

P. visceral: Cubre superficies externas de la mayoría de los órganos digestivos.

P. parietal: Delinea pared de cavidad.

Cavidad parietal: Líquido seroso.

BOCA

-> Cavidad Oral / Bucal

La pared de la cavidad bucal está formada por:

1) Mucosa bucal

La mucosa que tapiza la mayor parte de la cavida bucal (cara interna de los labios, suelo de la boca, paladar blando) presenta:

- Epitelio escamoso estratificado

Los tipos celulares que lo forman son similares a los de la epidermis de la piel: quetatinocitos, células de Langerhans, melanocitos y células de Merkel. Se organizan en:

• Estrato basal: una sola capa de células.
• Estrato espinoso: varias capas de células.
• Estrato superficial

- Lámina propia 

• Tejido conectivo laxo formando papilas.
• Receptores sensoriales: terminaciones libres y corpúsculos de Meissner.
• Vasos sanguíneos abundantes.

La mucosa que reviste las encías y el paladar duro (mucosa masticadora) presente algunas características especiales:

• Tiene un epitelio plano estratificado queratinizado o paraqueratinizado. 
• La lámina propia presenta papilas muy profundas, capa de tejido conectivo denso en la zona profunda que se continúa con el periostio del hueso. 

2) Submucosa

Salvo en las encías y el paladar duro (donde no existe submucosa), la submucosa presenta:

• Tejido conectivo con abundantes fibras de colágena y elásticas. 
• Glándulas salivales seromucosas o mucosas en los labios (glándulas labiales), las mejillas (glándulas yugales), el paladar blando (glándulas palatinas) y la lengua (glándulas linguales).

En alguna zonas de la boca (labios, mejillas, paladar blando) encontramos músculo estriado esquelético subyacente a la capa submucosa.

Hay una serie de estructuras en el interior de la cavidad bucal o relacionadas con ella:

• Lengua
• Dientes
• Amígdalas: palatinas
• Glándulas salivales principales: glándula parótida, glándula submandibular y glándula sublingual.  

ESOFAGO

- Continuación de faringe en mitad del cuello.

- Tubo muscular colapsado cuando se ingiere alimento. 

- Mide 25 cm.

- Conduce los alimentos desde la faringe hasta el estómago. 

- Pasa por "hiato esofágico" en el diafragma entra al abdomen. 

- Se une al estómago por el cardias (esfínter que previene regirgitación; que la comida se regrese al esofágo). En esta porción de unión el epitelio es simple columnar.

- Contiene las 4 capas. 

- Epitelio = Escamoso estratificado no queratinizado.

- En pared glándulas mucosas.

- Músculo (muscularis externa) cambia conforma desciende: 

• 1/3 superior = Músculo esquéletico.
• 1/3 medio = Músculo esquéletico y liso.
• 1/3 inferior = Músculo liso.

- Tiene adventicia (TC laxo) en vez de serosa (TC denso).

ESTOMÁGO

- Forma de S: Parte + amplia del canal alimentario.

- Almacén temporal y mezcla (4 horas) en "quimo".

- Tolera alto contenido de HCL.

- Comienza desdoblamiento alimenticio.

• Pepsina (proteína enzimática digestiva que necesita ambiente ácido).
• HCL (bactericida).

- La mayoría de nutrientes son absorbidos en el intestino delgado; excepciones: agua, electrolitos, algunos fármacos como aspirina y alcohol (absorbidos en el estómago).

- Capacidad: 1.5 L de alimento; capacidad máxima 4 L (1 galón).

- Delante del páncreas y vaso; debajo del diafragma, esta unido en ambos extremos pero móvil en el centro. 

Esofágo-Estómago = Cardias.

Estómago-Intestino delgado = Píloro.

- Porciones del estomágo:

1. Cardias.
2. Fondo ( o fundus, en forma de domo).
3. Cuerpo (curvatura mayor y menor).
4. Píloro (antro, canal, esfínter).

- Pliegues: Longitudinales en superficie interna (ayudan a distensibilidad).

- Muscular: Capa interna oblicua, junto con capas longitudinales (longitudinales) y circulares (segmentación).

- Epitelio simple cilíndrico o columnar: secreta moco amortiguado con bicarbonato.

- Glándulas gástricas:

1. Células mucosas.
2. Células parietales = HCL y Factor intrínseco (para absorción de B12).
3. Células principales = Pepsinógeno (activado a pepsina con HCL), estimulados por gastrina.

Diafragma hacia arriba = Adventicia.

Diafragma hacia abajo = Serosa. 

INTESTINO DELGADO

- Pare más larga del canal alimentario (mide 2.7 - 5 m).

- La mayor parte de la digestión enzimática ocurre aquí.

- Diseñado para la absorción.

- Amplia superficie por su longitud.

- Modificaciones estructurales incrementan área absortiva. 

• Pliegues circulares
• Vellosidades 
• Microvellosidades

- Mayoría de enzimas secretadas por el páncreas.

- Absorción de nutrientes (3 - 6 hrs).

- Desde el esfínter pilórico a cuadrante inferior derecho.

- Irrigación: Arteria mesentérica superior. Drenaje, venas portal y hépatica.

Subdivisiones:

Duodeno (retroperitoneal, atrás del tejido peritoneo) (5% de longitud)

Yeyuno (40% " ")

Ileón (60% " ")

- Bilis del hígado y ducto biliar ( se produce en hígado, se almacena en la vesícula biliar y por medio del conducto biliar llega al duodeno).

- Enzimas del páncreas ( enzimas vienen del páncreas por medio del ducto pancreático mayor)

- Enterocitos = células absortivas por excelencia.

- Red de sangre y capilares = LACTEAL

• Carbohidratos y proteínas a la sangre vía vena hepática. 
• Grasa en linga: toxinas liposolubles. 

- Criptas intestinales (de Lieberkuhn) entre vellosidades.

• Estas células se dividen en cada 3-6 días para renovar epitelio (células que más rápidamente se dividen en el cuerpo).
• Llegan hasta la muscular de la mucosa, si rebasan la muscular se convierten en pliegues. 
• Secretan jugo intestinal que se mezcla con quimo (pasta de alimento que se forma en estomágo)
• Flora intestinal (bacterias residentes).
• Manufactura de algunas vitaminas, e.j; Vitamina K.

- Glándulas duodenales.

• Moco contractua con la acidez del estomágo.
• Hormonas: Colescistoquinina (estimula vesícula para liberar bilis almacenada, también a páncreas). Secretina (estimula ductos pancreáticos para liberar neutralizante ácido).

- En la mucosa: glándulas y células intestinales. 

- En la submucosa: Tejido linfático propio del intestino.

- Muscular: Músculo para ayudar a que las células absorban sustancias y nutrientes.

- Serosa

- Válvula comnivalente (circunvoluciones): Cubren toda la superficie de la mucosa y le dan el aspecto aterciopelado. Numerosas en el duodeno y yeyuno proximal. Hay de 10 a 40 por mm2. 

INTESTINO GRUESO

Células absortivas (enterocitos)

- La superficie de la mucosa es un epitelio cilíndrico simple en que se reconocen 3 tipos celulares. 

• Absortivas (enterocitos)
• Calciformes
• Enteroendocrinas

Células absortivas: Cilíndricas de una altura de 26 um, núcleo basal. Alrededor de 3000 microvellosidades por célula. 

Calciformes: Glándulas individuales secretoras de moco, las que se disponen en forma difusa entre las células absortivas. Núcleo aplanado, citoplasma basófilo (azul), se unen a las células vecinas por uniones yustaluminales. El moco de la célula es Pas-Positivo.

Enteroendocrinas: Pequeñas dispuestas hacia la base del epitelio y entre las células anteriores. Se clasifican según la tinción que presenten según su afinidad (argentafines, argilofilas, etc). Dispersas en el intestino, forma piramidal cuando se ubican en las criptas y cilíndricas en la vellosidad, en donde se reconocen.

- Las sustancias encontradas son: Serotonina (hormona de la felicidad; vasodilatación), Somatostatina (Facto de crecimiento), Colecistoquinina (Relaja esfínter de Oddi), glucagón, motilina, gastrina, neurotensina, sustancia P y endorfina B. 

- Criptas de Lieberkuhn: 

• El epitelio que recubre la vellosidad se contínua con las criptas. 
• Aproximadamente la mitad superior de la pared de las criptas está revestida por epitelio cilíndrico bajo que contiene células absortivas y calciformes. 
• En la mitad inferior están menos diferenciadas. 
• Las mejor diferenciadas se conocen como células de Paneth. 
• La actividad mitótica es elevada y es el punto de recuperación ante daños de la mucosa. 

- Lámina propia (en la submucosa):

• Tejido conjuntivo laxo que ocupa los intesticios entre las criptas y zonas centrales de las vellosidades. 
• Constituida por un conjunto celular fijo y móvil dispuesto en una trama de fibras elásticas y reticulares. 

- Nódulos linfoides:

• Se ven como círculos con muchos puntitos dentro.
• Están en la submucosa.
• Miden de 0.4 a 3 mm de diámetro mayores.
• A nivel del Ileón pueden ser numerosas y conforman unas estructuras llamadas "Placas de Peyer".

- Muscular de la mucosa:

• Mide en promedio 38 um de espesor.
• Se forma por fibras elásticas y por 2 capas: circular interna y longitudinal externa. 
• Al contraerse aumenta la altura de los pliegues de la mucosa. 

- Submucosa:

• TC denso, rico en fibras elásticas, células adiposas y glándulas.
• Glándulas de Brunner (pliegues intestinales de la submucosa).
• Poseen porciones secretoras como túbulos enrollados conformando lobulillos de 0.5 a 1 mm de diametro.
• Células de aspecto pálido.
• Aquí se encuentra el plexo de Meissner. 

 - Muscular

• Formada por capas longitudinales externa y circular interna. 
• Entre estás 2 se encuentra el plexo miénterico (Auerbach).

- Serosa

• Constituida por una capa continua de células aplanadas, separadas por tejido laxo entre la capa muscular y esta.

Características especiales:

1. Tenias (teniae coli): 3 bandas de fibras musculares longitudinales. 
2. Haustras (bolsas)
3. Apéndices epiplóticos

Histología del intestino grueso: 

• Sin vellosidades (pocos nutrientes se absorben)
• "Células columnares" absortivas (agua y electrolitos)
• Células calciformes (lubrican heces)
• Tejido linfoide (abundante bacterias)

Apéndice cecal 

• Se origina en el ciego
• De 2 a 8 cm de longitud
• Posee la totalidad de las capas del intestino, pero se ve engrosado por el tejido linfoide hiperplásico (fosa iliaca derecha).

Ciego y colón

• La mucosa colónica es lisa, sin pliegues.
• En cortes se observan las glándulas tubulares rectas de unos 0.5 mm de longitud, levemente más largas de las vistas en el intestino delgado.
• En recto 0.8 mm.
• No se observan células de Paneth.
• Abundantes células calciformes.
• Enteroendocrinas escasas. 
• Tanto la submucosa, muscular de la mucosa y lámina propia son similares a la del intestino delgado. 
• La muscular propia sufre modificaciones (3 bandas longitudinales o tenías colonicas).

RECTO

• Mide 12 cm de longitud
• Se extiende desde el sigmoides hasta el diafragma pélvico.
• En su parte inferior se dilata conformando la ampolla rectal.
• Criptas más largas.
• Se estria abruptamente para dar origen al canal anal que mide aprox. 4 cm. 
• No hay criptas de Lieberkuhn.
• La mucosa cambia desde cilíndrico a plano no queratinizado.
• La muscular propia con sus fibras circulares forma el esfínter anal interno. 
• En pelvis
• Sin tenías 
• Capa muscular longitudinal
• Tiene válvulas

- Canal anal: "Línea pectínea" (inferior a ella; sensibilidad a dolor). Hemorragias que son Superiores a línea pectínea se conocen como internas. Inferiores, son externas.

- Enfínteres: 

1. Interno (músculo liso involuntario)
2. Externo (músculo esquéletico voluntario)

Defecación:

1. Promovida por estiramiento de pared, mediada por reflejo parasimpático en la médula espinal. 
2. Estimula contracción de músculo liso y relajación de pared de esfínter anal interno. 250 g de excremento.
3. Si es conveniente defecar, neuronas motoras. 

Glucogénesis y Glucogenólisis

GLUCOGÉNESIS (GLICÓGENESIS)

Glucógeno: 
Glúcido formado por una larga cadena de varias moléculas de glucosa. Es la principal forma de reserva de glucosa y se almacena principalmente en el hígado y en los músculos. Y se transforma de glucógeno de reserva en glucosa cuando la glicemia en sangre esta demasiado baja principalmente por el glucagón.
Glucagón = hiperglucemiante (es secretada por el páncreas)

- Ruta anabólica por la que tiene lugar la síntesis del glucógeno (también llamado glicógeno) a partir de un precursos más simple, la glucosa-6-fosfato. Se lleva a cabo principalmente en el hígado y en menor medida en el músculo.

- Estimulada por la hormona insulina, secretada por las células B (beta) de los islotes de Langerhans del páncreas. Inhibida por su contrarreguladora, la hormona glucagón, secretada por las células a (alfa) de los islotes de Langerhans del páncreas (estimula glucogenólisis). 

Glucogénesis en el músculo

• Luego de digerir y absorber los carbohidratos, se eleva la glicemia. 
• Luego de captar glucosa, el músculo forma glucógeno cuando se satisface su demanda de energía y queda glucosa disponible. 
• La mayor avidez de la enzima hexocinasa por su sustrato, determina que se inicie la glucogénesis muscular antes que la glucogénesis hepática. 
• Es estimulada por la INSULINA.

Glucogénesis en el hígado 

• El hígado forma glucógeno tardíamente, ante estados de mayor hiperglicemia. 
• La menor avidez de la enzima glucocinasa por su sustrato, retrasa la glucogénesis hepática en comparación con la glucogénesis muscular. 
• Es estimulada por la INSULINA.

Regulación del metabolismo del glucógeno

Abundancia = INSULINA

Escasez = GLUCAGÓN

Estrés = ADRENALINA

Por medio de 3 estadios: 

1. Llega UDP-glucosa (unidin difosfato); incorporación repetida de unidades de glucosa. 
2. Elongación; partidor de glucógeno preexistente, la proteína glucogenina.
3. Formación de ramificaciones; 2 cadenas, autoglucosilares se unen cada una a un octamero de glucosas.

La síntesis de glucógeno tiene lugar en varios pasos: 

1) La glucosa es transformada en glucosa-6-fosfato por medio de la enzima gluconasa, gastando una molécula de ATP. 

Glucosa + ATP ----------> glucosa-6-P + ADP

2) Se transforma la glucosa-6-P en glucosa-1-fosfato sin gasto energético por la enzima fosfoglucomutasa.

Glucosa-6-P <-----------> glucosa-1-P

3) Se transforma la glucosa-1-P en UDP-glucosa por medio de la enzima UDP glucosa pirofosforilasa, con el gasto de 1 UDP. (PPi a 2Pi).

Glucosa-1-P + UTP --------> UDP-glucosa + PPi

4) La enzima glucógeno sintetasa va uniendo UDP-glucosa; para formar el glucógeno.

(Glucosa)n + UDP-glucosa --------> (Glucosa)n+1 + UDP

5) Por último, la enzima ramificante, amilo (1-4, 1-6) transglucosilasa crea ramificaciones en la cadena de glucosas. Hidrólisis. 

Glucógeno (a1, 4) (a1, 6)

Patologías

• Glucogenosis Tipo I. Enfermedad de von Gierke. (hipoglucemia)
• Glucogenosis Tipo II. Enfermedad de Pompe. (problemas respiratorios)
• Glucogenosis Tipo III. Enfermedad de Cori-Forbes. (hepática)

GLUCOGENÓLISIS

- Degradación de glucógeno a glucosa. Movilización del glucógeno en los tejidos para su degradación por fosforolisis. 

- En el citoplasma. 

- Contraria a la glucogénesis. 

- Diferentes enzimas.

- Regulada por hormonas.

- Se ocupa cuando glucosa sanguínea baja.

- En el músculo su objetivo es la producción de ATP, mientras que en el hígado sirve para mantener los niveles de glucosa normal en la sangre. 

- Tejido hépatico y muscular.

- Las unidades de glucosa se pueden separar desde el glucógeno por digestión o hidrólisis y por movilización o fosforolisis. 

Glucogenólisis en el músculo 

• El músculo aprovecha su reserva ante la menor falta de energía. Su producto final es la glucosa-6-P para consumo “interno”. 
• Carece de la enzima Glucosa-6-fosfatasa. 
• Estimulada por la Adrenalina ante estados de estres. 
• Inhibida por la Insulina.

Glucogenólisis en el hígado 

• El hígado responde ante la hipoglicemia. Su producto final es la glucosa libre (por acción de la enzima glucosa-6- fosfatasa), tanto para consumo interno como para exportarla a la sangre. 
• Estimulada por el Glucagón ante estados de ayuno y por la Adrenalina en momentos de estrés. 
• Inhibida por la Insulina.

El producto resultante del catabolismo del glucógeno es: glucosa-1-fosfato y una pequeña cantidad de glucosa. 

La glucosa-1-fosfato no puede utilizarse directamente en el metabolismo energético celular. Es sintetizada por la enzima fosfoglucomutasa. La glucosa-6-fosfato sí puede ser utilizada en otras rutas metabolicas. 

Gluconeogénesis

GLUCONEOGÉNESIS
Gluco = Glucosa
Neo = Nuevo
Génesis = Formación
-Es la formación de glucosa nueva a partir de precursores que no sean HDC

- Función: Ruta anabólica que sintetiza glucosa a partir de precursores no glúcidos.

• Lactato
• Aminoácidos
• Glicerol

- Es la síntesis de glucosa a partir de precursores que no son hidratos de carbono. 

- Se parece mucho a la glucólisis a la inversa, pero se utilizan reacciones enzimáticas diferentes en los lugares cruciales. De forma que las condiciones fisiológicas que activan la glucólisis inhiben la gluconeogénesis y a la inversa. 

- El cuerpo necesita 160 g de glucosa al día.

Epónimo

- Claud Bernard 

- 1843

Dónde se produce?

- Se genera en el hígado (Corteza renal) y un 10% en el riñón.
- Específicamente en el citosol y mitocondria.
- Destinos de la glúcosa sintetizada: SN y músculo esquelético. 
- Formación de glucógeno, glucoproteínas, disacáridos, etc. 
- Se encuentra en hipoglucemia o en ayunas (12 hrs), por lo cual vamos a necesitar azúcar. 

Cuál es su función?
- Restablecer los niveles de glucosa en sangre. 

Activada por: Glucagón y epinefrina. 
Inhibida por: Insulina.

Cuáles son los 3 sustratos importantes en la gluconeogénesis? Lactato, alanina y glicerol 3 fosfato.

Precursores necesarios: 

• Lactato (producido fundamentalmente mediante la glucólisis 
• Aminoácidos 
• Glicerol
• Oxalacetato

La gluconeogénesis convierte dos moléculas de piruvato en una de glucosa a través de 11 reacciones metabólicas: 7 reacciones son comunes con la glucolisis, puesto que son reversibles. Y otras cuatro son específicas de la gluconeogénesis e irreversibles.

Baipás 1: Conversión del piruvato en fosfoenolpiruvato

Comienza en la mitocondria e implica 2 reacciones. La piruvato carboxilasa cataliza la conversión, dependiente de ATP y biotina, del piruvato en oxalacetato. 

Para poder utilizarlo en la gluconeogénesis, el oxalacetato debe salir de la mitocondria al citosol, donde tiene lugar el resto de la ruta. El oxalacetato se reduce por la malato deshidrogenasa mitocondrial a malato, que se transporta al citosol por intercambio con ortofosfato y luego se reoxida por la malato deshidrogenasa citosólica. Una vez en el citosol, actúa sobre el oxalacetato la fosfoenolpiruvato carboxiquinasa para dar fosfoenolpiruvato. 

Baipás 2: Conversión de la fructosa-1,6 bifosfato en fructosa-6-fosfato
La reacción de la fosfofructoquinasa de la glucólisis es esencialmente irreversible. El baipás consiste en una simple reacción hidrolítica, catalizada por la fructosa-1,6 bifosfatasa. La enzima requiere la presencia de Mg para su actividad y constituye uno de los principales lugares de control que regulan la ruta global de la gluconeogénesis. La fructosa-6-fosfato formada en esta reacción experimenta posteriormente la isomerización a glucosa-6-fosfato por la acción de la fosfoglucoisomerasa. 

Baipás 3: Conversión de la glucosa-6-fosfato en glucosa
Otra enzima específica, la glucosa-6-fosfatasa, es la que en su lugar (hexoquinasa) entra en acción. Se produce mediante una simple hidrólisis. 

Requiere también Mg, se encuentra en la membrana del RE con su lugar activo hacia el espacio interior o luz del RE.  

Patologías

- Entidades patológicas

- Obesidad 

- Diabetes

- Síndrome metabólico

- Enfermedad de Von Gierke o Glucogenosis tipo 1: Almacenamiento de glucógeno tipo 1y déficit de glucosa-6-fosfatasa o de translocasa. Al no haber glucosa el organismo intenta obtener energía a través de cuerpos cetónicos Hay hepatomegalía, debilidad, sudoración, palidez, atrofia en el crecimiento; aumento de lactato y piruvato de manera inútiles. 

(a) Defina gluconeogénesis y mencione el sitio celular donde se lleva a cabo. 

Es la formación de glucosa a partir de precursores diferentes a las hexosas y se realiza en citosol y en matriz mitocondrial. La mayoría de las reacciones toma lugar en citosol y solo una reacción (empezando de piruvato) se lleva a cabo en la matriz mitocondrial. Este proceso es absolutamente necesario en todos los mamíferos porque el cerebro y el sistema nervioso, así como la médula renal, los testículos, los eritrocitos y el tejido embrionario, requieren glucosa de la sangre. 

El cerebro humano requiere 120 g de glucosa/día. Las células de los mamíferos sintetizan continuamente glucosa de los precursores simples piruvato y lactato y entonces transportan la glucosa a la sangre. Otros precursores importantes son glicerol y la mayoría de los aminoácidos. 

(b) ¿Cuáles son las necesidades diarias de glucosa en un adulto normal? 160 gramos. 

(c) ¿Cuál es la cantidad de glucosa almacenada como reserva en un adulto normal y durante cuánto tiempo puede suplir las necesidades energéticas? La cantidad de glucosa presente en los fluidos corporales es de aprox. 20 g y la disponible de la movilización rápida del glucógeno es de 190 g. Así, las reservas de glucosa son suficientes para suplir las necesidades de 1 día. 

(d) ¿En que situaciones fisiológicas se requiere una alta actividad gluconeogénica? En largos períodos de ayuno y en los períodos de intenso ejercicio.

(e) ¿Cuáles son los principales sustratos para la síntesis de glucosa? Piruvato, lactato, glicerol y aminoácidos. El lactato se sintetiza por el músculo esquelético en intensa actividad cuando la velocidad de glicólisis excede la velocidad metabólica del CAC y la cadena respiratoria. Los aa se derivan de las proteínas de la dieta y, durante el ayuno, del rompimiento de las proteínas del músculo esquelético. La hidrólisis de los TG en los adipocitos produce glicerol y ácidos grasos. 

(f) ¿Qué enzimas se requiere para que el glicerol se convierte en un intermediario de la gluconeogénesis? Glicerol cinasa: glicerol + ATP >>>glicerol 3 P + ADP y glicerol 3 fosfato deshidrogenasa que convierte el glicerol 3 fosfato en dihidroxiacetona fosfato y NADH + H+ .

(g) ¿Por qué se dice que algunos aminoácidos son gluconeogénicos? Porque pueden catabolizarse a piruvato o intermediarios del ciclo de Krebs (α-CG, succinil CoA, fumarato u OA) y así dar lugar a la síntesis de glucosa. 

(h) ¿Cuál es la importancia fisiológica de la gluconeogénesis en hígado y en riñón? El principal sitio de la GN es el hígado, aunque también se lleva a cabo en la corteza renal, aunque la cantidad total de glucosa formada ahí es de 1/10 de la formada en hígado, debido a la menor masa renal. La GN en el hígado ayuda a mantener los niveles de glucosa en sangre de tal manera que el cerebro y músculo pueden usar la glucosa circulante para suplir sus necesidades. 

(i) ¿Cuál es la razón por la que la GN no se lleva a cabo en cerebro y en músculo? Porque carecen de la enzima glucosa 6 fosfatasa que permite sintetizar glucosa a partir de glucosa 6 fosfato.

(j) ¿Cuáles son las diferencias enzimáticas entre la glucólisis y la gluconeogénesis, señale qué enzima sustituyen a la hexocinasa, fosfofructocinasa-1 y piruvato cinasa? La hexocinasa es sustituida por la glucosa 6 fosfatasa, la fosfofructocinasa-1 por la fructosa 2,5 bifosfatasa y la piruvato cinasa por las enzimas piruvato carboxilasa (mit) y fosfoenolpiruvato carboxicinasa (cit).

(k) ¿Qué enzima de la gluconeogénesis está unida a la membrana del retículo endoplásmico liso? Glucosa 6 fosfatasa. Cataliza el paso final de la gluconeogénesis el cual no se lleva a cabo en el citosol.
La glucosa 6 fosfato se transporta al lumen del retículo endoplásmico en donde es hidrolizada por glucosa 6 fosfatasa, una enzima unida a membrana. Una proteína estabilizadora asociada a calcio es esencial para la actividad de la fosfatasa. La glucosa y el fosfato son regresados al citosol por un par de transportadores. El transportador de glucosa del retículo endoplásmico es similar al encontrado en la membrana plasmática.

(l) ¿Que coenzima requiere y cómo se regula la enzima piruvato carboxilasa? Requiere de biotina y la actividad de esta enzima depende de la presencia de acetil CoA. La biotina está unida covalentemente, como un grupo prostético, a la piruvato carboxilasa y sirve como un acarreador de CO2 activado. El grupo carboxilo terminal de la biotina está unido al grupo ε-amino de un residuo de lisina específico por un enlace amida.

(m) ¿Cuál es la ecuación balanceada y cuántos enlaces de alta energía se consumen en la gluconeogénesis a partir de piruvato? 

2Piruvato + 4ATP + 2GTP + 2NADH + 4H2O -> Glucosa + 4ADP + 2GDP + 6Pi + 2NAD+ + 2H+ 
ΔGo’ = -9 kcal/mol (seis enlaces de alta energía).

(n) Explique en que consiste el Ciclo de Cori. Es un ciclo por medio del cual, el lactato producido por el músculo en intensa contracción, difunde hacia la sangre (la mayoría de las membranas plasmáticas son permeables al lactato y piruvato) y llega al hígado en donde se usa como sustrato para sintetizar glucosa, la cual, a su vez, es exportada al músculo en intensa actividad. De esta manera, hay una interrelación entre el hígado y el músculo.