DIGESTIÓN DE LA GLUCOSA

 

La glucosa, es transportada  al interior celular por medio de proteínas específicas que facilitan el transporte localizadas en la membrana celular. Estas proteínas, reconocen a la glucosa y a otras aldohexosas, e incrementan la velocidad del paso de glucosa hacia adentro o afuera de la célula, según sean las necesidades energéticas del organismo. Cuando el organismo se encuentra en reposo, los carbohidratos no utilizados inmediatamente, son introducidos al interior celular para almacenarse en forma de glucógeno en los animales o almidón en los vegetales. En condiciones de alta demanda energética -ejercicio- primeramente se utilizan las reservas internas de las células y posteriormente, en el caso de los animales, el hígado que es el órgano de almacenamiento de carbohidratos, secreta glucosa al torrente sanguíneo para mantener la glicemia en niveles normales.

 

La actividad de las proteínas que facilitan el transporte puede ser inhibida en forma competitiva por sustancias parecidas a la glucosa. Algunas modificaciones químicas inhiben irreversiblemente la actividad.

 

          La glucosa es el combustible más común en los sistemas vivientes. Puede ser considerada como de origen exógeno i.e.  los alimentos que al ser digeridos producen glucosa, ej. hidrólisis de la sacarosa, azúcar de mesa o bien de origen endógeno, cuando proviene del glucógeno o cualquier otro precursor previamente almacenado en hígado y músculo.

 

 

De acuerdo al tejido al que pertenezca, la glucosa sigue diferentes caminos:

 

 

          En el músculo, la glucosa se fosforila para dar glucosa-6-fosfato. Cuando la célula tiene altas concentraciones de ATP, i.e.  estado de reposo, el exceso de glucosa forma glucógeno; en la situación contraria, la glucosa se degrada en la glucólisis produciendo ácido pirúvico.  En condiciones de baja concentración de O2, se transforma en ácido láctico que sale al medio extracelular por difusión. En condiciones aerobias, la glucosa se oxida hasta CO2 y agua. Las células musculares, no pueden liberar glucosa al medio porque no tienen a la glucosa-6-fosfatasa.

 

 

El  destino de la glucosa en hígado, esta regulada por:

 

 

A.- la concentración de glucosa en sangre:

 

  1. es elevada y los niveles de ATP son suficientes, forma glucógeno, principal medio de almacenamiento de glucosa.

 

  1. es baja, el glucógeno es degradado por la glucógeno fosforilasa produciendo glucosa-1-fosfato, que se isomeriza a glucosa-6-fosfato, en músculo generalmente sigue el camino de la glucólisis y en hígado se hidroliza a glucosa y fosforo inorgánico (PO3-). La glucosa sale del hepatocito a la circulación para mantener la glicemia en niveles normales.

 

B.- los requerimientos energéticos de la célula.

 

  1. cuando los niveles de energía son elevados, en el reposo, se transforma a UDP-glucosa y se almacena como glucógeno.

 

  1. cuando la concentración de ATP disminuye, en condiciones de alta demanda energética, el glucógeno es degradado por la glucógeno fosforilasa, produciendo glucosa-1-fosfato, ésta es isomerizada a glucosa-6-fosfato y entra a la glucólisis produciendo ácido pirúvico, que se descarboxila para originar acetil-CoA, que en el ciclo de Krebs se degrada hasta CO2. Los equivalentes reductores ahí generados (NADH), entran a la mitocondria en donde donan sus electrones a la cadena de transporte de electrones que acoplada a la fosforilación oxidativa generan la energía para la síntesis del ATP.

 

En TEJIDO ADIPOSO:

 

 

Cuando la concentración de glucosa en sangre es elevada, ésta ingresa al adipocito, en donde se transforman en acetil-CoA, que se utiliza en la síntesis de ácidos grasos los cuales se almacenan en forma de triacilglicéridos en las vacuolas como combustible de reserva.

 

          Cuando se requiere de energía, el adipocito moviliza sus acúmulos de triacilglicéridos por medio de lipasas. Los ácidos grasos son liberados a la circulación para que puedan ser utilizados por otros tejidos. Esta respuesta es acelerada por la epinefrina que modula positivamente a la triacilglicerol lipasa. La insulina inhibe a esta última por lo que favorece la absorción de glucosa.

 

          La ingestión de carbohidratos aumenta la concentración de glucosa en sangre, lo cual estimula a las células b de los islotes del páncreas y produce la liberación de insulina, Esta hormona favorece el transporte de glucosa al interior celular disminuyendo su concentración en sangre.

 

          La insulina es una proteína pequeña (5.7kD) formada por dos cadenas polipeptídicas unidas por medio de dos puentes disulfuro (-S-S-); su precursor es la preproinsulina que tiene una secuencia señal en su extremo amino terminal (NH3+), que dirige su paso al interior de vesículas secretoras en donde se forman tres puentes disulfuros y se corta la secuencia señal dando origen a la proinsulina que todavía es inactiva. Cuando la concentración de glucosa en sangre se incrementa se estimula la conversión de proinsulina en insulina que es la forma activa y por tanto, su secreción al torrente sanguíneo. El como la preproinsulina se transforma en proinsulina y posteriormente en insulina, es un excelente ejemplo de las modificaciones postraduccionales que ocurren en las proteínas.

 

          El receptor de insulina, es una enzima que se localiza en todas las membranas celulares de los mamíferos; está formada por dos péptidos a, que son extracelulares y que contienen al sitio al cual se asocia la insulina y dos péptidos b que atraviesan la membrana y en la región intracelular tienen actividad de tirosina cinasa.

 

          La unión de insulina a su receptor, promueve la autofosforilación de los residuos de tirosina en la subunidad b, que a su vez fosforilan a la proteína blanco que interacciona con vesículas derivadas de los endosomas que tienen proteínas transportadoras de glucosa en su superficie, finalmente migran hacia la membrana celular y se funden con ella, así se incrementa el número de ellos en la superficie celular y por lo tanto aumenta la velocidad de transporte de glucosa hacia el interior celular.

 

Cuando la concentración de glucosa en sangre disminuye, la célula internaliza a los receptores por medio de pinocitosis. Las  vesículas así generadas, se vuelven a fundir con los endosomas.

 

          Después de analizar los párrafos anteriores, debe quedar claro que los procesos que se llevan a cabo en la digestión y el transporte de carbohidratos, evento fundamental para la subsistencia de cualquier  animal, están altamente regulados, por lo cual cualquier anomalía en ellos se verá reflejada en la mayoría de los casos en una grave enfermedad como la diabetes mellitus.

 

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Dr. Edgar Vázquez-Contreras

Instituto de Química, UNAM

 

 

 

 

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Última actualización: 27 de Septiembre de 2003

 

 

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