Metabolisme dels hidrats de carboni

Els hidrats de carboni són necessaris com a font de combustible per a diverses cèl·lules del nostre organisme i indispensables per al cervell, els eritròcits, els testicles i la medul.la del ronyó, ja que la glucosa és la font d’energia única per a aquests òrgans. També s’utilitzen per a la síntesi de teixits nous i altres teixits vitals.

Els hidrats de carboni utilitzen les rutes metabòliques següents:

 

Ruta de les pentoses fosfat

La ruta de les pentoses fosfat és una via metabòlica que es fa al citoplasma de cèl·lules de fetge, a les glàndules mamàries durant la lactància, al teixit adipós, a les glàndules suprarenals i als eritròcits.

Les principals funcions de la via de les pentoses fosfat és generar dues molècules molts importants per a les cèl·lules: l’NADPH, que intervé en la síntesi d’àcids nucleics i de lípids, i la ribosa 5-fosfat, percussora dels nucleòtids.

NADPH o NADP

El NADPH o NADP, també conegut com a fosfat dinucleòtid de nicotinamida i adenina reduït, és un compost reductor, que juntament amb l’ATP s’encarreguen de transformar l’aigua i el diòxid de carboni en compostos orgànics reduïts.

Cicle de l’àcid cítric i de Krebs

El cicle de Krebs, també conegut com a cicle de l’àcid cítric o dels àcids tricarboxílics, té lloc dins de les mitocòndries i completa la ruptura de la glucosa en descompondre acetil-CoA, derivat de l’àcid pirúvic, en diòxid de carboni.

El cicle de Krebs comença amb la incorporació d’una molècula d’acetil-CoA a una molècula d’oxalacetat, per a formar una molècula d’àcid cítric (d’aquí ve el nom). Aquesta molècula de citrat experimenta una sèrie de reaccions que regeneren la molècula inicial d’oxalacetat, de manera que torni a reaccionar amb un nou acetil-CoA i comenci un altre cop el cicle.

En cada volta del cicle, s’obtenen GTP, transportador actiu similar a ATP, equivalents reductors (NADPH i FADH), CO2 i aigua.

El cicle de Krebs no només té una funció energètica sinó que també proporciona els precursors de la síntesi de diversos aminoàcids. Per aquesta raó, aquesta ruta metabòlica és important, fins i tot a organismes anaeròbics.

Fosforilació oxidativa o cadena de transport electrònic

La major part de l’ATP cel·lular es produeix durant la fosforilació oxidativa. Els electrons d’alta energia, NADH o FADH2, són transferits per mitjà d’una sèrie de transportadors d’electrons, complexos de proteïnes, a la membrana mitocondrial interna.

Els electrons alliberen la seva energia, que és emprada per a bombar protons mitjançant la membrana interna de la mitocòndria i generar un gradient electroquímic de protons, de manera que es produeixi una quantitat elevada d’energia.

FADH

FADH (dinucleòtid de flavina i adenina). Energia lliure estàndard d’oxidació. Quan aquesta substància cedeix dos electrons a l’oxigen, allibera una enorme quantitat d’energia, que equival aproximadament a set vegades la d’un mol d’ATP.

Gliconeogènesi

La gliconeogènesi és la biosíntesi de la glucosa a partir d’aminoàcids. Té lloc gairebé exclusivament al fetge. Mitjançant la gliconeogènesi, les cèl·lules són capaces de sintetitzar glucosa a partir de molècules obtingudes en el catabolisme d’altres principis immediats, àcids grassos i altres metabòlits.

Quan l’organisme està en dejú, ha d’obtenir energia dels cossos de la cetona que es converteixen a l’acetil-CoA. Els precursors més importants són el lactat, alguns aminoàcids i el glicerol, que s’incorporen a la via gliconeogènica com a piruvat, oxalacetat i dihidroxiacetona-fosfat, respectivament. Des del punt de vista energètic, el procés no segueix el camí invers de la glucòlisi.

Glicogenòlisi

El procés de degradació del glicogen té un paper fonamental en la regulació de la glucèmia del organisme, al mateix temps que aporta la quantitat adequada de glucosa a les cèl·lules. L’estructura tan ramificada del glicogen permet obtenir molècules de glucosa en el moment en que l’organisme la necessita.

El polímer de glicogen es divideix, en primer lloc, per l’acció de l’enzim glicogen fosforilasa en presència d’ortofosfat per a produir glucosa-1-fosfat. Aquest enzim actua sobre el polímer per l’extrem no reductor de la molècula.

La glucosa-1-fosfat que es produeix en aquest procés no pot sortir fora de la cèl·lula muscular i, per tant, ha de ser utilitzada in situ. Només el fetge, a causa de la presència de glucosa-6-fosfatasa, pot alliberar glucosa al corrent sanguini. Per això, es parla d’aquest òrgan com a regulador essencial de la glucèmia de l’organisme.

Des del punt de vista energètic, la ruptura fosforolítica del glicogen té l’avantatge que la glucosa alliberada ja està fosforilada, mentre que, si el procés fos hidrolític, la glucosa hauria de ser fosforilada i s’hauria d’utilitzar una molècula d’ATP per a integrar-se a la via glucolítica.

És important tenir en compte que, a més, hi ha unes hormones específiques que afecten principalment el metabolisme del glicogen: la insulina, el glucagó, i la somatostatina. La insulina, que incrementa l’activitat del fetge en la síntesi del glicogen, s’activa quan el nivell de glucosa en sang és elevat. La funció que té és afavorir l’absorció cel·lular de la glucosa. En canvi, el glucagó és alliberat a la sang quan disminueix el nivell de glucosa i, finalment, la somatostatina s’encarrega de regular la producció i alliberament tant de glucagó com d’insulina.

Glicogènesi

La síntesi de glicogen a partir de glucosa s’anomena glicogènesi, i es produeix gràcies a l’enzim glicogen sintetasa. L’addició d’una molècula de glucosa al glicogen consumeix dos enllaços d’alta energia: un que procedeix de l’ATP i un altre que procedeix d’un altre nucleòtid UTP (trifosfat d’uridina).

La síntesi del glicogen té lloc en diversos passos:

En primer lloc, la glucosa és transformada en glucosa-6-fosfat, i es gasta una molècula d’ATP.

A continuació, es transforma la glucosa-6-fosfat en glucosa-1-fosfat, amb despesa d’un ATP.

La glucosa-1-fosfat es transforma en UDP-glucosa, amb la despesa d’un  UTP.

Finalment, l’enzim glicogen sintetasa uneix UDP-glucosa per a formar el glicogen.

UTP i UDP

UTP (trifosfat d’uridina): és un nucleòtid important que intervé, com a transfer de variats radicals, en processos metabòlics diversos.

UDP (difosfat d’uridina): és un nucleòtid àmpliament distribuït en la naturalesa. És un dels nucleòtids pirimídics que intervé en un gran nombre de reaccions bioquímiques.

 

Et convido a fer un comentari sobre aquesta entrada! Si necessites resoldre algun dubte o vols exposar la teva opinió fes-ho aquí, t’escolto.