Digestión de carbohidratos, síntesis y movilización de glucógeno

Etapas de la digestión del almidón, absorción de monosacáridos, reacciones de síntesis y degradación del glucógeno, regulación hormonal a través de la insulina, el glucagón y la adrenalina.

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Digestión de los carbohidratos

Los principales carbohidratos de la dieta son almidón, sacarosa, lactosa. El almidón está compuesto por residuos de glucosa unidos por enlaces α-1,4-glucosídicos y α-1,6-glucosídicos.

La degradación del almidón comienza en la cavidad oral bajo la acción de la α-amilasa salival con formación de dextrinas. En el estómago no hay enzimas de hidrólisis de carbohidratos, solo es posible una acción residual de la amilasa salival. En el duodeno, la α-amilasa pancreática descompone el almidón en maltosa (α-1,4) e isomaltosa (α-1,6).

En el borde en cepillo de los enterocitos actúan las glucosidasas de membrana: el complejo sacarasa-isomaltasa hidroliza la maltosa, la isomaltosa y la sacarosa; la lactasa (β-glucosidasa) descompone la lactosa en galactosa y glucosa. La actividad de la lactasa es máxima en los niños y disminuye con la edad, lo que en algunos adultos provoca déficit de lactasa.

Absorción de monosacáridos

La captación de glucosa por las células de los tejidos se realiza mediante proteínas de la familia GLUT. De especial importancia es GLUT4, el transportador dependiente de insulina del tejido muscular y adiposo.

Fosforilación de la glucosa en la célula

Tras entrar en la célula, la glucosa se fosforila inmediatamente a glucosa-6-fosfato. La reacción es catalizada por:

La glucosa-6-fosfato es un metabolito nodo y se utiliza para la síntesis de glucógeno, pentosas, otros monosacáridos, aminoácidos, así como para el catabolismo hasta CO₂ y H₂O con formación de ATP o hasta lactato.

Síntesis de glucógeno

La glicogénesis es activa en el periodo absortivo (1–2 horas después de comer). Etapas:

  1. Glucosa → glucosa-6-fosfato (hexoquinasa/glucoquinasa).
  2. Glucosa-6-fosfato → glucosa-1-fosfato (fosfoglucomutasa).
  3. Glucosa-1-fosfato + UTP → UDP-glucosa + pirofosfato (UDP-glucosa piroforforilasa).
  4. La glucógeno sintasa transfiere el residuo de glucosa desde la UDP-glucosa a un cebador de 5–8 residuos, formando un enlace α-1,4-glucosídico.
  5. Tras alargar la cadena en ~12 residuos, la enzima ramificadora (amilo-1,4→1,6-glucosidrasa) transfiere un fragmento de 5–6 residuos y forma un enlace α-1,6, el punto de ramificación.

Movilización del glucógeno

El glucogenólisis transcurre en el periodo postabsortivo (10–18 horas de ayuno) y durante la actividad física intensa. La enzima clave es la glucógeno fosforilasa, que escinde los enlaces α-1,4 generando glucosa-1-fosfato. En los puntos de ramificación, cuando quedan 4 residuos, la oligosacaridotransferasa transfiere un fragmento trisacárido a la cadena principal, dejando un residuo unido por un enlace α-1,6. Este enlace es hidrolizado por la α-1,6-glucosidasa, liberando glucosa libre.

La glucosa-1-fosfato se isomeriza a glucosa-6-fosfato. En los músculos se utiliza para necesidades propias (glucólisis). En el hígado, bajo la acción de la glucosa-6-fosfatasa, se forma glucosa libre que pasa a la sangre para mantener la glucemia.

Regulación hormonal

La síntesis y la degradación del glucógeno se regulan recíprocamente mediante la fosforilación de dos enzimas clave: la glucógeno sintasa (activa en su forma desfosforilada) y la glucógeno fosforilasa (activa en su forma fosforilada). El estado se valora mediante el índice insulina-glucagón (IIG).

La insulina (IIG alto, después de comer): a través de un receptor con actividad tirosina cinasa activa la proteín fosfatasa de las partículas de glucógeno, que desfosforila ambas enzimas: la glucógeno sintasa se activa y la glucógeno fosforilasa se inactiva. Paralelamente, la insulina estimula la inserción de GLUT4, induce la glucoquinasa y activa la fosfodiesterasa, que destruye el AMPc.

El glucagón (en el hígado) y la adrenalina (a través de receptores β₂) actúan mediante la proteína G y la adenilato ciclasa: ATP → AMPc → activación de la proteín cinasa A. La PKA fosforila la fosforilasa cinasa, que activa la glucógeno fosforilasa, y al mismo tiempo fosforila la glucógeno sintasa, inactivándola. La adrenalina, a través de los receptores α₁, desencadena la vía del inositol trifosfato y la activación dependiente de Ca²⁺ de la fosforilasa cinasa.

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