Glucosa

Fructosa
Fórmula estructural de la fructosa
Fructosa, o levulosa, es una forma de azúcar encontrada en las frutas y en la
miel. Es un monosacárido con la misma fórmula empírica que la glucosa
pero con diferente estructura. Es una cetohexosa (6 átomos de carbono). Su
poder energético es de 4 kilocalorías por cada gramo. Su formula química es
C6H12O6.
Todas las frutas naturales tienen cierta cantidad de fructosa (a menudo con
glucosa), que puede ser extraída y concentrada para hacer un azúcar
alternativo.
Efectos sobre la salud
Se ha utilizado tradicionalmente como edulcorante para los diabéticos. A
diferencia del azúcar refinado que se absorbe instantáneamente produciendo
una subida y una bajada rápida de energía, la fructosa, es metabolizada y
guardada, en parte, por el hígado en forma de glucógeno como reserva para
cuando necesitemos hacer un esfuerzo. Sin embargo puesto que la fructosa
acaba transformándose en glucosa produciendo una elevación glucémica en
sangre ya no se considera un edulcorante recomendable para las personas
con diabetes.
La fructosa endulza más que la glucosa, por lo que se necesita menor
cantidad, consecuentemente se consume menos calorías, dado que es del
mismo valor calórico que la glucosa, 400 Kcal. por 100 gm
Muchas personas, sin saberlo, son más o menos intolerantes a la fructosa y
no pueden asimilar bien alimentos con alto contenido de este azúcar. En tal
caso, se dice que sufren intolerancia a la fructosa.
Glucosa
Ciclación de la glucosa
La glucosa o dextrosa, es un monosacárido con fórmula empírica C6H12O6,
la misma que la fructosa pero con diferente posición relativa de los grupos OH y O=. Es una hexosa, es decir, que contiene 6 átomos de carbono, y es
una aldosa, esto es, el grupo carbonilo está en el extremo de la molécula. Es
una forma de azúcar que se encuentra libre en las frutas y en la miel.

Características
Todas las frutas naturales tienen cierta cantidad de glucosa (a menudo con
fructosa), que puede ser extraída y concentrada para hacer un azúcar
alternativo. Pero a nivel industrial, tanto la glucosa líquida (jarabe de
glucosa) como la dextrosa (glucosa en polvo) se obtienen a partir de la
hidrólisis enzimática de almidón de cereales (generalmente trigo o maíz).
La glucosa, libre o combinada, es el compuesto orgánico más abundante de
la naturaleza. Es la fuente principal de energía de las células, mediante sus
oxidación catabólica, y es el componente principal de polímeros de
importancia estructural como la celulosa y de polímeros de almacenamiento
energético como el almidón y el glucógeno.
En su forma D-Glucosa, sufre una ciclación hacia su forma hemiacetálica
para dar sus formas furano y pirano (D-glucofuranosa y D-glucopiranosa)
que a su vez presentan anómeros alfa y beta. Estos anómeros no presentan
diferencias de composición estructural, pero si diferentes características
físicas y químicas. La D-(+)-glucosa es uno de los compuestos más
importantes para los seres vivos, incluyendo a seres humanos.
En su forma ß-D-glucopiranosa, una molécula de glucosa se une a otra
gracias a los -OH de sus carbonos 1-4 para formar celobiosa a través de un
enlace ß, y al unirse varias de estas moléculas, forman celulosa.
Diferentes representaciones de las formas linela y cíclica de la D-glucosa
Forma lineal de D-glucosa
α-Dglucopiranosa
β-Dglucopiranosa
Forma lineal D-glucosa
α-Dglucopiranosa
β-Dglucopiranosa
Forma lineal de D-glucosa
Forma lineal de D-glucosa
Biosíntesis
Los organismos autótrofos, como las plantas, la glucosa es sintetizada en la
fotosíntesis a partir de compuestos inorgánicos como agua y dióxido de
carbono, según la reacción:
6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
Los seres heterótrofos, como los animales, son incapaces de realizar este
proceso y toman la glucosa de otros seres vivos o la sintetizan a partir de
otros compuestos orgánicos. La glucosa puede sintetizarse a partir de otros
azúcares, como fructosa o galactosa.Otra posibilidad es la síntesis de
glucosa a partir de molécula no glucídicas, proceso conocido como
gluconeogénesis; hay diversas moléculas precursoras, como el lactato, el
oxalacetato y el glicerol.1
Lactosa
Fórmula de la lactosa
Molécula de lactosa, descompuesta en glucosa y en galactosa
La lactosa es un disacárido formado por la unión de una glucosa y una
galactosa. Concretamente intervienen una ß-galactopiranosa y una ßglucopiranosa unidas por los carbonos 1 y 4 respectivamente. Al formarse el
enlace entre los dos monosacáridos se desprende una molécula de agua.
Además, este compuesto posee el hidroxilo hemiacetálico, por lo que da la
reacción de Benedict.
A la lactosa se la llama también azúcar de la leche, ya que aparece en la
leche de las hembras de los mamíferos en una proporción del 4 al 5%. La
leche de camella, por ejemplo, es rica en lactosa. En los humanos es
necesaria la presencia de la enzima lactasa para la correcta absorción de la
lactosa. Cuando el organismo no es capaz de asimilar correctamente la
lactosa aparecen diversas molestias cuyo origen se denomina intolerancia a
la lactosa.
Cristaliza con una molécula de agua de hidratación, con lo que su fórmula
es: C12H22O11·H2O, luego se la puede también llamar lactosa monohidrato.
Su masa molar es 360,32 g/mol.
Amilopectina
Amilopectina
La amilopectina es un sacárido que se diferencia de la amilosa en que
contiene ramificaciones que le dan una forma molecular parecida a la de un
árbol: las ramas están unidas al tronco central (semejante a la amilosa) por
enlaces α-D-(1,6), localizadas cada 25-30 unidades lineales de glucosa. Su
peso molecular es muy alto ya que algunas fracciones llegan a alcanzar hasta
200 millones de daltones. La amilopectina constituye alrededor del 75% de
los almidones más comunes. Algunos almidones están constituidos
exclusivamente por amilopectina y son conocidos como céreos. La
amilopectina de patata es la única que posee en su molécula grupos éster
fosfato, unidos más frecuentemente en una posición O-6, mientras que el
tercio restante lo hace en posición O-3. Se diferencia del glucógeno por tener las
ramificaciones α-(1,6) cada 25-30 monómeros, pues éste tiene sus ramificaciones cada 812 unidades de glucosa.
Glucógeno
Estructura molecular del glucógeno
El glucógeno es un polisacárido de reserva energética de los animales,
formado por cadenas ramificadas de glucosa; es soluble en agua, en la que
forma dispersiones coloidales. Abunda en el hígado y en el músculo.

Estructura del glucógeno
Estructura del glucógeno
Su estructura puede parecerse a la de amilopectina del almidón, aunque
mucho más ramificada que ésta. Está formada por varias cadenas que
contienen de 12 a 18 unidades de α-glucosas formadas por enlaces
glucosídicos 1,4; uno de los extremos de esta cadena se une a la siguiente
cadena mediante un enlace α-1,6-glucosídico, tal y como sucede en la
amilopectina.
Una sola molécula de glucógeno puede contener más de 120.000 moléculas
de glucosa.
La importancia de que el glucógeno sea una molécula tan ramificada es
debido a que:
1. La ramificación aumenta su solubilidad.
2. La ramificación permite la abundancia de residuos de glucosa no
reductores que van a ser los lugares de unión de las enzimas
glucógeno fosforilasa y glucógeno sintetasa, es decir, las
ramificaciones facilitan tanto la velocidad de síntesis como la de
degradación del glucógeno.
El glucógeno es el polisacárido de reserva energética en los animales que se
almacena en el hígado (10% de la masa hepática) y en los músculos (1% de
la masa muscular) de los vertebrados. Además, pueden encontrarse
pequeñas cantidades de glucógeno en ciertas células gliales del cerebro.
Gracias a la capacidad de almacenamiento de glucógeno, se reducen al
máximo los cambios de presión osmótica que la glucosa libre podría
ocasionar tanto en el interior de la célula como en el medio extracelular.
Cuando el organismo o la célula requieren de un aporte energético de
emergencia, como en los casos de tensión o alerta, el glucógeno se degrada
nuevamente a glucosa, que queda disponible para el metabolismo
energético.
En el hígado la conversión de glucosa almacenada en forma de glucógeno a
glucosa libre en sangre, está regulada por la hormona glucagón y adrenalina.
El glucógeno hepático es la principal fuente de glucosa sanguínea, sobre
todo entre comidas. El glucógeno contenido en los músculos es para
abastecer de energía el proceso de contracción muscular.
El glucógeno se almacena dentro de vacuolas en el citoplasma de las células
que lo utilizan para la glucólisis. Estas vacuolas contienen las enzimas
necesarias para la hidrólisis de glucógeno a glucosa.
Metabolismo del glucógeno
Glucogénesis
La síntesis de glucógeno a partir de glucosa se llama glucogénesis y se
produce gracias al enzima glucógeno sintetasa. La adición de una molécula
de glucosa al glucógeno consume dos enlaces de alta energía: una
procedente del ATP y otra que procede del UTP.
La síntesis del glucógeno tiene lugar en varios pasos:

En primer lugar, la glucosa es transformada en glucosa-6-fosfato,
gastando una molécula de ATP.
glucosa + ATP → glucosa-6-P + ADP

A continuación se transforma la glucosa-6-fosfato en glucosa-1fosfato
glucosa-6-P ←→ glucosa-1-P

Se transforma la glucosa-1-fosfato en UDP-glucosa, con el gasto de
un UTP.
glucosa-1-P + UTP → UDP-glucosa + PPi

La glucógeno sintetasa va uniendo UDP-glucosa para formar el
glucógeno.
(glucosa)n + UDP-glucosa → (glucosa)n+1 + UDP

Por una reacción de ruptura de las triosas pasa fructosa 1-6 di-fosfato
a fosfato de hidroxicetona (o a gliceraldehido-3 fosfato).
Glucogenolisis
Debido a la estructura tan ramificada del glucógeno, permite la obtención de
moléculas de glucosa en el momento que se necesita. La enzima glucógeno
fosforilasa va quitando glucosas de una rama del glucógeno hasta dejar 4
moléculas de glucosa en la rama, la glucantransferasa toma tres de estas
glucosas y las transfiere a la rama principal y por último, la enzima
desramificante quita la molécula de glucosa sobrante en la reacción.
Enzimas de la glucogenolisis
En la glucogenolisis participan dos enzimas:

La glucógeno fosforilasa, que cataliza la fósforolisis o escisión
fosforolítica de los enlaces alfa 1-4 glicosídicos, que consiste en la
separación secuencial de restos de glucosa desde el extremo no
reductor, según la reacción:
(glucosa) n + Pi3 ←→ (glucosa) n-1 + glucosa-1-P
Esta reacción es muy ventajosa para la célula, en comparación con una de
hidrólisis.

Enzima desramificante del glucógeno. La glucógeno fosforilasa no
puede escidir los enlaces O-glicosídicos en alfa(1-6). La enzima
desramificante del glucógeno posee dos actividades: alfa(1-4) glucosil
transferásica que transfiere cada unidad de trisacárido al extremo no
reductor, y elimina las ramificaciones por los enlaces alfa 1-6
glicosídicos:
glucosa-6-P + H2O2 → glucosa + Pi
Regulación de la glucogénesis y la glucogenolisis
La regulación del metabolismo del glucógeno se ejecuta a través de las dos
enzimas; la glucógeno sintetasa que participa en su síntesis, y la glucógeno
fosforilasa en la degradación.

La glucógeno sintetasa tiene dos formas: glucógeno sintetasa I
(independiente de la presencia de glucosa 6 fosfato para su acción),
que no está fosforilada y es activa, y la glucógeno sintetasa D
(dependiente de la presencia de glucosa 6 fosfato para su acción), que
está fosforilada y es menos activa.

La otra enzima, la glucógeno fosforilasa, también tiene dos formas:
glucógeno fosforilasa b, menos activa, que no está fosforilada y la
glucógeno fosforilasa a, activa, que está fosforilada.
Tanto la glucógeno sintetasa como la glucógeno fosforilasa se regulan por
un mecanismo de modificación covalente.
Las hormonas adrenalina y glucagón activan las proteínas quinasas que
fosforilan ambas enzimas, provocando activación de la glucógeno
fosforilasa, estimulando la degradación del glucógeno; mientras que la
glucógeno sintetasa disminuye su actividad, lo que inhibe la síntesis de
glucógeno.
La hormona insulina provoca la desfosforilación de las enzimas, en
consecuencia la glucógeno fosforilasa se hace menos activa, y la glucógeno
sintetasa se activa, lo que favorece la síntesis de glucógeno.
Es decir, que hormonas como la adrenalina y el glucagón favorecen la
degradación del glucógeno, mientras que la insulina estimula su síntesis.
Trastornos metabólicos
Las glucogenosis o trastornos del metabolismo del glucógeno son un
conjunto de nueve enfermedades genéticas, la mayoría hereditarias, que
afectan la vía de formación del glucógeno y las de su utilización.