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• Hector Gutierrez

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Glucosa

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a glucosa es un monosacárido con fórmula molecular C6H12O6. Es una hexosa, es decir, contiene 6 átomos de carbono, y es una aldosa, esto es, el grupo carbonilo está en el extremo de la molécula (es un grupo aldehído). Es una forma de azúcar que se encuentra libre en las frutas y en la miel. Su rendimiento energético es de 3,75 kilocalorías por cada gramo en condiciones estándar. Es un isómero de la fructosa, con diferente posición relativa de los grupos -OH y =O. El azúcar de la sangre es casi toda glucosa. Los carbohidratos tales como la glucosa son necesarios en el organismo para la producción de energía y calor. Se absorben en el intestino, pasando al torrente circulatorio, y el exceso se almacena en el hígado en forma de glucógeno o se convierte engrasa visceral. Si la ingesta de carbohidratos es baja, el glucógeno hepático se trasforma nuevamente en glucosa, pasando una vez más al torrente circulatorio. Todos estos mecanismos están regulados por la hormona del páncreas: la insulina.1

Características de la glucosa. o La glucosa, libre o combinada, es el compuesto orgánico más abundante de la naturaleza. o Es la fuente primaria de síntesis de energía de las células, mediante su oxidación catabólica. o Es el componente principal de polímeros de importancia estructural como la celulosa y de polímeros de almacenamiento energético como el almidón y el glucógeno. o La glucosa es uno de los tres monosacáridos dietéticos, junto con fructosa y galactosa, que se absorben directamente al torrente sanguíneo durante la digestión. o Las células lo utilizan como fuente primaria de energía y es un intermediario metabólico. o Es uno de los principales productos de la fotosíntesis y combustible para la respiración celular.1

¿Dónde se encuentra? Todas las frutas naturales tienen cierta cantidad de glucosa (a menudo con fructosa), que puede extraerse y concentrarse para preparar un azúcar alternativo. Sin embargo, a escala industrial tanto el jarabe de glucosa (disolución de glucosa) como la dextrosa (glucosa en polvo) se obtienen a partir de la hidrólisis enzimática de almidón de cereales (generalmente trigo o maíz). 5

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Metabolismo de la glucosa. La glucolisis ha constituido el primer sistema enzimático principal que ha sido aclarado; atrajo la atención de algunos de los bioquímicos más importantes de la primera mitad del siglo XX. La experiencia en el estudio de la glicolisis ofreció una nueva visión y abrió nuevos caminos para el estudio de la enzimología y metabolismo intermediario. La glucolisis es uno de los sistemas multi-enzimaticos que catalizan a degradación de las moléculas combustibles y la recuperación de parte de su energía química en forma de ATP. Es la degradación anaeróbica de la glucosa que produce ácido láctico. Es una de las diversas rutas catabólicas, conocidas generalmente como fermentaciones anaeróbicas, mediante las cuales muchos organismos obtienen energía química de varios combustibles orgánicos en ausencia de oxigeno molecular. Dado que los organismos vivos surgieron inicialmente en una atmosfera que carecía de oxígeno, la fermentación anaeróbica es el tipo de metabolismo biológico más primitivo destinado a la obtención de energía de las moléculas nutrientes. La mayor parte de los organismos superiores has conservado la capacidad de efectuar la degradación anaeróbica de la glucosa a lactato, que se ha convertido así en una etapa de preparación del catabolismo aeróbico de la glucosa. Además, en la mayor parte de los animales la glucolisis desempeña un papel de mecanismo de emergencia capaz de producir energía durante periodos cortos en los que no se dispone de oxígeno.2

Faces de la glucólisis: Primero entra la molécula de glucosa a la célula y se aloja en el citosol, donde encontrara todas las enzimas y elementos necesarios para su procesamiento. o Primera fase de la glucólisis 1. Forforilación: La glucosa se fosforila en el alcohol por la hexoquinasa. La hexoquinasa une el fosfato del ATP mediante un enlace fosfoéster y la transforma en Glucosa-6fosfato. La Glucosa-6-P está preparada para los procesos que continúan en la glucólisis. La fosforilación transforma 1 molécula neutra en una molécula cargada negativamente. Hace que ahora, la glucosa-6-P no pueda volver a salir por la membrana debido a su carga negativa. 2. Isomerización: por medio de la fosfofructuosa isomeraza sufre una reacción de isomerización (un isómero es una molécula con el mismo peso molecular pero con su estructura acomodada de diferente forma) y la vuelve “fructuosa 6 fosfato”, transformándola, también, de aldosa a cetosa. 3. Fosforilación: Implica la adquisición de un segundo fosfato que va a parar al C1 y forma la fructosa-1,6-bisfosfato. Lo realiza la fosfofructoquinasa-1 (PFK-1). La fructosa-1,6-bisfosfato es completamente simétrica. La PFK-1 es un enzima clave en la glucólisis.

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4. Escisión: La fructosa-1,6-bisfosfato se parte por la mitad por medio de la aldolasa y da dos moléculas (dihidroxiacetona-fosfato (DHAP) y gliceraldehido-3-fosfato (G3P)). La glucólisis se da a partir del gliceraldehido-3-P. por lo que debe transformarse la dihidroxiacetona fosfato para continuar 5. Isomerización: por medio de la enzima “triosa fosfato isomerasa” la dihidroxiacetona fosfato, procederá a convertirse en gliceraldehido 3 fosfato. o Segunda fase de la glucólisis A partir del G3P comienzan las transformaciones que dan lugar a Piruvato. 6. Sigue una Fosforilación acoplada a un oxidación en la cual la enzima Gliceraldehido-3Fosfatodeshidrogenasa oxida el grupo aldehído a ácido (gasta un NAD, que se reduce a NADH) y agrega un grupo fosfato que obtiene de un ortofosfato (Pi) generando así 1,3 bis-fosfoglicerato. 7. La fosforilación a nivel de sustrato se consigue porque hay ATP con un fosfato ya activado. El 1,3-Bisfosfoglicerato cede 1 fosfato para sintetizar ATP. La reacción la cataliza la fosfogliceratoquinasa. El producto de la síntesis de ATP es el 3fosfoglicerato. 8. El P3 debe pasar a la posición 2. Se consigue mediante el enzima fosfogliceromutasa. La mutasa tiene un fosfato activo, que se lo da a la posición 2. Para convertirlo en 2 fosfoglicerato. 9. Se produce la deshidratación del OH. Se transforma el alcohol en enol, por la enolasa. Es parecido a Pyruvato, pero con enol y un fosfato. Se llama fosfoenolpiruvato (PEP). Es una molécula muy inestable 10. Posteriormente sigue una reacción de fosforilación a nivel de sustrato, donde perderá su ultimo fosforilo para generar ATP y se transforma en Piruvato por la Piruvatoquinasa.3

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Pruebas de determinación de glucosa Es importante el momento en que se extra la sangre, para la determinación de la cantidad de glucosa. Si se usan muestras tomas en ayunas, las elevaciones por encima de los niveles normales son de valor diagnostico en la diabetes mellitus. La concentración de glucosa postpandrial en muestras obtenidas 2 horas después de su comida, se halla muy raramente por encima delo normal en los individuos sanos, mientras que en los diabéticos las cifras son altas. Si las determinaciones de glucosa se efectúan en filtrados libres de proteínas es recomendable realizar cuanto antes la obtención de la operación de la obtención del filtrado, para disminuir la transformación o glicolisis, puesto que el filtrado es más estable. Si se debiera retardar el momento de la determinación de la glucosa, se usara como preservativo y anticoagulante el floruro de sodio, puesto que destruye las enzimas glucolticas, la glucolisis puede también prevenirse si se coloca la muestra en el refrigerador. Sim embargo, es recomendable que las determinaciones de glucosa de hagan lo más rápido posible luego de la obtención dela muestra. La mayoría de los métodos usados en la determinación de glucosa se basan en que la molécula contiene un grupo aldehído que posee propiedades reductoras. En el método de Folin-Wu pueden obtenerse valores mayores por la adicción a la glucosa de otras sustancias con acción reductora, no obteniéndose entonces el verdadero valor correspondiente a la glucosa. El método de Benedict es el más específico pero su coloración no es estable. Se ha desarrollado un método que emplea la glucosa-oxidasa que da valores próximos al del verdadero valor de la glucosa. También ha sido presentado un método que utiliza la otoluidina, que no depende de la capacidad reductora de la glucosa.1 El nivel de glucosa sanguínea en ayunas al principio de la mañana es normalmente de 80 a 100 mg/dL, y se consideran que 110 mg/dL representan el límite superior de la normalidad. Una glucemia en ayunas por encima de este valor suele indicar diabetes mellitus, o mucho menos frecuentemente, una diabetes hipofisaria o suprarrenal. En una persona diabética, la concentración basal de la glucosa en sangre es casi siempre superior a 110 mg/dL, y con frecuencia supera los 140 mg/dL. Con la ingestión de glucosa, estas personas presentan una glucemia muy superior a la normal, como se muestra en la gráfica inferior y el nivel de glucemia vuelve al nivel incial solamente cuando han transcurrido de 4 a 6 horas. Esta lenta caída de la curva y la ausencia de caída por debajo de la ingesta demuestran que en el diabético no hay secresión de insulina tras la ingesta de glucosa, y habitualmente, puede establecerse un diagnóstico de la diabetes mellitus con una curva.7

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Curva de Tolerancia a la Glucosa Concentración de glucosa (mg/dL)

250 200 150 Normal

100

Diabtes 50 0 Ingesta

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3

4

5

Horas

Método de GOD-POD: el cual consiste en la preparación de un cromógeno. En un primer paso, la glucosa oxidasa cataliza la oxidación de la D-glucosa a ácido D-glucónico, con formación de peróxido de hidrógeno. Éste es usado por la peroxidasa para oxidar a la 4 aminofenazona y al fenol, dando lugar a la quinonaimina coloreada. La intensidad del color será proporcional a la concentración de glucosa en la sangre.6

Patologías asociadas a los niveles de glucosa Hallaremos cifras altas de niveles de glucosa en sangre en la diabetes mellitus, en el hipertiroidismo, en los casos de hiperfunción de la hipófisis y de las glándulas suprarrenales, así como en casos de tensión emocional muy acentuada. En la pancreatitis, enfermedades infecciosas, afecciones intracraneanas y anestesia se observan grados leves de hiperglucemia. En los casos de sobredosis de insulina, de tiroides insuficiente, o de afecciones hipofisarias o adrenales, así como en las enfermedades en que se encuentre alterado el almacenamiento del glucógeno en el hígado, se observaran cifras bajas de glucosa en sangre.1

Diabetes La principal de estas enfermedades es la diabetes, ya sea tipo 1 o tipo 2 ambas son causadas por la hiperglucemia, sus características son: o Diabetes tipo 1 o “juvenil”: puede ocurrir a cualquier edad, pero es más común su diagnóstico en niños, adolescentes y adultos jóvenes, se debe a que las células beta del cuerpo son destruidas por el propio organismo y por lo tanto no producen la insulina suficiente para que esta entre en la célula. La causa exacta de este tipo de diabetes se desconoce, pero la más probable es un trastorno auto inmunitario. Una infección o algún

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otro desencadenante provoca que el cuerpo ataque por error las células productoras de insulina del páncreas. Se contrarresta fácilmente, el único tratamiento existente es inyectar frecuentemente insulina para regular el proceso. Este tipo de trastorno se puede transmitir de padres a hijos. o Diabetes tipo 2: es un trastorno de las células beta. la grasa, el hígado y las células musculares normalmente no responden a la insulina. Esto se denomina resistencia a la insulina. Como resultado, el azúcar de la sangre no entra en las células con el fin de ser almacenado para obtener energía. Por lo general, la diabetes tipo 2 se desarrolla lentamente con el tiempo. La mayoría de las personas con esta enfermedad tienen sobrepeso en el momento del diagnóstico. El aumento de la grasa le dificulta al cuerpo el uso de la insulina de la manera correcta. Los antecedentes familiares y los genes juegan un papel importante en la diabetes tipo 2. Un bajo nivel de actividad, una dieta deficiente y el peso corporal excesivo (especialmente alrededor de la cintura) aumentan el riesgo.4

Cuestionario: 1) ¿Qué es la glucosa? Es una forma de azúcar que se encuentra libre en las frutas 2) Menciona 2 características de la glucosa  compuesto orgánico más abundante de la naturaleza.  síntesis de energía de las células 3) ¿Cuál es la estructura la glucosa? H | C=O C6H12O6 | H-C-OH | H-C-OH | HO-C-H | H-C –OH | CH2OH 4) ¿Cuál es su importancia para el cuerpo humano? Los carbohidratos tales como la glucosa son necesarios en el organismo para la producción de energía y calor.

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Se absorben en el intestino, pasando al torrente circulatorio, y el exceso se almacena en el hígado en forma de glucógeno o se convierte engrasa visceral. 5) ¿Dónde se puede encontrar? Todas las frutas naturales y apartir de la hidrolisis enzimática de almidon de cereales 6) ¿Para qué sirve la glicolisis? catalizan a degradación de las moléculas combustibles y la recuperación de parte de su energía química en forma de ATP 7) Numera las reacciones de la glucosa 1. Forforilacion 2. Isomerización 3. Forforilacion 4. Escicion 5. Isomerización 6. Fosforilacion acoplada a una oxidación 7. Fosforilacion a nivel de sustrato 8. Intercambio intracelular del fosfato 9. Deshidratación 10. Fosforilacion a nivel de sustrato 8) ¿Cuál es el método más utilizado para la determinación e glucosa en sangre? Método de GOD-POD 9) ¿Cuál es el trastorno en la diabetes tipo 1? La destrucción auto inmune de las células-β 10) ¿En qué patologías, aparte de diabetes, podemos encontrar niveles altos de glucosa?  Diabetes mellitus  Hipertiroidismo  Hiperfunción de la hipófisis y de las glándulas suprarrenales  Tensión emocional muy acentuada  Pancreatitis  Enfermedades infecciosas  Afecciones intracraneanas  Anestesia

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Bibliografía: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

“Manual para técnicos de laboratorio” IRWIN A. OPPENHEIM. “Texto de bioquímica” M. en C. IMMER OROZCO HIDALGO. “Bioquímica” JERENY MARK BERG. “Diabetes mellitus en la práctica clínica” TEBAR MASSO, ESCOBAR IMÉNEZ. “Nutrición humana” JAVIER MARTINEZ MANZÓ. “Determinación cuantitativa de glucosa” SPINREACT. “Tratado de fisiología médica” ARTHUR C. GUYTON, JOHN E. HALL.

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