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Importancia de los carbohidratos El conocimiento de la estructura y las propiedades de los carbohidratos de importancia

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Importancia de los carbohidratos

El conocimiento de la estructura y las propiedades de los carbohidratos de importancia fisiológica es fundamental para la comprensión de la participación de estos en la economía del organismo de los mamíferos. El azúcar glucosa constituye el carbohidrato más importante. La mayor parte de los carbohidratos de la dieta se absorbe como glucosa al torrente sanguíneo o se convierte en esta en el hígado, y es a partir de la glucosa que se puede formar otros carbohidratos en el cuerpo. La glucosa constituye en un combustible tisular importante de los mamíferos y un combustible universal para el feto. La glucosa se convierte a otros carbohidratos que desempeñan funciones específicas. (Pagina 175- bioquímica de Harper) Los carbohidratos son compuestos orgánicos por carbono, hidrogeno y oxigeno, en algunos tipos intervienen también el azufre y nitrógeno. Los carbohidratos tienen diversas funciones: desde el punto de vista energético, la glucosa es el combustible más común para satisfacer las necesidades de la mayoría de los organismos, además, actúan como materiales de reserva energética. Los carbohidratos integran la estructura fibrosa y leñosa de los vegetales, formada principalmente por celulosa, el compuesto orgánico abundante en la naturaleza. En los animales, ciertos carbohidratos de gran peso molecular. Los carbohidratos son precursores de ciertos lípidos y de dos factores vitamínicos, el acido ascórbico y el inositol. Los carbohidratos se definen como lo derivados de aldehídos o cetonicos de alcoholes poli hídricos, o sea, con varios grupos OH. Cuando ya no es posible fragmentar, por hidrólisis, una molécula en que se encuentran una

función reductora, aldehído o cetona y varias funciones alcohol, el compuesto recibe el nombre de azúcar simple o monosacáridos. (Pagina 166 y 167 bioquímica- José laguna) Monosacáridos Los monosacáridos pueden considerarse polihidroxialdehidos, polihidroxicentonas y sus derivados. Todos los monosacáridos simples tienen la formula empírica general donde n es cualquier numero entero de 3 a 9. Independientemente del número de carbones, todos los monosacáridos pueden agruparse en una de dos cales generales aldosa o cetosas. Las aldosas contienen un grupo aldehído funciones, mientras que las cetosas poseen un grupo cetona funcional. Luego las subclases se identifican con base en su contenido de carbone siguiendo esta terminología, aldotriosa, cetotriosa, aldotetrosa, cetotrestosa, etc. La aldosa más simple es el gliceraldehido, en tanto que la cetosa mas sencillas es la dihidroxiacetona, estos se consideran los compuestos unitarios de los que se derivan homólogos superiores en cada clase. (Páginas 182 a 184- bohinski bioquímica)

Monosacáridos simples: las triosas de interés en biología son de Dgliceraldehido y la dihidroxiacetona, esta estructura le permite tener dos estereoisomeros, el D y el L, de acuerdo con la posición de H y el OH vecinos al alcohol primerio, -CH2OH. En las células predominan los azucares derivados del D-gliceraldehido. La dihidroxiacetona no tiene carbono asimétrico. El estudio de la

estructura y las propiedades generales de los carbohidratos se basa en la hexosa más importante y común, la glucosa. (Páginas 167 y 168 bioquímica -José laguna)

Disacáridos Entre tantos disacáridos de origen natural, la sacarosa y la lactosa son los de mayor abundancia e importancia. La primera consta de una AD-glucosa y una B-D-fructosa unidas mediante el A1 de la glucosa y el B2 de la fructosa: enlace glicosidico. La sacarosa, presente en todo el reino vegetal abunda sobre todo en la caña de azúcar, la remolacha y el jarabe de arce. Es el producto granulado que se obtienen mediante el procesamiento de esos vegetales y se conoce en general como azúcar de mesa. La lactosa está formada por B-D- galactosa y D-glucosa, unidas por el B1 de la galactosa y la posición 4 de la glucosa, es decir un enlace glicosidico B, es el carbohidrato más abundante en la leche. Polisacáridos Son polímeros de monosacáridos constituidos por 10 a muchos miles de unidades de monosacáridos y pueden alcanzar pesos moleculares de varios millones, tienen funciones estructurales y de reserva. Los tres elementos estructurales que definen un polisacárido son: La identidad de los monómeros glicosilicos constituyentes, la naturaleza de los enlaces glicosidicos entre ellos y cuando es pertinente la secuencia de residuos glicosilicos, los polisacáridos pueden clasificarse como homopolisacaridos o heteropolisacaridos.

Como los heteropolisacaridos suelen estar formados por solo dos monómeros glicosidicos diferentes, en una secuencia repetitiva, se trata de moléculas que no encierran información. Los polisacáridos de origen natural tienen grandes variaciones de tamaño, pues llegan a tener varios miles de residuos glicosilicos, además el numero de tales residuos suelen fluctuar de una muestra a otra del mismo material. Por tanto, el peso moléculas de los polisacáridos tienen escaso valor fisicoquímico. Los más importantes, almidones: constituyen sustancias de reserva en las plantas, abundando en los tubérculos y las semillas de los cereales, los almidones están formados por unidades de glucosa Combinadas entre sí por uniones glucosidicas, la unidad estructural de disacárido, repetida periódicamente, es la maltosa, la cual da origen a dos tipos de moléculas, la amilosa y la amilopectina. Glucógenos: están presentes en los tejidos animales, tienen forma globular, su peso moléculas oscila alrededor de varias decenas de miles, ganan o pierden moléculas de glucosa con gran facilidad y son un material de reserva ideal para conservar el equilibrio adecuado entre la formación y el consumo de la glucosa. Celulosa: la celulosa, el compuesto orgánico mas abundante en la naturaleza está constituida por cadenas no ramificadas de unidades de glucosa enlazadas por uniones glucosidicas, en los seres humanos es un material indigeribles, pues las secreciones digestivas carecen de las enzimas adecuadas para degradarlas. Glicosaminoglicanos: son polímeros no ramificados de polisacáridos, compuestos por unidades repetidas de un disacárido anteriormente se llamaban mucopolisacaridos, el menos típico de los Glicosaminoglicanos es el acido hialuronico, pues no contienen

sulfato, no se une covalentemente a proteínas y no tiene otros componente de tipo de carbohidrato en su molécula. Glicoproteínas: son proteínas con pesos moleculares de 15000 a más de 1 millón, a las cuales se unen covalentemente una o varias cadenas de oligosacaridos, con menos de 15 residuos de azucares, que llegan a formar de uno a 60% del peso total de la molécula.

(Paginas de 393 a 398 bioquímica José laguna bioquímica de Harper)

Glicoproteínas: existen diferentes tipos de conjugados de carbohidratos y péptidos en la naturaleza, el término glicoproteína se usa en general para referirse a una molécula verdadera de dimensiones específicas, integrada por una o más unidades oligosacaridas de modo covalente a cadenas laterales especificas de aminoácidos. Las glicoproteínas suelen tener un mayor porcentaje de proteínas que carbohidratos. Los términos proteoglicano y peptidoglicano designan agregados masivos formados por carbohidratos y proteínas o pequeños péptidos, para lo cual es la palabra molécula no tiene significado preciso. Existen glicoproteínas en todo tipo de organismos, aunque prevalecen sobre todo en los líquidos y las células de los animales, en las que tienen muchas funciones. Se encuentran muy difundidas en la membrana de células o asociación de la membrana como componentes de la cubierta superficial. Como grupo las glicoproteínas manifiestan grandes diferencias en su contenido de carbohidratos, el cual fluctúa de menos de 1% hasta el

80% del peso total. Las glicoproteínas con 4% o más de carbohidrato se llaman en ocasiones mucoproteinas porque se exhiben un gran viscosidad, los grupos oligosacaridos fijos al grupos OH de la serina y la treonina se llaman o-ligados, mientras que los fijos al grupo amida NH2 de la asparagina se llaman N-ligados. El número de grupos oligosacaridos por molécula de proteína es variable, pero todos los grupos de la molécula suelen ser idénticos. (Páginas 406 y 407-bioquímica de Harper)

Metabolismo de los carbohidratos

Según el organismo y sus condiciones de crecimiento, la vida de la glicolisis puede cumplir distintas funciones, en muchos microorganismos que viven en condiciones anaeróbicas, sirve como la principal vía productora de energía por catabolismo de carbohidratos, lo que da por resultado la formación de productos metabólicos finales específicos, como etanol, acido láctico y glicerol. Este tipo de proceso suele llamarse fermentación. En condiciones aeróbica, las reacciones de glucolisis comprenden la fase inicial de la degradación de carbohidratos, que luego se enlaza con otra serie de reacciones de suma importancia, llamada ciclo del acido cítrico en este caso la glucolisis y el ciclo de acido cítrico provoca una oxidación completa de los carbones de una hexosa para formar CO2. Este proceso va acompañado por la liberación de grandes cantidades de energía metabólica potencialmente útil, sobre todo en forma de nicotinamida adenindinucleoticos reducidos.

Glucolisis A partir de los sustratos iníciales, la degradación atraviesa una serie consecutiva de reacciones enzimáticas que dan por resultado la formación de productos específicos: lactato o alcohol y CO2. En las próximas páginas se examinaran muchas de las facetas de esta vía, considerada como un todo, y también se enfocaran casi todos sus pasos individuales. Esbozo general de la energética de la glucolisis La tasa de producción neta de ATP es muy sencilla. Con glucosa libre como sustrato inicial existen dos reacciones que consumen ATP, para la formación de glucosa-6-fosfato y la fructosa 1.6bisfosfato y dos que lo producen, la formación de 3-fosfoglicerato y la de piruvato. Sin embargo, las reacciones de producción de ATP generan un total de 4ATP, pues cada hexosa e rompe en dos triosas, en gorma global, entonces se consumen 2ATP y se producen 4ATP, lo que se traduce en una ganancia neta de 2ATP. Con glucógeno como sustrato inicial solo se necesita ATP para la formación de bisfosfato de fructosa y por tanto la ganancia neta es de 3ATP, este tipo de análisis es relativamente simple, por lo que no debe ser difícil comprender su importancia: aunque para la glucolisis la célula necesita gastar energía al formar 1.6FBP, luego se genera una mayor cantidad de esta gracias a la conversión subsecuente de 1.6FBP en lactato, de modo que se tienen ganancia neta de ATP. Desde luego la energética de la glucolisis implica más que el simple computo de moléculas de ATP, puede comprenderse un poco más acerca de la energética de cada paso si se examinan los cambios de energía libre estándar de cada reacción.

Usando glucosa libre como punto de partida, se observa que la fase endergonica, que consiste en la parte inicial de la vía glucolitica, está formada por tres barreas de energía.

NAD+ en la glucolisis En condiciones anaeróbicas, para la glucolisis se requieren dos deshidrogenasas diferentes dependientes del NAD, una que necesita NAD+ y produce NADH, otro que requiere NADH y produce NAD+. En otras palabras, la deshidrogenasa del fosfato de gliceraldehido y deshidrogenasa del lactato son enzimas complementarias, eta acoplamiento interno significa que la cantidad de NAD+ esta constante reposición. Es probable que el cerramiento de ciclo de NAD+ sea la principal función bioquímica de la deshidrogenasa termina, incluso más que el flujo de energía mencionado en la sección precedente. Algunas reacciones individuales de la glucolisis Fosforilasa del glucógeno La primera reacción en el catabolismo del glucógeno es la eliminación secuencial de los residuos de glucosa, cataliza por la ampliamente distribuida Fosforilasa del glucógeno. Este fenómeno implica el ataque de Pi a los residuos de glucosa en los extremos no reductores de la estructura del glucógeno. El proceso ocurre en forma sucesiva hasta que se aproxima a unos cuatro residuos de un punto de ramificación. En ese punto, otra enzima transfiere un fragmente intacto de triglucosa a una ramificación vecina, formando un enlace. Luego una tercera enzima, la glucosidasa recorta la unidad restante de glucosa que participa en el enlace y libera para que sea metabolizada como glucosa libre después de su conversión, dependiente del ATP,

en G6P. Enseguida se reanuda la acción de la Fosforilasa del glucógeno hasta que se llega a otro punto de ramificación, el resultado es la glucosa del glucógeno se moviliza como glucosa 1-fosfato. Las enzimas convertidoras fosforiladores/desfosforiladores son: cinasa de la Fosforilasa, una cinasa proteínica de especificidad restringida a la Fosforilasa y otra proteína objetivo y fosfatasa de las proteínas, una enzima que puede actuar sobre diversas fosfoproteínas. Hexocinasa y glucocinasa Es obvio que las hexocinasas participan en la formación de fosfatos de hexosa. Aunque la mayoría exhibe gran afinidad por la glucosa, otras hexosas pueden funcionar como sustratos. En algunos organismos esta presente de una Hexocinasa. Las hexocinasas también manifiestan características regulatorias y sus reguladores son ATP, ADP y G6P. Nótese que los reguladores son, de hecho, uno de los sustratos y dos de los productos de la reacción. Fosfoglucomutasa y fosfogliceromutasa La isomerización posicional del fosfato, la transferencia de un grupo fosfato de una posición OH a otra en un sustrato ocurre dos veces en la vía de la glucolisis. Aunque participan dos enzimas diferentes, amabas tienen el mismo mecanismo de acción, el cambio de posiciones de fosfato se efectúa de manera indirecta gracias a la participación intermediaria de un indispensable cofactor fosfodiesterico: glucosa-1.6-bisfosfato, para la Fosfoglucomutasa y del 2,3- bisfosfoglicerato para la fosfogliceromutasa, solo se necesitan pequeñas cantidades de cada cofactor para iniciar la acción de cada mutasa, ya que este se regenera durante la reacción, por tanto los cofactores no se consideran como verdaderos intermediarios metabólicos de la vida de la glucolisis.

Fosfofructocinasa-1 Después de completarse la isomerización aldo -> ceto de G6P -> F6P, se usa ATP para la conversión de la fructosa 6-fosfato en fructosa 1-6bisfosfato. La enzima participante, fosfofructocinasa-1, es muy específica para el isómero D de la F6P como sustrato, pero fuera de eso tiene las características de funcionamiento típicas de otras cinasas dependientes del ATP. En la actualidad se denomina fofofructocinasa-1 para diferenciarla de otra enzima, la fosfofructocinasa-2, que forma fructosa 2-6 bisfosfato, un importante regulador de la glucolisis y la glucogénesis. La actividad de la fosfofructocinasa-1 depende de muchas influencias regulatorias y es la principal enzima regulatoria de la vida de glucolisis. Aldolasa La Aldolasa del bisfosfato de fructosa cataliza el único paso degradatorio de la glucolisis en el que se rompe en enlace CC. Este paso tienen por consecuencia el fraccionamiento de una unidad de seis carbonos en dos unidades de tres carbones. Junto con la isomerasa de las triosas, el efecto global consiste de modo específico en la conversión de una molécula de 1.6-FBP en dos fliceraldehido-3fosfato. Glucogénesis La glucogénesis, es decir la formación de glucógeno y glucosa a partir de los fragmentos de carbono más pequeños del piruvato y el lactato, se realiza mediante la participación conjunto de varias enzima glucoliticas que pueden funcionar en sentido inverso y diferentes enzimas que sustituyen a la glucolisis operan de modo reversible. (Páginas 491 a 493, 496 y 497, 500 a 505 y 514. Bioquímica de Harper)

Vías metabólicas de los carbohidratos Digestión y absorción: una vez efectuada la digestión en el intestino, los monosacáridos a través de la circulación porta alcanzan la celdilla hepática, donde una porción es utilizada y el resto se distribuye por vía sanguínea a todo el organismo. Fosforilacion e interconversion de hexosas: ocurre en la mayoría de las celular, la galactosa se convierte en galactosa-1-fosfato y al final todas las hexosas forman glucosa-6-fostafato. Síntesis de glucógeno: el proceso de síntesis de glucógeno a partir de glucosa se denomina glucogénesis. La síntesis de glucógeno o de glucosa a partir de compuestos que no son carbohidratos, se llama glucogénesis. Degradación del glucógeno: la degradación del glucógeno tisular o glucogenolisis, implica su paso a glucosa-6-fosfato, en el hígado el proceso termina formando glucosa libre, la cual pasa a sangre. Conversión de glucosa a piruvato: es el camino degradativo mas importante, se acompaña de liberación de energía, parte de la cual se almacena en el ATP. Conversión de glucosa en pentosas: esta vía constituye el ciclo de las pentosas y su función es la de proveer a la célula de pentosas, necesarias para la síntesis de los ácidos nucleícos y coenzimas, además es una vía metabólica generadora de NADPH, indispensable para las reducciones biosinteticas como la síntesis de ácidos grasos y esteroides.

Fosforilacion e interconversion de hexosas: la fosforilacion de las hexosas se realiza mediante enzimas catalizadores de la transferencia irreversible del fosfato del ATP a una hexosa. Existan dos tipos de enzimas, un tipo es el de la hexoquinasa, con Km baja para la glucosa, poca especificad y ampliamente distribuida. Las isomerasas específicas catalizan reversiblemente la conversión de la glucosa-6-fosfato en la fructosa-6-fosfato y de esta en la manosa-6fosfato. Conversión de la glucosa-6-fosfato en glucosa: la glucosa-6-fosfato solo puede salir de las células perdiendo el fosfato, en el hígado, el riñón y el intestino, la glucosa-6-fosfatasa produce la hidrólisis irreversible del ester para dar glucosa y orto fosfato. La regulación de la fosforilacion de las hexosas depende en gran parte de la concentración del ATP, cuando disminuye este, baja la fosforilacion, por otro lado, la utilización de la hexosa fosforilada favorece la fosforilacion de la hexosa no fosforilada. Metabolismo del glucógeno En la vía metabólica descrita por Leloir, el glucógeno se forma por la incorporación repetida de unidades de glucosa a diversas moléculas de carbohidratos, el aceptor por excelencia es el glucógeno ya formado. Normalmente parte de la glucosa ingerida se destina a la formación del glucógeno, para ellos, se traslada en el grupo fosfato en posición 6, de la glucosa-6-fosfato en posición 6, de la glucosa-6fosfato 1 y forma la glucosa-1-fosfato, reacción catalizada por Fosfoglucomutasa. Degradación del glucógeno: la enzima Fosforilasa actúa sobre el glucógeno en el extremo de cada una de las múltiples cadenas cuyo extremo es un residuo de glucosa, con su C1 unido al C4 del penúltimo

residuo. En este sitio se introduce el HPO4-2 y desprende el residuo en forma de glucosa-1-fosfato. (Páginas 187 a 193 bioquímica, José laguna)

Patología Modificaciones del metabolismo de los carbohidratos en las enfermedades suprarrenales: en la hipofunción suprarrenal se presenta hipoglucemia más fácilmente observable en ayunas. En el hiperfuncionamiento suprarrenal se reconoce un cuadro diabético con glucosuria intermitente y disminución de la tolerancia a la glucosa, a menudo con resistencia a la insulina, quizás por el exceso de actividad adenohipofiaria. Hipoglucemia e hiperglucemia: el descanso de las cifras de glucemia por debajo de 60 mg por 100ml se denomina hipoglucemia, el ascenso por arriba de 100 o 120 ml se considera hiperglucemia. La hiperglucemia es un signo de diversas enfermedades, en especial de la diabetes, en este caso muchos problemas provienen de la alteración del metabolismo de los lípidos manifestados por cetosis y acidosis las cuales pueden llegar a poner en peligro la vida. Cuando existe un exceso de insulina, o en diabéticos con baja ingestión de alimentos y han hecho mucho ejercicio, aparece el choque hipoglucemico con convulsiones y como por falta de glucosa para funcionamiento cerebral. Diabetes clínica: el la diabetes mellitus humana, con el caso de los animales pancractomizados, aparece hiperglucemia y glucosuria, aumente de la excreción de nitrógeno, cetogenesis y deshidratación.

Se reconocen dos tipos de diabetes, la juvenil, de pronóstico grave y la del adulto, más benigna que aparece alrededor de la cuarta década. La diabetes es frecuente y la padecen de 1 a 2% de la población. Su característica común es la insuficiencia de la insulina, relativa o absoluta, modificada por la acción de las hormonas antagónicas de ella de origen hipofitario o por la acción de las hormonas antagónicas de ella de origen hipofisario o suprarrenal y la ingestión alimenticia, existe una reacción entre la obesidad y la diabetes, pues esta aparece más a menudo en persona obesas, quizás porque el obeso, al ingerir mas alimento crea una insuficiencia relativa de insulina con más facilidad, en la forma grave de diabetes juvenil suelen encontrarse valores de cero o cercano a él en la determinación de insulina del suero. La adrenocorticotrofina, produce un cuadro diabético por hiperfuncionamiento adrenocortical resistente a la acción de la insulina exógena, la hiperglucemia puede atribuirse a la acción gluconeogenica y la baja oxidación de la glucosa causada por los 11oxisteroides suprarrenales. Umbral renal para la glucosa: normalmente el glomérulo renal permite el paso de toda la glucosa presente en el ultra filtrado del plasma, pero esta es reabsorbida de manera que la orina está virtualmente libre de glucosa, cuando se excede la capacidad de absorción de la glucosa aparece la glucosuria, la salida de glucosa por orina, lo que ocurre en estado normal cuando la glucemia alcanza 170 mg por 100ml cifre considerada el umbral renal para la glucosa. En la diabetes renal el umbral para la glucosa disminuye y aparece la glucosuria con niveles de glucemia más bajos. Existen situaciones experimentales u observadas en enfermedades hereditarias, en que existe glucosa en la orina sin aumento de las cifres de glucemia.

(Páginas 218 a 222 bioquimica, José laguna) Acumulación intracelular de glucógeno Los depósitos intracelulares excesivos de glucógeno se observan en sujetos con trastornos del metabolismo de la glucosa o el glucógeno. Sean cuales sean las circunstancias clínicas las masas de glucógeno se presentan en torina de vacuolas clases intracitoplasmicas. Es importante diferenciar entre la vacuolizacion por glucógeno y otros tipos de vacuolizacion intracelular, como la producida por lípidos o agua. Insulinoma La causa más importante de la hipoglucemia espontanea es la secreción excesiva e inapropiada de insulina por los tumores de las celular B del páncreas, estos tumores, denominados insulinomas, ocurren a cualquier edad, aunque resultan más corrientes entre la cuarta y sexta década. Las diversas características clínicas asociadas con estos tumores son debidas a la hipoglucemia que inducen. El diagnostico de hipoglucemia debe establecerse utilizando los criterios conocidos como triada de whipple, ataques hipoglucemicos precipitados por el ayuno, nivel de glucosa en el plasma inferior a 20 mg/dl alivio rápido de los síntomas por administración de glucosa. Puesto la producción excesiva e inapropiada de insulina es la causa de la hipoglucemia resulta esencial utilizar un radioimnunoensayo para la insulina a fin de confirmar diagnostico. Galactosemia la galactosemia es un trastorno genético rara que se transmite como rasgo autosomico recesivo. La prevalencia del estado homocigoto va de 1 caso por 18,000 a 1 por 180000. Dicha alteración se caracteriza por un nivel bajo de glucosa en el plasma y la

imposibilidad de metabolizar galactato, monosacáridos contenido en la leche como constituyente del disacárido lactosa, el síndrome clásico se desarrolla en los recién nación que parecen normales al principio pero después de la ingestión de leche empiezan a vomitar y desarrollan diarrea, ictericia, detención del crecimiento, cirrosis, cataratas y retraso mental. Las tres enzimas que afectan el metabolismo de la galactosa son galactocina. La falactosa-1-fosfato uridiltranferaa y UDP-glucosa-4epimersa y casi todos los defectos relacionados con Transferasa. (Páginas 21 y 22 patología estructural y funcional)

Determinación de la glucosa La mayoría de las determinaciones químicas de la glucosa e basan en sus propiedades reductoras y debido a la usencia de especificidad son demasiado utilizadas, el método de la ortosoluidina es el único procedimiento químico utilizado todavía ampliamente se basa en la condensación de aldosacaridos tales como la glucosa con una mina aromática y acido acético glacial. Posteriormente se mide por espectrofotometría el color verde a que da lugar, este método puede utilizare con plasma, orino o liquido cefalorraquídeo sin precipitación proteica, la galactosa y la manosa reaccionan por igual mientras que la lactosa, la maltosa, la sacarosa y la fructosa lo hacen con mucho menor intensidad. Los métodos enzimáticos proporcionan una especificad máxima en cuanto a las estimación de glucosa, esta puede medirse por su reacción de glucosa. Esta puede medirse con su reacción con la glucosa-oxidasa, en la que se producen acido gluconico y peróxido de

hidrogeno. El peróxido de hidrogeno reacciona a continuación con un aceptor de oxino del tipo de la ortodianisina, la fenilaminfenazona u otros aceptores cromo génicos, una reacción catalizada por la peroxidasa para dar color. Glucosa plasmática en ayunas El plasma recogido después de 12 a 14 horas de ayuno presenta una mayor variación entre individuos que los especímenes obtenidos durante cualquier otro momento del día. Los resultados de la glucosa plástica pueden clasificarse como hiperglucemicos, aunque dichas definiciones son bastante arbitrarias y no existe una clase diferenciación entre lo normal y lo anormal. De ordinario, un nivel de glucosa después de un ayuno nocturno comprendido entre 50 y 110 mg/dl suele aceptarse por la mayoría de los investigadores como dentro de los límites de la normalidad. El diagnostico de diabetes mellitus puede realizarse midiendo la glucosa en el plasma con el paciente en ayunas. Se considera anormal una glucosa de 140mg/dl o más, si los niveles de glucosa plasmática son anormales en dos o más ocasiones, de acuerdo con los criterios del national diabetes group.

Curva de tolerancia de glucosa La mayoría de los datos utilizados para los criterios de la prueba de tolerancia a la glucosa se basan en las mediciones de glucosa en sangre total. Se recomienda diagnosticar solo cuando: la glucosa plasmática en ayunas sea superior a 140mg/dl, el valor a las 2 horas sea igual o superior a 200mg/dl, el nivel entre 0 y 2 horas sea superior a 200mg/dl. Sus grupos de control de adultas, no embarazadas presentan niveles de glucosa en ayunas, a las 2 horas o en periodos intermedios inferiores a 115, 140 y 200mg/dl. Es importante detectar

la diabetes ligera en mujeres gestantes, ya que la mortalidad perinatal en niños de tales madres excede de la observada en madres no diabéticas. La hipoglucemia consecutiva a una comida se denomina reactiva y tradicionalmente se divide en: alimentaria, funcional y propia de diabéticos y de aquellos que presentan intolerancia a la glucosa. Resulta extremadamente importante obtener una muestra de plasma para determinación de síntomas. La prueba de tolerancia de glucosa por vía intravenosa se ha utilizado para diagnosticar diabetes mellitus en pacientes que no pueden ingerir una carga oral de glucosa. Al comparar la prueba de tolerancia de glucosa (PTG) por vía oral e intravenosa, se observó que ambas pruebas daban diferente información diagnostica en un 40% de las veces, concluyéndose que la PTG intravenosa es un método poco útil para la estimación de la distribución de la glucosa. Por esta razón y por la falta de estandarización, los resultados son incluso más difíciles de interpretar que los de una prueba de tolerancia de glucosa por vía oral.

Para definir químicamente la diabetes se analiza la respuesta del paciente ante una sobrecarga de glucosa, se determinan los valores plasmáticos de la infusión venosa. Para la prueba de tolerancia a la glucosa oral se aplica una serie de condiciones. Para obtener datos fidedignos deben seguirse ciertas normas. La presencia de anorexia o cualquier otra circunstancia invalida automáticamente la prueba, la inactividad reduce la tolerancia a la glucosa por lo que no debería realizarse en pacientes hospitalizados. Ciertos trastornos endocrinos, tales como acromegalia, hipertiroidismo o síndrome de Cushing, se asocian frecuentemente a la tolerancia anormal a la glucosa. (pág. 186 diagnostico y tratamiento clínico y jonh bernad págs. 217-218)

FUNCION RENAL: (4) Los riñones se encuentran ubicados en el retro peritoneo, en ambos lados de la columna vertebral. En el adulto, cada riñón mide aproximadamente 12cm de largo, 6 de ancho y 3 de espesor, la unidad funcional del riñón es la nefrona, compuesta por el glomérulo y el sistema de túbulos colectores. Uno de los aspectos mas importantes en el diagnostico de las enfermedades neufrourologicas es la exploración de la función renal. Los riñones realizan múltiples funciones, por lo que es importante realizar pruebas de laboratorio que nos permitan evaluar rápida y fácilmente su funcionamiento, entre las diversas funciones de los riñones se encuentran: -regulación del volumen corporal - composición de líquido extracelular y equilibrio acido-básico -eliminacion de productos de desecho -síntesis de hormonas -equilibrio hidroelectrolítico -formación de orina CREATININA: (5) La creatinina se forma en el tejido muscular como producto de metabolismo de fosfocreatina, la que llega a la sangre y es excretada exclusivamente por el riñon atreves de la filtración glomerular por lo que su determinación es la forma mas practica de evaluar la función renal. Estimar la tasa de filtración glomerular con inulina es el estudio ideal para medir la filtración. Sin embargo es poco practica, por lo

que se recurre a la determinación de la depuración de la creatinina endogenea. Es importante mencionar que la concentración de creatinina en condiciones de equilibrio, es inversamente proporcional a la filtración glomerular. La utilidad de determinación de la creatinina sérica radica en que es un indicador de la filtración glomerular, apoyándose en que cualquier reducción de esta última representa una limitante de la excreción de creatinina la cual continua produciendo en el tejido muscular, originando su acumulación en el torrente sanguíneo. Padecimientos que incrementan los valores de creatinina  Insuficiencia renal aguda  Deshidratación  Acromegalia  Nefritis crónica  Enfermedades musculares  Obstrucción posrenal

PATOLOGIA ACIDO URICO: (6) Información: El ácido úrico es el producto de catabolismo de las purinas. Su mayor parte se excreta por el riñón y una proporción menor por el tracto intestinal. Su fuente principal son las nenucleoproteinas de la dieta, abundante en la carne.

Patología: Se encuentran niveles elevados en algunos casos de gota, por alteraciones renales, deshidratación, tratamiento con diuréticos, ingestión de ácido nicotinico, aspirina en baja dosis, sales de plomo, excesiva destrucción celular, leucemia, linfoma, policetemia, neoplasia, infarto de miocardio prolongado, anemia hemolítica, hipotiroidismo, diabetes insípida, acidosis, reciente ingestión de alcohol, dietas para perder peso, anemia perniciosa, necrosis tisular, acidosis, psoriasis y aumento de los triglicéridos. Y niveles disminuidos por ingestión de alta dosis de aspirina, dosis masiva de vitamina C, porfiria aguda intermitente, hipouricemia familiar, hiponatremia, diabetes, corticosteroides y estrógenos.

PRACTICA: ACIDO URICO (6) FUNDAMENTO: El ácido úrico absorbe la luz ultravioleta con un máximo de longitud de onda a 292 milimicras; la uricasa cataliza la oxidación del ácido urico a alantoina, bióxido de carbono y agua oxigenada, los cuales no absorben luz a esta longitud de onda. A pH de 9.4 y la longitud de onda señalada, el coeficiente de extinción molar es de 2500 lo cual sirve para calcular directamente la concentración de una muestra biológica por el decaimiento en la absorción. MATERIAL Y APARATOS: Sustancias: Glicerina q.p

Hidróxido de sodio q.p. Cloroformo q.p. Uricasa (suspensión purificada con sulfato de amonio). Acido urico q.p. Carbonato de Litio q.p Reactivos: Solucion amortiguadora de glicina 0.7 m, pH de 9.4 Uricasa Solucion de acido urico 100 mg. En 100 ml. METODO: Material biológico: 0.05 ml de suero, 0.05 orina (diluida según las necesidades) Tecnica: Se procede como se señala en el siguiente cuadro: Tubos de 12x75 mm reacción Agua destilada

Mezcla 1.85 ml

Solución amortiguadora 0.7 ml ml

0.30

Material biológico ml

0.05

Mezclar bien y pasar a tubos maracados

Tubos de 12x75 mm Problema

Blanco

Mezcla reacción 1.0 ml

1.0 ml

Agua destilada

0.02 ml

Uricasa 0.02 ml Se mezcla perfectamente; se deja reposar a la temperatura ambiente 20 minutos. Se pasa a las celdillas y se lee el problema contra el blanco, en 0.400 de densidad óptica. El resultado se obtiene de la manera siguiente: Miligramos de acido urico en 100 ml de suero = 60 ( óptica).

densidad

Cálculos del factor de multiplicación. Mg. De acido urico = (1.02 x 168.12 x 100) 12500 x 0.0227 D.O. (17146) = 60 (

D.O.)

288 Los factores son: Volumen de la mezcla de reacción Peso molecular del ácido urico Conversión de un mililitro de suero a 100ml Densidad óptica de una molécula

1.02 168.12 100

Gramo de acido urico en un litro

12.500

Volumen en mililitros de suero usando En la reacción

0.0227

VALORES NORMALES: En hombres de 2.6 a 7.5 mg. En 100 ml. De suero En mujeres de 2.0 a 5.7 mg. En 100 ml. De suero En orina (ambos sexos) de 250 a 250 mg. en 24 horas.

IDENTIFICAR LA HEMOGLOBINA GLICOSILADA EN PACIENTES DIABÉTICOS.

La porción aldehído de la glucosa puede condensarse en forma espontánea y no enzimática con grupos amino proteicos accesibles. En condiciones de elevada concentración de glucosa, se forman más proteínas glucosiladas. Por lo tanto, la determinación de proteínas glucosiladas refleja la concentración de glucosa sérica y es de utilidad como un índice a largo plazo del control de la glucemia en los diabéticos. La proteína glucosilada más frecuentemente determinada es la hemoglobina. Existen diversas variantes de hemoglobina glucosilada y se dispone de técnicas para determinar la fracción glucosilada total (HbA1) o la principal variante glucosilada (HbA1C). Dado que la vida máxima de un eritrocito es de 3 meses aprox, el porcentaje de glucohemoglobina presente en cualquier momento refleja el nivel de glucosa promedio en las semanas anteriores. (3) (pág 627) La HbA1C es producida continuamente durante la vida del eritrocito mediante la unión cetoamina estable con la glucosa y por lo tanto re presenta un indicio de duradero durante el periodo de hiperglucemia. Su concentración normal oscila

entre un 5 y un 8.5% (promedio 6.5%) de la hemoglobina total, pero puede ser tres veces mayor en los pacientes diabéticos insulino dependientes. (3) (pág 745)

DETERMINAR EMBARAZO.

LA

GLUCOSA

POSPANDIAL

EN

EL

El embarazo es potencialmente diabeto génico. La diabetes mellitus puedes sufrir una agravación con el embarazo. El transporte renal de glucosa durante el embarazo ofrece un particular interés debido a la aparición frecuentemente de glucosuria clínica y a la necesidad de diferenciar esta *glucosuria renal* de la correspondiente a una diabetes mellitus agravada por el embarazo. (3) (pág. 820) Existe una asociación creciente de muertes intrauterinas, malformaciones congénitas y mortalidad perinatal en los fetos de madres diabéticas. Al término de la gestación el feto humano necesita aprox 30g de glucosa por día. Los ácidos grasos liberados conducen a una reducción de utilización de glucosa con el objetivo de ahorrar glucosa para el feto. Es frecuente observar crisis hipoglucémicas en los niños no tratados de madres diabéticas. (3) (pág. 829) En los embarazos complicados con diabetes no es inusual observar un incremento significativo de la incidencia del síndrome de dificultad respiratoria. (3) (pág. 830) Después del parto, la concentración de glucosa en los niños declina rápidamente hasta niveles inferiores a los detectados en los niños normales aprox un 60%de los niños de madres diabético insulino dependientes exhiben una glucemia inferior a 300mg/L en las primeras 6 semanas de vida. (3) (pág. 836)

El páncreas es un órgano blando y alargado de aprox 15 cm de largo. Se localiza hacia la pared posterior del abdomen y esta rodeado en tres de sus lados por el duodeno. La cabeza del páncreas esta situado a la derecha en asociación con la porción media del duodeno y el cuerpo y la cola pancreática están dirigidos hacia la izquierda para plegarse por debajo del bazo. (3) El páncreas cumple dos funciones diferentes: es una glandula endocrina que sintetiza las hormonas glucagón, insulina y gastrina. Al mismo tiempo actua como una glandula exocrina al proporcionar las enzimas digestivas en un fluido que contiene bicarbonato con el objeto de faciltar la digestión duodenal de las sustancias alimenticias. Las funciones endocrinas son llevadas a cabo por un grupo de células con una configuración característica denominadas *islotes de Langerhans* estos islotes contienen células beta que representan un 60 a 70% de las células de los islotes pancreáticos sintetizan insulina a partir de moléculas de preproinsulina; células alfa representan el 20 al 30% de todas las células de los islotes sintetizan glucagón que es un compuesto de 29 aminoácidos y pesa 3.485 daltons, estimula a la glucogenolisis hepática para la conversión de glucógeno en glucosa además de estimular la liberación de insulina desde las células beta del páncreas. y células delta que representan del 2 al 8% de células de los islotes sintetizan gastrina. (3) (pág. 536 y 538)

-El páncreas produce entre 1,000 y 2,500 ml de líquido en 24hrs. Ese líquido es ligeramente alcalino y, además de agua, contiene principalmente enzimas, sodio, potasio, bicarbonato de sódico, cloruro y fosfato. La secretina, una hormona intestinal que se produce bajo la estimulación de ácido clorhídrico, produce liquido de alto contenido en bicarbonato y baja

actividad enzimática; por el contrario, la colecistocinina-pancreocimina, una hormona intestinal originada bajo la estimulación de la gastrina, produce un líquido de gran actividad enzimática y bajo contenido de bicarbonato. Las enzimas constituyen: amilasa, lipasa, tripsinógeno, quimotripsinógenos A y B, procarboxipeptidasas A y B, prolactasa y fosfolipasa. La entreocinasa duodenal cataliza la formación de tripsina a partir de tripsinógeno. La tripsina cataliza la transformación de las proenzimas proteolíticas y fosfolipasa a sus formas activas. (1) (pág. 729) La pancreatitis puede presentar dos formas clínicas: aguda y crónica. Esta enfermedad es caracterizada por la inflamación del páncreas.(3) (pág. 538) La insuficiencia pancreática puede ser causada por crisis repetidas de pancreatitis aguda o crónica prolongada. En estos casos el parénquima pancreático sufre una destrucción gradual. Es posible que aparezca una diabetes mellitus debido a la destrucción de los islotes pancreaticos (3) (pág. 541) La diabetes es un trastorno crónico que se caracteriza por concentraciones anormalmente altas de glucosa en el plasma. Puede derivarse de la ausencia total de insulina o por una resistencia parcial a esta por el mismo organismo. (1) (pág. 152)

ANALIZAR LOS COMPUESTOS NITROGENADOS. Proteinas: su nombre proviene del griego protos: primero lo que indica que son substancias primordiales para la vida. Todas las enzimas son proteínas. Son estructurales y de protección además desempeñan funciones especializadas. (2) (pag 144) Aminoácidos: Las proteínas se componen de aminoacidos que están construidos por un radical amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-

COOH). Los aminoácidos que forman parte de las proteínas tienen estos dos grupos unidos al mismo carbono por eso se denominan carbono alfa y estos compuestos alfa aminoácidos. (2)(pág. 144)

Los aminoácidos que se encuentran en las proteínas son:          

Glicina L-Alanina L-Valina L-Leucina L-Isoleucina Serina L-Treonina L-Acido aspartamico L-Acido glutámico Entre otros. (2)(pag 147)

Nucleótido: está formado por ácido fosfórico, pentosa y una base nitrogenada. Los diversos nucleótidos pueden tener en su composición ribosa o desoxirribosa. Los nucleótidos que tienen ribosa presentes en el citoplasma celular son precursores de síntesis de RNA en sus diversas variedades, provienen de su hidrolisis y están desempeñando una función por si mismos. Los nucleótidos con desoxirribosa, siempre están relacionados con el DNA, presentes por la duplicación de cromatina previa a la reproducción celular o provienen de la hidrolisis de alguna cadena de DNA.(2) (pág. 218) Nucleosido: es el nucleótido sin el ácido fosfórico.

DESCRIBIR EL METABOLISMO DE LA UREA. El ciclo de la urea consiste en la unión de dos moléculas de amoniaco con un anhídrido carbónico para formar urea, la energía se obtiene tres

moléculas de ATP. Se efectúan en el hígado por una serie de reacciones y comprende tres etapas: (2) (pág. 430) 1.- unión de molécula de amoniaco proveniente del glutamato y una de anhídrido carbónico, por acción del complejo multienzimatico de la carbamil fosfato sintetasa , la cual toma una molécula de amoniaco, una de anhídrido carbónico y dos ATP para dejar carbamil fosfato, dos ADP y Pi. El N acetil glutamato activa esta reacción. El carbamil fosfato se transmite a la ornitina por acción de la ornitina transcarbamilasa y origina citrulina. (2) (pág. 430) 2.- La citrulina recibe un radical amino a partir del aspartato. El aspartato se une a la ornitina formando un compuesto intermedio llamado arginosuccinato, este paso requiere de ATP. El arginosuccinato separa en argina y fumarato. El fumarato se incorpora al ciclo tricarboxilico y se transforma en oxalacetato, que por trasnominación repone el aspartato. (2) (pág. 430) 3.-La arginina por hidrolisis catalizada por la arginasa se desdobla en urea y ornitina completando el ciclo. (2) (pág. 430)

DETERMINAR EL NITRÓGENO DE UREA (BUN) Formulas: BUN (mg/dl) = Urea (mg/dl) / 2.1428 Urea (mmol/l) = BUN (mg/dl)* 0.357

CUESTIONARIO: 11.- ¿Dónde se encuentran los riñones?

Se encuentran ubicados en el retro peritoneo, en ambos lados de la columna vertebral. 12.- ¿Cuál es la unidad funcional del riñon? Es la nefrona, compuesta por el glomérulo y el sistema de túbulos colectores. 13.- ¿cuál es uno de los aspectos más importantes en el diagnóstico de las enfermedades neufrourologicas? Es la exploración de la función renal. 14.- ¿Dónde se forma la creatinina? Se forma en el tejido muscular como producto de metabolismo de fosfocreatina. 15.- ¿Cómo es excretada la creatinina? Es excretada exclusivamente por el riñon atreves de la filtración glomerular. 16.- ¿Qué es el ácido urico? Es el producto de catabolismo de las purinas. 17.- ¿Por dónde es excretado el acido urico? Su mayor parte se excreta por el riñon y una proporción menor por el tracto intestinal. 18.- ¿Cuál es la fuente principal del acido urico? Son las nenucleoproteinas de la dieta, abundante en la carne. 19.- ¿Cuál es la longitud máxima de luz ultravioleta que absorbe el ácido úrico?

Un máximo de longitud de onda a 292 milimicras. 20.- ¿Quién cataliza la oxidación del ácido úrico a alantoina, bióxido de carbono y agua oxigenada? La uricasa. 21.-¿Para que sirve la hemoglobina glicosilada? La determinación de proteínas glucosiladas refleja la concentración de glucosa sérica y es de utilidad como un índice a largo plazo del control de la glucemia en los diabéticos. 22.-¿Cuál es la concentración normal y diabética de HbA1C ? Su concentración normal oscila entre un 5 y un 8.5% (promedio 6.5%) de la hemoglobina total, pero puede ser tres veces mayor en los pacientes diabéticos insulino dependientes. 23.-¿Cuál es la principal enfermedad del recién nacido en un embarazo diabético no cuidado? Síndrome de dificultad respiratoria. 24.-¿Concentración normal y diabetica de la glucosa en niños con madres diabéticas? Niveles inferiores a los detectados en los niños normales aprox un 60%de los niños de madres diabético insulino dependientes exhiben una glucemia inferior a 300mg/L en las primeras 6 semanas de vida. 25.-¿Cuáles son las funciones del páncreas? El páncreas cumple dos funciones diferentes: es una glandula endocrina que sintetiza las hormonas glucagón, insulina y gastrina. Al mismo tiempo actua como una glandula exocrina al proporcionar las

enzimas digestivas en un fluido que contiene bicarbonato con el objeto de faciltar la digestión duodenal de las sustancias alimenticias. 26.-¿Qué es la diabetes? La diabetes es un trastorno crónico que se caracteriza por concentraciones anormalmente altas de glucosa en el plasma. Puede derivarse de la ausencia total de insulina o por una resistencia parcial a esta por el mismo organismo. 27.-¿Composición de un nucleótido? Está formado por ácido fosfórico, pentosa y una base nitrogenada. 28.-Definicion o resumen del ciclo de la urea El ciclo de la urea consiste en la unión de dos moléculas de amoniaco con un anhídrido carbónico para formar urea, la energía se obtiene tres moléculas de ATP. 29.-¿En dónde es sintetizada la insulina? En los islotes de Langerhans en el páncreas. 30.-Formula de BUN Formulas: BUN (mg/dl) = Urea (mg/dl) / 2.1428 Urea (mmol/l) = BUN (mg/dl)* 0.357

Bibliografía: 1) John Bernard Henry, Diagnóstico y tratamiento clínico, Masson Salvat, México Séptima ed. 2) Guillermo Farias M, Quimica Clínica, Manual Moderno, Mexico Novena ed. 3) Michel D.D Mcneely, Kaplan-Pesce, Quimica Clinica, Editorial Panamericana. 4) • FUNDAMENTOS DE INTERPRETACION CLINICA DE LOS EXAMENES DE LABORATORIO. Páginas 37 – 39. 5) • INTERPRETACION CLINICA DEL LABORATORIO. Paginas 8 – 9. 6) • MANUAL DE PROCEDIMIENTOS LABORATORIO CLINICO SEGUNDA EDICION. Páginas 247 – 249.