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PAPEL DE LOS HIDRATOS DE CARBONO
Importancia para los deportistas
Introducción
Los hidratos de carbono juegan un papel de suma importancia para los deportistas/atletas. Representan la fuente de combustible metabólico de prioridad para los ejercicios y deportes que se practican de forma recreativa o competitiva.
LOS HIDRATOS DE CARBONO COMO RESERVA/DEPÓSITOS DE ENERGÍA
Descripción
En la estructura molecular de los hidratos de carbono existe una proporción de un atomo de carbono por cada molécula de agua (C:H2O).
Reservas
Los hidratos de carbono se almacenan en la forma de glucógeno en el organismo humano (y en otros animales). El glucógeno representa una polimeración de la glucosa. Las reservas principales para los deportistas de los hidratos de carbono se encuentran en el hígado (70 gramos, 1.2 MJ, ó 2800 kcal) y músculos esqueléticos (400gramas, 6.7 MJ ó 1600 kcal). En la sangre también encomtramos reservas de hidratos de carbono en la forma de glucosa (2.5 gramos, 342 kJ ó 10 kcal).
El Glucógeno Muscular y Hepático
Los ejercicios vigorosos (70-85% VO2máx) son los que se benefician de estas reservas energéticas.
FUNCIONES DE LOS HIDRATOS DE CARBONO PARA EL DEPORTISTA/ATLETA
Producción de Energía
Representa la función principal de los hidratos de carbono. El cuerpo oxida rápidamente los almidones y los azúcares para proveer calor y energía corporal. Esta es una función de vital importancia para aquellos individuos que practican ejercicios físicos regulares. Por ejemplo, los hidratos de carbono representan la fuente de energía primaria para actividades musculares vigorosas (anaeróbicas).
Ahorrar Proteínas
Los hiratos de carbono evitan que la proteína se utilice como suministro de energía. Esto
permite una gran parte de las proteínas puedan ser utilizadas para sus propósitos estructurales básicos en la construcción de tejidos.
CLASIFICACIÓN
Monosacáridos (Azucares Simples)
Descripción:
Glucosa (Dextrosa o Azúcar de la Sangre) de Hexosas:
Fuentes. Las fuentes de alimentos de glucosa son frutas (frescas y en jugos) y vegetales, y miel Importancia/función. La glucosa representa la fuente de energía principal para el sistema
Características. La glucosa es un azúcar moderadamente dulce. Es un tipo de carbohidrato a necesiten.
Alteraciones en la homeostasia (equilibrio) de la glucosa sanguínea. Existen diversos los
Sorbitol. Es una forma reducida de la glucosa (posee un átomo de hidrógeno adicional). Proviene de las frutas (manzanas, peras, melocotones, entre otras) y de diversos vegetales. El sorbitol ayuda a demorar las sensaciones de hambre, de manera que puede ser un ingrediente utilizado en los programas de adelgazamiento. Además, se emplea en algunas gomas de mascar (chicle) como una aditivo para prevenir las caries dentales.
Fructosa (levulosa o azúcar de fruta):
Fuentes. Este tipo de hexosa abunda en las frutas/jugos de fruta, bayas (fruto polispermo
de pericarpio pulposo, como la uva, naranja y limón) y verduras. También se encuentra en la miel de
Tipos. La fibra que se consume a través de los alimentos puede agruparse en dos principales categorías, a saber aquellas que son insolubles y las solubles.
Bajo el grupo de las fibras insolubles encontramos a la celulosa, hemicelulosa y ligninas:
Celulosa: Es polímero de glucosa sin ramificar insoluble que puede absorber volúmenes de .
Hemicelulosa: Es el nombre genérico para una variedad de polímeros (compuestos de.
>Glucógeno (almidón animal):
METABOLISMO DE LOS HIDRATOS DE CARBONO
Destino Metabólico de los Carbohidratos que entran en la Sangre
Glucosa:
Efectos fisiológicos de la glucosa que entra en el torrente sanguínea procedente de los enterocitos. Ocurren cambios hormonales, tales como aumento rápido en la liberación de insulina y
Gluconeogénesis:
Descripción. Este proceso representa la formación de glucosa a partir de lactato (vía ciclo de Cori), proteínas (aminoácidos desaminados, tales como alanina y glutamina) y grasas/lípidos (el
glicerol que compone los triglicéridos). El 25% de la glucosa sanguínea procede de la gluconeogénesis.
Funciones. Durante estados de inanición (de pasar hambre) o períodos de consumo limitado de carbohidratos, donde los niveles del glucógeno son bajos, la gluconeogénesis juega un papel
Hormonas que promueven la gluconeogénesis. Entre éstas se hayan el glucagon, los glucocorticoides, la adrenocorticotrofina (ACTH) y la hormona de crecimiento. El glucagón.
Los glucocorticoides promueven la gluconeogénesis a través de una variedad de mecanismos, los cuales será descritos a continuación:
Aumento en el flujo de sustratos de aminoácidos a partir de la degradación de la proteínas musculares. El mecanismo de desaminación en la gluconeogénesis (catalizado por la cortizona) resulta de la promoción para la formación de glucosa que inducen los corticosteroides.
Induccción a la síntesis hepática de enzimas gluconeogénicas (e. g., transaminas, piruvatacarboxilasa, glucosa-6-fostasa).
Disminución en la captación de glucosa. Mecanismo que resulta por la disminución de la sensibilidad de la insulina (regulación en menos receptores).
Aumento en los niveles de AGL. Esto favorece la acción lipolítica que poseen las catecolaminas.
Glucosa Sanguínea:
Obviamente, la glucosa que se encuentra en la sangre representa una fuente directa para la glucosa plasmática
Organos que Contribuyen a la Regulación de la Glucosa Sanguínea
Hígado:
Absorbe los monosacáridos vía vena porta hepática. Casi todos son convertidos por isomerasas a glucosa.
Actúa como un regulador o amortiguador de la glucosa sanguínea mediante diversos mecanismos, a saber 1) glucogénesis, 2) gluconeogénesis, y 3) glucogenólisis.
Activación de la glucosa (adición de fosfáto inorgánico). La glucosa fosforilada (adición de fosfato inorgánico) activa la glucosa en el hígado. Esta glucosa fosforilada puede entrar la vía glucolítica o quedar almacenada como glucógeno.
Músculo esquelético:
Los músculos esqueléticos actúan como un consumidor metabólico de la energía derivada
de la degradación de la glucosa. Además, representab la reserva principal de glucógeno.
Páncreas:
Este órgano sintetiza y secreta tres tipos de hormonas importantes encargadas de regular la homeostasia de la glucemia. Estas son: la insulina, el glucagón y la somatostatina. El nivel de glucosa circulante será el factor regulador de estas hormonas
Las células beta (ß) del páncreas producen insulina. La insulina regula el azúcar sanguíneo a través de los siguientes mecanismos:
Glucogénesis. Estimula la conversión de glucosa a glucógeno en el hígado, de manera de poder mantener una reserva constante de energía.
Lipogénesis. Estimula la conversión de glucosa a grasa para su almacenáje en el tejido adiposo.
Permeabilidad Celular a la glucosa. Aumenta la permeabilidad celular a la glucosa, de manera de poder permitir su transporte de los líquidos extracelulares hacia las células para su oxidación y suministro energía según se necesite.
Fosforilación. Influencia el paso inicial y necesario de acoplamiento con el fósforo, lo cual permite a la glucosa entrar a la vía metabólica de la célula con fines de producción de energía.
Síntesis de proteína. Promueve la síntesis de proteína como resultado indirecto del aumento energético que requiere la oxidación de la glucosa, lo cual se encuentra disponible para la construcción de tejidos.
Las células alfa del páncreas sintetiza la hormona conocida como glucagón. Su acción es opuésta a la de la insulina, i.e., induce un aumento en el degradamiento del glucógeno para formar
glucosa (glucogenólisis). El glucagón mantiene a niveles nomales la glucosa sanguínea durante el estado de ayuno en que se encuentra el cuerpo al dormir por la noche.
Finalmente, las células delta produce somatostatina, la cual suprime la acción de la insulina y glucagón. Esto ayuda a mantener a niveles normales la glucosa sanguínea a actuar como un
modulador general de actividades metabólicas relacionadas.
Glándula suprarrenal:
La médula suprarrenal secreta epinefrina y tan solo pequeñas cantidades de norepinefrina (noradrenalina). Los factores reguladores/control de la epinefrina incluyen parcialmente el nivel de glucosa en la sangre y la inervación simpática (sistema nervioso central) Éste último consiste de la estimulación por fibras colinérgicas preganglionares del sistema nervioso simpático.
Una de las acciones/funciones de la epinefrina es de estimular la glucogenólisis (hepática y muscular). Esto aumenta la glucosa y el lactato en la sangre. Otra función consiste en aumentar la secreción de la adrenocotropina (ACTH)
La norepinefrina actúa principalmente como neurotransmisor del sistema nervioso central y simpático.
La corteza suprarrenal produce glucocorticoides, los cuales son estimulados cuando el nivel de glucosa es bajo en la sangre. Estas hormonas (ejemplo: la cortizona) desvían el metabolismo de las proteínas y grasas, de manera que puedan proveer sustratos glucolíticos (gluconeogénesis):
Específicamente, las hormonas glucocorticoides liberan unidades de carbono provenientes del metabolismo de los aminoácidos, los cuales son necesarios para la síntesis de glucógeno vía gluconeogénesis. En adición, actúan como antagonistas de la insulina, bloqueando su efecto de bajar la glucosa sanguínea.
Adenohipófisis (hipófisis/pituitaria anterior):
Esta estructura sintetiza dos hormonos inportante que regulan la glucemia, a saber la lormona de crecimiento (somatotropina) y la hormona adrenocorticotrifina (ACTH).
Una disminución en el nivel de glucosa sanguínea dispara un estmulo a la adenohipófisis para que secrete la hormona de crecimiento (somatotropina). Este tipo de hormona inhibe la utilización de la glucosa por el músculo esquelético, lo cual resulta en un aumento en la glucosa sanguínea.
Por otro lado, la adrenocorticotrofina (ACTH) actúa como un antagonista de la insulina.
Tiroides:
La tiroides produce tiroxina. esta hormona se encarga de aumentar en términos generales el metabolismo celular. Esto afecta el grado de captación de la glucosa sanguínea. Específicamente, la
tiroxina:
Afecta la velocidad de la destrucción de la insulina.
Aumenta la absorción de glucosa del intestino.
Estimula la liberación de epinefrina.
Hipotálamo:
A nivel del hipotálamo se sintetiza la hormona somatostatina, la cual inhibe directamente la secreción de insulina y glucagón.
Regulación de la Captación de la Glucosa del Plasma
Transporte de Glucosa a través de las Membrana Celulares:
La insulina efectúa la captación de glucosa mediado por un mecanismo de transporte mediado por un transportador.
Factores que Influyen sobre las Velocidades de Captación de Glucosa:
Nivel de glucosa plasmática - autoregulación. Incluso en ausencia completa de insulina, la captación de glucosa continúa en todos los tejidos.
Acidos grasos libres (AGL). Reducen la velocidad de capatación de glucosa por los
músculos cardíacos y esquelético a cualquier nivel de insulina.
Trabajo muscular - contracción musculoesquelética. Aumentan la velocidad de captación
de glucosa en los músculos esqueléticos a cualquier nivel de ésta en la sangre.
Efectos hormonales. A continuación se enumeran las homonas que influyen en la velocidad de captación de la glucosa:
Insulina. Aumenta directamente la velocidad de transporte de glucosa dentro de la células.
Glucocorticoides. Disminuyen la captación de glucosa en los tejido periféricos. La cortizona ayuda a esta función indirectamente por medio del aumento en la liberación de los AGL desde el tejido adiposo.
Catecolaminas. Reducen la captación de glucosa por los tejidos. Tienen un efecto indirecto sería el aumento en los niveles plasmáticos del AGL.
Hormona de crecimiento. Efecto agudo (1 a 2 horas). Durante este tiempo aumenta la captación de glucosa. En el efecto crónico (a largo plazo), disminuye la captación de glucosa por parte de los tejidos musculoesqueléticos y adiposo.
Somatostatina. Inhibe la liberación de glucagón e insulina y la absorción intestinal de glucosa.
Factores que Influyen sobre la Velocidad de Liberación Hepática de Glucosa:
Regulación de la síntesis y degradación del glucógeno. Las siguientes hormonas afectan el control para la producción y catabolismo de los almacenes de glucógeno en el horganismo:
Glucagon. Representa el estímulo fisiológico más importante para la degradación del glucógeno y para la liberación de glucosa a partir del hígado.
Catecolaminas. Aumentan la degradación del glucógeno. Paralelamente las catecolaminas inhiben la liberación de insulina.
Insulina. Favorece la acumulación de glucógeno e inhibe su degradación. Desde esta premisa, la insulina: 1) contrarresta los efectos del glucagón y de las catecolaminas, 2) favorece la captación de glucosa por el hígado y 3) inhibe la liberación de glucosa hepática.
Regulación de la gluconeogénesis y glucólisis. Bajo este aspecto, existen efectos directos vía modificación de las actividades enzimáticas y efectos indirectos vía modificación de la llegada de sustratos gluconeogénicos (aminoácidos, lactato, glicerol) al hígado. Estos sustratos son convertidos en glucosa.
Glucagón. Tiene efectos tanto directos como indirectos. Los efectos directos estimula la conversión de ácido pirúvico en fosfoenolpiruvato. El efecto indirecto se encarga de movilización de los AGL.
Epinefrina (adrenalina). La epinefrina aumenta la gluconeogénesis. Directamente estimula la conversión del ácido pirúvico en fosfoenolpiruvato. Indirectamente aumenta la movilización de los AGL para el estímulo de la gluconeogénesis vía el glicerol.
Insulina. suprime la gluconeogénesis a través de los siguientes mecanismos: 1) reducción del flujo de aminoácidos desde el músculo, 2) disminución en los niveles de AGL, y 3) reducción en la actividad de la glucosa-6-fosfatasa y otras enzimas gluconeogénicas.
Cortizona. Indirectamente aumenta la gluconeogénesis vía catabolismo de las proteínas, de manera que se provean al hígado aminoácidos gluconeogénicos.
Acidos grasos libres (AGL). Canalizan sutratos gluconeogénicos hacia la glucosa-6-fosfato.
Esquema General del Proceso Metabólico de la Glucosa Sanguínea
Glucólisis:
Descripción. Proceso enzimático mediante el cual se degrada la glucosa (contiene seis carbónos) en dos moléculas de ácido pirúvico (contiene tres carbonos) efectuado en el citoplasma de la célula. Es una vía oxidativa anaeróbica (que no requiere oxígeno).
La glucólisis puede ser de naturaleza anaeróbica o aeróbica. La glucólisis anaeróbica representa el nombre que se le asigna a la glucósisis cuando éste proceso se lleva a cabo sin la presencia de oxígeno. Por el contrario, el proceso metabólico de la glucólisis aeróbica se realiza con la presencia de oxígeno. La producción neta que resulta del proceso de glucólisis (anaeróbica o aeróbica) es la aenosina de trisfosfato (ATP).
Etapas/fases. La glucólisis se pueden desglosar en dos fases generales. La primera se encarga de la conversión de hexosa a triosa fosfatada. esta es una serie de reacciones que requiere el gasto de dos moléculas de ATP por cada molécula de hexosa degradada. a segunda fase consite en la conversión de triosa fosfatada a ácido pirúvico. Esta etapa representa el proceso durante el cual dos moléculas de ATP son producidas por cada molécula de triosa fosfatada convertida en ácido pirúvico, o cuatro moléculas de ATP por cada molécula de hexosa utilizada.
Resumen del control enzimático de la glucólisis. A continuación una descripción breve concernuente a la regulación enzimatica que se lleva a cabo durante la glucólisis. Básicamente, las enzimas involucradas son, a saber: hexoquinasa, fosfofructoquinasa y quinasa pirúvica:
Hexoquinasa. Es alloestéricamente inhibida por glucosa 6-fosfato. Limita la fosforilación si la glucosa 6-fosfato no es utilizada.
Fosfofructoquinasa. Representa la enzima regulatoria principal en la mayoría de los tejidos. Es Inhibida por ATP y citrato alloestéricamente, y también por iones de hidrógeno (H+). La glucólisis es limitada por una carga celular alta o por un exceso de citrato más allá del aquel utilizado para la síntesis de los ácidos grasos. La inhibición se cancela mediante ADP, AMP, y Pi.
).
