GALACTOZA: STRUCTURĂ, FUNCȚII, METABOLISM ȘI PATOLOGII - CHIMIE - 2025

Galactoza este o monozaharidă de zahăr găsit în principal în lapte și alte produse lactate. Prin legarea la glucoză, ele formează dimerul lactozei. Funcționează ca o componentă structurală a membranelor celulelor nervoase, este esențială pentru lactație la mamifere și poate servi ca sursă de energie.

Cu toate acestea, consumul său în dietă nu este obligatoriu. Diverse probleme metabolice legate de galactoză duc la patologii precum intoleranța la lactoză și galactozemie.

Structura

Galactoza este o monosacaridă. Este o aldoză șase carbon, cu formula moleculară C ₆ H ₁₂ O ₆ . Greutatea moleculară este de 180 g / mol. Această formulă este aceeași pentru alte zaharuri, cum ar fi glucoza sau fructoza.

Poate exista sub forma sa de lanț deschis sau poate fi prezentă și în forma sa ciclică. Este un epimer al glucozei; ele diferă doar la numărul de carbon 4. Termenul epimer se referă la un stereoizomer care diferă doar în poziția centrelor sale.

Caracteristici

În dietă

Principala sursă de galactoză în dietă este lactoza, care provine din produsele lactate. Poate fi folosit ca sursă de energie.

Cu toate acestea, contribuția în dietă nu este esențială pentru organism, deoarece UDP-glucoza poate fi transformată în UDP-galactoză, iar acest metabolit își poate îndeplini funcțiile în organism ca un component al unui grup de glicolipide.

Nu există niciun tip de studiu care să dezvăluie vreo patologie asociată cu un consum redus de galactoză. În schimb, consumul excesiv a fost raportat ca toxic la animalele model. De fapt, excesul de galactoză este asociat cu cataracta și deteriorarea oxidativă.

Cu toate acestea, la copii, lactoza contribuie cu 40% din energia din dieta lor, în timp ce la adulți acest procent scade la 2%.

Funcții structurale: glicolipide

Galactoza este prezentă într-un grup specific de glicolipide numite cerebroside. Cerebrosidele care conțin galactoză în structura lor se numesc galactocerebroside sau galactolipide.

Aceste molecule sunt componente esențiale ale membranelor lipidice, în special ale celulelor nervoase din creier; de unde și numele acestuia.

Cerebrosidele sunt degradate de lizozimă enzimatică. Când organismul nu este în măsură să le descompună, acești compuși se acumulează. Această afecțiune se numește boala Krabbe.

Sinteza lactozei la mamifere

Galactoza are un rol fundamental în sinteza lactozei. La mamifere, glandele mamare produc cantități mari de lactoză după sarcină pentru a-i hrăni pe cei mici.

Acest proces este declanșat la femei de o serie de hormoni caracteristici sarcinii. Reacția implică UDP-galactoză și glucoză. Aceste două zaharuri sunt contopite prin acțiunea enzimei lactoză sintaza.

Acest complex enzimatic este într-o anumită măsură himeric, deoarece părțile sale componente nu sunt legate de funcția sa.

Una dintre părțile sale este formată dintr-o galactozil transferază; în condiții normale, funcția sa este legată de glicozilarea proteinelor.

Cealaltă parte a complexului este formată din α-lactalbumină, care este foarte asemănătoare cu lizozima. Acest complex enzimatic este un exemplu fascinant de modificări evolutive.

Metabolism

Lactoza este un zahăr care se găsește în lapte. Este un dizaharid format din glucoza monosacharidelor și galactoza legată între ele printr-o legătură β-1,4-glicozidică.

Galactoza este obținută din hidroliza lactozei, această etapă este catalizată de lactază. În bacterii există o enzimă analogă numită β-galactosidaza.

Enzima hexokinaza, prezentă în prima etapă a căii glicolitice, este capabilă să recunoască diferite zaharuri, cum ar fi glucoza, fructoza și manoza. Cu toate acestea, nu recunoaște galactoza.

De aceea, etapa de conversie numită epimerizare trebuie să apară ca un pas înainte de glicoliză. Această cale este destinată transformării galactozei într-un metabolit care poate intra în glicoliză, în special glucoză-6-fosfat.

Degradarea galactozei este posibilă numai în celule amniotice, celule hepatice, eritrocite și leucocite (celule sanguine). Calea hepatică este cunoscută drept calea Leloir în onoarea descoperitorului său, Luis Federico Leloir, un important om de știință argentinian.

Galactoza este preluată de enterocite prin transport activ, prin SGLT1, SGC5A1 (cotransportatori de sodiu-glucoză) și într-o măsură mai mică de SGLT2.

Pași ai metabolismului

Etapele metabolismului sunt rezumate după cum urmează:

- Galactoza este fosforilată la primul carbon. Această etapă este catalizată de enzima galactokinaza.

- Grupul uridil este transferat în glucoză-1-fosfat prin galactoză-1-fosfat uridiltransferază. Rezultatul acestei reacții este glucoza-1-fosfat și UDP-galactoza.

- UDP-galactoza este transformată în UDP-glucoză, o etapă catalizată de UDP-galactoză-4-epimerază.

- În cele din urmă, glucoza-1-fosfat este transformată în glucoză-6-fosfat. Acest compus poate intra pe calea glicolitică.

Aceste reacții pot fi rezumate ca: galactoză + ATP -> glucoză-1-fosfat + ADP + H ⁺

Reglarea homeostazei galactoase este complexă și puternic integrată cu reglarea altor carbohidrați.

Patologii asociate cu metabolismul galactozei

galactozemie

Galactozemia este o patologie în care organismul este incapabil să metabolizeze galactoza. Cauzele sale sunt genetice, iar tratamentul său include o dietă fără galactoză.

Înglobează o serie de simptome variate, precum vărsături, diaree, retard mental, probleme de dezvoltare, probleme hepatice și formarea cataractei, printre altele. În unele cazuri, boala poate fi fatală și individul afectat moare.

Pacienții cu această afecțiune nu au enzima galactoza-1-fosfat uridiltransferaza. Deoarece restul reacțiilor metabolice nu pot continua, acest produs extrem de toxic se acumulează în organism.

Intoleranță la lactoză

La unii adulți există o deficiență de enzimă lactază. Această afecțiune nu permite metabolismul normal al lactozei, astfel încât consumul de produse lactate produce modificări ale tractului gastrointestinal.

De menționat că deficiența acestei enzime apare în mod natural pe măsură ce indivizii îmbătrânesc, deoarece dieta unui adult presupune o importanță mai mică a lactozei și produselor lactate în dietă.

Microorganismele care locuiesc în intestinul gros pot folosi lactoza ca sursă de carbon. Produsele finale ale acestei reacții sunt gazul metan și hidrogen.

Referințe

1. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biochimie. Am inversat.
2. Campbell, NA, & ​​Reece, JB (2007). Biologie. Editorial Médica Panamericana.
3. Horton-Szar, D. (2010). Elementele esențiale în metabolism și nutriție. Elsevier.
4. Kohlmeier, M. (2015). Metabolism nutritiv: structuri, funcții și gene. Presă academică.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Biochimie. Fundamente pentru medicină și științele vieții. Am inversat.
6. Pertierra, AG, Olmo, R., Aznar, CC, & López, CT (2001). Biochimie metabolică. Editorial Tebar.
7. Rodríguez, MH, & Gallego, AS (1999). Tratat de nutriție. Ediții Díaz de Santos.
8. Voet, D., Voet, JG, & Pratt, CW (2007). Fundamentele biochimiei. Editorial Médica Panamericana.