Hidratos de Carbono

Pregunta 1. ¿Qué son los carbohidratos o hidratos de carbono, cuáles son sus principales funciones y cómo se clasifican?

Los carbohidratos o hidratos de carbono están compuestos por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O) que tiene como principal función proveer energía, así como también cumplen funciones estructurales. Son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas, o bien polímeros que por hidrólisis generan este tipo de compuestos. Es decir, son compuestos con una función de aldehído o cetona y varias funciones alcohólicas.

Se clasifican de acuerdo a la complejidad de la molécula en:

×      Monosacáridos o azúcares simples, formados únicamente por un polihidroxialdehído o un polihidroxicetona. Son hidrosolubles y, en su mayoría, presentan sabor dulce. El monosacárido de mayor importancia es la glucosa.

×      Oligosacáridos son sustancias compuestas por dos a diez monosacáridos. Dentro de este grupo, son los disacáridos los de mayor interés. Al igual que los monosacáridos son hidrosolubles y poseen sabor dulce.

×      Polisacáridos macromoléculas constituidas por la unión de muchos monosacáridos dispuestos en cadenas lineales o ramificadas. En general, son compuestos amorfos, insípidos e insolubles en agua.

Pregunta 2. ¿Qué son los monosacáridos y cómo se clasifican?

Los monosacáridos son sustancias reductoras en medios alcalinos -tiene un carbono anomérico libre disponible para unirse a otro monosacárido-, conformados al menos por tres carbonos. Se definen polihidroxialdehídos (aldehídos polialcoholes) y polihidroxicetonas (cetonas polialcoholes). Se clasifican aldosas o cetosas, dependiendo la función química que presenten, de aldehídos o cetonas; o por la cantidad de carbonos; o a ambas en su conjunto.

El compuesto mencionado anteriormente puede nombrarse Hexosa (correspondiente al número de carbonos), Aldosa (por su función química) o Aldohexosa- la terminación “osa” que distingue a los glúcidos. La nomenclatura es otra forma de clasificación.

Pregunta 3. Respecto a cada uno de los siguientes monosacáridos:

Glucosa - Fructosa - Galactosa

Responda las siguientes preguntas:

a) Esquematice su estructura química.

b) ¿Es una molécula reductora?

c) ¿Dónde se encuentra (fuentes)?

d) ¿Cuál es su función e importancia biológica?

La glucosa, la fructosa y la galactosa corresponden a monosacáridos de gran interés dentro de la bioquímica humana. En detalle:

×      Glucosa: es una molécula reductora que, donde el carbono anomérico puede unirse con otro monómero como la fructosa y formar sacarosa. Tiene la capacidad de formar polimeros. Integra las aldohexosas. Cuenta con propiedades dextrorrotatorias – isómero que desvía la luz polarizada en sentido horario-, de gran importancia biológica puesto que es utilizado como combustible por las células, les proporciona energía. Se encuentra de manera libre en frutos y también en la sangre y humores orgánicos de los vertebrados.

Su fórmula molecular es la siguiente:

×      Fructosa: es una molécula reductora que al unirse a la glucosa forma la sacarosa. Es cetohexosa. Tiene propiedades levorrotatorias - isómero que desvía la luz polarizada en sentido horario-. Es importante biológicamente porque proporciona energía para las células, además tiene función edulcorante. Se encuentra libremente en frutos, órganos vegetales y en la miel; y es utilizada en la elaboración de bebidas carbonatadas y golosinas.

   Galactosa: es una molécula reductora que forma la lactosa al unirse con la glucosa. Cumple su función biológica ya que forma parte de las membranas celulares de las células. Es una aldohexosa. Está presente, en forma de lactosa, en la leche y en sus derivados (es raro encontrar a la galactosa libre).

           

Pregunta 4.  ¿Qué son los disacáridos?

Los disacáridos son compuestos por la unión de dos monosacáridos con pérdida de una molécula de agua– unión glucosídica de tipo éster-. Pertenecen al grupo de los oligosacáridos que, como ya dijimos, son hidrosolubles y poseen sabor dulce. Pueden tener función reductora o no, dependiendo del carbono anomérico.

Pregunta 5.  Respecto a cada uno de los siguientes disacáridos:

Sacarosa - Maltosa - Lactosa

Responda las siguientes preguntas:

a) Esquematice su estructura química e indique qué tipo de unión posee.

b) ¿Es una molécula reductora?

c) ¿Dónde se encuentra (fuentes)?

d) ¿Cuál es su función e importancia biológica?

La sacarosa, la maltosa y la lactosa corresponden a disacáridos de mayor interés dentro de la bioquímica humana. En detalle:

×      Sacarosa: es una molécula que no posee capacidad reductora ya que el aldehído y cetonas potenciales se encuentran bloqueados. Está compuesto por glucosa y fructosa; predomina la acción levorrotatoria, siendo dextrógira si se la somete a hidrólisis. Su función biológica es hidrolizar a la glucosa y fructosa para que luego cumplan sus funciones, y compone en los vegetales, la principal forma de trasporte de energía. Se obtiene de la caña de azúcar y la remolacha, también se encuentra en la miel, y es utilizada como edulcorante en la alimentación. Unión: α-C1 glucosa-β-C2-fructosa

Están unidas por un enlace doblemente glicosídico, ya que participan el carbono 1 de α-glucosa y el carbono 2 de β-fructosa. (O como vimos en la clase βC2-C1 (desde la fructosa) / αC1-C2 (desde la glucosa).

×      Maltosa: es reductor, porque el aldehído potencial de una de las glucosas queda libre, puede existir en formas α y β. Lo componen dos moléculas de glucosa. No es importante biológicamente, así mismo no deja de ser fuente de energía. No se encuentra pura en ningún alimento –pero se obtiene por la hidrólisis del almidón, y este se encuentra en cereales, legumbres y papa –.Unión:α-C1-α-C1

 

    La unión α-glucosídica, del carbono 1 de α-D-glucosa al carbono 4 de la otra α-D-glucosa.

×      Lactosa: es una molécula reductora, ya que el carbono 1 de la glucosa queda libre, presenta formas α y β. Lo componen la galactosa y la glucosa. Se encuentra en los lácteos (la leche y sus derivados); es de importancia biológica para el lactante como fuente de energía. Unión:β-C1 galactosa- C4 glucosa

 

La unión β-glicosídica, se establece entre el carbono 1 de β-D-galactosa y el carbono 4 de D-glucosa.

Pregunta 6.  ¿Qué son los polisacáridos y cómo están compuestos químicamente?

Los polisacáridos son sustancias complejas,  constituidos por numerosas unidades de monosacáridos, unidas entre sí por enlaces glucosídicos. Algunos son denominados homopolisacáridos, cuando son polímeros de un solo tipo de monosacáridos; y otros heteropolisacáridos, cuando los forman, por hidrólisis, más de una clase de monosacáridos. Pueden tomar forma lineal o ramificarse. Algunas de estas macromoléculas son insolubles en agua, mientras que otras forman en ella soluciones coloidales. No son compuestos reductores.

Pregunta 7.  ¿Qué es la celulosa, cuál es su origen y su ubicación celular? ¿Cuál es su función biológica? ¿Qué tipo de unión posee?

La celulosa es un homopolisacárido, un glucano, constituido por más de 10 mil unidades de glucosa de manera lineal, unidas mediante enlaces glucosídicos (β-1→4).Cumple funciones estructurales en los vegetales: es el principal componente de las paredes celulares de los mismos (es de origen vegetal) y es el polisacárido más abundante en la naturaleza. Esta rigidez que tiene la celulosa es por sus fuertes uniones y puentes de hidrógeno. Los humanos, no pueden utilizarla como nutriente debido a la carencia de la enzima que catalice dicha unión (celulasa) (que lo degrade); en cambio, en los rumiantes, hongos y bacterias, sí. La posibilidad que tienen los rumiantes de "aprovechar" la celulosa se da por la presencia de bacterias (que cuentan con celulasa) que la transforman en compuestos que los animales pueden absorber. También es la materia prima del papel, es utilizada en la fabricación de explosivos (por ejemplo la nitrocelulosa)y está presente en aislantes acústicos.

Pregunta 8. Escriba un párrafo que compare (similitudes y diferencias) el almidón y el glucógeno según diversos criterios que considere pertinentes.

Tanto el almidón como el glucógeno son polisacáridos de reserva energética: el almidón en los vegetales y el glucógeno en animales. Ambos están constituidos por subunidades o residuos de glucosa y poseen una estructura helicoidal. Ninguno de los dos posee capacidades reductoras, por estar formado por tantos monómeros que utilizan al carbono anomérico. El almidón forma cadenas enrolladas de hasta 1000 subunidades de glucosa y también forma cadenas ramificadas; por lo contrario el glucógeno forma cadenas de tan solo 10 a 12 subunidades de glucosa. Al igual que el almidón, el glucógeno, tiene enlaces en α1-4 y ramificaciones en α1-6, pero difiere en que en el glucógeno las ramificaciones aparecen cada 8 a 12 residuos de glucosa y en el almidón, cada 20 a 30.

Pregunta 9. ¿Qué es la glucemia y cuál es su importancia biológica?

Se llama glucemia a la glucosa que circula por la sangre, esta es la principal fuente de energía de nuestro organismo y sin esta ninguna función biológica podría llevarse a cabo, ya que es utilizada como fuente de energía dentro de las células. Para permitir el ingreso de este monosacárido a las células existe una hormona llamada insulina, sin esta la glucosa quedaría en la sangre y no iría a las células. El déficit de esta hormona genera grandes complicaciones en la salud, este padecimiento se lo conoce como la llamada “diabetes”. La concentración de glucosa en la sangre normal, está regulada entre 70-110mg/dl en ayunas (8hs. aprox.). Esta concentración se eleva a 140mg/dl, una hora después de la ingesta, y un sistema hormonal estabiliza estos valores a los normales, cerca de las dos horas después.