carbohidratos 2016

COLEGIO PADRE SEGUNDO FAMILIAR CANO
TEMA Nº 1 DE BIOLOGÍA
BASES BIOLÓGICAS Y QUÍMICAS DE LA VIDA (CARBOHIDRATOS)
II TRIMESTRE
Docente:
Nuribell García Barría
OBJETIVO DE APRENDIZAJE: Valora la importancia de los compuestos orgánicos e inorgánicos en el funcionamiento
adecuado del organismo, para conservar la salud.
COMPUESTOS ORGÁNICOS
Son compuestos presentes en los seres vivos. La característica principal de estos compuestos es que contienen átomos de C unidos a
átomos de H, O, N y otros. Esta combinación permite la aparición de una gran variedad de grupos funcionales que dan lugar a las
diferentes familias de sustancias orgánicas. Estos presentan características físicas y químicas diferentes, y dan a las moléculas
orgánicas propiedades específicas, lo que aumenta las posibilidades de creación de nuevas moléculas por reacción en los diferentes
grupos.
La estructura electrónica del C le permite formar 4 enlaces covalentes con otros
átomos, formando enlaces simples, dobles y triples.
GRUPOS FUNCIONALES DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA
Fórmula Molecular: se utiliza para representar una molécula (H2O), colesterol ( C27H45OH), nos dice cuántos elementos están en el
compuesto y la cantidad de átomos que hay de cada uno de ellos.
Fórmula Estructural: especie de diagrama que muestra los átomos de una molécula y como están unidos.
Las moléculas biológicas se mantienen enlazadas o separadas al agregar o eliminar agua.
Las moléculas biológicas siempre se valen del mismo tipo de reacción química llamada síntesis por deshidratación (formar quitando
agua) para unir subunidades entre sí. En la síntesis por deshidratación un H es eliminado de una subunidad, y un OH, eliminado de la
segunda subunidad; se combinan para formar una molécula de agua, mientras que las subunidades restantes quedan unidas por un
enlace covalente.
La reacción inversa, llamada hidrólisis (separar con agua) puede desdoblar la molécula en subunidades iguales nuevamente.
Durante la hidrólisis se agrega agua, un H a una subunidad y un OH a la otra.
A. CARBOHIDRATOS
Son biomoléculas formadas básicamente por C, H, O. Son azúcares solubles en agua y son las moléculas energéticas de las células.
Contienen aproximadamente igual cantidad de C, H y O y antiguamente se les conocía como “Hidratos de Carbono” por su fórmula
general Cn(H2O)n. Hoy en día desde el punto de vista químico los carbohidratos se consideran polihidroxialdehídos o
polihidroxicetonas.
Los carbohidratos según la cantidad de monómeros de azúcar que contienen se clasifican en:
A-1 MONOSACÁRIDOS
Son moléculas sencillas que responden a la formula general (CH 2O)n. Químicamente son polialcoholes, es decir, cadenas de carbono
con un grupo –OH en cada carbono, en los que un carbono forma un grupo aldehído o un grupo cetona. Los monosacáridos no
pueden ser hidrolizados, son solubles en agua, de sabores dulces, sólidos, blancos y cristalinos. Los monosacáridos se pueden
clasificar de dos maneras: una por la cantidad de átomos de carbono que posea el monosacárido y la otra es por la ubicación que
presenta el grupo carbonilo dentro de la molécula.
Según la cantidad de C que posea la molécula los monosacáridos se nombran:
Según la posición del grupo C=O
Cuando un monosacárido de forma lineal tiene un grupo carbonilo C=O en el carbono uno, formando un adehído se clasifica como una
aldosa. Cuando el grupo carbonilo esta en un atomo de carbono interior de la molécula forma una cetona, el monosacárido se clasifica
como una cetosa.
Triosas: C3H6O3
Tetrosas: C4H8O4
Pentosas: C5H10O5
Hexosas: C6H12O6
Heptosas: C7H14O7
La glucosa es un monosacárido de 6 C que se utiliza para construir otras moléculas como: almidón, celulosa, lactosa o sacarosa. Se
encuentra libre en sangre y sirve como fuente de energía para las células.
La oxidación de la glucosa involucra un conjunto de reacciones enzimáticos, ligadas una de la otra y vigiladas por un estricto control
metabólico, todo con el único fin, de hacer disponible para célula, la energía química contenida en la glucosa. La reacción global es:
Glucosa
CO2 + H2O + ATP
La formación de CO2 + H2O + ATP a partir de la glucosa, se lleva a cabo, porque existe una disponibilidad de O2 y que aunado a la
necesidad de energía, se inducen los procesos enzimáticos claramente definidos por sustratos y productos, ellos son:
(1) glucólisis,
(2) transformación del piruvato en acetil CoA (coenzima A),
(3) ciclo de Krebs y
(4) fosforilación oxidativa.
La fructosa monosacárido de 6 C, es el más dulce de los azucares, que se encuentra libre en las frutas o unidas a la glucosa,
formando sacarosa. Se puede transformar en glucosa en las células del hígado. Se encuentra también en el líquido seminal, como
nutriente para los espermatozoides.
Ribosa monosacárido de 5 C, componente estructural de los nucleótidos, como el ATP, forma parte de la estructura de los nucleótidos
que forman el ARN. Presente también en las coenzimas FAD, NAD y NADP.
Desoxirribosa monosacárido de 5 C, que forma parte de la estructura de los nucleótidos del ADN. Su estructura es semejante a la
ribosa, pero en el carbono 2 no posee un OH.
FORMAS LINEALES Y ANULARES O CICLADAS
Los monosacáridos pueden existir en formas lineales o cicladas. La forma ciclada es la más favorecida en soluciones acuosas. Esta
forma ciclada produce alfa α- glucosa cuando el grupo OH resulta en el lado opuesto al grupo CH2OH, o beta β-glucosa cuando el
grupo OH resulta el mismo lado que el grupo CH2OH.
A-2 DISACÁRIDOS
Son carbohidratos que se forman con la unión de dos monosacáridos enlazados mediante una reacción de síntesis por
deshidratación. Los disacáridos se utilizan frecuentemente para el almacenamiento de energía a corto plazo, en especial en los
vegetales.
Los disacáridos más comunes incluyen:

Maltosa: se forma de la unión de glucosa + glucosa. Se forma en la digestión de los almidones.
También llamada azúcar de malta formada por 2 α- glucosa, con enlace glucosídico (α-1,4 glucosídico), tiene
características reductoras, se encuentra de forma libre natural en la malta, de donde recibe el nombre y forma parte de
varios polisacáridos de reserva (almidón y glucógeno), de los que se obtiene por hidrólisis. Aparece en la germinación de
la cebada empleada en la fabricación de cerveza.

Sacarosa: se forma de la unión de glucosa + fructosa. Azúcar de mesa.
Azúcar de caña o de remolacha. Formada por α- glucosa y β fructosa, unidas por un enlace glucosídico β-1,2. No es
reductora. Se obtiene industrialmente y se comercializa como edulcorante (sustancias adicionadas cuya finalidad es aportar
sabor dulce) habitual. Se halla en frutas, semillas y néctar.

Lactosa: Se forma de la unión de la glucosa + galactosa. Azúcar de leche.
Formada por galactosa y glucosa, unidas por un enlace glucosídico β-1,4. Tiene carácter reductor. Se encuentra libre en la
leche de los mamíferos.

Celobiosa: Formada por 2 unidades de β-glucosa unidas por enlace glucosídico 1,4. Está presente en la molécula de
celulosa y no se encuentra libre en la naturaleza.

Isomaltosa: conformada por 2 unidades de α- glucosa con enlace glucosídico 1,6. Está presente en los polisacáridos
almidón y glucógeno y no se halla libre.
A-3 OLIGOSACÁRIDOS
Son polímeros de 3 a 10 unidades de monosacáridos. Moléculas de sabor generalmente dulce, que provienen de diferentes fuentes
biológicas, y que tienen un valor importante como componente de la dieta humana, debido a su presencia relativamente frecuente en
muchos alimentos. Existen en una gran diversidad pueden variar en número, ramificaciones, el tipo de monosacárido que se unen y
forma de enlazarse para formar cadenas de polisacáridos. La mayoría de ellos conserva el poder reductor característico de los
monosacáridos. Este poder reductor reside en los átomos de carbono carbonílicos y se pierde cuando éstos participan en un enlace
glucosídico.
.
La propiedad más importante, es, la capacidad para almacenar información, cumpliendo su función de reconocimiento celular.
Eejmplos: inulina, oligofructosa y los galactooligosacáridos (de 2 a 10 moleculas de galactosa unidas a una glucosa final) . Todos éstos
con potencia pre-biótico; que son ingredientes de los alimentos no digeribles que producen efectos beneficiosos sobre el huésped
estimulando selectivamente el crecimiento y la actividad de un tipo o un número limitado de bacterias en el colon.
Se encuentran en la superficie exterior de la membrana celular enlazados a moléculas de proteínas o de lípidos.
Suelen estar unidos covalentemente a proteínas o a lípidos formando glucoproteínas y glucolípidos

Rafinosa: es abundante en plantas, comprende 3 unidades de monosacáridos: glucosa, fructosa y galactosa. Se puede
encontrar en los frijoles, el repollo, las coles de Bruselas, brócoli, espárragos, otros vegetales y granos enteros. Produce
efectos flatulentos porque no es digerible.

Glucolípidos: compuestos que se encuentran presentes en todos los tejidos y en la cara externa de la membrana
plasmática; formado por esfingosina, por un ácido graso y en parte por un residuo de oligosacárido.
Los cerebrosidos y gangliosidos son representantes de este grupo.



Glucoproteínas: Las glicoproteínas o glucoproteínas son moléculas compuestas por una proteína unida a uno o varios
hidratos de carbono, simples o compuestos. Tienen entre otras funciones el reconocimiento celular cuando están presentes
en la superficie de las membranas plasmáticas.
Inulina: polisacárido de la fructosa con una glucosa al final. LA inulina alimenta y estimula nuestra flora intestinal (efecto
prebiótico); mejora la absorción en nuestro cuerpo de Ca. Se encuentra presente en el puerro, ajo, cebolla, espárragos.
Importante almacén de energía de muchas plantas dicotiledóneas.
Oligofructosa: oligosacárido lineal, se obtiene por hidrólisis de la inulina; formado por entre 10 y 20 monómeros de fructosa
por enlaces β que pueden tener una molécula inicial de glucosa. Tiene la misma estructura que la inulina, pero las cadenas
tienen 10 o menos unidades de fructosa; tiene el 30 o 50 % de la dulzura del azúcar común, es fermentada por
microorganismos intestinales.
La inulina y la oligofructosa se utilizan para reemplazar la grasa y el azúcar de los alientos como los helados, productos
lácteos, dulces y repostería.
A-4 POLISACÁRIDOS
Son los carbohidratos más abundantes, son el resultado de la unión de más de 10 unidades de azúcares sencillos (generalmente la
glucosa) mediante enlaces glucosídicos. Los polisacáridos son sustancias de gran tamaño y peso molecular. Son totalmente insolubles
en agua, en la que pueden formar dispersiones coloidales. No tienen sabor dulce. Pueden ser cristalizados, mantienen el aspecto de
sólidos de color blanco y carecen de poder reductor. Se pueden clasificar en dos grandes grupos:
Homopolisacáridos, formados por el mismo tipo de monosacáridos. Destacan por su interés biológico el almidón, el glucógeno, la
celulosa y la quitina.
Heteropolisacáridos, formados por diferentes monómeros. Entre ellos se encuentran la pectina, la hemicelulosa, el agar-agar y
diversas gomas y mucopolisacáridos.
Homopolisacáridos
Almidón: el almidón es un polisacárido de estructura helicoidal, su función es de reserva en las plantas. Consta de una
mezcla de dos tipos diferentes de polímeros; la amilosa y la amilopectina. La primera es una molécula recta sin ramificaciones
en la cual las moléculas de glucosa se unen mediante enlaces glucosídicos α(1--› 4), la amilopectina es una molécula
ramificada como el glucógeno o almidón animal, en donde las moléculas de glucosa se unen con enlaces glucosídicos α (1--›
4) en su porción recta y enlaces α (1--› 6) en sus ramificaciones que están separadas por 24-30 unidades de glucosa. Un
extremo de la cadena de almidón lleva un grupo -OH que constituye el terminal reductor de la gran molécula. La amilopectina
difiere del glucógeno porque tiene menos ramificaciones, sus terminales no son reductores ya que los carbonos que tendrían
el grupo -OH están participando en los enlaces glucosídicos.
Glucógeno: Tiene la misma composición que la amilopectina y una estructura molecular semejante, aunque con mayor
número de ramificaciones (cada 8 – 10 glucosas), por lo que el tamaño y el peso molecular son mayores. Su función es
también de reserva o almacén de glucosa, pero es exclusivo de las células de los animales. Se acumula en forma de granos,
sobre todo en el citoplasma de las células musculares y hepáticas. El glucógeno muscular proporciona glucosa como
combustible para la contracción muscular, mientras que el del hígado es la reserva general de glucosa que pasa a la sangre y
se
distribuye
a
las
células.
Celulosa: Su función es estructural, pues forma la pared de todas las células vegetales, a las que da forma y consistencia. Es
especialmente abundante en los tejidos vegetales de las células muertas, como el leño del interior de los árboles y muchas
fibras vegetales (cáñamo, esparto, algodón, etc.). De hecho, se considera que es la molécula orgánica más abundante en la
naturaleza. Solo excepcionalmente aparece en un grupo de animales, los Tunicados, como las ascidias.
Su interés económico es muy grande, pues se emplea en la industria de fabricación de papel, plásticos, explosivos, etc.
Está formada por unidades de beta-glucosa, con enlace 1-4, por lo que puede decirse también que se trata de un polímero del
disacárido celobiosa.
La molécula tiene forma de cadena helicoidal, sin ramificaciones.
Quitina: Es un polímero de un derivado de la glucosa, la N-acetil-glucosamina, con enlaces beta 1-4, y forma cadenas
semejantes a la celulosa que se unen lateralmente, por lo que resultan muy resistentes al ataque de agentes químicos. Las
enzimas quitinasas, capaces de degradar la quitina por hidrólisis, son muy escasas en la naturaleza (existen en los caracoles
y en ciertos insectos tropicales), por lo que, en general, no es digerible.
Su función es estructural, ya que constituye el componente esencial del exoesqueleto de muchos invertebrados (Artrópodos,
algunos Anélidos, etc.). También forma parte de la pared celular de hongos y líquenes.
Heteropolisacáridos pectina, la hemicelulosa, el agar-agar y diversas gomas y mucopolisacáridos.
Ácido hialurónico: polisacárido soluble encontrado en tejidos conectivos de animales y en el líquido sinovial de las
articulaciones. Pertenece al grupo de los polisacáridos llamados glucosaminoglucanos que existen como repeticiones de
disacáridos en los cuales uno de los dos azúcares es siempre la N-acetilglucosamina o
N-acetilgalactosamina.
FUNCIONES DE LOS CARBOHIDRATOS
Los glúcidos desempeñan con carácter general en los seres vivos dos tipos de funciones: energéticas y estructurales.
1)
Función energética.- La oxidación de los glúcidos libera energía que las células pueden utilizar para realizar sus
funciones. La glucosa es el azúcar que con más frecuencia utilizan las células como combustible metabólico
primario. Por otra parte, algunos polisacáridos actúan como material de reserva energética que puede ser
rápidamente movilizado cuando es necesario. Una ventaja que poseen los glúcidos sobre otras biomoléculas como
material energético es que, dada la solubilidad en agua de muchos de ellos, pueden ser transportados muy
rápidamente en medio acuoso allí donde resultan necesarios.
2)
Función estructural.- Algunos polisacáridos como la celulosa o la quitina presentan propiedades que los hacen
idóneos para formar parte de estructuras que deben ofrecer una gran resistencia mecánica, como las paredes
celulares vegetales o el exoesqueleto de los artrópodos.
Aunque tradicionalmente se consideraba a los glúcidos como componentes "pasivos" de la maquinaria
celular, destinados a servir de combustible metabólico o a formar parte de estructuras más o menos permanentes de
las células, en los últimos años se está percibiendo cada vez con mayor claridad que algunos de ellos pueden jugar
otros papeles de extraordinaria importancia biológica, como la determinación de la estructura tridimensional de
algunas proteínas, los procesos de reconocimiento de señales extracelulares o la acción de los anticuerpos.