Aprendiendo sobre el nuevo mundo de los Hidratos de Carbono

En esta nueva entrada respondemos algunas preguntas básicas, como guía para ampliar los conocimientos en el campo de esta nueva macromolécula.

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

Los hidratos de carbono, también llamados glúcidos o carbohidratos son macromoléculas compuestas por carbono, hidrogeno y oxigeno (CHO); por los componentes que los componen se los define como: polihidroxialdehidos (un grupo aldehído y varias funciones alcohólicas) o polihidroxicetonas (igual que el anterior pero con un grupo cetona), son importantes componentes de los seres vivos. Abundan en tejidos vegetales en donde forman los elementos de su estructura (fibra o estructura leñosa) y también se encuentran en tejidos animales (como reservas energéticas de las células). Los vegetales los sintetizan mediante el proceso de fotosíntesis

Las funciones de los hidratos de carbono serían las siguientes:

·         reserva de energía: como el glucógeno que es de reserva en células animales.

·         fuente de energía: se dice que son una fuente de energía porque cuando las plantas los producen, los animales los ingieren y son utilizados como combustible para las células

·         glucoproteínas: son proteínas conjugadas con carbohidratos

·         estructurales: en los tejidos vegetales forman los elementos fibrosos o leñosos de su estructura (celulosa)

           

Los glúcidos se clasifican según la complejidad de la molécula:*

·         Monosacáridos: un solo grupo polihidroxialdehido o polihidroxicetona

·         Oligosacáridos: unión de dos a diez monosacáridos

·         Polisacáridos: moléculas de gran tamaño constituidas por la unión de numerosos monosacáridos

*estos grupos de carbohidratos, se ampliarán con mayor profundidad a lo largo del cuestionario

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

Los monosacáridos son azúcares simples, formados por un grupo polihidroxialdehido (una función aldehído y muchos alcoholes) o polihidroxicetona (una función cetona y muchos hidroxilos). Se denominan con el sufijo osa a la combinación del grupo químico y el número de carbonos de la molécula, aldotriosa, por ejemplo.

Entre las características de los monosacáridos encontramos:

·         que forman cristales de color blanco,

·         son solubles en agua

·         son dulces

·         son reductores porque un carbono, llamado anomérico queda libre para unirse a cualquier otro compuesto

Se clasifican según:

·         grupo químico que los compone
- aldehídos (aldosa)
- cetonas (cetosa)

·         número de carbonos: el menor número de carbonos es 3 ( 3:triosa, 5:pentosa, 6: hexosas,etc)

3.    Respecto de cada uno de los siguientes monosacáridos: Glucosa - Fructosa - Galactosa

a.    Esquematice su estructura química

b.    ¿Es una molécula reductora?

c.    ¿Dónde se encuentra (fuentes)?

d.    ¿Cuál es su función e importancia biológica?

Glucosa:

a.     

                          

b.    Sí, porque a la molécula reductora (molécula de oxigeno con dos uniones) no se le une ningún compuesto y además porque la glucosa pertenece a los monosacáridos y todos los monosacáridos son reductores.

c.    La glucosa se encuentra libre en las frutas maduras, en la sangre y en los humores orgánicos de los vertebrados

d.    La función principal de la glucosa es producir energía que luego van a utilizar las células para llevar a cabo los procesos que ocurren en nuestro cuerpo (digestión, reparación de tejidos, multiplicación de células, etc). La glucosa es muy importante ya que es la principal fuente de energía y sin ella ninguna función biológica se podría llevar a cabo.

Fructosa:

a.   

                     

b.    Sí, porque a la molécula reductora (molécula de oxígeno con dos uniones) no se le une ningún compuesto y además porque la glucosa pertenece a los monosacáridos y todos los monosacáridos son reductores.

c.    La fructosa se encuentra libre en frutos maduros, otros órganos de vegetales y en la miel.

d.    La función principal de la fructosa es producir energía que va a ser utilizada por las células. En el hígado se transforma en glucosa

Galactosa:

a.      

                                                       

b.     Sí, porque a la molécula reductora (molécula de oxígeno con dos uniones) no se le une ningún compuesto y además porque la glucosa pertenece a los monosacáridos y todos los monosacáridos son reductores.

c.    La galactosa no se encuentra libre, y forma parte de la leche (lactosa)

d.    La galactosa es necesaria para la actividad de las células cerebrales, especialmente para los cerebrósidos. En el hígado se transforma en glucosa.

4.    ¿Qué son los disacáridos?

Los disacáridos son compuestos que están formados por dos monosacáridos (iguales o distintos) unidos por enlaces glucosídicos de tipo éster. Los más importantes de los disacáridos son oligosacáridos.

Clasificación de los disacáridos: se tiene en cuenta que dos monosacáridos los conforman y la unión entre los mismos; esta unión depende de la posición (H arriba→α  o H abajo→β) del grupo OH y del H (hidrógeno) unido al carbono y entre cuáles dos carbonos ocurre dicho enlace.

5.    Respecto de cada uno de los siguientes disacáridos: Sacarosa - Maltosa – Lactosa

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?

Sacarosa:

a.    Union αC1-C2 ó  βC2-C1   (carbono 1 de la  α-glucosa y el carbono 2 de la  β-fructosa)

                      

b.    Es una molécula no reductora, debido a que se establece un doble enlace glucosídico, entre los dos carbonos anoméricos de los monosacáridos, anulando la posibilidad de oxidarse.

c.    La sacarosa es el azúcar común refinada de la caña de azúcar y la remolacha azucarera. Es el carbohidrato principal del azúcar moreno, del azúcar tamizado, y de la melaza; se encuentra exclusivamente en el mundo vegetal.

d.    La sacarosa es uno de los productos directos de la fotosíntesis que los vegetales realizan, constituyendo la principal forma de transporte de azúcares desde las hojas hacia otras partes de la planta (energía esencial).

Maltosa:

a.    Unión αC1-C4  (carbono 1 de la primera α-glucosa y el carbono 4 de la segunda α-glucosa)

                     

b.    Sí, porque a la molécula reductora (molécula de oxigeno con dos uniones) no se le une ningún compuesto

c.    Se obtiene por hidrólisis del almidón (polisacáridos) contenido en los granos de cebada; no se encuentra libre en ningun alimento.

d.    Es un azúcar fermentecible, es decir, que la mayoría de los microorganismos pueden utilizar este disacárido como fuente de energía en sus reacciones metabólicas.

Lactosa:

a.    Unión βC1-C4    (carbono 1 de la β-galactosa y el carbono 4 de la α-glucosa)

                      

b.    Sí, porque a la molécula reductora (molécula de oxigeno con dos uniones) no se le une ningún compuesto

c.    Se encuentra en la leche de los mamíferos y en los derivados de esta, tales como: yogurt, quesos, dulce de leche, etc.

d.    La importancia biológica de la lactosa es la necesidad en la lactancia animal de los mamíferos.

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

Los polisacáridos son glúcidos conformados por una gran cantidad de monosacáridos unidos entre sí mediante enlaces glucosídicos. Mayoritariamente los polisacáridos naturales se encuentran formados por miles de monómeros.

Son macromoléculas de elevado peso molecular y estructura compleja, su tamaño y peso dependen de la función en el estado metabólico de la célula.

Sus propiedades físicas y químicas son que: no cristalizan, no tienen sabor dulce, no son reductoras, y  son hidrofílicas pero poco solubles en agua por su elevado peso molecular (completamente contrarias a los monosacáridos y oligosacáridos)

Cuando se realiza la unión de los monosacáridos, se desencadena una reacción de liberación de cierta cantidad “x” (dependiendo de la cantidad de monosacáridos) de moléculas de agua por enlace completado.

Los tipos de polisacáridos: (según el tipo de monosacárido, tipo de enlace y más o menos ramificada su cadena).

·         homopolisacáridos: un sólo tipo de monosacáridos. Son los más abundantes en la naturaleza y con mayor importancia biológica. Enlaces tipo α=función energética y tipo β=función estructural.

·         heteropolisacáridos: dos o más tipos de monosacáridos.

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:

 

La celulosa es un polímero lineal formado por moléculas de β-D-glucosa unidas por enlaces glucosídicos β(C1-C4). Las cadenas de celulosa contienen entre 10.000 - 15.000 monosacáridos de glucosa.

Al tener enlaces β glucosídicos en las cadenas, se favorecen la formación de puentes de hidrógeno entre los grupos hidroxilos de otros restos de glucosa de la misma u otra cadena. Formandose asi, fibras (cadenas de celulosa) con esas características.

Esto hace que sea insoluble en agua y que tenga alta resistencia mecánica (difícil digestión) característica, por lo que se puede decir que posee función estructural. Siendo así (la celulosa) el componente principal de las paredes celulares vegetales, proporcionándoles sostén mecánico y protección.

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

 Similitudes y diferencias del almidón y el glucógeno:

·         Tanto el almidón como el glucógeno son polisacáridos cuyo monómero es la glucosa; ambos funcionan como reserva energética (almidón en vegetales y glucógeno en animales). El almidón se compone principalmente (97-98%) de amilosa y amilopectina en proporción variable según su procedencia.

·         La amilosa está constituida por 200 a 400 unidades de D-glucosa. Las unidades de glucosa se asocian entre sí por enlaces glicosídicos tipo α-C1,C4. Se forma así una larga cadena, que se dispone enrollada con estructura en hélice.

·         La Amilopectina es un polímero compuesto por unión de unidades de α glucosa mediante enlaces αC1-C4, pero ramificado con uniones αC1-C6 cada 20 a 25 restos de glucosa.

·        La estructura del glucógeno es similar a la amilopectina: uniones αC1-C4 con ramificaciones αC1-C6. La diferencia está en que estas últimas ocurren cada 12/14 restos de glucosa, resultando, así una estructura mucho más ramificada

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

La glucemia se define como la medida de concentración de la glucosa en el plasma sanguíneo. Si la glucemia se encuentra por debajo de los parámetros normales (70 mg/dl y 100 mg/dl en ayunas), el individuo sufre de hipoglucemia; en cambio, si los valores superan la media, se trata de un caso de hiperglucemia.

La glucosa o azúcar en la sangre es la principal fuente de energía del cuerpo, siendo imposible cumplir las funciones biológicas de nuestros órganos sin ella. Cuando comemos, el cuerpo procesa los alimentos en moléculas simples que pasan del intestino al torrente sanguíneo, llevando la energía a todas las células de nuestro cuerpo.

El metabolizar la misma es esencial para la regulación de la homeostasis (equilibrio interno mediante autorregulaciones en los valores energéticos que son considerados normales; si uno de estos valores no es normal, se activan diferentes procesos para compensarlo). Si este proceso llegara a fallar, pueden existir diferentes consecuencias, tales como la diabetes (deficiencia de la insulina e hiperglucemia)

Bibliografía:

http://www.bionova.org.es/biocast/tema07.htm

http://www.um.es/molecula/gluci04.htm

http://www.scientificpsychic.com/fitness/carbohidratos1.html

http://definicion.de/glucemia/

http://www.diabetesbienestarysalud.com/cual-es-la-importancia-de-la-glucosa/

http://www.medicinapreventiva.com.ve/laboratorio/glicemia.htm