CARBOHIDRATOS
Los Glúcidos a Nivel Celular
 |
| CARBOHIDRATOS SEGÚN EL NÚMERO DE CARBONOS |
Químicamente
se definen como aldehídos o cetonas, dentro de ellos se clasifican
los azúcares simples o monosacáridos en donde n es un número
entero de 3 a 7.
Los
carbohidratos como los azúcares y los almidones generalmente se
utilizan por los organismos como fuentes de energía; mientras que
los otros como las celulosas, pectinas y quitinas tienen función
estructural en células individuales y aún en organismos completos
como hongos, plantas, bacterias artrópodos, etc. Además, algunos
polisacáridos y polímeros más cortos de azucares actúan como
marcadores para una variedad de procesos de reconocimiento en las
células, incluyendo la adhesión de ellas con sus vecinas y el
transporte de proteínas a los destinos intracelulares apropiados y
otros hacen parte de sustancias celulares importantes como son los
ácidos nucleicos y como cofactores que contienen vitaminas.
En
cuanto a sus propiedades fisicoquímicas, los carbohidratos de peso
molecular bajo son solubles en agua y tienen poder edulcorante
(endulzante) alto, características que son opuestas en los
carbohidratos de peso molecular alto en los cuales la solubilidad se
reduce notablemente.
Funciones de los carbohidratos
- Función energética. Cada gramo de carbohidratos aporta una energía de 4 Kcal. Ocupan el primer lugar en el requerimiento diario de nutrientes debido a que nos aportan el combustible necesario para realizar las funciones orgánicas, físicas y psicológicas de nuestro organismo.
- Una vez ingeridos, los carbohidratos se hidrolizan a glucosa, la sustancia más simple. La glucosa es de suma importancia para el correcto funcionamiento del sistema nervioso central (SNC) Diariamente, nuestro cerebro consume más o menos 100 g. de glucosa, cuando estamos en ayuno, SNC recurre a los cuerpos cetónicos que existen en bajas concentraciones, es por eso que en condiciones de hipoglucemia podemos sentirnos mareados o cansados.
- También ayudan al metabolismo de las grasas e impiden la oxidación de las proteínas. La fermentación de la lactosa ayuda a la proliferación de la flora bacteriana favorable.
Dependiendo de su composición, los carbohidratos pueden clasificarse en:
Clasificación de los
hidratos de carbono:
Los hidratos de carbono simples son los monosacáridos, entre los cuales podemos mencionar:
- Monosacáridos: glucosa o fructosa
- Disacáridos: formados por la unión de dos monosacáridos iguales o distintos: lactosa, maltosa, sacarosa, etc.
- Oligosacáridos: polímeros de hasta 20 unidades de monosacáridos.
Los monosacáridos se clasifican de acuerdo a tres características diferentes: la posición del grupo carbonilo, el número de átomos de carbono que contiene y su quiralidad. Si el grupo carbonilo es un aldehído, el monosacárido es una aldosa; si el grupo carbonilo es una cetona, el monosacárido es una cetosa. Los monosacáridos más pequeños son los que poseen tres átomos de carbono, y son llamados triosas; aquellos con cuatro son llamados tetrosas, lo que poseen cinco son llamados pentosas, seis son llamados hexosas y así sucesivamente. Los sistemas de clasificación son frecuentemente combinados; por ejemplo, la glucosa es una aldohexosa (un aldehído de seis átomos de carbono), la ribosa es una aldopentosa (un aldehído de cinco átomos de carbono) y la fructosa es una cetohexosa (una cetona de seis átomos de carbono).Cada átomo de carbono posee un grupo de hidroxilo (-OH), con la excepción del primero y el último carbono, todos son asimétricos, haciéndolos centros estéricos con dos posibles configuraciones cada uno (el -H y -OH pueden estar a cualquier lado del átomo de carbono). Debido a esta asimetría, cada monosacárido posee un cierto número de isómeros. Por ejemplo la aldohexosa D-glucosa, tienen la fórmula (CH2O)6, de la cual, exceptuando dos de sus seis átomos de carbono, todos son centros quirales, haciendo que la D-glucosa sea uno de los estereoisómeros posibles. En el caso del gliceraldehído, una aldotriosa, existe un par de posibles esteroisómeros, los cuales son enantiómeros y epímeros (1,3-dihidroxiacetona, la cetosa correspondiente, es una molécula simétrica que no posee centros quirales). La designación D o L es realizada de acuerdo a la orientación del carbono asimétrico más alejados del grupo carbonilo: si el grupo hidroxilo está a la derecha de la molécula es un azúcar D, si está a la izquierda es un azúcar L. Como los D azúcares son los más comunes, usualmente la letra D es omitida.Ciclación
El grupo aldehído o cetona en una cadena lineal abierta de un monosacárido reaccionará reversiblemente con el grupo hidroxilo sobre un átomo de carbono diferente en la misma molécula para formar un hemiacetal o hemicetal, formando un anillo heterocíclico, con un puente de oxígeno entre los dos átomos de carbono. Los anillos con cinco y seis átomos son llamados formas furanosa y piranosa respectivamente y existen en equilibrio con la cadena lineal abierta.
CICLACIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS
REPRESENTACIÓN CÍCLICA Y LINEAL DE CARBOHIDRATOS
Carbohidratos complejos:
Los
hidratos de carbono complejos son los
polisacáridos;
formas complejas de múltiples moléculas. Entre ellos se encuentran
la celulosa que forma la pared y el sostén de los vegetales; el
almidón presente en tubérculos como la patata y el glucógeno en
los músculos e hígado de animales.
ar a la glucosa y la fructosa que son los responsables
del sabor dulce de muchos frutos.
- Polisacáridos: están formados por la unión de más de 20 monosacáridos simples.
- Función de reserva: almidón, glucógeno y dextranos.
- Función estructural: celulosa y xilanos.
Polisacáridos de reserva
el almidón y el glucógeno. Se trata sobre todo de glucanos α(1→4), representados en las plantas por el almidón y en los animales por el glucógeno, con cadenas que se ramifican gracias a enlaces de tipo α(1→6). En numerosos grupos de protistas cumplen la misma función glucanos de tipo β(1→3).El almidón es un polisacárido, más específicamente un homopolisacárido de reserva energética predominante en las plantas, constituido por la unión de grandes cantidades de monómeros de glucosa.El almidón se encuentra en los amiloplastos de las células vegetales, sobre todo en las semillas, las raíces y los tallos, incluídos los tubérculos. También aparece en algunos protoctistas.El almidón está formado por dos compuestos de diferente estructura: - Amilosa: Está formada por α-D-glucopiranosas unidas por centenares o miles (normalmente de 300 a 3000 unidades de glucosa) mediante enlaces α-(1 → 4) en una cadena sin ramificar, o muy escasamente ramificada mediante enlaces α-(1 → 6) . Esta cadena adopta una disposición helicoidal y tiene seis monómeros por cada vuelta de hélice. Suele constituir del 25 al 30 % del almidón.
- Amilopectina: Constituye el 70-75 % restante. También está formada por α-D-glucopiranosas, aunque en este caso conforma una cadena altamente ramificada en la que hay uniones α-(1 → 4), como se indicó en el caso anterior, y muchos enlaces α-(1 → 6) que originan lugares de ramificación cada doce monómeros. Su peso molecular es muy elevado, ya que cada molécula suele reunir de 2.000 a 200.000 unidades de glucosa.
ESTRUCTURA DE LA AMILOSA Y LA AMILOPEPTINA Polisacáridos estructurales
La
celulosa Es el principal componente de la pared celular en las
plantas,Es un glucano, es decir, un polímero de glucosa, con enlaces
glucosídicos entre sus residuos de tipo β(1→4).
La quitina cumple
un papel equivalente al de la celulosa, pero en los hongos, y además
es la base del exoesqueleto de los artrópodos y otros animales
emparentados.
Los
oligosacáridos son moléculas constituidas por la unión de
dos a nueve monosacáridos cíclicos, mediante enlaces de tipo
glucosídicos. El enlace glucosídico es un enlace covalente que se
establece entre grupos alcohol de dos monosacáridos, con
desprendimiento de una molécula de agua.
El
grupo más importante de los oligosacáridos es el de los
disacáridos, o azúcares dobles, que son la unión de dos
monosacáridos, mediante pérdida de una molécula de agua formando
así un enlace tipo éter.
MUCOPOLISACÁRIDOS
O GLUCOSAMINOGLUCANOS
Son
polímeros de monosacáridos que poseen unidades de azúcares
modificados como aminoazúcares, azúcares sulfatados, azúcares
ácidos y N- acetil derivados. Las cadenas de carbohidratos de los
glucosaminoglucanos existen como repeticiones de disacáridos en los
cuales uno de los dos azúcares es siempre la N-acetilglucosamina o
N-acetilgalactosamina. Todos los glucosaminoglucanos con excepción
del ácido hialurónico tienen azúcares sulfatados, y la presencia
de grandes cantidades de grupos carboxilo y sulfato hacen de estos
polímeros moléculas fuertemente ácidas. La mayoría de estos
compuestos se encuentran combinados con proteínas para formar
proteoglucanos en la matriz extracelular, especialmente el heparan
sulfato que está en estrecha asociación con el límite externo de
la membrana plasmática.
Los
glucosaminoglucanos son de aspecto amorfo, tan viscosos como las
secreciones mucosas, entre los más comunes se pueden citar: el ácido
hialurónico, el condroitín sulfato A, la heparina, el keratosulfato
y el dermatán sulfato.
El
ácido hialurónico
es un mucopolisacárido ácido formado por la repetición de un
disacárido formado por el ácido glucurónico y la N- acetil
glucosamina, unidos entre sí por enlaces glucosídicos ß(1--› 3)
y los disacáridos mediante enlaces ß(1--› 4).La
heparina
es un mucopolisacárido acídico sulfatado, resultado de la
repetición del disacárido formado por del ácido glucurónico
sulfatado (ácido idurónico) unido a una glucosamida 6-sulfato
mediante enlace glucosídico a(1--› 4). Los disacáridos también
se unen entre sí por enlace glucosídico a(1--› 4). El condroitín
sulfato A, es la unidad disacárida repetitiva del ácido glucurónico
con la N-acetil ß galactosamina 4 sulfato mediante enlace a(1--›
3). Los disacáridos se unen con enlace glucosídico a(1--› 4) y
forman a su vez la condromucina componente de la sustancia
fundamental del cartílago.El depósito de mucopolisacáridos en el
tejido óseo ocasiona las mucopolisacaridosis, que son trastornos
hereditarios del metabolismo de los carbohidratos que provocan la
deformación de los huesos y las anormalidades faciales.
 |
| UNIDADES FORMADORAS DEL ALMIDON-POLISACARIDO |
 |
| ESTRUCTURA DE DISACARIDOS |
Según
el número de moléculas que tengan los glúcidos se
los puede dividir en cuatro grandes grupos:
Las
Pentosas
|
||
Xilosa
|
Se
encuentra como componente en la madera
|
|
Ribosa
|
Es
un constituyente de los ácidos nucleicos
|
|
Arabinosa
|
Forma
parte de las gomas, mucilagos y pectinas (de este grupo, estas son
las únicas que normalmente ingerimos dentro de mermeladas y
dulces)
|
|
Las
Hexosas
|
(son
24 pero, solamente 4 tienen importancia biológica)
|
|
D-glucosa
|
aparece
en los frutos maduros, sangre y tejidos animales. Esta constituye
el azúcar del organismo, es muy soluble en agua, y es el
carbohidrato que transporta la sangre y el que principalmente
utilizan los tejidos.
|
|
D-manosa
|
Siempre
aparece combinado en la naturaleza. Nunca libre por tanto
preferimos no enunciar ningún componente.
|
|
D-galactosa
|
Aparece
en lípidos complejos. El hígado puede convertirla en glucosa y
después en energía.
|
|
D-fructosa
|
Se
lo denomina azúcar de frutas. Aparece libre en la miel y en los
jugos de frutas. Tiene un sabor muy dulce.
|
|
Maltosa:
|
Aparece
en la malta o cebada germinada y es muy soluble en agua.
|
|
Lactosa:
|
Es
el azúcar de la leche y es poco soluble en agua.
|
|
Sacarosa:
|
Es
el azúcar de mesa. Se obtiene de la caña de azúcar y de la
remolacha, y como todos saben, es muy soluble en agua.
|
Trisacáridos:
|
La
rafignosa se encuentra en las legumbres.
|
|
Tetrasacáridos:
|
La
esteaquiosa, el más estudiado, se encuentra en las semillas de
soja.
|
Almidón:
|
Este
se encuentra en los vegetales en forma de granos, ya que son la
reserva nutritiva de ellos. Aparecen en la papa, arroz, maíz, y
demás cereales.
|
|
Glucógeno:
|
Se
encuentra en los tejidos animales, donde desempeña la función de
reserva nutritiva. Aparece en el hígado y en los músculos.
|
|
Celulosa:
|
Cumple
funciones estructurales en los vegetales.
|
|
Inulina:
|
Aparece
en los tubérculos de dalia, en alcauciles, ajos y cebollas.
|
|
Liquenina:
|
Aparece
en los musgos y líquenes.
|
|
Mucopolisacáridos:
|
Cumplen
función de sostén, nutrición y comunicación intercelular.
|
CARBOHIDRATOS SEGÚN EL GRUPO FUNCIONAL
Digestión de Hidratos de Carbono
Como
en todo proceso digestivo, y los carbohidratos no son la excepción,
los alimentos que ingerimos son transformados por diversas
sustancias conforme avanzan por el tubo digestivo. En efecto, ya que
los alimentos que comemos están hechos de moléculas demasiado
grandes para que puedan ser absorbidas, éstas deben ser "digeridas"
por otras sustancias llamadas enzimas con el fin de formar moléculas
más pequeñas y que puedan entrar al torrente sanguíneo.
El
ser humano consume esencialmente unos pocos tipos de hidratos de
carbono. Entre los principales figuran la sacarosa (azúcar de mesa),
lactosa (de la leche), almidones y la celulosa. Los tres primeros son
digeridos para formar moléculas más pequeñas. La celulosa no, pues
el ser humano no posee enzimas que la transformen.El resto de
almidones ingeridos y que no alcanzaron a ser transformados en la
boca, se digieren por acción de otra enzima: la amilasa pancreática.
Como producto de esta acción enzimática dada por la saliva y las
secreciones pancreáticas, se forman sustancias llamadas disacáridos.
Estos, todavía son moléculas grandes que no son capaces de
absorberse adecuadamente. Entonces son atacados por varias enzimas
propias del intestino formándose los llamados monosacáridos.
A
nivel de las vellosidades intestinales que recubren la pared
intestinal, los monosacáridos son absorbidos hacia el torrente
sanguíneo. Desde ahí pasarán a todas las células del organismo
para ser utilizadas como combustible (energía libre directa).
En
resumen, los productos de la digestión de los carbohidratos son
los disacáridos (maltosa e isomaltosa), maltotriosa, dextrinas y
pequeñas cantidades de monosacáridos (glucosa, fructosa y
galactosa).
Sólo
los monosacáridos pueden absorberse a través de la mucosa
intestinal hacia la sangre, pues dicha mucosa es impermeable a los
disacáridos, éstos se digieren en monosacáridos y se absorben
simultáneamente en el borde en cepillo o micro vellosidades de las
células del epitelio cilíndrico de la mucosa.
Ya
en forma de monosacáridos es como nuestro organismo los absorbe,
pasando al hígado donde posteriormente serán transformados en
glucosa.
En el caso que faltaran
carbohidratos en la alimentación, esa energía se obtiene de las
grasas y las proteínas, produciéndose acetonas, las cuales no
resultan beneficiosas para la buena salud.
El destino de
la glucosa en hígado, esta regulada por:
a.- la concentración de glucosa en sangre:
1.- cuando es elevada y
los niveles del hepatocito suficientes, forma glucógeno.
2.- Cuando
la concentración de glucosa sanguínea es baja, el glucógeno es
degradado por la glucógeno fosforilasa produciendo
glucosa-1-fosfato, que se isomeriza a glucosa-6-fosfato, la
cual se hidroliza a glucosa y fósforo inorgánico para salir del
hepatocito a la circulación.
Cuando la concentración de ATP disminuye, el glucógeno
es degradado por la glucógeno fosforilasa,
produciendo gluosa-1-fosfato, esta es isomerizada a
glucosa-6-fosfato y entra a la glucólisis produciendo
ácido pirúvico, que se descarboxila para
originar acetil-CoA, que en el ciclo de Krebs se degrada hasta
CO2. Los equivalentes reductores (NADH), entran a la
mitocondria en donde donan sus electrones a la cadena de transporte
de electrones que acoplada a la fosforilación oxidativa generan la
energía para la síntesis del ATP.
Una
de las principales funciones del hígado es mantener el equilibrio de
la concentración de glucosa en sangre. Este proceso mediado por la
propia concentración de glucosa y por hormonas (glucagon, epinefrina
e insulina), consiste en almacenar la glucosa excedente o bien
liberarla (cuando la concentración en sangre es de » 4
mM o menor).
Los
azúcares y la clínica.
Podemos encontrar
azúcares que son síntomas de enfermedad, como por ejemplo con la
glucosa, que cuando está presente produce glucosuria. Cuando éste
existe en sangre en exceso se dice que hay hiperglucemia.
Los diabéticos no
pueden producir insulina, este paso se bloquea, aumenta muchísimo la
glucosa en sangre y su excrección por la orina, ya que la sangre
también pasa por los riñones.
Glucosuria.
La presencia de glucosa
en orina puede ser consecuencia de una excesiva concentración de
este azúcar en la sangre o de un defecto de su reabsorción a nivel
del túbulo renal. Una insuficiencia en la síntesis o en la
funcionalidad de la insulina provoca una disminución de la entrada
de la glucosa en las células lo que determina un aumento de la
concentración de la glucosa sanguínea. Esta enfermedad se conoce
con el nombre de Diabetes Mellitus que significa orina dulce.
La diabetes albuminúrica
es presencia de albúmina en orina. Puede aparecer glucosa en orina
debido a una insuficiencia renal y de modo fisiológico después de
la ingesta de un exceso de azúcares en la dieta.
Glucemia.
El nivel de glucosa en
sangre se mantiene sensiblemente constante. Esta constancia se
consigue mediante un delicado sistema de regulación hormonal que
desvía el exceso de glucosa después de las comidas hacia la
formación de glucógeno, el cual se almacenará en el hígado o
músculo.
También puede derivarse
la glucosa en exceso para la síntesis de triglicéridos.
En
la diabetes mellitus falla esta regulación hormonal. Para el
diagnóstico de la misma se recurre a la prueba
de la tolerancia a la glucosa que
consiste en la administración de una sobredosis de este azúcar y la
determinación de los niveles de glucosa en función del tiempo. En
el caso de un diabético los niveles alcanzados de glucosa en sangre
son más altos y tardan más tiempo en normalizarse.
| CUADRO SINÓPTICO SOBRE CARBOHIDRATOS |
EVALUACION
Consulta para hacer en el
cuaderno de química (aquí se evaluará)
I. Has una consulta
sobre:
a) La Diabetes indicando
en que consiste, las clases de diabetes sus diferencias , causas y
los síntomas.
b)
La
acción del páncreas sobre el metabolismos de los azúcares.
c)
Qué
funciones cumplen la insulina y el glucagón sobre el metabolismo
de los azúcares y donde se producen el glucagón y la insulina.
d) ¿Cuál es la
diferencia estructural entre la amilosa y la amilopectina? ¿ Cuál
es la diferencia entre amilopectina y el glucógeno?
e) ¿Qué entiende por
unión glucosídica?
f)
Desde
el punto de vista energético ¿Cuál es la diferencia entre glucosa
y el almidón?
g) De
las moléculas que forman el almidón, ¿cuál está ramificada?
h)
¿Que
monosacarido forma parte del ATP?
II. Responde el siguiente
cuestionario sobre carbohidratos, envíalo al correo de tu profesora
o entrégalo en medio físico en hojas.
1. La glucosa:
a.
es una hexosa.
b.
es el monómero que constituye la molécula de almidón.
c.
es el monómero que constituye todos los polisacáridos
d.
a y b son correctas.
e.
todos son correctas.
2. El glucógeno y la
celulosa son respectivamente:
a.
lineal con función estructural en ambos
casos.
b.
ramificadas con función estructural en
ambos casos.
c.
lineal con función energética y ramificada con función
estructural.
d.
ramificada con función energética y ramificada con función
estructural.
e.
ramificada con función energética y lineal con función
estructural.
3. Un mucopolisacárido:
a.
forma parte de la matriz del tejido conectivo
b.
está formado por azúcares derivados
c.
es un heteropolisacárido
d.
todas son correctas.
e.
ninguna es correcta.
4. La unión glucosídica
ocurre entre:
a.
dos grupos aldehídos.
b.
dos grupos cetonas.
c.
un grupo aldehído y un grupo hidróxilo.
d.
un grupo cetona y un hidróxilo.
e.
dos grupos hidróxilos.
5. Son azúcares que
hacen parte de los ácidos nucleicos:
a. Ribosa y celubiosa
b. Glucosa y Manosa
c. Ribulosa y Xilosa
d. Dexocirribosa y
Galactosa
r. Ribosa y dexocirribosa
6. Cada una de las
unidades sencillas de las macromoléculas de un carbohidrato se
llama:
b. Un enlace
O-glucosídico que determina en los polisacáridos una función
estructural por ser muy difícil de romper.
c. Un enlace
O-glucosídico en el que intervienen el grupo hidroxilo de un carbono
anomérico y otro grupo alcohol de otro monosacarido.
c. el número de
sustituyentes del último carbono de sus moléculas.
e. glucosa
10.Observa la figura
siguiente e indica que molécula representa
c. Sacarosa
11. ¿Qué moléculas
utilizan las células como reserva energética?
a. glucosa.
a. glucosa.
c. almidón y
glucógeno.
a. celulosa y
quitina.
14.Observa la figura
siguiente e indica que molécula representa:
15. ¿Cuál es el
disacarido que forma parte de la celulosa?
a. fructosa
b. almidon
c. glucosa
d.
sacarosa
18.
Carbohidrato presente en la malta
a. celulosa
b. maltosa
c. glucosa
d. almidón
a.
celulosa
b.
lactosa
c.
glucógeno
d.
almidón
a.
almidon
b.
sacarosa
c.
glucosa
d.
fructosa
21. El carbohidrato
presente en el cuerpo de algunos insectos se llama:
a. Amilosab. Glucógeno
c. Animalosa
d. quítina
e. Celulosa
22. Si el grupo
carbonilo de un monosacariodo es un aldehído o una cetona, el
monosacárido se denomina respectivamente:
a. Amilosa y
amilopeptina
b. Glucosa y Fructosa
c. Aldosa y Cetosa
d. Monosacarido y
Polisacarido
No hay comentarios:
Publicar un comentario