HIDRATOS DE CARBONO (CARBOHIDRATOS O GLUCIDOS)
¿QUE SON LOS CARBOHIDRATOS?
Los carbohidratos también conocidos como glúcidos y constituyen
un parte fundamental en la alimentación y son elementos esenciales para la
producción energética, y no solo son una fuente importante de producción de
energía en las células, sino que también en las estructuras fundamentales de
las células y componentes de numerosas rutas metabólicas.
El termino carbohidrato proviene de hidrato de carbono
debido a que hace más de 100 años se le dio este nombre a diversos compuestos
que tienen una característica basada en su composición química (CH2O),
que es un carbono con un hidrogeno en presencia de oxigeno o bien un carbono
hidratado.
Los carbohidratos son las biomoleculas más abundantes en
la naturaleza, son un vínculo directo entre la energía solar y la energía de
los enlaces químicos de los seres vivos.
Los carbohidratos se forman durante la fotosíntesis que
es un proceso bioquímico en el que se captura la energía luminosa y se utiliza
para impulsar la biosíntesis de las moléculas orgánicas con energía abundante a
partir de las moléculas con poca energía tales como CO2 y H2O.
Estas biomoleculas se han adaptado para cumplir una
amplia diversidad de funciones biológicas tales como fuentes de energía, como
elementos estructurales y como precursores para la producción de otras
biomoléculas como por ejemplo los aminoácidos, los lípidos, las bases purinas y
las pirimidinas.
Los carbohidratos se clasifican en cuatro grupos, los
monosacáridos, los disacáridos, los oligosacáridos y los polisacáridos.
MONOSACARIDOS
Los monosacáridos también son conocidos como azucares
sencillas, estos son aldehídos o cetonas polihidroxilados, los monosacáridos con un grupo funcional aldehído
se denominan aldosas, mientras que los que tienen un grupo funcional ceto se
denominan cetosas.
Los azucares se clasifican también según el número de átomos
de carbono que tengan en su estructura, por ejemplo los azucares que solo
tienen cuatro átomos de carbono se denominan tetrosas, los de cinco se les dice
pentosas y así sucesivamente, entre más átomos de carbono contengan en su
estructura se les nombrará de forma gradual.
La glucosa y la galactosa son hexosas con un grupo
funcional aldehído en el carbono uno mientras que la fructosa es una cetosa con
un grupo funcional ceto en la posición dos.
ESTRUCTURA CÍCLICA DE LOS MONOSACARIDOS
Los azucares que
tienen cuatro o más carbonos en su estructura se encentran principalmente en
formas cíclicas, la formación del anillo se forma principalmente en soluciones
acuosas debido a que los grupos aldehído y cetona reaccionan de una manera
reversible con los grupos hidroxilo presentes en el azúcar para formar
hemiacetale y hemicetales cíclicos.
Los hemiacetales y hemicetales ordinarios, que se forman
cuando las moléculas que contienen un grupo funcional aldehído o cetona
reaccionan con un alcohol, son inestables y revierten con facilidad a sus
formas aldehído o cetona.
El químico ingles W.N. Haworth ideó una imagen más exacta
de la estructura de los crabohidratos. Las estructuras de Haworth representan
de forma más apropiada los ángulos y las longitudes de los enlaces que las
representaciones antiguas como las de Fisher que son un tanto largas ya que se
corta la molécula para poder mostrar detalladamente en qué lugar están
posicionados los elementos de esta.
Ejemplo de la estructura de la Glucosa por Haworth:
GLUCOSA
La glucosa también llamada dextrosa, se encuentra en
cantidades sumamente importantes en todo el mundo vivo y es el principal
combustible de las células.
En los animales, la glucosa es la fuente energética
preferida de las células cerebrales y de las células que tienen pocas
mitocondrias o que no tienen, tales como los eritrocitos.
Los anomeros de Glucosa son muy conocidos por el simple
hecho que cambia de lugar algún elemento en su estructura, esto también traerá
consigo que no cumplan la misma función y que sus propiedades sean totalmente
distintas. Se conoce la alfa glucosa y la beta glucosa.
Como se puede ver la alfa glucosa tiene el grupo oxidrilo ubicado hacia
abajo y el beta glucosa tiene el grupo oxidrilo ubicado hacia arriba.
FRUCTOSA
La fructosa es también denominada levulosa, se le suele
llamar azúcar de fruta porque es muy común encontrarla en diversos frutos. Se
encuentra también en algunos vegetales y usualmente en la miel. Esta molécula
es un miembro de las cetosas, por gramo la fructosa es mucho más dulce que la
sacarosa, por lo tanto, se utiliza en menor cantidad y es por esta razón que la
fructosa se utiliza a menudo como agente endulzante y colorante en los
productos alimenticios procesados.
Los anomeros de la Fructosa
A los anillos hemiacetalicos de cinco miembros se les
denomina también furanosas, esto es debido a que se asemejan mucho con la
estructura del furano.
Como se muestra en esta imagen el termino alfa o beta se
les asigna simplemente por cómo están acomodados en el espacio los miembros de
esté monosacárido en estos casos hacia donde se orienta el oxidrilo.
Alfa fructosa tiene el grupo funcional oxidrilo ubicado
hacia abajo y el beta fructosa lo tiene orientado hacia arriba.
GALACTOSA
La galactosa es necesaria para sintetizar diversas
biomoleculas entre las que se encuentra la lactosa, los glucolipidos y
determinados fosfolípidos, proteoglucanos y glucoproteinas.
Anomeros de la Galactosa
RIBOSA
La ribosa es la azúcar que se encuentra con mayor
frecuencia en el cuerpo humano, este monosacárido está presente en todos los
seres vivos y es un componente importante de los ácidos nucleicos ya que a
partir de este se sintetiza el ácido desoxirribonucleico.
La ribosa tiene un trabajo muy importante en la biología,
ya que los nucleótidos que componen al ARN están formados por ribosa. El ARN es
un componente del ADN y este es el que constituye la estructura de los seres
humanos.
Este monosacárido es uno de los tantos carbohidratos
necesarios para que el cuerpo humano pueda fabricar reservas energéticas
necesarias para las células.
Anomeros de la
ribosa
ENLACE GLUCOSIDICO
Cuando se unen dos monosacáridos existe un tipo de unión,
a esta unión se le llama enlace glucosidico, uno de los monosacáridos funciona
como hemiacetal y el otro como alcohol; el enlace glucosidico es más estable
que uno hemiacetal.
TIPOS DE ENLACES GLUCOSIDICOS
Existen
dos tipos de enlaces glucosidicos, el llamado enlace glucosidico O, mediante el
cual se unen monosacáridos, y el enlace N glucosidico mediante el cual se unen
una azúcar y compuesto aminado.
El
enlace llamado O glucosidico es mediante el cual se unen monosacáridos para
poder formar disacáridos y polisacáridos.
En
este tipo de enlace un grupo OH de un carbono anomerico de un monosacárido reacciona
con un grupo OH de otro monosacárido, desprendiéndose una molécula de agua. Se puede
decir entonces que en este tipo de reacción ocurre una deshidratación y de esa
manera los monosacáridos quedan unidos por un átomo de oxígeno y de ahí el
nombre enlace O glucosidico.
El enlace N glucosidico es el que se da entre un
monosacarido y un compuesto aminado, el grupo OH de uno de los carbonos
del azúcar se pierde, y en su lugar se coloca un grupo
amino, generándose un
aminoazucar
DISACARIDOS
Los disacáridos son moléculas formadas por monosacáridos
unidos mediante un enlace glucosidico. Cuando un monosacárido esta unido a
través de su átomo de carbono anomerico al grupo oxidrilo del carbono 4 de otro
monosacárido, el enlace se denomina 1,4 debido a que el grupo hidroxilo
anomerico puede estar en posición alfa o beta.
OLIGOSACARIDOS
Los oligosacáridos son polímeros de hasta 20 monosacáridos,
la unión de estos monosacáridos se debe a enlaces glucosidicos.
POLISACARIDOS
Los polisacáridos también conocidos como glucanos, están
formados por grandes cantidades de monosacáridos conectados por enlaces
glucosidicos.
GLUCÓGENO
El glucógeno es el carbohidrato de almacenamiento de
energía de los vertebrados. Se encuentra con mayor abundancia en las células
hepáticas.
ALMIDÓN
El almidón es la reserva energética de las células, es
una fuente significativa de carbohidratos en la alimentación humana. En el
almidón se encuentra junto con dos polisacáridos: la amilosa y la amilopeptina.
ÁCIDOS NUCLEICOS
Los Ácidos Nucleicos son las biomoléculas portadoras de
la información genética. Son biopolímeros, formados por otras subunidades
estructurales o monómeros, denominados Nucleótidos.
Los ácidos nucleicos son macromoléculas formadas por
polímeros lineales de nucleótidos, unidos por enlaces éster de fosfato, sin
periodicidad aparente eso desde un punto de vista químico.
Conforme a su composición química los ácidos nucleicos se
clasifican ácidos desoxirribonucleicos (ADN) y ácidos ribonucleicos (ARN), los
ácidos desoxirribonucleicos residen en el núcleo de la célula y algunos organelos,
mientras que los ácidos ribonucleicos se encuentran en el citoplasma.
BASES PURINAS Y PIRIMIDINAS
Estas también son conocidas como bases nitrogenadas y son
de gran importancia ya que estas son las que contienen la información genética.
En el caso particular del ADN tiene dos bases purinas y
dos pirimidinas, las purinas son la Adenina y la Guanina, mientras que la
pirimidinas son la Timina y la Citosina. En el caso del ARN también son cuatro
bases, dos purinas que son la Adenina y la Guanina y dos pirimidinas que son la
Citosina y el Uracilo.
NUCLEOSIDOS
Ala unión una base nitrogenada con una pentosa se le
llama nucleósido, la unión de esta base nitrogenada con una pentosa se da a
través de un enlace glucosidico con configuración beta en el carbono uno de la
ribosa o desoxirribosa.
NUCLEÓTIDOS
Están formados por la unión
de un grupo fosfato al carbono cinco de una pentosa y a su vez la pentosa lleva
unida al carbono uno una base nitrogenada.
Algunas de la funciones que
tiene los nucleótidos aparte de ser base para los ácidos nucleicos es de transporte
de energía, como ya se sabe el ATP actúa universalmente por así decirlo en
todas las células transportando energía, por medio de su enlace que une al
grupo fosfato terminal.
SABIAS QUE......
En 1986 el Programa del Genoma Humano del Departamento de Energía de los Estados Unidos, recibió muchas críticas cuando anunció que podría secuenciar todo el ADN humano.
véase más:
http://www.comoves.unam.mx/numeros/articulo/21/el-proyecto-del-genoma-humano-en-la-balanza
BIBLIOGRAFIAS:
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- Title: ¿Qué es la ribosa?
- Website title: eHow en Español
- Accessed on: 2014-02-08
- Url: http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/CARBOHIDRATOS_21119.pdf
- Url: http://utnenologia.com.ar/wp-content/uploads/2011/06/OLIGOSACARIDOS-Apuntes.pdf
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