La mayoría de las personas están familiarizadas con los carbohidratos, un tipo de macromolécula, especialmente cuando se trata de lo que comemos. Para perder peso, algunas personas se adhieren a dietas» bajas en carbohidratos». Los atletas, por el contrario, a menudo «carb-carga» antes de las competiciones importantes para asegurarse de que tienen suficiente energía para competir a un alto nivel., Los carbohidratos son, de hecho, una parte esencial de nuestra dieta; los granos, las frutas y las verduras son todas fuentes naturales de carbohidratos. Los carbohidratos proporcionan energía al cuerpo, particularmente a través de la glucosa, un azúcar simple que es un componente del almidón y un ingrediente en muchos alimentos básicos. Los carbohidratos también tienen otras funciones importantes en humanos, animales y plantas.

Los carbohidratos pueden ser representados por la fórmula estequiométrica (CH2O) n, donde n es el número de carbonos en la molécula. En otras palabras, la relación de carbono a hidrógeno a oxígeno es 1:2: 1 en las moléculas de carbohidratos., Esta fórmula también explica el origen del término» carbohidrato»: los componentes son carbono («carbo») y los componentes del agua (por lo tanto,»hidrato»). Los carbohidratos se clasifican en tres subtipos: monosacáridos, disacáridos y polisacáridos.

monosacáridos

los monosacáridos (mono – = «uno»; sacchar – = «dulce») son azúcares simples, el más común de los cuales es la glucosa. En los monosacáridos, el número de carbonos generalmente varía de tres a siete. La mayoría de los nombres de monosacáridos terminan con el sufijo-ose., Si el azúcar tiene un grupo aldehído (el grupo funcional con la estructura R-CHO), se le conoce como Aldosa, y si tiene un grupo cetona (el grupo funcional con la estructura RC (=O)R’), se le conoce como cetosa. Dependiendo del número de carbonos en el azúcar, también pueden ser conocidos como triosas (tres carbonos), pentosas (cinco carbonos), y o hexosas (seis carbonos). Véase la Figura 1 para una ilustración de los monosacáridos.

la Figura 1., Los monosacáridos se clasifican según la posición de su grupo carbonilo y el número de carbonos en la columna vertebral. Las aldosas tienen un grupo carbonilo (indicado en verde) al final de la cadena de carbono, y las cetosas tienen un grupo carbonilo en el medio de la cadena de carbono. Las triosas, pentosas y hexosas tienen tres, cinco y seis espinas dorsales de carbono, respectivamente.

La fórmula química de la glucosa es C6H12O6. En los seres humanos, la glucosa es una fuente importante de energía., Durante la respiración celular, la energía se libera de la glucosa, y esa energía se utiliza para ayudar a producir trifosfato de adenosina (ATP). Las plantas sintetizan glucosa utilizando dióxido de carbono y agua, y la glucosa a su vez se utiliza para las necesidades de energía de la planta. El exceso de glucosa a menudo se almacena como almidón que es catabolizado (la descomposición de moléculas más grandes por las células) por los humanos y otros animales que se alimentan de plantas.

la galactosa y la fructosa son otros monosacáridos comunes: la galactosa se encuentra en los azúcares de la leche y la fructosa en los azúcares de la fruta., Aunque la glucosa, la galactosa y la fructosa tienen la misma fórmula química (C6H12O6), difieren estructural y químicamente (y se conocen como isómeros) debido a la diferente disposición de los grupos funcionales alrededor del carbono asimétrico; todos estos monosacáridos tienen más de un carbono asimétrico (Figura 2).

Cuestión de Práctica

la Figura 2. La glucosa, la galactosa y la fructosa son todas hexosas. Son isómeros estructurales, lo que significa que tienen la misma fórmula química (C6H12O6) pero una disposición diferente de átomos.,

¿Qué tipo de azúcares son estos, Aldosa o cetosa?

Show Answer

la glucosa y la galactosa son aldosas. La fructosa es una cetosa.

los monosacáridos pueden existir como una cadena lineal o como moléculas en forma de anillo; en soluciones acuosas generalmente se encuentran en forma de anillo (Figura 3). La glucosa en forma de anillo puede tener dos arreglos diferentes del grupo hidroxilo (−OH) alrededor del carbono anomérico (carbono 1 que se vuelve asimétrico en el proceso de formación de anillos)., Si el grupo hidroxilo está por debajo del carbono número 1 en el azúcar, se dice que está en la posición Alfa (α), y si está por encima del plano, se dice que está en la posición beta (β).

la Figura 3. Cinco y seis monosacáridos de carbono existen en equilibrio entre formas lineales y anulares. Cuando el anillo se forma, la cadena lateral en la que se cierra se bloquea en una posición α o β. La fructosa y la ribosa también forman anillos, aunque forman anillos de cinco miembros en oposición al anillo de seis miembros de la glucosa.,

disacáridos

los disacáridos (di– = «dos») se forman cuando dos monosacáridos experimentan una reacción de deshidratación (también conocida como reacción de condensación o síntesis de deshidratación). Durante este proceso, el grupo hidroxilo de un monosacárido se combina con el hidrógeno de otro monosacárido, liberando una molécula de agua y formando un enlace covalente. Un enlace covalente formado entre una molécula de carbohidratos y otra molécula (en este caso, entre dos monosacáridos) se conoce como enlace glucosídico (Figura 4)., Los enlaces glucosídicos (también llamados enlaces glucosídicos) pueden ser del tipo alfa o beta. Un enlace alfa se forma cuando el grupo OH en el carbono-1 de la primera glucosa está por debajo del plano anular, y un enlace beta se forma cuando el grupo OH en el carbono-1 está por encima del plano anular.

la Figura 4. La sacarosa se forma cuando un monómero de glucosa y un monómero de fructosa se unen en una reacción de deshidratación para formar un enlace glucosídico. En el proceso, se pierde una molécula de agua., Por convención, los átomos de carbono en un monosacárido están numerados desde el carbono terminal más cercano al grupo carbonilo. En la sacarosa, se forma un enlace glucosídico entre el carbono 1 en la glucosa y el carbono 2 en la fructosa.

los disacáridos comunes incluyen lactosa, maltosa y sacarosa (Figura 5). La lactosa es un disacárido que consiste en los monómeros glucosa y galactosa. Se encuentra naturalmente en la leche. La maltosa, o azúcar de malta, es un disacárido formado por una reacción de deshidratación entre dos moléculas de glucosa., El disacárido más común es la sacarosa, o azúcar de mesa, que se compone de los monómeros glucosa y fructosa.

la Figura 5. Los disacáridos comunes incluyen maltosa (azúcar de grano), lactosa (azúcar de leche) y sacarosa (azúcar de mesa).

polisacáridos

una larga cadena de monosacáridos Unidos por enlaces glucosídicos se conoce como polisacárido (poly– = «muchos»). La cadena puede ser ramificada o no ramificada, y puede contener diferentes tipos de monosacáridos., El peso molecular puede ser de 100.000 daltons o más dependiendo del número de monómeros Unidos. El almidón, el glucógeno, la celulosa y la quitina son ejemplos primarios de polisacáridos.

El almidón es la forma almacenada de azúcares en las plantas y se compone de una mezcla de amilosa y amilopectina (ambos polímeros de glucosa). Las plantas son capaces de sintetizar glucosa, y el exceso de glucosa, más allá de las necesidades energéticas inmediatas de la planta, se almacena como almidón en diferentes partes de la planta, incluidas las raíces y las semillas., El almidón en las semillas proporciona alimento para el embrión a medida que germina y también puede actuar como fuente de alimento para humanos y animales. El almidón que consumen los seres humanos es degradado por enzimas, como las amilasas salivales, en moléculas más pequeñas, como la maltosa y la glucosa. Las células pueden entonces absorber la glucosa.

El almidón se compone de monómeros de glucosa que se unen por enlaces glicosídicos α 1-4 o α 1-6. Los números 1-4 y 1-6 se refieren al número de carbono de los dos residuos que se han unido para formar el enlace., Como se ilustra en la Figura 6, la amilosa es almidón formado por cadenas no ramificadas de monómeros de glucosa (solo enlaces α 1-4), mientras que la amilopectina es un polisacárido ramificado (enlaces α 1-6 en los puntos de ramificación).

la Figura 6. La amilosa y la amilopectina son dos formas diferentes de almidón. La amilosa se compone de cadenas no ramificadas de monómeros de glucosa conectados por enlaces glicosídicos α 1,4. La amilopectina se compone de cadenas ramificadas de monómeros de glucosa conectados por enlaces glicosídicos α 1,4 y α 1,6., Debido a la forma en que se unen las subunidades, las cadenas de glucosa tienen una estructura helicoidal. El glucógeno (no se muestra) es similar en estructura a la amilopectina, pero más ramificado.

el glucógeno es la forma de almacenamiento de glucosa en humanos y otros vertebrados y se compone de monómeros de glucosa. El glucógeno es el equivalente animal del almidón y es una molécula altamente ramificada generalmente almacenada en las células hepáticas y musculares. Cuando los niveles de glucosa en sangre disminuyen, el glucógeno se descompone para liberar glucosa en un proceso conocido como glucogenólisis.

La celulosa es el biopolímero natural más abundante., La pared celular de las plantas está hecha principalmente de celulosa; esto proporciona soporte estructural a la célula. La madera y el papel son en su mayoría de naturaleza celulósica. La celulosa se compone de monómeros de glucosa que están unidos por enlaces glucosídicos β 1-4 (Figura 7).

la Figura 7. En la celulosa, los monómeros de glucosa están unidos en cadenas no ramificadas por enlaces glucosídicos β 1-4. Debido a la forma en que se unen las subunidades de glucosa, cada monómero de glucosa se voltea en relación con el siguiente, lo que resulta en una estructura fibrosa lineal.,

como se muestra en la Figura 7, cada otro monómero de glucosa en celulosa se voltea, y los monómeros se empaquetan firmemente como cadenas largas extendidas. Esto le da a la celulosa su rigidez y alta resistencia a la tracción, que es tan importante para las células vegetales. Mientras que el enlace β 1-4 no puede ser descompuesto por las enzimas digestivas humanas, los herbívoros como vacas, koalas, búfalos y caballos pueden, con la ayuda de la flora especializada en su estómago, digerir material vegetal rico en celulosa y usarlo como fuente de alimento., En estos animales, ciertas especies de bacterias y protistas residen en el rumen (parte del sistema digestivo de los herbívoros) y secretan la enzima celulasa. El apéndice de los animales de pastoreo también contiene bacterias que digieren la celulosa, dándole un papel importante en el sistema digestivo de los rumiantes. Las celulasas pueden descomponer la celulosa en monómeros de glucosa que pueden ser utilizados como fuente de energía por el animal. Las termitas también son capaces de descomponer la celulosa debido a la presencia de otros organismos en sus cuerpos que secretan celulasas.,

la Figura 8. Los insectos tienen un exoesqueleto externo duro hecho de quitina, un tipo de polisacárido.

Los carbohidratos cumplen varias funciones en diferentes animales. Los artrópodos (insectos, crustáceos y otros) tienen un esqueleto externo, llamado exoesqueleto, que protege sus partes internas del cuerpo (como se ve en la abeja en la Figura 8).

Este exoesqueleto está hecho de la macromolécula biológica quitina, que es un nitrógeno que contiene polisacáridos., Está hecho de unidades repetitivas de N-acetil-β-D-glucosamina, un azúcar modificado. La quitina también es un componente importante de las paredes celulares de los hongos; los hongos no son ni animales ni plantas y forman un reino propio en el dominio Eukarya.

Contribuir!,

mejorar esta pagaprender más