Características generales de los carbohidratos -Polihidroxialdehidos.Polihidroxiacetonas. y
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Son moléculas
orgánicas, esenciales para la vida. hidrógeno. Están compuestas por carbono, oxigeno, hidrógeno. Son solubles en agua. Almacenan energía. Las plantas son las principales portadoras de hidratos de carbono, esto se debe a que estas poseen clorofila, un pigmento responsable de captar la luz solar y a partir de ahí elaborar glucosa gl ucosa Se encuentran ampliamente distribuidos en vegetales y animales. Realizan importantes funciones estructurales y metabólicas Más abundantes moléculas en la tierra Los polímeros de carbohidratos sirven como elementos estructurales y protectores en las paredes celulares de las bacterias y plantas. Lubrican uniones esqueléticas Permiten adhesión entre las células La oxidación de éstos es la principal ruta de obtención de energía
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Clasificación en base al número de productos, por hidrólisis: Monsacáridos, Disacáridos, Polisacáridos (homopolisacáridos y heteropolisacá h eteropolisacáridos). ridos). Clasificación en base al número de productos, por hidrólisis: a. Monsacáridos o azucares simples: Son aquellos carbohidratos incapaces de hidrolizarse en carbohidratos mas simples Los
monosacáridos o azucares simples consisten en una sola unidad de polihidroxialdehido o cetonas. El monosacarido mas abundante en la naturaleza es la D-Glucosa de 6 atomos de carbono, c arbono, a veces llamados dextrosa. h idroxilo. Los monosacáridos de 6 carbonos glucosa y fructuosa tiene 5 grupos de hidroxilo. Los atomos de carbono a los que se unen estos grupos de hidroxilo son a menudo centros quirales que dan lugar a muchos estereoisomeros de los azucares que se encuentran en la naturaleza.
b. Disacaridos: Son los mas abundantes, formados por 2 unidades de monosacáridos. Todos los monosacáridos y los disacáridos comunes tienen nombres que terminen con el sufijo ´osaµ, por ejemplo la sacarosa y maltosa. Los
disacáridos como la maltosa, la lactosa y la sacrosa están formados por 2 monosacaridos unidos covalentemente mediante un enlace O-Glucosidicos que se forma cuando un grupo Hidroxilo de azúcar reacciona con el carbono nomerico del otro. Los enlaces glucosidicos de hidrolizan con facilidad por acción de acidos pero no son resistentes a la hidrólisis básica, por lo tanto los disacáridos pueden hidrolizarse para dar lugar a los componentes monosacáridos libres por ebullición en un medio que contenga acido diluido.
c. Polisacáridos (homopolisacáridos y heteropolisacáridos): Son polímeros que contienen mas de 20 unidades de monosacáridos. Algunos polisacáridos constan de centenares o millones de unidades de monosacáridos. Polisacaridos como la celulosa: son cadenas lineales, otros como el glucógeno: están ramificadas. Por ejemplo el almidon y la celulosa consisten en unidades repetitivas de DGlucosa pero difieren en el tipo de enlace glucosidico y tienen propiedades funcionales y biológicas diferentes. Los polisacáridos, denominados también glucanos, difieren entre sí en la naturaleza de sus unidades monoméricas repetitivas, en la longitud de sus cadenas, en los tipos de enlace que se forman entre las unidades y en su grado de ramificación Los
polisacáridos (glucanos) sirven de reserva energética y de componentes estructurales en las paredes celulares y en la matriz extracelular. diferencia de las proteínas, los polisacáridos no suelen tener masas moleculares definidas. Ello se debe a los diferentes mecanismos de formación de los dos tipos de polímeros. A
homopolisacáridos contienen un único tipo de monómero; están formados por la repetición de un monosacárido. Los homopolisacáridos almidón y glucógeno son combustibles de reserva en las células vegetales, * animales y bacterianas. Consisten en D-giucosa con enlaces (al³»4) y los tres están ramificados. Los homopolisacáridos celulosa, quitina y dextrano tienen papeles estructurales. La celulosa está formada por residuos de D-glucosa unidos por enlaces Q31³>4) y confiere resistencia y rigidez a las paredes celulares de las plantas. La quitina, un polímero de W-acetil-glucosarnina unida por enlaces 03144), confiere resistencia a los exoesqueletos de los artrópodos. .
Los
homopolisacáridos se pliegan en tres dimensiones. La forma de silla del anillo de la piranosa es esencialmente rígida; por tanto, la conformación de los polímeros está determinada por la rotación en torno al enlace entre el oxígeno y el carbono anomérico. El almidón y el glucógeno forman estructuras helicoidales con puentes de hidrógeno intracatenaríos; la celulosa y la quitina forman cadenas largas y estiradas que interaccionan con cadenas vecinasr-
Los
heteropolisacáridos contienen dos o más tipos diferentes; están formados por la repetición ordenada de un disacárido formado por dos monosacáridos distintos (o, lo que es lo mismo, por la alternancia de dos monosacáridos).
los heteropolisacáridos proporcionan soporte extracelular a todos los organismos. La capa rígida de la envoltura de la célula bacteriana (el peptidoglucano) es un heteropolisacárido formado por dos unidades de monosacárido alternadas. En los tejidos animales, el espacio extracelular se encuentra ocupado por diversos tipos de heteropolisacáridos, que forman una matriz que mantiene unidas a las células individuales y proporciona protección, forma y sostén a células, tejidos y órganos. Distribución de los carbohidratos en los seres vivos. Funciones: Combustible, Almacenamiento de energía. Constituyente de Biomoléculas importantes: Acidos Nucleicos, Glicoproteínas, proteoglicanos, lípidos complejos. Funciones. *Funciones: La
principal función es aportar energía al organismo. De todos los nutrientes que potencialmente pueden aportar energía, son los glúcidos los que producen la combustión más limpia, que no presentan residuos tóxicos como el amoníaco, que resulta de quemar proteínas. Una porción pequeña se emplea en construir moléculas más complejas, junto con grasas y las proteínas. Otra porción se utiliza para conseguir quemar de una forma más limpia las proteínas y grasas que se usan como fuente de energía. **Distribución en los seres vivos
Los
carbohidratos se hallan ampliamente distribuidos en los animales vegetales
Están
presentes tanto en los alimentos de origen animal como la leche y sus derivados como en los de origen vegetal; legumbres, cereales, harinas, verduras y frutas. Los
animales obtienen los carbohidratos de las plantas, mientras que las plantas fabrican estos compuestos. Las bacterias y otros microorganismos sintetizan los carbohidratos de los animales muertos y desechos orgánicos. Mientras que los vegetarianos utilizan los polisacáridos más complejos, como el almidón o la celulosa, los carnívoros y los omnívoros utilizan los carbohidratos más simples, como la lactosa, la sacarosa, la galactosa o la fructosa. Sin embargo, el primer carbohidrato con el que los mamíferos tienen contacto, es la lactosa, compuesto principal de la leche. Los
hidratos de carbono son importantes para los seres vivos, en especial la glucosa, un azúcar sencillo presente en los frutos carnosos, en la alimentación su importancia constituye en formar sustancias de reserva en los animales (glucógeno) y en los vegetales (almidón), su funciones de servir de combustible en los procesos metabólicos, aunque contienen menos energía que las grasas (1 gramo de glucosa es igual a 4.1 calorías ) Los
carbohidratos,, se pueden encontrar casi de manera exclusiva en alimentos de origen vegetal. Constituyen uno de los tres principales grupos químicos que forman la materia orgánica junto con las grasas y las proteínas. En
una alimentación equilibrada aproximadamente unos 300gr./día de hidratos de carbono deben provenir de frutas y verduras. Los carbohidratos son los compuestos orgánicos más abundantes de la biosfera y a su vez los más diversos. Normalmente se los encuentra en las partes estructurales de los vegetales y también en los tejidos animales, como glucosa o glucógeno. Estos sirven como fuente de energía para todas las actividades celulares vitales. Aportan
4 kcal/gramo al igual que las proteínas y son considerados macro nutrientes energéticos al igual que las grasas. Los podemos encontrar en una innumerable cantidad y variedad de alimentos y cumplen un rol muy importante en el metabolismo. Por eso deben tener una muy importante presencia de nuestra alimentación diaria. En
una alimentación variada y equilibrada aproximadamente unos 300gr./día de hidratos de carbono deben provenir de frutas y verduras, las cuales no solo nos brindan carbohidratos, sino que también nos aportan vitaminas, minerales y abundante cantidad de fibras vegetales.
Otros 50 a 100 gr. diarios deben ser complejos, es decir, cereales y sus derivados. Siempre preferir a todos aquellos cereales que conservan su corteza, los integrales. Los mismos son ricos en vitaminas del complejo B, minerales, proteínas de origen vegetal y obviamente fibra. La
fibra debe estar siempre presente, en una cantidad de 30 gr. diarios, para así prevenir enfermedades y trastornos de peso como la obesidad. En todas las dietas hipocalóricas las frutas y verduras son de gran ayuda, ya que aportan abundante cantidad de nutrientes sin demasiadas calorías.
++++++++++++++++++++++++++++++++++++ Constituyente de biomoleculas como: Las
glucoproteínas tienen uno o varios oligosacáridos de diversa complejidad unidos covalentemente a una proteína. Se encuentran en el lado externo de la membrana plasmática, en la matriz extracelular y en la sangre. Dentro de las células, se encuentran en orgánulos específicos tales como los complejos de Golgi, los granulos de secreción y los lisosomas. Las porciones oligosacáridas de las glucoproteínas son menos repetitivas que las cadenas de glucosaminoglucanos de los proteoglucanos; son ricas en información, formando sitios muy específicos para el reconocimiento y la unión de elevada afinidad a otras proteínas. Los
glucolípidos son lípidos de membrana en los que los grupos hidrofílicos de cabeza son oligosacáridos que, como en las glucoproteínas, actúan como sitios específicos para el reconocimiento por proteínas de unión a glúcidos. Los
proteoglucanos son macromoléculas de la superficie celular o de la matriz extracelular con una o más cadenas de glucosaminoglucanos unidas covalentemente a una proteína de membrana o a una de secreción. Habitualmente, la fracción glucosaminoglucano representa la mayor parte (en masa) de la molécula de proteoglucano, domina la estructura y, a menudo, es el principal sitio de actividad biológica. En muchos casos, la actividad biológica consiste en la provisión de múltiples sitios de unión, disponibles para la formación de puentes de hidrógeno y p ara las interacciones electrostáticas con otras proteínas de la superficie celular o de la matriz extracelular. Los proteoglucanos son uno de los principales componentes del tejido conjuntivo como el cartílago, en el cual sus muchas interacciones no covalentes con otros proteoglucanos, proteínas y glucosaminoglucanos proporcionan resistencia y elasticidad.
Los
ácidos nucleicos son macromoléculas, polímeros formados por la repetición de monómeros llamados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman,
así, largas cadenas o polinucleótidos, lo que hace que algunas de estas moléculas lleguen a alcanzar tamaños gigantes (de millones de nucleótidos de largo). Los carbohidratos se dividen en 3 grupos: polisacaridos (muchos azucares) disacaridos (dos azucares) monosacaridos (un azucar) los carbohidratos se relacionan con el acido nucleico o ADN, ya que cada nucleotido esta conformado de un grupo fosfato, un azucar (desoxirribosa) y una base nitrogenada ( adenina, timina, citocina, guanina y en ARN el uracilo). Todo este ultimo parrafo sucede en el nucelo de la celula. Bueno, los ácidos nucleicos se componen de unidades denominadas nucleótidos, ésto a la vez se componen de un carbohidrato (azúcar) anillado, ya sea ribosa ( ARN) o desoxirribosa ( ADN), de una base nitrogenada (purinas y pirimidinas) y de una molécula de fosfato que une nucleótido con nucleótido. La
configuración del azúcar es de suma importancia en las propiedades fisico químicas de los ácidos nucleicos. +++++++++++++++++++++++++++++++++++ Clasificación de los monosacáridos de acuerdo al número de carbonos y la ubicación del grupo carbonilo. Ejemplos de interés biológico para cada tipo.
Según el numero de atomos de carbono los carbohidr atos se clasifican en:
a) Una diosa es un monosacárido compuesto por dos átomos de carbono. Puesto que la fórmula química general de un monosacárido no modificado es (C·H2O)n, donde "n" presenta un valor de 3 ó más, las diosas no se ajustan estrictamente a la definición formal de monosacárido. Sin embargo, también se acepta como el azúcar de estructura más básica. De hecho, solo es posible una forma de diosa, el glicoaldehido (2-hidroxietanal), que es una aldodiosa, ya que, al poseer únicamente dos carbonos, no es posible la formación de cetodiosas . A continuación se muestra la estructura del glicoaldehido:
CHO | CH2OH Glicolaldehido
b) Triosas: son monosacáridos formados por una cadena de tres átomos de carbono. Su fórmula empírica es C3H6O3. Como en los demás monosacáridos, en las triosas aparecen los
grupos cetona y aldehído , también llamados genéricamente grupos funcionales carbonilo. Si llevan la función cetona se les nombra añadiendo el prefijo
ceto- y
si llevan el grupo aldehído
se añade el prefijo aldo-, de modo que los compuestos se llamarán aldotriosas (o
gliceraldehído ) y cetotriosas (o dihidroxiacetona ). Las triosas tienen gran importancia en el metabolismo de los hidratos de carbono y de la respiración .
D-gliceraldehído
L-gliceraldehído
CHO | H-C-O-H | CH2OH
Dihidroxicetona
CHO | H-O-C-H | CH2OH
CH2OH | C=O | CH2OH
c) Las tetrosas son monosacáridos (glúcidos simples) formados por una cadena de cuatro átomos de carbono. Hay dos, según la posición del grupo carbonilo: D-eritrosa y D-treosa. D-eritrosa CHO | H-C-O-H | H-C-O-H | CH2OH
D-treosa CHO | H-O-C-H | H-C-O-H | CH2OH
d) Las pentosas son monosacáridos (glúcidos simples) formados por una cadena de cinco átomos de carbono. Como en los demás monosacáridos aparecen en su estructura grupos hidroxilo (OH). Además, también pueden llevar grupos cetónicos o aldehídicos. La fórmula general de las pentosas es C5H1005. A continuación se citan algunas pentosas: y
Aldopentosas: Como su nombre lo indica contienen la función aldehído. Una de las más importantes es la ribosa, la cual hace parte de los nucleótidos que forman el ARN. A partir de la ribosa se puede obtener
la desoxirribosa , la cual forma parte del ADN.
D-ribosa CHO
D-arabinosa CHO
D-xilosa CHO
D-lixosa CHO
| H-C-O-H | H-C-O-H | H-C-O-H | CH2OH y
| H-O-C-H | H-C-O-H | H-C-O-H | CH2OH
Cetopentosas:
D-ribulosa CH2OH | C=O | H-C-O-H | H-C-O-H | CH2OH
| H-C-O-H | H-O-C-H | H-C-O-H | CH2OH
| H-O-C-H | H-O-C-H | H-C-O-H | CH2OH
Contienen la función cetona.
D-xilulosa
CH2OH | C=O | H-O-C-H | H-C-O-H | CH2OH e) Las hexosas son
monosacáridos (glúcidos simples) formados por una cadena de seis átomos de carbono . Su fórmula general es C6H12O6. Su principal función es producir energía. Un gramo de cualquier hexosa produce unas 4 kilocalorías de energía. Las más importantes desde el punto de vista biológico son: glucosa , galactosa y fructosa.
Aldohexosas D-alosa CHO | H-C-O-H | H-C-O-H | H-C-O-H | H-C-O-H | CH2OH
D-manosa CHO | H-O-C-H | H-O-C-H |
D-altrosa CHO | H-O-C-H | H-C-O-H | H-C-O-H | H-C-O-H | CH2OH
D-idosa CHO | H-O-C-H | H-C-O-H |
D-glucosa CHO | H-C-O-H | H-O-C-H | H-C-O-H | H-C-O-H | CH2OH
D-galactosa CHO | H-C-O-H | H-O-C-H |
D-gulosa CHO | H-C-O-H | H-C-O-H | H-O-C-H | H-C-O-H | CH2OH
D-talosa CHO | H-O-C-H | H-O-C-H |
H-C-O-H | H-C-O-H | CH2OH
H-O-C-H | H-C-O-H | CH2OH
H-O-C-H | H-C-O-H | CH2OH
H-O-C-H | H-C-O-H | CH2OH
Cetohexosas En
la naturaleza sólo se conocen cuatro D-isómeros:
CH2OH | C=O | HC-OH | HC-OH | HC-OH | CH2OH
psicosa
D-
CH2OH | C=O | HO-CH | HC-OH | HC-OH | CH2OH
fructosa
D-
CH2OH | C=O | HC-OH | HO-CH | HC-OH | CH2OH
sorbosa
D-
CH2OH | C=O | HO-CH | HO-CH | HC-OH | CH2OH
tagatosa
D-
f) Una heptosa es todo aquel monosacárido que posee siete átomos de carbono. Las heptosas pueden poseer un grupo funcional aldehído en la posición 1, denominándose entonces aldoheptosas, o un grupo cetona en la posición 2, en cuyo caso serán denominadas cetoheptosas. Existen muy pocos ejemplos de azúcares con 7 carbonos en la naturaleza. Entre ellos, cabe destacar: y
Sedoheptulosa o D-altro-heptulosa, como ejemplo de cetoheptosa.
y
L-glicero-D-mano-heptosa , como ejemplo de aldoheptosa.
A nivel estructural, las cetoheptosas y las aldohepto sas se diferencian en que las primeras poseen 4 centros quirales, mientras que las segundas poseen 5
Clasificacion según el grupo carbonilo Los carbohidratos se clasifican por la presencia de l grupo aldehído(aldosa) o del grupo cetona(cetosa) -Aldosa: Cuando el grupo carbonilo se halla en un extremo de la cadena carbonada, entonces el monosacárido va a ser un aldehido y por tanto recibe el nombre de aldosa.
-Cetosa: cuando el grupo carbonilo se encuentra en cualquier otra posición, entonces el monosacárido sera una cetona y por tanto se denomina cetosa.
Los monosacáridos se clasifican de acuer do a tres car acterísticas diferentes: la posición del grupo carbonilo, el número de átomos de carbono que contiene y su quir alidad. 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).
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Pueden subdividirse en: triosas, tetrosas, pentosas, hexosas o heptosas según el número de átomos de carbono y como aldosas o cetosas por la presencia del grupo aldehido o del grupo cetona. Además d e los aldehidos y cetonas, los alcoholes polihídricos (alcohol de azúcar o polioles), en las cuales el aldehido o grupos cetonas se redujeron a u n grupo alcohol, que también ocurre naturalmente en los alimentos. Se fabrican por reducción de m onosacáridos para uso en la fabricación de alimentos destinados para la reducción de peso y los diabéticos. Se absorben mal, y producen cerca de la mitad de energía en comparación con los azúcares. d.
L os
disacáridos son productos de condenación de dos unidades de
monosacáridos. Ejemplos de ellos son la maltosa y la sacarosa. e.
L os La
f .
oligosacáridos son productos de condensación de 2 a 10 monosacáridos.
mayor parte no son digeridas por l as enzimas humas.
L os
polisacáridos son productos de la condensación de más de 10
monosacáridos, por ejemplo los almidones y las dextrinas, y pueden ser polímeros lineales o ramificados. Algunas veces, los polisacáridos se clasifican en hexosanos o pentosanos, lo cual depende de l a identidad de los monosacáridos constituyentes. Además de los almidones y dextrinas, los alimentos contiene una gran variedad de otros polisacáridos que se c onocen, de modo colectivo, como polisacáridos no de almidón; no son digeridos por las enzimas humanas y son el principal componente de la dieta a base de fibra.
Los
ejemplos son celulosa de las paredes celulares de las plantas
(un polímero de la glucosa] e inulina, el carbohidrato almacenado en algunas plantas (un polímero de la fructosa).
