Monosacáridos

la familia de la glucosa.

Los CARBOHIDRATOS (también llamados azucares) son moléculas compuestas por carbono, oxígeno e hidrógeno y tienen las siguientes características químicas :

1.Su estructura está basada en un esqueleto carbonado (molécula orgánica)

3.Puede tener un grupo aldehído o un grupo cetona, ó ambos.

4.A la cadena carbonada se unen grupos hidroxilo ( OH-) por lo que se pueden considerar de la familia de los alcoholes polihidroxilados o "polioles".

5.Son moléculas ricas en enlaces de alta energía ( C-H; C-C;C-OH; C=O)

6.Por lo general tienen isómeros ópticos y muchas de éstas presentan actividad óptica.

Clasificación

Los carbohidratos de bajo peso molecular son los llamados "azúcares" mientras que los de alto peso molecular corresponden a las harinas o almidones, celulosas y glucógeno. los azucares se clasifican en "monosacáridos", disacáridos" y "oligosacáridos", mientras que los carbohidratos de alto peso molecular se conocen como "polisacáridos".

Monosacáridos

La química suele clasificar y "nombrar" las moléculas de acuerdo con el número de átomos de carbono que conformen su esqueleto básico; de éste criterio surge una clasificación de los monosacáridos con la que es importante familiarizarse, porque es frecuentada por la bioquímica, sobre todo en asuntos de nomenclatura.

Esta clasificación es muy sencilla: se utiliza un prefijo correspondiente al número de átomos de carbono del carbohidrato y el sufijo "osa" para designar al grupo o familia de azucares. Aunque teóricamente los grupos posibles son ilimitados, en la práctica esta clasificación es útil para los monosacáridos de 3 a 6 átomos de carbono y se presenta en la siguiente tabla 1:

Los monosacáridos también se clasifican en dos grades grupos dependiendo de la posición del grupo carbonilo (C=O) que los caracteriza. Si el grupo carbonilo esta localizado en un carbono terminal se trata de una "aldosa" y si éste grupo está localizado sobre un carbono secundario el azúcar es una "cetosa". Entre las aldosas más estudiadas por la bioquímica se encuentra la "glucosa" y entre las cetosas su homologa es la "fructosa"

GRUPO

Átomos de Carbono

Isómeros posibles derivados del D-Gliceraldehido

Triosas

3

Tetrosas

4

Pentosas

5

Hexosas

6

Tabla 1.- Monosacaridos y los isomeros del Gliceraldehido.

Nombre

Fórmula estructural (abierta)

Estructura en forma de anillo

Estructura de bolas y barras

D-Glucosa

Clase:Hexosa

Aldosa

D-Fructosa

Clase:Hexosa

Cetosa

Tabla 2.- representaciones Graficas de la Estructura de los carbohidratos

Disacáridos y oligosacáridos

Los disacáridos son sustancias cuyas moléculas están constituidas por dos unidades de monosacárido por lo que se pueden considerar como "dimeros" .

El enlace característico mediante el cual se unen los dos monosacáridos para conformar un disacárido se conoce como "enlace glucosídico" y es un enlace tipo : C-O-C derivado de la combinación de un grupo hidroxilo, de una molécula de monosacárido, con una porción aldehido o cetona de la otra (Formación de hemiacetales y hemicetales).

Los disacáridos más comunes son la maltosa, la lactosa y la sacarosa. Tienen también en común el hecho de que, al menos uno de los monosacáridos que conforman el dímero, es D-glucosa.

Otras propiedades de disacáridos:

Los oligosacáridos ( del griego oligo "pocos") son carbohidratos constituidos por varias unidades de monosacáridos pero que están entre lo limites de 2 y 10 unidades. Los disacáridos son oligosacáridos, por lo que no es extraño encontralos bajo esta denominación en algunos textos; algunos de estos son la "Rafinosa" del azúcar de remolacha y la "Melicitosa" derivada de la savia de algunas plantas coníferas.

Polisacáridos

Como su nombre lo indica, son polímeros constituidos por cadenas de monosacáridos, que se unen por medio de enlaces glucosídicos.

Los polisacáridos, conocidos también como: "Glucanos", se diferencian entre sí por la clase de monosacáridos que los constituyen, por la longitud de las cadenas, por el grado de ramificación y por su origen biosintético.

Los "homopolisacáridos" están constituidos por un solo tipo de monosacárido, mientras que los "heteropolisacáridos", por dos o más clases de monosacáridos.

Almidón

El almidón es un homopolisacárido constituido por unidades de D-glucosa que forman el enlace glucosídico mediante enlaces c. En el tejido de los frutos y raíces vegetales el polímero se forma de tamaños variados con pesos moleculares que varían desde miles hasta 500.000.

El almidón se encuentra en dos formas : amilosa y amilopectina. La amilosa e se caracteriza porque sus cadenas largas, no ramificadas y por lo general forman una estructura helicoidal. Es posible preparar soluciones coloidales de amilosa, pero ésta no es soluble en agua; de hecho para las aplicaciones domésticas e industriales suelen utilizarse las preparaciones coloidales en agua.

La amilopectina es un polímero de D-glucosa de cadenas ramificadas de longitud media ( 24 a 30 unidades por ramificación). Los enlaces glucosídicos de la cadena principal (esqueleto) son del tipo a (1–›4) pero los de los puntos de ramificación son a (1–›6).

La amiloperctina constituye el 80% de casi todos los almidones. Es muy viscosa y es fácilmente hidrolizada por la amilasa.

El almidón se encuentra abundantemente en los granos, semillas, tubérculos y frutas. Es la fuente principal de carbohidratos para el hombre.

Si se hierve en agua, se hincha y forma una pasta o engrudo. El llamado almidón soluble se puede obtener tratando previamente el almidón con ácido clorhídrico diluido y frió.

Glucógeno

El glucógeno, también llamado almidón animal es un homopolímero de glucosa análogo al almidón vegetal pero con una grado mayor de ramificación al de la amilopectina y mas compacto. Abunda principalmente en el hígado de los animales superiores, constituyendo el 10% de su peso húmedo. Se halla también en proporción del 1 al 2% en el músculo esquelético.

Celulosa

Es el constituyente principal de las membranas de las células vegetales y pes prácticamente insoluble en agua y resistente a la digestión ácida e incluso a la acción de las amilasas gástricas.

Cuando se hidroliza produce glucosa pero no sufre alteración significativa en el tracto digestivo, como si ocurre con los almidones, el glucógeno y las dextrinas. Los animales herbívoros, cuya base alimenticia es rica en celulosa, han desarrollado un sistema mediante el cual algunas bacterias, levaduras y protozoos atacan la celulosa para formar , D-glucosa y ácidos grasos inferiores que el animal utiliza para fines energéticos.

La celulosa también es un Homopolímero lineal y se diferencia de los almidones en el tipo de enlace glucosídico que forma: mientras que el enlace glucosídico de los almidones y el glucógeno es principalmente del tipo a (1–›4),el de la celulosa es del tipo b (1–›4).

Se ha estimado el peso molecular de celulosas de diversas procedencias encontrándose un rango amplio de variación: 50.000 a 2500000, el equivalente a un rango de 300 a 15000 unidaddes de glucosa por molécula. Las pruebas de difracción con rayos X demuestran que las moléculas de celulosa están organizadas en cadenas paralelas que forman fibrillas, las cuales se aglutinan por otros polímeros llamados hemicelulosa, pectina y extensina.

2. El metabolismo.

Como ya se mencionó, las células están compuestas de moléculas, a su vez constituidas en su mayor parte por seis elementos principales, que son: carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, fósforo y azufre; estos elementos forman 99% de su peso. Por otra parte, el agua es la sustancia más abundante en la célula y ocupa 70% de su peso. El átomo de carbono desempeña un papel importantísimo en la biología, debido a que es capaz de formar moléculas de gran tamaño y variedad, ya que puede formar cadenas o anillos.

Los átomos de carbono forman enlaces muy fuertes y resistentes ya sea entre ellos mismos o con otros átomos, los cuales se conocen como enlaces covalentes. Cada átomo de carbono se puede combinar con otros, y formar así un número muy grande y variado de compuestos.

Pero los enlaces, por su propia "fuerza" o energía, representan en realidad la forma en la que nuestras células reciben energía y la pueden utilizar, mediante complicados procesos, que trataremos de analizar en este capítulo.

Antes de empezar, señalaremos el significado de algunos términos que se utilizan con frecuencia al hablar de las transformaciones de las sustancias que se encuentran en los seres vivos. En primer lugar, las células cuentan con caminos para formar moléculas más pequeñas a partir de moléculas grandes, y a este proceso se le llama catabolismo. Hay un proceso

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