Bioquimica De Los Alimentos

Carrera:

Ing. en Industrias Alimentarias.

Materia:

Bioquímica de los Alimentos II.

Ciudad Valles S.L.P 13 de febrero de 2014.

Introducción.

Los glúcidos, carbohidratos, hidratos de carbono o sacáridos, son biomoléculas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno, cuyas principales funciones en los seres vivos son el prestar energía inmediata y estructural. La glucosa y el glucógeno son las formas biológicas primarias de almacenamiento y consumo de energía; la celulosa cumple con una función estructural al formar parte de la pared de las células vegetales, mientras que la quitina es el principal constituyente del exoesqueleto de los artrópodos.

Existen distintos tipos de carbohidratos que son:

• Monosacáridos.

• Disacáridos.

• Oligosacáridos.

• Polisacáridos.

Los carbohidratos cumplen dos papeles fundamentales en los seres vivos. Por un lado son moléculas energéticas de uso inmediato para las células (glucosa) o que se almacenan para su posterior consumo (almidón y glucógeno); 1g proporciona 4 kcal. Por otra parte, algunos polisacáridos tienen una importante función estructural ya que forman parte de la pared celular de los vegetales (celulosa) o de la cutícula de los artrópodos.

Los carbohidratos pueden sufrir reacciones de esterificación, aminación, reducción, oxidación, lo cual otorga a cada una de las estructuras una propiedad específica, como puede ser de solubilidad.

Los carbohidratos desempeñan diversas funciones, entre las que destacan la energética y la estructural.

Clasificación de los carbohidratos.

Existen diversas clasificaciones de los carbohidratos, cada una de las cuales se basa en un criterio distinto: estructura química, ubicación del grupo CO (en aldosas o cetosas), número de átomos de carbono en la cadena (triosa, tetrosa, pentosa, hexosa), abundancia en la naturaleza, uso en alimentos, poder edulcorante, etc. Por lo general se prefiere el criterio de la estructura química, que hace referencia al tamaño de la molécula o al número de átomos de carbono que ésta contiene, así como a la cantidad de unidades de azúcar que lo conforman.85 De acuerdo con este principio, los hidratos de carbono pueden ser monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos.

Clasificación de los hidratos de carbono más importantes en los alimentos.

Monosacáridos (1 unidad de azúcar).

Pentosas: xilosa, arabinosa, ribosa, etc.

Hexosas:

• aldohexosas: glucosa, galactosa, manosa, etc.

• cetohexosas: fructosa, sorbosa, etc.

Oligosacáridos (de 2 a 10 unidades de azúcar).

Disacáridos: lactosa, sacarosa, maltosa, etc.

Trisacáridos: rafinosa, etc.

Tetra y pentasacáridos: estaquiosa, verbascosa, etc.

Polisacáridos (más de 10 unidades de azúcar)

Homopolisacáridos: almidón, glucógeno, celulosa, etc.

Heteropolisacáridos: hemicelulosa, pectinas, etc.

Los hidratos de carbono que no pueden ser hidrolizados en otros más simples se denominan monosacáridos. Por su parte, a los carbohidratos que contienen el grupo cetona se les asigna el sufijo “ulosa” para distinguirlos de los aldehídos, que llevan la terminación “osa”; por ejemplo, la levulosa (fructosa) es una cetosa del grupo de las hexulosas, mientras que la glucosa es una aldosa que pertenece a las hexosas. En el reino vegetal se encuentran muchos azúcares de seis átomos de carbono, aunque sólo cinco de ellos han sido aislados en estado libre: tres aldosas (glucosa, galactosa y manosa) y dos cetosas (fructosa y sorbosa).

Metabolismo del almidón, celulosa y polímeros vegetales y su aplicación biológica.

Almidón.

Este carbohidrato ha sido parte fundamental de la dieta del hombre desde la prehistoria, además de que se le ha dado un gran número de usos industriales. Después de la celulosa, es probablemente el polisacárido más abundante e importante desde el punto de vista comercial. Se encuentra en los cereales, los tubérculos y en algunas frutas como polisacárido de reserva energética. Su concentración varía según el estado de madurez de la fuente; el caso del plátano es una señal muy clara en este sentido: en estado verde o inmaduro, el almidón constituye la mayor fracción de los hidratos de carbono, ya que los azúcares son muy escasos; a medida que la fruta madura, el polisacárido se hidroliza por la acción de las amilasas, y mediante otros sistemas enzimáticos se sintetizan la sacarosa y la fructosa que se encuentran cuando llega a la plena maduración.

Como todo proceso anabólico, la síntesis de almidón requiere energía aportada por el ATP y otras moléculas transportadoras de energía, es un proceso endergónico.

El almidón es una mezcla de polímeros de glucosa (amilosa y amilopectina) que las plantas producen y acumulan en forma de gránulos insolubles que presentan formas y tamaños diversos. Los gránulos son estructuras altamente organizadas cuyas dimensiones y características varían entre especies, algunos gránulos tienen forma esférica o son esferoides aplanados con un surco ecuatorial, mientras que otros son poligonales. La ruta postulada para la biosíntesis de almidón es relativamente simple e involucra tres enzimas: la ADP- glucosa pirofosforilasa (AGPasa), la sintetasa de almidón (SS) y la enzima de ramificación del almidón (SBE). Sin embargo, se ha demostrado la participación de varias isoformas de estas enzimas y otras enzimas adicionales que están de alguna manera involucradas en el proceso.

• ADP- glucosa pirofosforilasa (AGPasa): Es una enzima que participa en la glucogénesis. Cataliza la reacción entre la Glucosa-1-fosfato y el UTP para formar UDP-glucosa. Posteriormente la UDP-glucosa será utilizada el glucógeno sintetasa para añadir una molécula de glucosa a un polímero de glucógeno en formación. La AGPasa es una enzima heterotetramérica y el análisis de mutantes demostró que tanto las dos subunidades grandes como las dos pequeñas son necesarias para la actividad; las subunidades grandes actúan en la regulación y las pequeñas en la catálisis. Sehan clonado tres cDNAs en yuca que codifican para las subunidades B, S2 y S3 de la AGPasa. El producto de la actividad de AGPasa es la ADP-glucosa que actúa como precursor inmediato de la síntesis del almidón.

• Sintetasas de almidón (SS): Las sintetasas del almidón están asociadas con el alargamiento de las cadenas de glucano y se pueden clasificar en dos grupos de acuerdo con la localización; una (GBSSI) se encuentra firmemente ligada a los gránulos de almidón y cataliza la conversión de ADP-glucosa a cadenas lineales de ∝ (1-4) -glucosa (amilosa) y la otra (SSS) es una forma soluble localizada en el estroma de los amiloplastos y cloroplastos y actúa específicamente en la biosíntesis de amilopectina. Sin embargo, GBSSI responsable de la síntesis de amilosa también contribuye con la síntesis de amilopectina. Aún se desconocenlos factores que determinan la partición de la actividad de la enzima en los dos procesos. Se han determinado diversas isoformas de GBSS y SSS. En Arabidopsis se han identificado las isoformas SS II y III que actúan en la formación del almidón foliar transitorio. La SSIII actúa directamente en el ensamblaje del almidón y además puede inhibir su biosíntesis.

• Enzima de ramificación del almidón (SBE): La enzima ramificadora SBE también presenta múltiples isoformas que varían entre especies y su actividad entre genotipos debido a cambios en el extremo N yC terminal de la proteína. La actividad de SBE es importante en la calidad y cantidad de almidón. La ausencia de esta enzima ocasiona varios efectos como bajas concentraciones de amilopectina y almidón pero elevada cantidad deazúcares. El estado de desarrollo de la planta regula la expresión de las enzimas ramificadoras del almidón I y II por lo cual se pueden observar granos de almidón de forma diferente con el transcurso del tiempo.

Celulosa.

Es el polisacárido estructural de todo el reino vegetal; por ser considerado el compuesto orgánico más abundante en la naturaleza y constituir una fuente de glucosa prácticamente inagotable que se renueva de forma continua mediante la fotosíntesis, los científicos han desarrollado muchas investigaciones para aprovecharlo en la obtención de glucosa.

A diferencia de los animales monogástricos como el hombre, los herbívoros son los únicos capaces de aprovechar la celulosa en su metabolismo, pues cuentan con las correspondientes enzimas celulasas en el tracto gastrointestinal; para el organismo humano, la celulosa es parte de la fibra cruda, por lo que se elimina en las heces sin haber sido aprovechada.

La celulosa se encuentra en las frutas, las hortalizas y los cereales como constituyente estructural de las paredes celulares, y también la producen ciertos microorganismos. Comercialmente, este polisacárido se obtiene de la madera y del algodón, siendo esta última la fuente más pura.

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