Compuestos de interés bioquímico: Carbohidratos

Los compuestos de interés bioquímico son aquellas moléculas que juegan un papel fundamental en los procesos biológicos dentro de los seres vivos. Estos compuestos son esenciales para mantener la vida, ya que participan en funciones como la obtención de energía, la estructura celular, la transmisión de información genética, y la regulación de reacciones metabólicas. Se dividen en varios grupos principales

• Carbohidratos
• Lípidos
• Proteínas
• Ácidos Nucleicos
• Vitaminas y Minerales
• Hormonas
• Metabolitos Secundarios

Estereoisomería

Es la isomería que presentan aquellos compuestos que teniendo la misma fórmula estructural difieren en la disposición espacial de sus átomos.

Carbohidratos

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 brindar energía inmediata y estructural.

d-Glucopiranosa	d-Galactopiranosa	d-Fructofuranosa

Clasificación de los carbohidratos

1. Monosacáridos: son los carbohidratos más simples, formados por una sola molécula. Ejemplos incluyen:
• Glucosa: La principal fuente de energía para el cuerpo.
• Fructosa: Presente en frutas y miel.
• Galactosa: Parte de la lactosa, el azúcar en la leche.
2. Disacáridos: están compuestos por dos monosacáridos unidos. Ejemplos incluyen:
• Sacarosa: Compuesta de glucosa y fructosa; es el azúcar común.
• Lactosa: Compuesta de glucosa y galactosa; se encuentra en la leche.
• Maltosa: Compuesta de dos moléculas de glucosa; se forma en la digestión de almidones.
3. Polisacáridos son carbohidratos complejos formados por la unión de muchas moléculas de monosacáridos. Cumplen funciones de almacenamiento y estructurales. Ejemplos incluyen:
• Almidón: Principal forma de almacenamiento de energía en las plantas.
• Glucógeno: Forma en que se almacena la glucosa en los animales, principalmente en el hígado y los músculos.
• Celulosa: Componente estructural de las paredes celulares en las plantas.

Los monosacáridos que tienen un grupo aldehído y grupos hidroxilos se llaman aldosas, por el contrario, si contienen un grupo cetónico y grupos hidroxilos reciben el nombre de cetosas.
Se conocen 16 isómeros diferentes de aldohexosas de formula C₆H₁₂O₆, la glucosa y la galactosa son las más importantes de ellas.

Metabolismo de carbohidratos

• Digestión y Absorción: Los carbohidratos se descomponen en glucosa, que es absorbida y transportada a las células para obtener energía.
• Glucólisis: La glucosa se convierte en piruvato, generando ATP y NADH en un proceso anaeróbico.
• Ciclo de Krebs y Fosforilación Oxidativa: En presencia de oxígeno, el piruvato entra a la mitocondria, donde se produce la mayor cantidad de ATP.
• Glucogénesis y Glucogenólisis: La glucosa se almacena como glucógeno y se libera según las necesidades energéticas del cuerpo.
• Gluconeogénesis: Durante el ayuno, se sintetiza glucosa a partir de compuestos no carbohidratos para mantener los niveles de energía.

Tipos de monosacaridos

1. La glucosa (C₆H₁₂O₆): conocida también como dextrosa o azúcar de uva, es el monosacárido mas importante, es una aldohexosa que se encuentra libre en los tejidos de las planta y animales, es el azúcar fundamental de los seres humanos.



2. La galactosa (C₆H₁₂O₆): también es una aldohexosa y se encuentra junto a la glucosa en el disacárido lactosa y en muchos oligo y polisacáridos. Difiere de la glucosa en la distribución espacial del grupo hidroxilo en el carbono 4



3. La fructosa (C₆H₁₂O₆): conocido también como levulosa, es una cetohexosa y se encuentra en los jugos de frutas y la miel, se encuentra con la glucosa en el disacárido sacarosa, es el mas dulce de todos los azucares.

Los Disacáridos

Son carbohidratos cuyas moléculas cuando se hidrolizan producen dos moléculas de monosacáridos iguales o diferentes, los tres disacáridos de especial importancia biológica son:

• La Sacarosa (C₁₂H₂₂O₁₁): se conoce como azúcar de mesa, se encuentra en estado libre en el reino vegetal, es la combinación de una glucosa y una fructosa.



• La Lactosa (C₁₂H₂₂O₁₁): también llamada azúcar de leche, se encuentra libre en la naturaleza y en la leche de los mamíferos, es la combinación de los monosacáridos: glucosa y galactosa.



• La Maltosa (C₁₂H₂₂O₁₁): se encuentra en los granos de germinados, es menos frecuente encontrarla en la naturaleza en comparación a las dos anteriores, resulta de la combinación de dos glucosas.

Propiedades físico-químicas de los carbohidratos

1. Presentan un comportamiento similar a los alcoholes y compuestos carbonílicos.
2. Son muy solubles en agua e insolubles en soluciones apolares debido a los varios grupos hidroxilos.
3. Pueden formar éteres cuando reaccionan con los halogenuros de alquilo o esteres.
4. Los grupos carbonilos de las aldosas reaccionan positivamente con los reactivos de Fehling y Tollens.

Los polisacáridos

Son azucares complejos constituidos por muchas moléculas de monosacáridos, por lo que presentan un peso molecular elevado. Los polisacáridos mas abundantes en los seres vivos son: el almidón, el glucógeno y la celulosa.

• El almidón: es la forma más importante de almacenamiento de los azucares en las plantas, se encuentra en forma de granulo blanco dentro de las células. Esta constituido por dos componentes en proporciones 1:3 amilosa y amilopectina.



• El glucógeno: es similar a la amilopectina, pero mas ramificada, es la forma en la que los animales almacenan su energía, y está constituida por unas 100 mil unidades de α-d-glucosa enlazados también por carbono 1→4 y 1→6.



• La celulosa: constituye el armazón estructural de las células vegetales dándole así la rigidez y resistencia propia de los troncos y algunos cascarones de frutas, la celulosa es un polímero 1,4-β-d-glucosa no ramificado.

Formación de una estructura cíclica de monosacárido (Proyeccion de Haworth)

• Enlazar los carbonos C1 con C5 mediante el oxígeno.
• Se rompe el doble enlace del grupo carbonilo y el hidrogeno enlazado al grupo OH en el C5 forman un nuevo grupo OH en C1.
• Se establece una forma piranosa en el caso de ser una aldohexosa.
• Los grupos OH o H que estaban del lado derecho se ubican hacia abajo y los de la izquierda hacia arriba o dentro de la forma.