Carbohidratos: Estructura, Clasificación y Función

Los hidratos de carbono (también llamados glúcidos) son polialcoholes formados por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O). Poseen tres o más moléculas de agua por cada tres o más átomos de carbono. La glucosa es el monosacárido fundamental de las células.

Los hidratos de carbono se clasifican según su complejidad, en función de si se hidrolizan o no en unidades más sencillas:

Monosacáridos

Los monosacáridos (como la fructosa y la glucosa) no se hidrolizan. Son sólidos cristalinos, solubles en agua e insolubles en solventes orgánicos. Su estructura básica es una cadena de carbonos no ramificada, en la que todos estos átomos están unidos por enlaces simples. La aldosa es un polihidroxialdehído y la cetosa una polihidroxiacetona.

Según el número de átomos de carbono que contienen, los monosacáridos se clasifican en:

• Triosas (con tres átomos de carbono): El gliceraldehído (una aldotriosa) y la dihidroxiacetona (una cetotriosa).
• Tetrosas (con cuatro átomos de carbono): Por ejemplo, la treosa (una aldotetrosa).
• Pentosas (con cinco átomos de carbono): La arabinosa, la xilosa y la ribosa (aldopentosas).
• Hexosas (con seis átomos de carbono): La glucosa y la galactosa (aldohexosas), y la fructosa y la sorbosa (cetohexosas).

Disacáridos

Los disacáridos se hidrolizan dando dos moléculas de monosacáridos. Están formados por dos monosacáridos unidos covalentemente mediante un enlace O-glucosídico. Este enlace se forma cuando el grupo hidroxilo de un monosacárido reacciona con el grupo aldehído de otro. Se hidrolizan con facilidad por la acción de los ácidos, pero son resistentes a la hidrólisis básica.

Se clasifican en:

• Reductores: Si reducen el reactivo (por ejemplo, la maltosa y la celobiosa).
• No reductores: Cuando no reducen este reactivo (por ejemplo, la sacarosa).

Hay dos tipos de disacáridos:

• Disacáridos tipo sacarosa: El azúcar no puede actuar como reductor porque no existe un carbono (C) anomérico libre.
• Disacáridos tipo maltosa: Contienen dos moléculas de D-glucosa unidas por el C anomérico de una y el C-4 de la otra. Aunque no pueden reaccionar con iones férricos, son reductores porque el C anomérico de una molécula de glucosa permanece libre.

Ejemplos de disacáridos:

• Maltosa: Se encuentra en el grano germinado de la cebada. Por hidrólisis se desdobla en dos moléculas de glucosa.
• Lactosa: Presente en la leche, formada por una molécula de glucosa y otra de galactosa (glu/gal). Es un azúcar reductor.
• Sacarosa: Se encuentra en la caña de azúcar y en la remolacha. La mezcla de glucosa y fructosa que se obtiene al hidrolizar la sacarosa se llama azúcar invertido.

Oligosacáridos

Los oligosacáridos forman cadenas cortas de cuatro a diez unidades; es decir, unas pocas unidades de monosacáridos. Se hidrolizan dando el número correspondiente de moléculas.

Polisacáridos

Los polisacáridos son moléculas muy grandes. No tienen carácter reductor ni sabor dulce. Son sólidos no cristalinos, insolubles en agua fría y solubles en agua caliente.

Se clasifican en:

• Homopolisacáridos: Formados por un solo tipo de monosacárido, ramificados o no.
• Heteropolisacáridos: Formados por dos o más tipos diferentes de monosacáridos.

Ejemplos:

• Almidón: Es un polisacárido conformado por una gran cantidad de glucosas, presente en las plantas.
• Glucógeno: Presente en los animales.
• Polisacáridos estructurales: La celulosa se encuentra en las paredes celulares de las plantas y en todos los tejidos vegetales leñosos. La celulosa es el constituyente fundamental del almidón y del lino. La quitina es el componente principal de los exoesqueletos duros de muchas especies de artrópodos.
• Polisacáridos mixtos: Por hidrólisis, generan monosacáridos de distintos tipos o un solo tipo de monosacárido junto con otros compuestos diferentes. Ejemplo: las gomas, que por hidrólisis rinden pentosas y hexosas.

Proteínas: Estructura, Funciones y Aminoácidos

Las proteínas son cadenas de aminoácidos. Se encuentran en los alimentos y también son de fabricación propia. Son las biomoléculas con mayor diversidad de funciones. Los aminoácidos están formados por un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH). Los aminoácidos son sólidos cristalinos iónicos solubles en agua.

Estructura de las Proteínas

• Estructura primaria: Es la secuencia lineal de los aminoácidos y la ubicación de los puentes disulfuro.
• Estructura secundaria: Consiste en la disposición regular y repetitiva en el espacio de los residuos aminoácidos cercanos en la cadena polipeptídica, estabilizada por interacciones entre puentes de hidrógeno, lo que permite su plegamiento para maximizar el número de estos enlaces en una única dirección.
• Estructura terciaria: Es la interacción entre segmentos laterales de la cadena polipeptídica de los aminoácidos que forman el esqueleto completo de la proteína, y que permiten un mayor grado de plegamiento hasta adoptar la forma tridimensional final característica.
• Estructura cuaternaria: Es la que presentan aquellas proteínas que tienen más de una cadena polipeptídica.

Funciones de las Proteínas

• Función estructural: Proporcionan estructura y forma a las células y tejidos.
• Función de defensa: Las inmunoglobulinas (anticuerpos) son proteínas fabricadas por el sistema inmune. Ejemplos: IgA (aparato respiratorio y digestivo), IgG (memoria inmunológica), IgM (primer anticuerpo en infecciones agudas), IgE (alergias), IgD (a nivel celular).
• Función contráctil: Las proteínas presentes en el músculo permiten la contracción muscular.
• Función de transporte: Por ejemplo, la albúmina, que representa el 55% del plasma sanguíneo, evita que el agua salga de las arterias.
• Función enzimática: Las enzimas son proteínas que aceleran las reacciones químicas. Son catalizadores biológicos que colaboran en una única reacción.
• Función hormonal: Algunas hormonas son proteínas sintetizadas en un órgano y que actúan a distancia.

Lípidos: Clasificación, Estructura y Función

Los lípidos son insolubles en agua. Los aceites son de origen vegetal, mientras que las grasas son sólidas. Las grasas trans son producto de un aceite hidrogenado (aceite + H2).

Clasificación de los Lípidos según su Estructura

• No esteroides: El colesterol es un lípido imprescindible, en proporciones adecuadas, para el buen funcionamiento del sistema nervioso y la producción de bilis. También se relaciona con ciertas hormonas (esteroideas). Tiene una estructura policíclica. Es fundamental para la fabricación de membranas celulares y hormonas. El colesterol no existe en el reino vegetal; ningún aceite tiene colesterol. El colesterol es insoluble en agua y circula en la sangre formando lipoproteínas (conjuntos de lípidos y apoproteínas).
• Esteroides: Resultan de la combinación de un alcohol con un ácido orgánico (ácidos grasos). Los ácidos grasos son moléculas lineales con un grupo carboxilo. Pueden ser:
  • Saturados: Contienen un número par de átomos de carbono.
  • Insaturados: Con dos, tres o cuatro dobles enlaces.

Lipoproteínas

Las lipoproteínas son proteínas conjugadas cuyo grupo prostético es un fosfolípido, un triglicérido, colesterol y/o un éster de colesterilo. Son conjuntos de lípidos (colesterol y triglicéridos) y apoproteínas. Se clasifican según la densidad a la que flotan:

• Quilomicrones: De mayor tamaño. Transportan lípidos exógenos (provenientes de la dieta).
• VLDL (Very Low Density Lipoprotein): De muy baja densidad. Transportan lípidos endógenos (sintetizados por el organismo).
• LDL (Low Density Lipoprotein): Resultan de la pérdida de porcentaje de lipoproteína de las VLDL. Llevan colesterol al plasma (conocido como «colesterol malo»).
• HDL (High Density Lipoprotein): Remueven el colesterol de los tejidos periféricos y lo transportan al hígado (conocido como «colesterol bueno»).

Enzimas: Catalizadores Biológicos

Las enzimas son proteínas importantes cuya función es acelerar la velocidad de las reacciones químicas que se producen en el organismo y que son necesarias para mantener su actividad biológica.