Clasificación de los Carbohidratos

Osas

Son los más simples, sus moléculas sencillas y no hidrolizables, constituyen monómeros de los cuales se dan los demás hidratos de carbono:

Aldosas

El grupo carbonilo es aldehído.

Cetosas

El grupo carbonilo es cetona.

Ósidos

Formados por la unión de monosacáridos por un enlace llamado O-glucosídico, por la hidrólisis se pueden obtener monómeros de los que están compuestos:

Holósidos

Intervienen sustancias glucídicas.

Oligosacáridos

Tienen de 2 a 10 unidades de monosacáridos.

Polisacáridos

Tienen más de 10 unidades de monosacáridos.

Glucoconjugados

En su composición participan sustancias glucídicas y no glucídicas.

Monosacáridos

Son moléculas sencillas de polihidroxialdehídos que pueden tener entre 3 y 9 átomos de carbono y su fórmula molecular es CH₂O.

Estructura

Formada por una cadena carbonada, sin ramificar en la que los átomos de carbono presentan la función alcohol excepto 1 que posee el grupo carbonilo.

Derivados

Desoxiazúcares, aminoazúcares, ácidos urónicos.

Propiedades

Solubles en agua, distribución tetraédrica, formar isómeros especiales.

Monosacáridos de 3 átomos de carbono: Triosas

Su fórmula es C₃H₆O₃. Solo hay 2: aldotriosa: se denominan gliceraldehído y la cetotriosa: recibe el nombre de dihidroxiacetona.

Monosacáridos de 4 átomos de carbono: Tetrosas

Su fórmula es C₄H₈O₄.

Estereoisómeros enantiómeros

Aquellos que son la imagen especular del otro de manera que superpuestos no coinciden.

Estereoisómeros diastereoisómeros

Aquellos que entre sí no son imágenes especulares y se diferencian por las distintas configuraciones de los grupos –OH.

Monosacáridos de 5 átomos de carbono: Pentosas

Su fórmula es C₅H₁₀O₅. Tienen 3 átomos de carbono asimétricos. Entre ellas se dan las ribosas y la desoxirribosa que participan en la constitución de los nucleótidos y de los ácidos nucleicos. Hay otras que son la arabinosa que forma parte del polisacárido arabana y la xilosa que interviene en la composición del polisacárido xilana. Entre las cetopentosas destaca la ribulosa que sirve de sustrato sobre el que se fija el CO₂ durante la fotosíntesis.

Monosacáridos de 6 átomos de carbono: Hexosas

Su fórmula es C₆H₁₂O₆. Tienen 4 átomos de carbono asimétricos.

Ciclación de la D-glucosa mediante la proyección de Fischer

Se produce al reaccionar el grupo aldehído del carbono 1 con el grupo –OH del carbono 5, se forma un enlace hemiacetálico entre el carbono 1 y 5.

Ciclación de la D-glucosa mediante la proyección de Haworth

Cuando se hace el puente de oxígeno intramolecular, la molécula de glucosa adopta la forma de un heterociclo de 6 átomos pero los puentes de oxígeno son mucho más largos que los demás por lo tanto no corresponden con la realidad.

Glucosa

Se encuentra en forma de almidón o de celulosa. Es el principal compuesto donde se retiene la energía solar capturada en la fotosíntesis, es el combustible metabólico, también se encuentra en forma de glucógeno.

Galactosa

Forma parte del disacárido lactosa y de las fracciones de oligosacáridos de los glucolípidos y de las glucoproteínas.

Manosa

Constituyente de algunos polisacáridos: manosanas.

Fructosa

Es una cetohexosa que se encuentra como integrante del disacárido sacarosa y de algunos polisacáridos como las inulinas y las lebanas.

Oligosacáridos

Contienen de 2 a 10 unidades de monosacáridos enlazados pero los más conocidos son los disacáridos que están formados por la unión de 2 monosacáridos mediante un enlace O-glucosídico y su fórmula es C₁₂H₂₂O₁₁. Los más comunes son:

• Lactosa: formada por la unión del carbono 1 de la β-D-galactosa con el carbono 4 de la β-D-glucosa, en el enlace solo participa un solo –OH.
• Sacarosa: formada por la unión entre el carbono 1 de una molécula α-D-glucosa y el carbono 2 de la β-D-fructosa.
• Celobiosa: viene de la hidrólisis de la celulosa. Se denomina β-D-glucosa 1-4 β-D-glucosa.
• Maltosa: se obtiene por la hidrólisis del almidón. Su nombre es α-D-glucosa 1-4 α-D-glucosa.
• Isomaltosa: similar a la maltosa pero tienen uniones alfa 1-6. Su nombre es α-D-glucosa 1-6 α-D-glucosa.

Polisacáridos

Son carbohidratos de elevado peso molecular que resultan de la polimerización de los monosacáridos o de sus derivados.

Celulosa

Es un polímero no ramificado de moléculas de β-D-glucosa unidas por enlaces β(1-4) y la unidad que se repite es la celobiosa.

Quitina

Es un polímero de N-acetil-β-D-glucosamina en el que los enlaces O-glucosídicos son también del tipo β(1-4) como en la celulosa.

Almidón

Es un polímero de α-D-glucosa y es el polisacárido de reserva energética más común en los vegetales.

Amilosa

Es un polímero no ramificado de moléculas de α-D-glucosa enlazadas por uniones α(1-4) de manera que cada dos unidades de monosacárido constituyen una molécula de maltosa.

Amilopectina

Es un polímero ramificado que también forma cadenas helicoidales de moléculas de α-D-glucosa unidas por enlaces α(1-4) pero también tiene ramificaciones.

Glucógeno

Es un polímero de α-D-glucosa y presenta una estructura parecida a la amilopectina pero mucho más ramificada. Es el polisacárido de reserva de los animales.

Heteropolisacáridos

Son polisacáridos en cuya composición intervienen 2 o más clases de monosacáridos diferentes que se repiten periódicamente.

Glucoconjugados

Son compuestos que constan de una parte glucídica unida covalentemente a una molécula lipídica o proteica.

Glucoproteínas

Son proteínas que adquieren una pequeña fracción oligosacárida y existen 3 tipos: proteoglucanos, peptidoglucanos y glucoproteínas.

Biología

Ciencia que estudia los seres vivos. El estudio de la biología se basa en el método científico: la observación, como primer paso, condiciona la elaboración de una hipótesis y, tras su comprobación experimental y comunicación a la comunidad científica, el ulterior desarrollo de una teoría. Para que un experimento tenga validez debe realizarse de acuerdo a un protocolo que incluya controles en los que todas las variables permanecen constantes. Los datos que se obtienen con la observación determinan la elaboración de una hipótesis, más o menos de acuerdo con la realidad que se intenta explicar. Las técnicas de observación y experimentación se han ido perfeccionando con el tiempo, lo cual ha permitido corregir y ampliar antiguas hipótesis y elaborar otras nuevas.

Características de los seres vivos

El conjunto de funciones características de los seres animados es lo que llamamos vida. Estas funciones se pueden resumir en 2: obtención de energía del medio ambiente mediante las funciones de nutrición y su utilización para la autoperpetuación de las estructuras biológicas a lo largo del tiempo y del espacio a través de las funciones de relación y de reproducción.

Selección química

Los elementos químicos de la vida y las biomoléculas que se han formado a partir de ellos entre un gran número de compuestos orgánicos e inorgánicos, por su idoneidad para construir estructuras y realizar funciones capaces de aumentar las posibilidades de supervivencia de las células que los incorporaron. Los elementos químicos fueron seleccionados a partir de 2 parámetros: su comportamiento en el medio acuoso y la reactividad de los átomos.

Elementos biogénicos

Son aquellos que forman las moléculas indispensables para la vida, llamadas biomoléculas.

Elementos biogénicos mayoritarios primarios

Son 6: C, N, H, O, S, P. Tienen gran capacidad de unirse unos con otros mediante enlaces covalentes para construir biomoléculas.

Elementos biogénicos mayoritarios secundarios

Son 5: Mg, Ca, K, Na, Cl.

Oligoelementos esenciales en todos los organismos

Son 5: Fe, Mn, Cu, Zn, Co.

Oligoelementos no esenciales en todos los organismos

Son los restantes: F, I, B…

Biomoléculas

Son sustancias orgánicas e inorgánicas a partir de las cuales se constituyen la materia viva de los organismos y están formados por la combinación entre sí de los diferentes elementos biogénicos unidos mediante enlaces químicos.

Inorgánicas

Agua, sales inorgánicas, O₂.

Orgánicas

Hidratos de carbono, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

Enlaces químicos

Enlaces covalentes

Tipo de fuerza intramolecular que da lugar a biomoléculas orgánicas e inorgánicas al mantener unidos entre sí los átomos de elementos no metálicos. Es sencillo si en el orbital molecular común se comparten 2 electrones, es doble si se comparten 4 electrones y es triple si se comparten 6 electrones.

Enlace iónico

Tipo de fuerza intramolecular entre los elementos altamente electronegativos y electropositivos que da lugar a biomoléculas inorgánicas. Están formadas por la unión electrostática de iones de carga eléctrica opuesta.

Interacciones electrostáticas

Son un tipo de enlaces iónicos que se establecen entre dos moléculas que poseen grupos funcionales con carga eléctrica como el carboxilo y el amino.

Fuerzas de Van der Waals

Interacciones débiles que se establecen entre moléculas orgánicas eléctricamente neutras pero que son capaces de formar dipolos.

Enlaces o puentes de hidrógeno

Tipo de partícula de fuerza de Van der Waals que se establece entre dos moléculas dipolares que presentan grupos funcionales del tipo –OH y –NH.

Conformación espacial

Es la distribución en el espacio de los átomos y de los enlaces entre ellos como resultado de la rotación de los átomos alrededor de los enlaces simples.

Configuración espacial

Distribución espacial que adoptan las moléculas isómeras por el hecho de que sus componentes se orienten de determinada forma alrededor de dobles enlaces o de átomos de carbono asimétrico.

Sustancias hidrofílicas

Moléculas polares se disuelven debido a que establecen puentes de hidrógeno con las moléculas de agua y se quedan en el seno de su estructura reticular.

Sustancias hidrofóbicas

Moléculas apolares que no son miscibles en medios acuosos porque no son capaces de establecer interacciones con las moléculas dipolares del agua.

Sustancias anfipáticas

Tienen regiones polares que se disuelven en medios acuosos y zonas apolares que no se disuelven y quedan alojadas en jaulas.

Tipos de disoluciones

Moleculares

Los solutos son moléculas orgánicas de pequeña masa molecular polares o con carga iónica.

Iónicas

Los solutos son electrolitos, es decir, sustancias salinas que se disocian en sus iones correspondientes total o parcialmente.

Coloidales

Los solutos son macromoléculas que poseen elevada masa molecular, suelen tener aspecto traslúcido y las partículas del soluto dispersas se pueden separar del disolvente mediante centrifugación.

Funciones del agua como disolvente

Es el medio donde transcurre la mayoría de las reacciones del metabolismo y es el aporte de nutrientes y la eliminación de los productos de desecho se realizan a través de sistemas de transporte acuosos.

Sales inorgánicas

2 tipos:

Insolubles

Tienen función plástica, función es protección y sostén y destacan: caparazones, esqueleto interno y otolitos.

Solubles

Se encuentran disociadas en sus iones correspondientes y desempeñan las siguientes funciones biológicas: Funciones catalíticas, osmóticas, tamponadora, nutriente.

Ósmosis

Tipo de difusión pasiva caracterizada por el paso del agua a través de la membrana semipermeable desde la solución más diluida a la más concentrada.

Presión osmótica

Presión que sería necesaria para detener el flujo de agua a través de la membrana semipermeable.

Disoluciones tampón

Consiste en un conjunto de sustancias relacionadas entre sí capaces de mantener el pH constante dentro de ciertos límites al añadir ácidos o bases a una disolución.

Ionización del agua y escala de pH

Dos moléculas polares de agua pueden ionizarse debido a las fuerzas de atracción por puentes de hidrógeno que se establecen entre ellas. Un ión de hidrógeno de una molécula se disocia de su átomo de oxígeno, al que se encuentra unido covalentemente, y pasa a unirse con el átomo de oxígeno de la otra molécula, con el que ya estaba relacionado a través del enlace de hidrógeno. Esta es la causa de que el agua no sea un líquido químico puro, ya que se trata de una solución iónica que siempre contiene algunos iones (ión hidronio/ión hidróxido).