Programa de Acceso Inclusivo, Equidad y Permanencia PAIEP U. de Santiago. Biología. Glúcidos o hidratos de carbono.

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1 Glúcidos o hidratos de carbono. Son también denominados carbohidratos, hidratos de carbono, glúcido o azúcares. Los componentes químicos estructurales de los glúcidos son los azúcares simples o monosacáridos. Los monosacáridos son carbohidratos, es decir combinaciones de carbono y agua unidos covalentemente en una proporción uno a uno (CH 2 O) n, donde n es igual al número de repeticiones que presenta ese monómero dentro de un polisacárido. Los azúcares se presentan en forma de cadena abierta o como un anillo cerrado, es por esto que todos los monosacáridos poseen grupos hidroxilo (-OH) y un grupo aldehído o cetona, estos grupos funcionales desempeñan una importante función. En primer lugar pueden reaccionar con un grupo hidroxilo de la misma molécula para generar una estructura cíclica. En segundo lugar, una vez generada la estructura cíclica, el mismo carbono del grupo funcional, puede unirse a través del oxígeno, con uno de los carbonos portadores de un grupo hidroxilo de otra molécula de azúcar, generándose un disacárido (por ejemplo: sacarosa, que está formada por el enlace entre una glucosa y una fructosa). Los azúcares poliméricos más grandes van desde oligosacáridos (trisacáridos, tetrasacáridos, etc) hasta los enormes polisacáridos, que pueden estar formados por miles de unidades de monosacáridos. Los azúcares pueden existir en dos formas D y L, las cuales son imágenes especulares entre sí. Las moléculas que poseen misma fórmula química pero diferente estructura son conocidos como isómeros, y las parejas de imágenes especulares de una misma molécula son los isómeros ópticos. Muchas moléculas orgánicas presentan isómeros, los cuales desempeñan un papel importante en la generación de la enorme variedadd de azúcares existentes en la célula. Por ejemplo, el azúcar más conocido es la glucosa, cuya fórmula química es C 6 H 12 O 6, sin embargo la formula química no define la molécula; un mismo conjunto de carbonos, hidrógenos y oxígenos se pueden unir entre sí por medio de enlaces covalentes, de diversas maneras, dando origen a estructuras con diferente forma.

2 Un ejemplo es la glucosa, la cual puede transformarse en un azúcar diferente (manosa o galactosa) solamente cambiando la orientación de algunos grupos OH respecto al resto de la molécula, los isómeros que difieren como resultados de las variaciones en la configuración del OH y H en los átomos de carbono 2, 3 y 4 de la glucosa se conocen como epimeros. La reacción bioquímica que permite a los azúcares unirse entre sí y formarr un polímero, por medio del enlace que se forma entre un grupo OH de un azúcar y un grupo OH de otro azúcar, es la reacción de condensación, la formación del enlace supone la liberación de una molécula de agua (Figura 1). El enlace específico que se produce entre las unidades de monosacáridos se denomina enlace glucosídico. En otros polímeros biológicos como los ácidos nucleicos y las proteínas, las subunidades también se unen entree sí mediante reacciones de condensación en las que se libera agua. Los enlaces formados por una reacción de condensación pueden romperse por medio de la reacción inversa, reacción denominada hidrólisis, la cual consume una molécula de agua. Cada monosacárido tiene muchos grupos hidroxilo libres que pueden formar uniones con otros monosacáridos (o con algún otro compuesto), por lo que los polímeros de azúcares pueden ser ramificados y el número de estructuras posibles de polisacárido es extremadamente grande. Incluso un disacárido sencillo formado por dos unidades de glucosa, se puede presentarr en once variedades distintas, mientras que tres hexosas diferentes (C 6 H 12 O 6 ) pueden unirse entre sí formando miles de posibles combinaciones, por lo tanto miles de trisacáridos diferentes.

3 Figura 1- Formación de un disacárido a través de la reacción de condensación entre dos azúcares simples (glucosa), la formación del enlace genera una molécula de agua y el enlace se denomina glucosídico. Mientras que el proceso inverso de rompimiento del enlace del disacárido es la hidrólisis, donde se consume una molécula de agua a para volver a generar dos azúcares simples. Entre los disacáridos más importantes se encuentran: SACAROSA: prevalente en la caña de azúcar y en la remolacha, está compuesta de glucosa y fructosa unidas por un α-(1,,2)-β-enlace glucosídico. Figura 2. Estructura de la sacarosa. LACTOSA: se encuentra exclusivamente en la leche de mamíferos y consiste de galactosa y glucosa en una β-(1,4)-enlace glucosídico. Figura 3. Estructura de la lactosa.

4 MALTOSA: el principal producto de degradación del almidón, está compuesta de dos monómeros de glucosa en una α-(1,4)-enlace glucosídico. Figura 4. Estructura de la maltosa. La principal función biológica de los glúcidos en la célula, es ser la principal fuente de energía para los procesos metabólicos celulares, donde la glucosa es el azúcar más importante para la célula. Mediante una serie de reacciones metabólicas (glucólisis), la molécula de glucosa se rompe en moléculas más pequeñas y libera energía disponible para la célula. Es por esta razón que es importante para los organismos contar con sus reservas energéticas. Las células utilizan polisacáridos sencillos formados por unidades de glucosa, principalmente el glucógeno en células animales, en cambio, en las plantas, el almidón es el principal reservorio de energía. Sin embargo, los azúcares no sólo están relacionados a la producción y almacenamiento de energía, sino que también cumplen funciones como soporte mecánico, como lo es la celulosa, un polímero de glucosa. Otros ejemplos son la quitina que forma parte de los exoesqueletos de los insectos y paredes celulares de los hongos. Mientras que oligosacáridos unidos a proteínas forma glicoproteínas, y si se unen a lípidos, forman glicolípidos los cuales se encuentran recubriendo las membranas celulares, desempeñando funciones de señalización y reconocimiento por otras células (ejemplo: los grupos sanguíneos humanos: A, B, AB, O).

5 Este material ha sido revisado por el Comité Editorial PAIEP. Abril, BIBLIOGRAFÍA 1. Curtis, H., Barnes, N. S., Schnek, A. & Massarini, A. (2008).. Buenos Aires: Médica Panamericana. 2. Alberts, B y Col (2004) Molecular de la Célula. 5ta edición 3. Lewin B. (2007) Genes IX, Pearson Education 4. Lodish H. celular y molecular. Quinta edición

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