Muchos materiales naturales son polímeros, incluida la celulosa de la madera y los carbohidratos de los alimentos. Estos se denominan biopolímeros y son moléculas gigantes compuestas por cadenas o redes de pequeñas moléculas orgánicas unidas. Cuatro de las clases de moléculas biológicas más importantes son proteínas, lípidos, ácidos nucleicos y carbohidratos. Este artículo comparte una descripción general de los átomos de carbono llamados carbohidratos, qué son y por qué son importantes.
Carbohidratos: definición y estructura
Como sugiere su nombre, los carbohidratos son hidratos de carbono. Esto significa que tienen carbono, hidrógeno y oxígeno. En general, la fórmula de una molécula de carbohidrato es CH2O, y la proporción elemental de un carbohidrato es 1: 2: 1 para C: H: O.
Hacer unpolímerode cualquier tipo, necesita monómeros. Los monómeros son las unidades individuales que son los componentes básicos de la cadena más larga. Los monómeros de los carbohidratos son los monosacáridos. Los monosacáridos se pueden encontrar en una cadena de carbono lineal o en un anillo. Todos los monosacáridos tienen la fórmula C
6H12O6. Como tales, son isómeros estructurales. En la sección siguiente se darán ejemplos de diferentes monosacáridos. Los monosacáridos son lo que se conoce como azúcares simples.Los disacáridos se forman a través de una reacción de deshidratación que permite que los monosacáridos se unan. La deshidratación continuada da como resultado la adición de más monómeros para formar un polisacárido.
Los carbohidratos simples se denominan azúcares simples. Los polisacáridos son lo que se conoce como carbohidratos complejos. Químicamente, eso significa tres o más azúcares vinculados. A continuación se dan ejemplos de disacáridos y polisacáridos comunes.
Monosacáridos: definición y ejemplos
Glucosa
La glucosa es el carbohidrato más común y uno de los más importantes. La glucosa es una aldosa (en forma de cadena, contiene un aldehído) y una hexosa (azúcar de seis carbonos). En solución acuosa, la glucosa se encuentra principalmente en forma cíclica.
La glucosa es producida por las plantas durante la fotosíntesis mediante el uso de dióxido de carbono y luz solar. Las moléculas de glucosa se convierten en almidón para su almacenamiento en plantas. Las personas obtienen glucosa al comer plantas.
Los seres humanos utilizan la glucosa para obtener energía. Los procesos de glucólisis y respiración celular permiten que la célula descomponga las moléculas de glucosa como una forma de extraer energía de los alimentos que consume. Como resultado de la respiración celular, terminas regenerando moléculas de ATP, que son la moneda de energía del cuerpo.
Fructosa
La fructosa es otro monosacárido común. Es posible que haya oído hablar de "alta fructosa" en alimentos y bebidas. ¡Esta es la fructosa de la que están hablando! La fructosa es una hexosa como la glucosa, pero es una cetosa en lugar de una aldosa. El azúcar de mesa común es un disacárido compuesto por una molécula de glucosa y una molécula de fructosa. El azúcar de mesa se conoce químicamente como sacarosa, y puede leer más sobre eso a continuación.
Galactosa
La galactosa es otro monosacárido que es una aldosa y una hexosa. Se encuentra comúnmente como monosacárido en los guisantes.
La galactosemia es una enfermedad en la que no está presente la enzima necesaria para convertir la galactosa en glucosa. Este es un gran problema para los recién nacidos si no se detecta a tiempo. Sin la enzima, los niveles de galactosa en sangre son altos y pueden causar una variedad de síntomas, que incluyen pérdida de peso e ictericia. Si se detecta temprano, todas las fuentes de galactosa se pueden eliminar de la dieta del niño. Finalmente, el niño desarrolla una vía alternativa para metabolizar la galactosa.
Ribosa
Es posible que haya oído hablar de este azúcar como parte de otro tipo de macromolécula biológica importante: los ácidos nucleicos. La ribosa y la desoxirribosa son partes importantes de los ácidos nucleicos. Forman la columna vertebral de azúcar-fosfato. La ribosa se encuentra en el ARN y la desoxirribosa se encuentra en el ADN.
Disacáridos: definición y ejemplos
Los disacáridos se forman a través de unReacción de deshidratacion. Por ejemplo, cuando dos moléculas de glucosa forman un disacárido, el grupo alcohol en una glucosa y el hidrógeno del grupo alcohol en otro alcohol forman agua. Lo que queda es un enlace a través de un oxígeno entre los dos monómeros. Este enlace se denomina enlace glicosídico o enlace glicosídico.
Los humanos no pueden metabolizar los disacáridos. ¿Por qué? Bueno, un disacárido es demasiado grande para atravesar la membrana celular. Como resultado, los disacáridos (o cadenas más grandes) primero deben ser degradados por una enzima. Después de esto, los monosacáridos constituyentes pueden metabolizarse.
Sacarosa
Probablemente esté muy familiarizado con la sacarosa. La sacarosa también se conoce como azúcar de mesa o simplemente azúcar. La sacarosa es el azúcar que agregas a la mezcla cuando intentas hacer un pastel.
La sacarosa se produce cuando la glucosa y la fructosa forman un disacárido. Como la fructosa es más dulce que la sacarosa, cuando la sacarosa se hidroliza en sus componentes, la solución se vuelve aún más dulce. Las abejas hidrolizan la sacarosa en glucosa y fructosa. Por eso la miel es tan dulce.
Para descomponer la sacarosa, necesita tener la enzima sacarasa.
Lactosa
La lactosa es el azúcar que se encuentra en la leche. Se encuentra en la leche de humanos y otros mamíferos. La lactosa está compuesta de galactosa y glucosa. No es tan dulce como la sacarosa (como probablemente podría adivinar, ¡ya que la leche no es tan dulce como el azúcar!).
Para descomponer la lactosa en sus componentes, necesita tener la enzima lactasa. Las personas que no tienen lactasa se denominan "intolerantes a la lactosa". Muchas personas son algo intolerantes a la lactosa; es posible que no lo sepan.
Maltosa
La maltosa es un disacárido formado por dos monómeros de glucosa. Para descomponer la maltosa, el cuerpo humano necesita la enzima maltasa.
Polisacáridos: definición y ejemplos
Los polisacáridos son cadenas de monosacáridos unidos por muchos enlaces glicosídicos. Los polisacáridos son las moléculas de carbohidratos más abundantes que se encuentran en los organismos vivos porque cumplen una variedad de funciones que incluyen proporcionar estructura a las plantas y almacenar energía.
Se forman por reacción entre el grupo alcohol (-OH) de una molécula de glucosa y el grupo alcohol de otra molécula de glucosa, creando enlaces. Estos enlaces se hacen una y otra vez entre los monosacáridos. Este tipo de reacción se denomina reacción de polimerización por condensación (o síntesis por deshidratación). porque una molécula de agua se forma a partir del grupo funcional OH de un alcohol y el H del otro alcohol.
Almidón
El almidón es uno de los carbohidratos más importantes, ya que constituye una gran parte de la dieta humana. El almidón es un polímero que almacena glucosa en las plantas, particularmente en los tubérculos (piense en las papas). Si bien los humanos pueden comer almidón para obtener energía, las plantas también pueden descomponer el almidón y usar la glucosa para obtener energía cuando no pueden realizar la fotosíntesis tanto.
Este polisacárido está compuesto por amilosa (cadenas de glucosa) y amilopectina (cadenas ramificadas de glucosa).
Para descomponer el almidón, el cuerpo humano utiliza muchas enzimas conocidas colectivamente como amilasas. Estas enzimas descomponen las largas cadenas de almidón en unidades más pequeñas que el cuerpo humano puede metabolizar. Las amilasas se pueden encontrar en la boca. Por eso la digestión comienza en la boca.
Celulosa
La celulosa es un carbohidrato que se encuentra en las plantas. Es un componente estructural vital de las paredes de las células vegetales. También lo puedes encontrar en diferentes fibras vegetales como las del algodón. Sin celulosa, las plantas serían mucho más blandas.
La celulosa es un polímero lineal de glucosa. La conformación particular de los enlaces glicosídicos en la celulosa no es digerible por humanos. Como tal, los humanos pueden comer almidón pero no celulosa.
Glucógeno
El glucógeno es el polisacárido que los animales utilizan para almacenar energía. El glucógeno, que está formado por cadenas de glucosa muy ramificadas, se almacena principalmente en el hígado. Cuando no está comiendo nada o está en ayunas, su cuerpo utiliza el glucógeno que se encuentra en estas reservas para obtener la glucosa que necesita como fuente de energía.