Guia bioelementos y biocompuestos

2. GLÚCIDOS O CARBOHIDRATOS
Los Glúcidosestánconstituidos por C, H, yO (a veces tienen N, S, o P). El nombrede glúcido deriva de la palabra "glucosa"
queproviene delvocablogriego glykys quesignificadulce.Seleshallamadohidratosdecarbonoporque algunos responden a
la fórmula general Cn(H2O)n yazúcares por su sabor dulce, aunque sólo los de baja masa molecular lo tienen.
Incluyenalgunasdelas moléculasmásrelevantes en la vida de los organismos, como son la glucosa, que es universalmente
utilizadapor las célulasparalaobtencióndeenergíametabólica,elglucógenocontenidoen el hígado yel músculo, que form a
la reserva de energíamásfácilmenteaccesibleparalascélulas del organismo yla ribosa ydesoxirribosa que forman parte de
la estructura química de los ácidos nucleicos.
La estructurabásicadeuncarbohidratoesunacadenadecarbonosconvariasfunciones:
Los carbohidratos son polialcoholes aldehídos o polialcoholes cetona, o sustancias que por hidrólisis producen tales
compuestos. Los más simples son dulces ysolubles en agua. Los de alto peso molecular forman dispersiones coloidales o
bien no se dispersan, aunque todos ellos son muyhidrofílicos.

3. FUNCIONES
En los seres vivos las funcionesdeloscarbohidratossepuedengeneralizaren:
 Energéticas(glucógenoenanimalesyalmidónenvegetales, bacteriasyhongos): La glucosa es uno de los carbohidratos
mássencilloscomunesyabundantes;representaa lamoléculacombustiblequesatisfacelasdemandasenergéticasde la
mayoría de los organismos.
 De reserva: Los carbohidratos se almacenan en forma de almidón en los vegetales (gramíneas, leguminosas y
tubérculos) yde glucógeno en los animales. Ambos polisacáridos pueden ser degradados a glucosa.
 Compuestos estructurales (como la celulosa en vegetales, bacterias yhongos yla quitina en artrópodos)
Los carbohidratosestructuralesformanpartedelas paredes celulares en los vegetales yles permiten soportar cambios en la
presión osmótica entre los espacios intra y extracelulares. Esta, es una de las sustancias naturales más abundantes en el
planeta.En las grandesplantasy en los árboles,la celulosa,estructurafibrosaconstruidadeglucosa,cumple la doble función
de cargay soporte.La celulosaesdeorigenvegetal principalmente,sinembargoalgunosinvertebradostienencelulosaen sus
cubiertas protectoras. El polisacárido estructural más abundante en los animales es la quitina.

4. En los procariontesformalaparedcelular construida de azúcares complejos como los péptidoglicanos yácidos teicoicos. A
las propiedades de esta estructura se le atribuyen muchas de las características de virulencia y antigenicidad. En algunos
animales como los insectos los carbohidratos forman la quitina, el ácido condroitín sulfúrico y el ácido hialurónico,
macromoléculas de sostén del aparato muscular.
 Precursores:Loscarbohidratossonprecursoresdeciertoslípidos,proteínasy dos factoresvitamínicos,el ácidoascórbico
(vitamina C) y el inositol.
 Señales de reconocimiento (como la matriz extracelular): Los carbohidratos intervienen en complejos procesos de
reconocimiento celular, en la aglutinación, coagulación yreconocimiento de hormonas.
METABOLISMODELOSCARBOHIDRATOS
Cuando nuestro organismo digiere, absorbe y metaboliza los carbohidratos, éstos se transforman en glucosa que es
transportadapor eltorrente sanguíneohasta llegara los tejidos, como músculo esquelético ycardíaco, tejido adiposo yotros;
cuyo transporteal interiorde la célulaparagenerarenergíaesfacilitado por la hormona insulina. La insulina es secretada por
la glándulapancreáticaparacontrolarlosnivelesde glucosaensangre.Así, un excesodeglucosasetransformaenglucógeno
que es almacenado en el hígado o en forma de grasa en el cuerpo. Cuando nuestro cuerpo necesita más energía –en
situacionesdeestréso déficitde glucosaensangre-,entranen juegootras dos hormonas:laadrenalinaqueactúaenmúsculo
e hígadoy elglucagón –sóloenhígado-,queestimulan la degradación de glucógeno a glucosa e inhiben a la vezsu síntesis,
pasando así la glucosa al torrente sanguíneo para ser utilizada por las células. Así, cuanto más lenta sea la liberación de
hormonas yglucosa, más estables y eficientes serán los niveles de energía de nuestro organismo.
CLASIFICACIÓN
Atendiendo a la complejidad de las moléculas que componen su estructura, los carbohidratos se pueden clasificar en:
1) monosacáridos:azúcaresquecontienenentre3y 7 átomos de C y no puedentransformarse -mediantehidrólisis-, en otros
más simples. Por ello, se les denomina en ocasiones azúcares simples;
2) oligosacáridos: formados por unión de 2 a 10 monosacáridos. Los más importantes tienen sólo dos unidades de
monosacáridos yse designan como disacáridos;
3) polisacáridos: constituidos por más de 10 unidades de monosacáridos ypueden llegar a contener varios miles. Si están
formados por la misma unidad se designan como homopolisacáridos, siendo los heteropolisacáridos los formados por
diferentes monosacáridos.
El panel de Productos Dietéticos, Nutrición y Alergias (NDA) de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA),
atendiendo a conceptos nutricionales, clasifica los carbohidratos en dos categorías:
1) carbohidratos glicémicos, aquellos que se absorben ydigieren en el intestino delgado y;
2) fibra dietética, incluyendo en este grupo los carbohidratos que pasan a lo largo del tracto digestivo sin ser digeridos.
Entre los carbohidratos más representativos se encuentran los siguientes:
MONOSACARIDOS
Los monosacáridos (mono: uno, unidad; sacárido: azúcar) son sustancias de sabor dulce, solubles en agua, formadas por
cadenasde3 a 7 átomosdecarbono.Respondenala fórmula general Cn (H2O)n, es decir que por cada átomo de carbono
tienen dos de hidrógeno y uno de oxígeno, lo que les valió el nombre de “hidratos de carbono”.
El grupofuncionalprincipal es el carbonilo, ya sea aldehído o cetona, en los carbonos 1 ó 2, respectivamente. Acada uno de
los carbonos que forman el resto de la cadena se une un grupo hidroxilo. Los monosacáridos desempeñan dos importantes
funciones en las células: 1) son fuentes de energía al oxidarse en la respiración celular, en especial la glucosa, y 2) son las unidades de
síntesis de otras moléculas más complejas, principalmente disacáridos y polisacáridos, ácidos nucleicos, etc.
Los monosacáridos, entonces, se clasifican del siguiente modo:

5. Las hexosasson losmonosacáridosmásabundantesenlanaturaleza, entre ellos la glucosa (unaaldohexosa),elazúcarque
circulaensangreycombustiblecelularporexcelenciayla fructosa(unacetohexosa),azúcarpresenteen los frutos y la miel.
PROPIEDADES
♦Soncristalizables,sólidos♦Decolorblanco.♦Sabordulce.♦Solublesenagua.♦Conpoderreductor,debidoala presencia
delgrupo aldehídoocetona.♦Noson hidrolizables.♦Presentanactividadóptica.♦Isomería
ISOMERIA
Cuandodoso máscompuestospresentanlamismafórmulamolecularydistintas fórmulasestructurales,sediceque cada uno
de elloses isómerodelosdemás.Los isómerossediferencianporpresentardistintaspropiedades,ya seanfísicas o químicas.
Para comprender este tema te invito primero a observar el video Monosacáridos en la siguiente URL
https://www.youtube.com/watch?v=k0E0wEVIy1E&hd=1 .
Algunos conceptos que se concluyen de lo observado en el video son:
ISÓMEROS: Compuestos que tienen la misma fórmula molecular pero diferente fórmula estructural.
ESTEREOISÓMEROS: Compuestos que presentan la misma fórmula molecular pero diferente configuración, es decir,
diferente orientación de sus átomos en el espacio.
AQUIRAL: Moléculas sin carbonos asimétricos (producen imágenes especulares superponibles, es decir es la misma
molécula)

6. QUIRAL: Molécula que tiene carbonos asimétricos o grupos de átomos diferentes.
ENANTIOMEROS: Moléculas con centros quirales, carbonos asimétricos o carbonos quirales (opuestos).
LEVÓGIRO: El último grupo OH se ubica al lado izquierdo L.
DESTRÓGIRO: El último grupo OH está orientado al lado derecho de dicho carbono asimétrico D.
ENANTIOMORFO: Sinónimo de enántiómero.
Luego observa, interpreta yrelaciona las siguientes imágenes con lo observado en el video
.

7. LOS CARBOHIDRATOS Y SU REPRESENTACIÓN
Una forma sencilla de representar las moléculas de carbohidratos y sus isómeros ópticos se hace teniendo en cuenta las siguientes
convenciones:
FÓRMULASLINEALES
Las fórmulasconestructuraenformadecadenaabiertadelos monosacáridossedenominan"proyeccióndeFischer",sesitúa
el grupofuncionalprincipalenlaparte superiory los gruposhidroxilos ala derechaoa laizquierda.

8. FORMULASCICLICAS
Las aldopentosas y las hexosas en disolución no presentan estructura lineal, sino que presentan estructuras cerradas o
cíclicas llamadas “proyección de Hawort”.
El enlace de ciclación se genera entre el grupo carbonilo (=O), yel hidroxilo (-OH) del carbono asimétrico más alejado del
grupo funcional, el carbono 4, en las aldopentosas, o del carbono 5, en las hexosas. Si la reacción es entre un alcohol yun
grupo aldehído el enlace se llama hemiacetal, y si es entre un alcohol yuna cetona se llama hemicetal. El ciclo resultante
puedetener formadehexagonal(pirano)ode pentagonal(furano),denominándoselosmonosacáridos piranosas o furanosas
respectivamente.Los OH que en la fórmula lineal estaban a la derecha se ponen por debajo del plano ylos que estaban a la
izquierda se ponen hacia arriba. En la formas D el -CH2OH se pone por encima yen las L por debajo. Cuando se produce la

9. ciclación de la molécula aparece un nuevo átomo de carbono asimétrico, el carbono 1 en las aldosas o el 2 en las cetosas.
Este carbono recibe el nombre de carbono anomérico. Existen dos formas anoméricas:
♦Alfa (α). El OHdelcarbonoanoméricoquedahaciaabajo
♦Beta (ß). El OHdel carbonoanoméricoquedahaciaarriba
PRINCIPALES MONOSACÁRIDOS
Los principales monosacáridos que tienen interés biológico son los siguientes:
 Triosas:sonelD-gliceraldehídoyla dihidroxiacetona,cuyaimportanciase debe a que aparecen en forma fosforilada (con un
grupo fosfato) como intermediarios metabólicos en las reacciones de la glucólisis.
 Tetrosas: Una de ellas, la eritrosa, es un intermediario en el ciclo de Calvin que es empleado por las plantas para sintetizar
azúcares a partir del CO2 atmosférico, en la fotosíntesis.
 Las pentosas de mayor interés son la D-ribosa y su derivado desoxirribosa, que forman parte de los ácidos nucleídos a los
que dan nombre (ribonucleico y desoxirribonucleico). La ribosa puede aparecer libre en la orina humana en muypequeña
cantidad,así comolacetosacorrespondiente,D-ribulosa,esta,en formafosforilada,es un importanteintermediariometabólico
en laetapa oscuradela fotosíntesis, pues es la moléculaencargadadefijareldióxidode carbonoquese incorpora en el ciclo
de Calvin. También merece la pena señalar la arabinosa. Este monosacárido está presente en la goma arábiga.
 Las hexosas son los monosacáridos más importantes. Destacan las siguientes:

10. o La D-glucosa.Esel azúcarmás abundante yla principal molécula que utilizan las células como combustible energético. Se
halla libre en los frutos, sobre todo en la uva. En la sangre humana se encuentra en una concentración en torno a 1 g/l.
Además, forma parte de otros glúcidos más complejos de los que se obtiene por hidrólisis.
o La D-galactosa. Es similar a la glucosa, con la que se asocia para formar el azúcar de la leche (lactosa). Es rara en estado
libre.
o La D-manosa. Es rara en estado libre, pero forma parte de otros glúcidos complejos en microorganismos. También se
encuentra en el antibiótico estreptomicina.
o La D-fructosa. Es una cetohexosa que se encuentra en estado libre en casi todos los frutos; unida a la glucosa forma el
azúcar de caña (sacarosa).
OLIGOSACÁRIDOS
Están formadospor 2 a 10 monosacáridos,unidosporenlacesglicosídicosyse denominancomodisacáridos (2), trisacáridos
(3), tetra-, penta-, hexa-, hepta-, octa-, nona- ydecasacáridos (10). La unión de los monosacáridos se puede realizar de dos
formas: 1) mediante el enlace monocarboxílico entre el C1 anomérico de un monosacárido y un C no anomérico de otro
monosacárido,comosepuedeobservar en la estructura de la Maltosa conservando este disacárido el carácter reductor; o 2)
medianteelenlacedicarbonílicoqueseestableceentrelosdos carbonosanoméricosdelosdosmonosacáridos, con lo que el
disacárido pierde su poder reductor, como ocurre en la sacarosa.
SACAROSA: denominada también sucrosa, azúcar o azúcar de mesa y se compone de una unidad de glucosa y otra de
fructosa, enlazadasporsus gruposfuncionales por lo que no presenta carácter reductor. Existen dos fuentes comerciales de
azúcar, el azúcar de caña y el de remolacha, pudiendo encontrarla también en el jarabe de maíz, frutas, verduras y miel.
Debido a su elevado carácter hidrófilo, la sacarosa y la mayoría de carbohidratos de bajo peso molecular pueden formar
disoluciones muyconcentradas. Estas soluciones no requieren conservantes ypueden utilizarse no sólo como edulcorantes
(aunque no todos los jarabes de carbohidratos de ese tipo son necesariamente dulces), sino también como conservantes y
humectantes. Al llegar al estómago, la sacarosa sufre una hidrólisis ácida yuna parte se desdobla en sus correspondientes
monómeros -glucosa y fructosa-. El resto pasa al intestino delgado, donde la enzima sacarasa la convierte en glucosa y
fructosa. Su consumoexcesivopuedeprovocarobesidad,diabetes,carieseinclusolacaída de los dientes. Haypersonas que
sufren intolerancia a la sacarosa, debido a la ausencia de la enzima sacarasa.

11. MALTOSA: la maltosa o azúcar de malta, está formada por dos moléculas de glucosa y presenta carácter reductor. Se
obtiene por hidrólisis del almidón, en una reacción catalizada por la enzima β-amilasa. Se produce durante el proceso de
fermentación y se encuentra en alimentos tales como la cerveza yel pan. Al ser un azúcar fácilmente digerible, se utiliza en
alimentosinfantilesybebidascomolalechemalteadayen chocolatessinazúcar –reduciendolamaltosaamaltitol-.El almíbar
del maíz, líquido resultante de la combinación de maltosa, glucosa y dextrosa, se emplea con frecuencia en bebidas
carbonatadas, productos horneados yalgunas conservas.
LACTOSA: El disacárido lactosa está compuesto por glucosa ygalactosa. Se encuentra en la leche, mayoritariamente en
formalibrey enmenorproporcióncomocomponente de oligosacáridos. Es un azúcar reductor. La concentración de lactosa
en lalechevaría entre2,0 y 8,5%, en funcióndel mamíferoconsiderado.Así, lalechede vaca ycabra contienen 4,5 y4,8% de
lactosa, respectivamente, y la de mujer un 7%. La lactosa se ingiere con la leche yotros productos lácteos no fermentados,
como los helados. Los productos lácteos fermentados -la mayoría de yogures yquesos-, contienen menos lactosa debido a
que durante el proceso de fermentación, parte de la misma se transforma en ácido láctico. Este disacárido estimula la
absorciónintestinalylaretencióndecalcio,yno se digierehastaque llega al intestino delgado donde se encuentra la enzima
hidrolítica lactasa. Esta enzima cataliza la hidrólisis de lactosa para obtener sus monómeros -glucosa ygalactosa-, que se
absorben rápidamente en el intestino delgado pasando así al torrente sanguíneo. Si por algún motivo la lactosa ingerida es
hidrolizadaparcialmente,ono se hidrolizaen absoluto,apareceunsíndromeclínicoquesedenominaintoleranciaa la lactosa,
queno se manifiestahabitualmenteen niños antes de los 6 años de edad. Tanto la incidencia como el grado de intolerancia
dependerándel grupoétnicoconsiderado yse acrecienta con la edad, atribuyendo de este modo la presencia o ausencia de
lactasa a un componente genético.

12. .
POLISACÁRIDOS
Se formanpor la unióndemilesdeunidadesdemonosacáridos(principalmenteglucosas),estableciendoenlacesglucosídicos
entre ellos,y perdiendoenesteprocesoelpoderreductor,la solubilidad(formandispersionescoloidales), la cristalización, yel
sabor dulce. Si los enlaces son del tipo alfa, el polisacárido tendrá función de reserva energética: almidón (formado por
amilosa, lineal, y amilopectina, ramificada) en las células vegetales, y glucógeno (molécula helicoidal y parecida a la
amilopectina del almidón, pero más ramificada) en las animales. Si el enlace es de tipo beta, el polisacárido tendrá función
estructural: celulosa (estructura lineal ysin ramificar) de la pared celular de los vegetales, quitina formando exosqueletos de
artrópodos yla pared celular de los hongos.
ALMIDÓN El almidón es la forma principal de reservas de carbohidratos en los vegetales. El almidón es una mezcla de dos
sustancias: amilosa, un polisacárido esencialmente lineal, y amilopectina, un polisacárido con una estructura muy ramificada. Las dos
formas de almidón son polímeros de α-D-Glucosa. Los almidones naturales contienen 10-20% de amilosa y 80-90% de amilopectina. La
amilosa forma una dispersión coloidal en agua caliente que ayuda a espesar caldos o salsas, mientras que la amilopectina es
completamente insoluble.

13. Las moléculasde amilosa consisten típicamente de 200 a 20,000 unidades de glucosa que se despliegan en forma de hélix
como consecuencia de los ángulos en los enlaces entre las moléculas de glucosa.
La amilopectina sedistinguedelaamilosaporsermuyramificada. Cadenas laterales cortas conteniendo aproximadamente
30 unidades de glucosa se unen con enlaces 1α→6 cada veinte o treinta unidades de glucosa a lo largo de las cadenas
principales. Las moléculas de amilopectina pueden contener hasta dos millones de unidades de glucosa.
CELULOSA el principal componente de las paredes celulares de los árboles yotras plantas. La celulosa (C6H10O5)n Es el
principalcomponentedelaparedcelulardelos vegetales. Se puedeconsiderarcomolamoléculaorgánicamás abundante en
la Naturaleza. Es un polímero lineal de varios miles de glucosas unidas por enlaces (14). Tiene una estructura lineal o
fibrosa, en lacualse establecenmúltiplespuentesdehidrógeno entre los grupos hidroxilo de distintas cadenas yuxtapuestas,
haciéndolas impenetrables al agua, yoriginando fibras compactas que constituyen la pared celular de las células vegetales
GLUCÓGENOEselpolisacáridodereservapropiode lostejidosanimales.Seencuentraencasitodas lascélulas, pero en los
hepatocitos y en las células musculares su concentración es muyelevada. Su estructura es similar a la de la amilopeptina,
pero con ramificaciones más frecuentes (cada 8-12 monómeros de glucosa), ysu peso molecular es mucho más elevado.

14. TALLERDEAPLICACIÓN
1. Escriba ejemplos de carbohidratos, la clase de organismo que lo contiene y si es posible especifique el órgano,
estructura u orgánulo celular.
2. Haga unesquema explicativodelmetabolismodeloscarbohidratos.
3. RELACIONAR:
A. Cn(H2O)n ____ Desoxirribosa
B. Sacarosa ____ C6 H12 O6
C. Maltosa ____ Monosacáridos
D. Lactosa ____ Glucosa + fructosa
E. Almidón ____ Glucosa + galactosa
F. Celulosa ____ Carbohidrato de reserva propio de animales
G. Glucógeno ____ Glucosa + glucosa
H. Glucosa ____ Se encuentra en la pared celular
I. Polisacárido ____ Es un ejemplo de polisacárido
J. Pentosa ____ (C6 H10O5)n
K. Azúcares simples ____ Polisacáridos
L. Azúcares complejos ____ Fórmula general de los carbohidratos
4. En tres tubosde ensayo hay tres disacáridos.Elprimeroprodujoporhidrólisis sóloglucosa;elsegundoprodujogalactosa
y glucosa; y el tercero,fructosay glucosa.Identificalosdisacáridoscorrespondientes.
5. Encuentre lasparejasquese correlacionan:
A. Fructosa 1) Yuca

15. B. Lactosa 2) Cañadeazúcar
C. Celulosa 3) Leche
D. Almidón 4) Madera
E. Sacarosa 5) Miel
6. El número de isómeros ópticos, para un monosacárido dado, es de 2n, siendo n el número de átomos de carbono
asimétricos que tenga. Un glúcido que posee 3 carbonos quirales ¿Cuántos estereoisómeros puede formar?
A. 5 B. 8 C. 6 D. 3
7. La siguiente sustancia tiene... Por favor coloréalos
A) 1 carbono asimétrico; B) 2 carbonos asimétricos;
C) 3 carbonos asimétricos; D) Cuatro carbonos asimétricos
8. Señale la afirmación correcta:
A. El almidón cumple una función estructural
B. La glucosa yla fructosa son disacáridos
C. La quitina forma el endoesqueleto animal
D. La celulosa forma la pared celular vegetal
9. Complete:
A. La glucosa en la sangre se denomina ________________
B. La ribosa tiene _____ carbonos
C. La hormona que regula la glicemia se denomina ___________
D. Los carbohidratos proporcionan _____ calorías por gramo.
E. El carbohidrato más importante para las células, por ser considerado como “combustible celular” se denomina
________________.
F. Las cáscaras de las frutas, las hojas de las plantas, la madera, contienen un carbohidrato en común, es la
_________________
10. RELACIONAR:
A. Almidón ____ Queso, yogurt
B. Maltosa ____ Tallarines , panecillos, tostadas
C. Lactosa ____ Miel, uvas, sangre
D. Glucosa ____ Cebada germinada, levadura de cerveza
E. Glucógeno ____ Hígado carne
11. Escriba los modelos simplificados para la D-glucosa y la L-glucosa
12. Ingresar a las siguientes páginas interactivas yresolver los test (Opcional)
http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/actividades/act2a.htm
http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/actividades/act3a.htm
http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/actividades/act2b.htm
13. Páginas sugeridas para estudiar yreforzar conceptos
http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2BCH/B1_BIOQUIMICA/t13_GLUCIDOS/INDICE.htm
http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/contenidos5.htm