3.3: Carbohidratos

Objetivos de aprendizaje

• Describir la estructura molecular general de los carbohidratos, identificar sus monómeros y polímeros; enumerar los tres subtipos de carbohidratos y describir su estructura y función.

Los carbohidratos (carbo- = “carbono”; hidrato = “agua”) contienen los elementos carbono, hidrógeno y oxígeno, y solo esos elementos con algunas excepciones. La relación de carbono a hidrógeno a oxígeno en las moléculas de carbohidratos es 1:2:1. El componente carbono (C, carbo-) y el componente agua (H ₂ 0, -hidrato) dan el nombre a este grupo de moléculas orgánicas.

Los carbohidratos se clasifican en tres subtipos: monosacáridos, (mono- =” uno”, “solo”; sacárido = “azúcar, dulce”) disacáridos (di = “dos”) y polisacáridos. (poli- = “muchos, mucho”). Los monosacáridos y disacáridos también se denominan carbohidratos simples, y generalmente se denominan azúcares. Los carbohidratos simples son pequeñas moléculas polares, que contienen varios grupos funcionales —OH, lo que los hace hidrófilos (se disuelven bien en agua). Los polisacáridos, también llamados carbohidratos complejos, son moléculas grandes no polares, y no son hidrófilos.

La siguiente figura muestra los monosacáridos más comunes: glucosa, fructosa y galactosa (monosacáridos de seis carbonos), y ribosa y desoxirribosa (monosacáridos de cinco carbonos). Tenga en cuenta que todos se nombran usando el sufijo —ose, que significa azúcar. Los carbohidratos suelen llamarse “algocosa”.

Figura\(\PageIndex{1}\) Estos monosacáridos respetan la relación 1:2:1 mencionada anteriormente: glucosa (C ₆ H ₁₂ O ₆), fructosa (C ₆ H ₁₂ O ₆), galactosa (C ₆ H ₁₂ O ₆), ribosa (C ₅ H ₁₀ O ₅), desoxirribosa (C ₅ H ₁₀ O ₄, a esta le falta un oxígeno). Tenga en cuenta que los carbohidratos tienen muchos grupos funcionales hidroxilo (-OH)

Figura\(\PageIndex{2}\) Existen diferentes formas de representar una molécula de glucosa (C ₆ H ₁₂ O ₆). Dos de las más comunes son la forma de cadena recta (izquierda) y la forma de anillo (derecha). No se muestran los átomos de carbono en los vértices.

Los disacáridos se forman por un enlace covalente entre dos monosacáridos. Este tipo de enlace entre dos monosacáridos se denomina enlace glicosídico, y se necesita energía
para formarlo.

Figura\(\PageIndex{3}\) El disacárido sacarosa se forma cuando un monómero de glucosa y un monómero de fructosa se unen en una reacción de síntesis de deshidratación para formar un enlace glicosídico. En el proceso, se pierde una molécula de agua (no mostrada en la figura). La molécula de agua perdida está formada por -OH y -H mostrados en rojo. El oxígeno forma enlaces covalentes con glucosa a la izquierda y fructosa a la derecha.

Figura\(\PageIndex{4}\) Los disacáridos más comunes: sacarosa (C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁), lactosa (C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁) y maltosa (C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁)

Los polisacáridos son macromoléculas compuestas por unidades repetitivas del mismo bloque de construcción, monosacáridos, de manera similar a un collar de perlas se compone de muchas perlas. También podemos definir polisacáridos como polímeros ensamblados a partir de muchos monómeros más pequeños unidos covalentemente. Como se muestra en las Figuras y Tabla a continuación, tres polisacáridos importantes en los organismos vivos son el glucógeno, el almidón y la celulosa. El glucógeno y el almidón se utilizan como reservas de energía en células animales y vegetales respectivamente, mientras que la celulosa proporciona soporte estructural en plantas y fibra a nuestras dietas.

Figura\ (\ PageIndex {5}\) La amilosa y la amilopectina que se encuentran en el almidón (a) son polímeros hechos de miles de moléculas de glucosa (los diminutos hexágonos azules claros en la figura) unidas por enlaces covalentes. El glucógeno (b) y la celulosa (c) también están hechos de miles de moléculas de glucosa, pero organizadas en un patrón ramificado y recto, respectivamente.

Cuadro\(\PageIndex{1}\) Resumen de tipos de carbohidratos, número de subunidades de azúcar (monosacáridos), funciones, ejemplos y fuentes

Tipo de Carbohidratos	No. de Subunidades de Azúcar	Función	Ejemplos y Fuentes
Monosacárido (azúcares simples)	1	Proporcionar energía para las células	Glucosa: muchas plantas y frutas, miel, bebidas deportivas; Fructosa: fruta, miel, edulcorante en muchos alimentos procesados (jarabe de maíz alto en fructosa); Galactosa: productos lácteos (leche, mantequilla, queso, yogur), remolacha; ribosa y desoxirribosa: ácidos nucleicos
Disacárido	2	Proporcionar energía para las células	Lactosa: productos lácteos; Sacarosa: “azúcar de mesa”, caña de azúcar, remolacha azucarera, dulces; Maltosa: semillas germinantes, cerveza
Polisacárido (carbohidratos complejos)	muchos a miles	Almacenar energía	Almidón: plantas, por ejemplo, papa, maíz, arroz; Glucógeno: músculos e hígado
		Soporte estructural	Celulosa: plantas

Figura\(\PageIndex{6}\) Cómo usamos los carbohidratos: obtenemos carbohidratos en la dieta como almidón, glucógeno, lactosa, sacarosa, maltosa, glucosa, fructosa y galactosa. Nuestra sangre transporta la glucosa a la mayoría de las células de nuestro cuerpo, donde se utiliza como fuente de energía. Nuestro cuerpo almacena glucosa extra como glucógeno en músculos e hígado.

Conceptos, términos y verificación de hechos

Preguntas de estudio Escribe tu respuesta en forma de oración (no respondas usando palabras sueltas)

1. ¿Qué es un carbohidrato?
2. ¿De qué elementos están hechos los carbohidratos?
3. ¿Qué sufijo se usa para nombrar carbohidratos?
4. ¿Cuál es la diferencia de estructura entre monosacáridos, disacáridos y polisacáridos?
5. 5. Enumerar todos los ejemplos de monosacáridos, disacáridos y polisacáridos descritos en el módulo
6. 6. ¿Cómo usa el cuerpo monosacáridos, disacáridos y polisacáridos (cuál es su función)?