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• Fredy Antonio Velandia Barajas

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Los glúcidos, carbohidratos, hidratos de carbono o sacáridos (del griego σάκχαρ "azúcar") son biomoléculas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno.

La glucosa, el glucógeno y la celulosa son las formas biológicas primarias de almacenamiento y consumo de energía; la celulosa forma la pared celular de las células vegetales y la quitina es el principal constituyente del exoesqueleto de los artrópodos.

Los glúcidos son compuestos formados en su mayor parte por átomos de carbono e hidrógeno y en una menor cantidad de oxígeno. Tienen enlaces químicos difíciles de romper de tipo covalente, pero que almacenan gran cantidad de energía, que es liberada cuando la molécula es oxidada.

En la naturaleza son un constituyente esencial de los seres vivos, formando parte de biomoléculas aisladas o asociadas a otras como las proteínas y los lípidos, siendo los compuestos orgánicos más abundantes en la naturaleza.

La glucosa es sintetizada por las plantas verdes mediante la fotosíntesis a partir de materia inorgánica (CO2 y H2O).

• Energéticas: (glucógeno en animales y almidón en vegetales, bacterias y hongos)

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Glucosa es uno de carbohidratos más sencillos, comunes y abundantes; representa molécula combustible que satisface demandas energéticas de la mayoría de los organismos.

• De reserva: •

Se almacenan como almidón en vegetales y glucógeno en animales. Ambos polisacáridos pueden ser degradados glucosa.

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Compuestos estructurales:

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Como celulosa en vegetales, bacterias y hongos y quitina en cefalotorax crustáceos e insectos.

Precursores:

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Son precursores de ciertos lípidos, proteínas y factores vitamínicos como ácido ascórbico (vitamina C) e inositol.

Señales de reconocimiento:

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Intervienen en complejos procesos de reconocimiento celular, en la aglutinación, coagulación y reconocimiento de hormonas

TIPOS DE GLUCIDOS

Están formados por una sola molécula; no pueden ser hidrolizados a glúcidos más pequeños.

La fórmula química general de un monosacárido no modificado es (CH2O)n, donde n es cualquier número igual o mayor a tres, su límite es de 7 carbonos. Los monosacáridos poseen siempre un grupo carbonilo en uno de sus átomos de carbono y grupos hidroxilo en el resto, por lo que pueden considerarse polialcoholes Por tanto se definen químicamente como polihidroxialdehídos o pihidroxicetonas.

Los monosacáridos son la principal fuente de combustible para el metabolismo, siendo usado tanto como una fuente de energía (la glucosa es la más importante en la naturaleza) y en biosíntesis. Cuando los monosacáridos no son necesitados para las células son rápidamente convertidos en otra forma, tales como los polisacáridos. La ribosa y la desoxirribosa son componentes estructurales de los ácidos nucléicos.

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Arabinosa: forma parte de hemicelulosas, presente en la goma arábiga y otras gomas Xilosa: integrante de xilanas, pentosanas que constituyen la cadena principal de las hemicelulosas de la hierba. Ribosa: presente en el ARN en todas las células vivas. Glucosa: azúcar de uvas, frutas, miel, sangre, linfa y componente de muchos oligosacáridos y polisacáridos. Fructosa: azúcar de fruta, hojas verdes, miel, muy dulce, las plantas verdes frondosas tienen mucha. Manosa: no se encuentra libre. Forma polímeros, presente en hongos y bacterias. Galactosa: tampoco se encuentra libre. Importante por formar parte de la molécula de lactosa, presente en la leche.

Son glúcidos formados por dos moléculas de monosacáridos y, por tanto, al hidrolizarse producen dos monosacáridos libres. Los dos monosacáridos se unen mediante un enlace covalente conocido como enlace glucosídico, tras una reacción de deshidratación que implica la pérdida de un átomo de hidrógeno de un monosacárido y un grupo hidroxilo del otro monosacárido, con la consecuente formación de una molécula de H2O, de manera que la fórmula de los disacáridos no modificados es C12H22O11.

Hidrólisis de la Lactosa. 1. Galactosa 2. Glucosa.

• Los disacáridos más comunes son la maltosa, la lactosa y la sacarosa. Tienen también en común el hecho de que, al menos uno de los monosacáridos que conforman el dímero, es D-glucosa.

• Sacarosa: es el más ubicuo y abundante en vegetales, presente en la caña de azúcar, en la remolacha y en las frutas en general. Constituido por glucosa y fructosa.

• Maltosa: azúcar de malta, que se obtiene por ejemplo a partir del almidón en la germinación y fermentación del grano de cebada. Constituido por dos moléculas de glucosa.

• Lactosa:

es el azúcar de la leche. Se forma en la glándula mamaria, fermenta con facilidad por lo que se agria. Constituido por glucosa y galactosa.

• Celobiosa: es el disacárido integrante de la celulosa.

Están compuestos por tres a diez moléculas de monosacáridos que al hidrolizarse se liberan. No obstante, la definición de cuan largo debe ser un glúcido para ser considerado oligo o polisacárido varía según los autores.

Estaquiosa tetrasacárido formado por una glucosa, dos galactosas y una fructosa.

Los oligosacáridos se encuentran con frecuencia unidos a proteínas, formando las glucoproteínas, como una forma común de modificación tras la síntesis proteica.

• Los

polisacáridos, conocidos también como: "Glucanos", se diferencian entre sí por la clase de monosacáridos que los constituyen, por la longitud de las cadenas, por el grado de ramificación y por su origen biosintético.

Los "homopolisacáridos" están constituidos por un solo tipo de monosacárido, mientras que los "heteropolisacáridos", por dos o más clases de monosacáridos. Entre los más importantes están los siguientes:

El almidón es un homopolisacárido constituido por unidades de Dglucosa que forman el enlace glucosídico mediante enlaces tipo a (1-4) y a (1-6). En el tejido de los frutos y raíces vegetales el polímero se forma de tamaños variados con pesos moleculares que varían desde miles hasta 500.000. Se encuentra abundantemente en los granos, semillas, tubérculos y frutas. Es la fuente principal de carbohidratos para el hombre.

El almidón presenta dos tipos de agrupaciones moleculares: amilosa y amilopectina. La amilosa se caracteriza porque sus cadenas largas, no ramificadas y por lo general forman una estructura helicoidal,no es soluble en agua. La amilopectina es un polímero de D-glucosa de cadenas ramificadas, constituye el 80% de casi todos los almidones. Es muy viscosa y es fácilmente hidrolizada por la amilasa.

También llamado almidón animal es un homopolímero de glucosa análogo al almidón vegetal pero con una grado mayor de ramificación al de la amilopectina y más compacto.

Es un polisacárido de reserva en animales, que se encuentra en el hígado (10%) y músculos (2%). Presenta ramificaciones cada 8-12 glucosas con una cadena muy larga (hasta 300.000 glucosas). Se requieren dos enzimas para su hidrólisis (glucógeno-fosforilasa) y (1-6) glucosidasa, dando lugar a unidades de glucosa.

Es el constituyente principal de las membranas de las células vegetales y es prácticamente insoluble en agua y resistente a la digestión ácida y a la acción de las amilasas gástricas. Cuando se hidroliza produce glucosa pero no sufre alteración significativa en el tracto digestivo, como si ocurre con los almidones, el glucógeno y las dextrinas. Los animales herbívoros, cuya base alimenticia es rica en celulosa, han desarrollado un sistema mediante el cual algunas bacterias, levaduras y protozoos presentes en el rumen. Es un homopolímero lineal y se diferencia de los almidones en el tipo de enlace glucosídico que forma: mientras que el enlace glucosídico de los almidones y el glucógeno es principalmente del tipo a (1–›4), el de la celulosa es del tipo b (1–›4).

Son polisacáridos integrantes de las paredes celulares de los vegetales similares a la celulosa, pero se degradan más fácilmente. También es importante considerar que estos compuestos varían dependiendo de la edad, y variabilidad de las especies cultivadas y mejoradas. La hemicelulosa se caracteriza por ser una molécula con ramificaciones, como lo es el ácido urónico, capaz de unirse a las otras moléculas mediante enláces que constituyen la pared rígida que protege a la célula de la presión ejercida sobre esta por el resto de las células que la rodean

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Pectina.

Es un heteropolisacárido con enlace. Junto con la celulosa forma parte de la pared vegetal. Se utiliza como gelificante en industria alimentaría (mermeladas).

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Agar-Agar.

Es un heteropolisacárido con enlace . Se extrae de algas rojas o rodofíceas. Se utiliza en microbiología para cultivos y en la industria alimentaria como espesante. En las etiquetas de productos alimenticios lo puedes encontrar con el código E406.

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Goma arábiga y goma de cerezo.

Pertenecen al grupo de las gomas vegetales, son productos muy viscosos que cierran las heridas en los vegetables.

Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas ( la mayoría biomoléculas) compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno. Tienen como característica principal el ser hidrófobas (insolubles en agua) y solubles en disolventes orgánicos como la bencina, el benceno y el cloroformo.

Los lípidos desempeñan cuatro tipos de funciones: • Función de reserva. Son la principal reserva energética del organismo. Un gramo de grasa produce 9'4 kilocalorías en las reacciones metabólicas de oxidación, mientras que proteínas y glúcidos sólo producen 4'1 kilocaloría/gr.

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Función estructural. Forman las bicapas lipídicas de las membranas. Recubren órganos y le dan consistencia, o protegen mecánicamente como el tejido adiposo de pies y manos.

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Función biocatalizadora. En este papel los lípidos favorecen o facilitan las reacciones químicas que se producen en los seres vivos. Cumplen esta función las vitaminas lipídicas, las hormonas esteroideas y las prostaglandinas. Función transportadora. El transporte de lípidos desde el intestino hasta su lugar de destino se realiza mediante su emulsión gracias a los ácidos biliares y a los proteolípidos

¿Son inconvenientes las grasas como reserva energética?

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Los ácidos grasos constituyen la reserva secundaria (y principal) de energía. Son moléculas mucho mas reducidas y menos hidratadas que los carbohidratos. La oxidación completa de los ácidos grasos de los TG produce unas 9 kcal/g comparadas con las 4 kcal/g para carbohidratos y proteinas.

• Reservas de Energía de un hombre típico de 70 kg: • • • •

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- 100.000 kcal en triglicéridos del tejido adiposo (~11 kg) - 25.000 kcal en proteínas movilizables (6-7 kg, músculo)

- 1.000 kcal en glucógeno (hígado + músculo) - 40 kcal en glucosa

Aproximadamente 11 kg de este hombre serían grasa. Si ésta energía tuviera que almacenarse en forma de carbohidratos esto supondría un total de unos 100 kg (25 + 75 de agua hidratacion) y el peso del hombre “modelo” sería entonces de unos 160 kg.

Solubilidad. Son moléculas bipolares o anfipáticas (del griego amphi, doble). La cabeza de la molécula es polar o iónica y, por tanto, hidrófila (-COOH). La cadena es apolar o hidrófoba (grupos -CH2- y CH3 terminal).

En los saturados, el punto de fusión aumenta debido al nº de carbonos, mostrando tendencia a establecer enlaces de Van der Waals entre las cadenas carbonadas.

Nombre trivial

Nº de átomos de carbono

Ácido láurico Ácido mirístico Ácido palmítico Ácido esteárico Ácido araquídico Ácido lignocérico

12 14 16 18 20 24

Ácido palmitoleico Ácido oleico Ácido linoleico

16 18 18

Ácido linolénico

18

Estructura Ácidos grasos saturados CH3-(CH2)10-COOH CH3-(CH2)12-COOH CH3-(CH2)14-COOH CH3-(CH2)16-COOH CH3-(CH2)18-COOH CH3-(CH2)22-COOH Ácidos grasos insaturados CH3-(CH2)5-CH=CH-(CH2)7-COOH CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH(CH2)7-COOH CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2CH=CH-(CH2)7-COOH

Punto de fusión 44,2 54,0 63,0 69,6 76,5 86,0 -0,5 13,4 -3,0 -11,0

Los Insaturados tienen menos interacciones de este tipo debido al codo de su cadena.

Esterificación. El ácido graso se une a un alcohol por enlace covalente formando un éster y liberando una molécula de agua.

Reaccionan los álcalis o bases dando lugar a una sal de ácido graso que se denomina jabón. El aporte de jabones favorece la solubilidad y la formación de micelas de ácidos grasos.

Los lípidos son un grupo muy heterogéneo que usualmente se clasifican en dos grupos, atendiendo a que posean en su composición ácidos grasos (lípidos saponificables) o no lo posean (lípidos insaponificables).

• Simples.

Lípidos que sólo contienen carbono, hidrógeno y oxígeno.

• Acilglicéridos. Son ésteres de ácidos grasos con glicerol. Cuando son sólidos se les llama grasas y cuando son líquidos a temperatura ambiente se llaman aceites.

• Céridos (ceras).

Son las unidades básicas de los lípidos saponificables, y consisten en moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada con un número par de átomos de carbono (12-24) y un grupo carboxilo terminal. La presencia de dobles enlaces en el ácido graso reduce el punto de fusión. Los ácidos grasos se dividen en saturados e insaturados.

Saturados. Sin dobles enlaces entre átomos de carbono; por ejemplo, ácido láurico, ácido mirístico, ácido palmítico, ácido margárico, ácido esteárico, ácido araquídico y ácido lignocérico. Insaturados. Los ácidos grasos insaturados se caracterizan por poseer dobles enlaces en su configuración molecular. Éstas son fácilmente identificables, ya que estos dobles enlaces hacen que su punto de fusión sea menor que en el resto. Se presentan ante nosotros como líquidos, como aquellos que llamamos aceites

Los denominados ácidos grasos esenciales no pueden ser sintetizados por el organismo humano y son el ácido linoleico, el ácido linolénico y el ácido araquidónico, que deben ingerirse en la dieta.

Son lípidos simples formados por glicerol esterificado por uno, dos, o tres ácidos grasos, en cuyo caso:

• Monoglicéridos: sólo existe un ácido graso unido a la molécula de glicerina.

• Diacilglicéridos: la molécula de glicerina se une a dos ácidos grasos. Triacilglicérido o triglicéridos: la glicerina está unida a tres ácidos grasos. Son los más importantes y extendidos de los tres.

A) Aceites. Si los ácidos grasos son Insaturados o de cadena corta o ambas cosas a la vez, la molécula resultante es líquida a temperatura ambiente y se denomina aceite. Se encuentra en las plantas oleaginosas: el fruto del olivo es rico en ácido oleico (monoinsaturado), las semillas del girasol, maíz, soja etc. son ricos en poliinsaturados como el linoleico, algunas plantas que viven en aguas frías contienen linolénico y eicosapentanoico, que también se acumulan en las grasas de los pescados azules que se alimentan de ellas como el salmón.

B) Mantecas. Son grasas semisólidas a temperatura ambiente. La fluidez de esta depende de su contenido en ácidos Insaturados y esto último relacionado a la alimentación. Los animales que son alimentados con grasas insaturadas, generan grasas más fluidas y de mayor aprecio en alimentación. (Seria el caso de un cerdo alimentado con bellotas) C)Sebos. Son grasas sólidas a temperatura ambiente, como las de cabra o buey. Están formadas por ácidos grasos saturados y cadena larga.

Son ésteres de un ácido graso de cadena larga. Sólidos a temperatura ambiente, poseen sus dos extremos hidrófobos, lo que determina su función impermeabilizar y proteger. Entre las más conocidas se encuentran la de abeja (ésteres del ácido palmítico con alcoholes de cadena larga), la lanolina (grasa de lana de oveja)y la cera de cornauba (extraído de una palmera de Brasil).

En general en los animales se encuentran en la piel, recubriendo el pelo, plumas y exoesqueleto de insectos. En los vegetales forman películas que recubren hojas, flores y frutos.

son lípidos derivados de los ácidos grasos esenciales de 20 carbonos tipo omega-3 y omega-6. Los principales precursores de los eicosanoides son el ácido araquidónico, el ácido linoleico y el ácido linolénico. Todos los eicosanoides son moléculas de 20 átomos de carbono y pueden clasificarse en tres tipos: prostaglandinas, tromboxanos y leucotrienos. Cumplen amplias funciones como mediadores para el sistema nervioso central, los procesos de la inflamación y de la respuesta inmune tanto de vertebrados como invertebrados. Constituyen las moléculas involucradas en las redes de comunicación celular más complejas del organismo animal, incluyendo el hombre.

Se caracterizan por presentar un ácido ortofosfórico en su zona polar. Son las moléculas más abundantes de la membrana citoplasmática.

• Algunos ejemplos de fosfolípidos: Los fosfoglicéridos cuya estructura molecular es un ácido fosfatídico. El ácido fosfatídico está compuesto por dos ácidos grasos, uno saturado y otro, generalmente insaturado, una glicerina y un ácido ortofosfórico.

• El veneno de algunas serpientes debe su actividad nociva a la presencia de enzimas fosfolipasas capaces de hidrolizar los enlaces éster de los fosfolípidos.

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Como consecuencia de la picadura se rompen las cadenas fosfolipídicas y se desmorona la estructura de la bicapa lipídica de las membranas celulares: los eritrocitos estallan, las neuronas detienen su actividad. Si el veneno es muy potente, sobreviene la muerte.

están formados por una molécula denominada ceramida. La ceramida está formada por un ácido graso y una esfingosina. Un ejemplo es la esfingomielina, compuestas por la ceramida, un ácido ortofosfórico y una molécula con grupo alcohol, como un aminoalcohol.

Son lípidos complejos que se caracterizan por poseer un glúcido. Se encuentran formando parte de las bicapas lipídicas de las membranas de todas las células, especialmente de las neuronas.

Los glucolípidos se localizan en la cara externa de la bicapa de las membranas celulares donde actúan de receptores

Son lípidos que derivan del ciclopentano perhidrofenantreno, denominado gonano (antiguamente esterano). Su estructura la forman cuatro anillos de carbono (A, B, C y D). Los esteroides se diferencian entre sí por el nº y localización de sustituyentes.

a)Esteroles. De todos ellos, el colesterol es el de mayor interés biológico. Forma parte de las membranas biológicas a las que confiere resistencia, por otra parte es el precursor de casi todos los demás esteroides. Otros esteroles constituyen el grupo de la vitamina D o calciferol, imprescindible en la absorción intestinal del calcio y su metabolización.

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Hay diferentes maneras de transportar el colesterol en sangre. Dado que se trata de una sustancia grasa, no es soluble en medio acuoso como es la sangre. Para solucionar el problema disponemos de unas partículas que son capaces de envolverlo y transportarlo, son las lipoproteínas. Según el tipo de éstas últimas, el colesterol se elimina o se deposita en las arterias. El bueno, el que permite que se elimine, es denominado HDL, mientras que el conocido por malo es el LDL. Del 75% al 80% se transporta en el LDL, el otro 15% o 20% restante, se transporta en el HDL. Cuando nos hacemos un análisis de sangre deben de reflejarse ambos tipos. Conviene tener un LDL lo más bajo posible y un HDL alto. Es importante que la vigilancia y control de las lipoproteínas en sangre, sea llevada con cierta periodicidad por el médico especialista.

Están formados por polimerización del isopreno.

Son moléculas muy abundantes en los vegetales y su clasificación se determina por el nº de isoprenos que contienen. a. Monoterpenos: (dos isoprenos)Se encuentran aquí los aceites esenciales de muchas plantas, a las que dan su olor sabor característicos: mentol, geraniol, limoneno, pineno, alcanfor etc. b. Diterpenos: (cuatro isoprenos) Es de destacar el fitol que forma parte de la clorofila y ser precursor de la vitamina A. Las vitaminas A, E y K también son diterpenos. c. Tetraterpenos: (ocho isoprenos) En este grupo son abundantes las xantofilas y carotenos, pigmentos vegetales amarillo y anaranjado respectivamente. Dan color a los frutos, raíces (zanahoria) flores etc. En la fotosíntesis desempeñan un papel clave absorbiendo energía luminosa de longitudes de onda distinta a las que capta la clorofila. El caroteno es precursor de la vitamina A.

d. Politerpenos: (muchos isoprenos) Es de destacar el caucho, obtenido del Hevea Brasiliensis, que contiene varios miles de isoprenos. Se usa en la fabricación de objetos de goma.