Carbohidratos, funciones, clasificación, metabolismo. Glucólisis. Glucogénesis
Objetivos: 1.- Analizar la composición, estructura y clasificación de los carbohidratos para estudiar su metabolismo celular. 2.- Describir las funciones que realizan en el organismo. 3.- Ejemplificar los carbohidratos de interés biológico para el buen funcionamiento del cuerpo humano. 4.- Describir las
Carbohidratos. También conocidos como glúcidos, productos de la fotosíntesis(obtención de la glucosa), son biomoléculas muy abundantes, son terciarios formados por carbono, hidrógeno y oxígeno ( hidratos de carbono). es decir, los carbonos no solo están enlazados a moléculas de agua, sino que constan de átomos de carbono unidos a otros grupos funcionales como carbonilo e hidroxilo. Fórmula general es Cn(H2O)n (donde "n" es un entero ≥ 3). Se pueden encontrar casi de manera exclusiva en alimentos de origen vegetal. Constituyen uno de los tres principales grupos químicos que forman la materia orgánica junto con las grasas y las proteínas. Participan en reacciones de esterificación, animación, reducción, oxidación, lo cual otorga a cada una de las estructuras una propiedad específica, como puede ser de solubilidad en agua.
Principales funciones. 1.Fuente de energía para nuestro organismo(4Kcal). 2.Forma estructural de los vegetales, soporte de los seres vivos(almidón, celulosa), productos de la fotosíntesis, en los animales se reserva en forma de glucógeno, en el hígado y músculos; en forma de quitina en los hongos y artrópodos. 3.Pueden ser enzimas, proteínas de transporte, receptores y hormonas. ( son las llamadas glucoproteinas).
Clasificación. 1. Monosacáridos. ( monómeros o azúcares simples), se unen entre si mediante el enlace glucosídico, para formar los 2. Oligosacáridos. (pocos o algunos de 2 a 8 unidades de monosacáridos). 3. Polisacáridos. ( Son polímeros que contienes miles unidades de monómeros ).
Monosacáridos. Son los monómeros de los glúcidos. Son sólidos neutros, incoloros, solubles en agua dando soluciones viscosas que cristalizan con dificultad, poco solubles en alcohol e insolubles en general en éter, acetona y solventes no polares; generalmente con sabor dulce. son sustancias reductoras, particularmente en medio alcalino. Los grupos aldehído o cetona son responsables de esta propiedad. Algunas reacciones de reconocimiento de monosacáridos utilizadas en el laboratorio, aprovechan esa capacidad reductora.
Clasificación. Por su grupo funcional: en Aldosa son polihidroxialdehídos (gliceraldehído, una aldotriosa, D-glucosa, la fórmula (CH2O)6, y Cetosas o polihidroxicetonas, como la ribosa, fructuosa. Por el número de átomos de carbono: ( triosas; aquellos con 4 tetrosas, 5 pentosas, 6 hexosas y con 7 heptosas. Ej. glucosa es una aldohexosa (un aldehído de seis átomos de carbono), la ribosa es una aldopentosa (un aldehído de cinco átomos de carbono), la fructosa es una cetohexosa (una cetona de seis átomos de carbono). Por su estructura en lineales y cíclicas.
Oligosacáridos. Los disacáridos 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 condensación 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. Son sólidos cristalinos, solubles en agua, poco en alcohol, insolubles en éter, con sabor dulce, ópticamente activos.
Sacarosa. Es el disacárido más abundante y la principal forma en la cual los glúcidos son transportados en las plantas. Está compuesto de una molécula de glucosa y una molécula de fructosa. El sufijo -ósido indica que el carbono anomérico de ambos monosacáridos participan en el enlace glicosídico, por lo tanto es no reductor.
Disacáridos de interés biológico Lactosa. Es el azúcar de la leche, compuesto por una molécula de galactosa y una molécula de glucosa; está presente de modo natural solo en la leche. Maltosa. Es un disacárido formado por dos moléculas de glucosa unidas por un enlace α-1,4; se obtiene de la hidrólisis del almidón, el disacárido es reductor y puede existir formas alfa y beta. Celobiosa. Es un disacárido formado por dos moléculas de glucosa unidas por un enlace β-1,4; se obtiene de la hidrólisis de la celulosa. Como el carbono 1 de la glucosa queda libre, el compuesto es reductor y presenta la forma alfa y beta. Los oligosacáridos se encuentran con frecuencia unidos a proteínas, formando las glucoproteínas, como una forma común de modificación tras la síntesis proteica. Estas modificaciones post tradicionales incluyen los oligosacáridos de Lewis, responsables por las incompatibilidades de los grupos sanguíneos.
Polisacáridos Son cadenas, ramificadas o no, de más de diez monosacáridos, resultan de la condensación de muchas moléculas de monosacáridos con la pérdida de varias moléculas de agua. Su fórmula empírica es: (C6 H10 O5)n. Los polisacáridos representan una clase importante de polímeros biológicos y su función en los organismos vivos está relacionada usualmente con estructura o almacenamiento. El almidón es la manera en que la mayoría de las plantas almacenan monosacáridos, es decir, es de reserva nutricia en vegetales, se deposita en las células formando gránulos cuya forma y tamaño varían según el vegetal de origen. El almidón es el principal hidrato de carbono de la alimentación humana. Se encuentra en abundancia en cereales, papa y ciertas legumbres. Se clasifican en homopolisacáridos(igual hecho de una sola cosa de glucógeno la amilosa y amilopectina ) y heteropolisáciaridos como acido hialurónico que se encuentra en el humos vitro y liquido sinovial, la pectina formado por glucosa, arabinosa y acido galactuionico en cinobacterias.
Esta compuesto por dos glucanos diferentes, amilosa y amilopectina (ramificada), los cuales son polímeros de glucosa, pero difieren en estructura y propiedades. Generalmente el almidón contiene alrededor de 20 % de amilosa y el resto es amilopectina. Esta proporción varía según el origen del almidón. La celulosa y la quitina son ejemplos de polisacáridos estructurales. La celulosa forma la pared celular de plantas y otros organismos, es la molécula orgánica más abundante de la Tierra. La quitina tiene una estructura similar a la celulosa, pero tiene nitrógeno en sus ramas incrementando así su fuerza; se encuentra en el exoesqueleto de los artrópodos y en las paredes celulares de muchos hongos, se caracteriza por ser un polisacárido modificado, resistente y duro.
Función de los glúcidos Glúcidos energéticos. Los monosacáridos y los disacáridos, como la glucosa, actúan como combustibles biológicos, aportando energía inmediata a las células; es la responsable de mantener la actividad de los músculos, la temperatura corporal, la presión arterial, el correcto funcionamiento del intestino y la actividad de las neuronas. Los glúcidos aparte de tener la función de aportar energía inmediata a las células, también proporcionan energía de reserva a las células..
Glúcidos estructurales. Algunos polisacáridos forman estructuras esqueléticas muy resistentes -Celulosa: Componente de la pared celular vegetal. -Quitina: Compone el sexo-esqueleto de artrópodos como los insectos y crustáceos y la pared de células de hongos. -Mucopolisacáridos: Forman parte de la matriz de tejidos conectivos y de parte de la estructura de otras biomoléculas como proteínas, lípidos, y ácidos nucleicos. El principal polisacárido estructural de las plantas es la celulosa, estas forman la parte fibrosa de la pared celular de las células vegetales.
Metabolismo de los carbohidratos son los procesos bioquímicos de formación, ruptura y conversión de los carbohidratos en los organismos vivos. Los carbohidratos son las principales moléculas destinadas al aporte de energía, gracias a su fácil metabolismo. El carbohidrato más común es la glucosa; un monosacárido metabolizado por casi todos los organismos conocidos. La oxidación de un gramo de carbohidratos genera aproximadamente 4 kcal de energía; algo menos de la mitad que la generada desde lípidos. La principal hormona que controla el metabolismo de los carbohidratos es la insulina.
El mantenimiento de los niveles de glucosa en sangre (glucemia) resulta esencial para el organismo humano. Hay tejidos que dependen esencialmente de la glucosa para la obtención de energía como el cerebro. El mantenimiento de la glucemia es por tanto un aspecto esencial en el metabolismo de los glúcidos. Varios procesos contribuyen a este propósito, algunos aportando glucosa a la sangre y otros sustrayéndola.
VIAS METABOLICAS DE CARBOHIDTATOS GLUCOLISIS, es una vía citosolica en la cual una molécula de glucosa es oxidada a dos moléculas de piruvato en presencia de oxígeno. En esta vía se conserva energía en forma de ATP y NADH. La glucólisis consta de dos fases: preparatoria y de beneficios que a su vez se componen de 10 pasos.La glucólisis es una vía metabólica estimulada por la hormona insulina. (es anaerobia, ocurre en el citosol, se obtienen dos piruvato)
1. GLUCÓLISIS. Se llama así al proceso mediante el cual la glucosa se degrada en dos moléculas de ácido pirúvico. Esto ocurre en el citoplasma celular y lo realizan todos los organismos, desde las bacterias hasta nosotros. 2. CICLO DE KREBS. Es un conjunto de reacciones químicas cíclicas que se producen en el interior de las mitocondrias. En este ciclo se producen CO2 (que se elimina), protones de hidrógeno (H2+) y GTP (que es igual al ATP). 3. FOSOFORILACIÓN OXIDATIVA. Es la última etapa de la respiración celular que produce gran cantidad de energía (ATP) y agua. Se lleva a cabo en las crestas mitocondriales.
La glucólisis o glicolisis: ruta inicial, la más primitiva y universal ocurre en todos los seres vivos. (del griego glycos, azúcar y lysis, ruptura), es la vía metabólica encargada de oxidar la glucosa con la finalidad de obtener energía para la célula. Es anaerobia no necesita de dioxígeno Consiste en 10 reacciones enzimáticas consecutivas que convierten a la glucosa en dos moléculas de piruvato, el cual es capaz de seguir otras vías metabólicas y así continuar entregando energía al organismo.
Glucólisis. La glucólisis es el proceso mediante el cual se degrada la glucosa. La importancia fundamental de la glucólisis es el rendimiento energético y aporte de precursores para otros procesos metabólicos lo que depende del tejido donde ocurre y de las condiciones del organismo; presenta dos etapas: 1.- la primera desde la glucosa hasta la formación de dos triosas fosfatadas (3 fosfogliceraldehído y fosfodihidroxiacetona). 2.- segunda etapa desde 3 fosfogliceraldehído hasta ácido pirúvico.
Glucolisis. Anaerobia. Ocurre en el citosol. Se obtienen 2 piruvatos. Ambas etapas difieren desde el punto de vista energético pues en la primera se consume energía en forma de 2 ATP y en la segunda se libera energía, también en forma de ATP, y cuya cuantía depende de las condiciones, aerobias o anaerobias en la que proceda la glucólisis.
Importancia biológica Determinados tejidos NECESITAN un aporte CONTINUO de glucosa: Cerebro: depende de glucosa como combustible primario Eritrocito: utiliza glucosa como único combustible Las reservas directas de glucosa solo son suficientes para cubrir las necesidades de un día!!!: períodos más largos de ayuno implican la necesidad de sistemas alternativos de obtener glucosa.
GLUCONEOGENESIS. Ocurre en hígado y riñón Síntesis de glucosa a partir de piruvato.
Ambos procesos son componentes esenciales en el metabolismo de energía del cuerpo, y aunque las dos reacciones se reflejan más o menos entre sí, son diferentes en más de un sentido.
Diferencias esenciales. El primer paso en el metabolismo de la glucosa tomado a través de los transportadores en la membrana celular. La glucólisis es la descomposición de la glucosa en piruvato. La glucólisis genera dos nuevas moléculas de trifosfato de adenosina (ATP) y dos nuevas moléculas de dinucleótido de nicotinamida y adenina (NADH). Por el contrario, conduce al aumento de la energía. La gluconeogénesis es la creación de glucosa a partir de piruvato, lactato o intermediarios del ciclo de Krebs La célula consume ATP con el fin de regenerar la glucosa a partir del piruvato, por lo que hay una disminución neta de energía, para producir glucosa para exportar a las células en el resto del cuerpo. La insulina disminuye la gluconeogénesis en el hígado.
Actividades Independientes. 1 ¿Cómo se clasifican los glúcidos atendiendo al número de monosacáridos que los componen? 2-¿En base a qué criterios se clasifican los monosacáridos? 3-¿Qué relación existe entre el nombre “hidratos de carbono” y la fórmula empírica de dichas moléculas? 4. Mencione los procesos que aportan y sustraen glucosa de la sangre. 5. Para los procesos de glucólisis y gluconeogénesis, responda los aspectos que se relacionan a continuación: a) función del proceso. b) localización celular del proceso. c) importancia biológica. d) precursor inicial y producto o productos finales. e) consideraciones energéticas del proceso. 6. La obtención de piruvato es una característica de: A) La cadena respiratoria B) Ciclo de Krebs C) Glucogenolisis D) Glucólisis 7.¿Qué es el glucógeno?, Cuales son sus características y función.
GRACIAS