Biomoléculas: Carbohidratos

Biomoléculas y Células

• Las biomoléculas son el fundamento de la vida y cumplen funciones imprescindibles para los organismos vivos.
• Los temas a tratar son: Biomoléculas, Carbohidratos, Lípidos, Proteínas, ADN y ARN, y Actividades.

Introducción a las Macromoléculas

• Las macromoléculas tienen un gran peso molecular.
• Están compuestas principalmente por CHONFA (Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno, Fósforo y Azufre).

Grupos Funcionales Importantes en las Moléculas Biológicas

• Hidroxilo (-OH): Es polar y participa en reacciones de deshidratación e hidrólisis; se encuentra en azúcares, almidón, ácidos nucleicos, alcoholes, algunos ácidos y esteroides.
• Carbonilo (=C=O): Es polar y forma parte de moléculas hidrofílicas (solubles en agua); se localiza en azucares y algunas hormonas y vitaminas.
• Carboxilo (-COOH): Grupo ácido donde el oxígeno con carga negativa se une a un H+; participa en los enlaces peptídicos; hallado en aminoácidos y ácidos grasos.
• Amino (-NH2): Actúa como base, puede unirse a un H+ adicional y adquirir una carga positiva; participa en los enlaces peptídicos; presente en aminoácidos y ácidos nucleicos.
• Sulfhidrilo (-SH): Forma enlaces disulfuro en las proteineas y se encuentra en aminoácidos.
• Fosfato (-PO4H2): Ácido que enlaza nucleótidos en ácidos nucleicos y transporta energía en el ATP; localizado en ácidos nucleicos y fosfolípidos.

Carbohidratos

• La mayoría contiene carbono, oxígeno e hidrógeno en la fórmula aproximada (CH₂O)n.
• Los principales subtipos son:
  • Monosacárido: Azúcar simple, por lo común con la fórmula C6H12O6; ejemplos incluyen glucosa y fructosa; estos son importantes como fuente de energía para las células y unidad de los polisacáridos.
  • Disacárido: Dos monosacáridos unidos, por ejemplo, sacarosa; molécula para almacenar energía en frutas y miel.
  • Polisacárido: Cadena de monosacáridos (glucosa), por ejemplo:
    • Almidón: Almacenamiento de energía en plantas.
    • Glucógeno: Almacenamiento de energía en animales.
    • Celulosa: Material estructural en plantas.
  • Triglicérido: Tres ácidos grasos unidos a glicerol, por ejemplo, aceite y grasa; almacenamiento de energía en animales y algunas plantas.
  • Cera: Un producto varíaos de ácidos grasos unidos a una larga cadena de alcoholes; forma ceras en cutículas vegetales, un recubrimiento impermeable en hojas y tallos de plantas terrestres.
  • Fosfolípido: Tiene un grupo fosfato polar y dos ácidos grasos unidos a glicerol; Componente de la membrana celular.
  • Esteroide: Estructura consta de cuatro anillos fundidos de átomos de carbono con grupos funcionales unidos, por ejemplo, colesterol; componente de la membrana de células eucarotas y precursor de otros esteroides.
  • Péptido: Cadena corta de aminoácidos, por ejemplo, oxitocina; hormona compuesta de nueve aminoácidos.
  • Polipéptido: Cadena larga de aminoácidos, conocida también como "proteína", por ejemplo, hemoglobina; proteína globular compuesta de cuatro unidades peptídicas.
  • Nucleótido: Compuesto de un azúcar de cinco carbonos (ribosa o desoxirribosa), una base nitrogenada y un grupo fosfato; existe como adenosín trifosfato (ATP) y adenosín monofosfato cíclico (cAMP); un molécula transportadora de energía de corto plazo.
  • Ácido nucleico: Un polímero de unidades de nucleótidos unidos por enlaces covalentes entre sus grupos fosfato y azúcar; existe como ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN); El esencial para la síntesis de las proteínas.

Carbohidratos

• Fórmula general: (CH2O)n,
• Contienen H y OH, con 3 a 9 átomos de carbono.
• Siempre hay un grupo carbonilo que puede ser aldehído (-CHO) o cetónico (-CO-).
• Se clasifican en:
  • Mono: Monosacáridos.
  • Di: Disacáridos.
  • Poli: Polisacáridos.

Características de los Carbohidratos

• Se encuentran en alimentos de origen vegetal.
• Constituyen uno de los tres principales grupos químicos.
• Participan en reacciones químicas.
• Tienen enlaces químicos covalentes.
• Se encuentran en los seres vivos.
• Aportan 4 Kcal por gramo.
• Están compuestos por C, H y O.
• Son solubles en agua.

Estructura Química de Monosacáridos

• Se distinguen dos categorías principales:
  • Aldosas: Polihidroxialdehídos con carácter reductor.
  • Cetosas: Polihidroxicetonas, nombradas agregando "-osa" al prefijo que indica el número de carbonos.

Importancia de los Monosacáridos

• No se hidrolizan.
• Se clasifican en:
  • Triosas: Gliceraldehído.
  • Tetrosas: Eritrosa, Treosa.
  • Pentosas: Ribosa, Xilosa.
  • Hexosas: Glucosa, Galactosa.
• Cetosas:
  • Triosas: Dihidroxiacetona.
  • Tetrosas: Eritrulosa.
  • Pentosas: Ribulosa, Xilulosa.
  • Hexosas: Fructosa.

Disacáridos

• Los disacáridos producen:
  • Lactosa = Glucosa + Galactosa
  • Maltosa = Glucosa + Glucosa

Clasificación de los Glúcidos

• Los glúcidos se clasifican en:
  • Osas: Son monosacáridos.
  • Ósidos: Se forman al unirse a otras moléculas orgánicas, como:
    • Holósidos: Formados únicamente por osas (oligosacáridos y polisacáridos).
    • Heterósidos: Contienen lípidos (glucolípidos) o proteínas (glucoproteínas).

Polisacáridos: se clasifican en dos grupos: - Homopolisacáridos: Están formados por el mismo tipo de monosacárido y participan reserva de energía (almidón, glucógeno, dextranos). - Heteropolisacáridos: Están formados por al menos dos tipos diferentes de monosacáridos y tienen funciones estructurales, como la celulosa y la quitina.

Lípidos

• Son biomoléculas compuestas principalmente por C, H y O.
• Pueden contener P, S, y N.
• Son solubles en solventes orgánicos como éter, cloroformo y alcohol.

Funciones de los Lípidos

• Reserva: Almacenan gran cantidad de energía (9,4 Kcal por gramo en su oxidación).
• Estructural: Forman las bicapas lipídicas de las membranas celulares.
• Biocatalizadora: Participan en reacciones químicas y como hormonas y prostaglandinas.
• Transportadora: Facilitan el transporte de moléculas mediante emulsión.

Clasificación de los Lípidos

• Se dividen en:
  • Lípidos Saponificables: Pueden formar jabones y se subdividen en:
    • Simples: ácidos grasos y acilglicéridos (grasas y aceites).
    • Complejo: Encontrados como céridos/ceras y fosfolípidos.
  • Lípidos Insaponificables: No pueden formar jabones y se subdividen en:
    • Terpenos.
    • Esteroides.
    • Prostaglandinas.

Ácidos Grasos

• Saturados:

  • Tienen enlaces simples (C-C) entre los átomos de carbono.
  • Todos sus enlaces están ocupados por hidrógenos.
  • Son moléculas rectas que se agrupan fácilmente.

• Insaturados:

  • Contienen al menos un enlace doble (C=C) entre los átomos de carbono.
  • Son moléculas flexibles que no se compactan fácilmente.
  • Se encuentran con frecuencia en aceites vegetales.

Acetilglicéridos

• Las grasas tienen cadenas rectas.
• Los aceites tienen enlaces dobles que causan que las cadenas se flexionen.

Estructura de un Triglicérido

• Un triglicérido se forma a partir de una molécula de glicerol y tres ácidos grasos mediante una reacción de síntesis por deshidratación, liberando tres moléculas de agua.

Ceras

• Las ceras son ésteres formados por la unión de un alcohol y un ácido graso de cadena larga (14 a 16 carbonos).
• Son impermeables y protectoras.
• No son fácilmente degradadas por enzimas, lo que les confiere alta estabilidad.
• Un ejemplo es el palmitato de miricilo.

Lípidos Complejos

• Constituyen la doble capa lipídica de la membrana celular.
• Son moléculas anfipáticas.

Fosfolípidos

• Los fosfolípidos contienen dos colas de ácidos grasos hidrofóbicos unidas a un esqueleto de glicerol y una cabeza polar compuesta por un grupo fosfato.
• La cabeza también puede contener un grupo nitrogenado.
• También se distinguen cola polar y cabeza no polar

Glucolípidos

• Están formados por una ceramida unida a un glúcido.
• Se encuentran en las bicapas lipídicas de membranas celulares, especialmente en el tejido nervioso.

Lípidos Insaponificables

• Los lípidos insaponificables no contienen ácidos grasos en su composición.
• Esteroles: Incluyen colesterol y vitaminas.
• Hormonas esteroideas: como las hormonas sexuales y suprarrenales.
• Terpenos (Isoprenoides): Derivan del isopreno.
• Prostaglandinas: Derivan del ácido prostanoico.
• Molécula básica constituida por 20 átomos de carbono (ciclopentano) y 2 cadenas alifáticas.

Este cuestionario explora los carbohidratos, su estructura, función y presencia en los seres vivos. Evalúa la comprensión de sus componentes, enlaces químicos y su papel en el almacenamiento de energía.