Carbohidratos y sus Funciones

Química General para Medicina - Biomoléculas

• Objetivos: Identificar y clasificar las principales biomoléculas. Entender sus funciones en el organismo.

Clasificación de Biomoléculas

• Biomoléculas: Agua, Carbohidratos, Proteínas, Lípidos, Ácidos nucleicos.

Grupos funcionales

• Carbohidratos: Aldehído, Cetona, Hidroxilo, Éter.
• Proteínas: Amino, Ácido carboxílico, Sulfhidrilo, Hidroxilo, Amida, Éster.
• Lípidos: Fosfato, Éster.
• Ácidos nucleicos: Éster.

Carbohidratos

• Estructura: Polímeros de monosacáridos
• Funciones: Fuentes de energía (glucosa), reserva energética (almidón, glucógeno), estructura (celulosa, quitina). Monosacáridos simples son aldehídos o cetonas polihidroxilados.
• Isómeros D-L: En la naturaleza, predominan los azúcares D. Las configuraciones absolutas de las diferentes formas de monosacáridos existen en formas D o L. Los monosacaridos se clasifican como aldosas (con grupo aldehído) o cetosas (con grupo cetona) según la posición del grupo carbonilo. Se clasifican en triosas, tetrosas, pentosas y hexosas basados en el número de átomos de carbono.

Disacáridos

• Formación: Unión de dos monosacáridos a través de un enlace glucosídico (éter)
• Ejemplos: Maltosa (glucosa + glucosa), Lactosa (galactosa + glucosa), Sacarosa (glucosa + fructosa).

Polisacáridos

• Definición: Cadenas poliméricas de más de 20 monosacáridos.
• Características: Lineales o ramificadas, incoloros, insípidos, e inodoros.
• Ejemplos: Glucógeno, almidón, celulosa.

Proteínas

• Definición: Biopolímeros formados por aminoácidos.
• Estructura de los aminoácidos: Grupo amino (-NH2), Grupo carboxilo (-COOH), Hidrógeno, Cadena lateral (Radical).
• Configuración: Los aminoácidos de las proteínas son L-aminoácidos (excepciones en algunas bacterias).

Tipos de aminoácidos

• Tipos: Proteicos (componentes de proteínas) o No proteicos.
• Aminoácidos esenciales: aquellos que el cuerpo no puede producir, por lo que deben obtenerse a través de la dieta.
  • Ejemplos: Fenilalanina, Isoleucina, Leucina, Lisina, Metionina, Treonina, Triptófano, Valina, Histidina.

Formación de Proteínas

• Enlace peptídico: Unión entre el grupo amino de un aminoácido y el grupo carboxilo de otro, liberando una molécula de agua.
• Enlace covalente CO-NH: Un enlace amida sustituido.

Funciones de proteínas

• Roles Biológicos: Transporte, estructura, regulación, catálisis, movimiento.

Estructura de proteínas

• Estructura primaria: Secuencia lineal de aminoácidos en una cadena polipeptídica.
• Estructura secundaria: Plegamiento tridimensional de la cadena polipeptídica, como hélice alfa y lámina beta, mediante puentes de hidrógeno.
• Estructura terciaria: Plegamiento tridimensional completo de la proteína. Formado por interacciones débiles a través de: Puente disulfuro, Puentes de hidrógeno, puentes eléctricos (iónicos), Interacciones hidrofóbicas (dispersión).
• Estructura cuaternaria: Unión de varias cadenas polipeptídicas para formar una proteína funcional. (Ej: hemoglobina)

Desnaturalización de proteínas

• Definición: Pérdida de la estructura tridimensional (secundaria, terciaria y cuaternaria).
• Causas: Cambios físicos (temperatura) y químicos (pH, fuerza iónica, detergentes, disolventes orgánicos).

Enzimas

• Naturaleza: Proteínas que catalizan reacciones biológicas específicas.
• Sitio activo: Lugar específico de la enzima donde se une el sustrato para la reacción.

Lípidos

• Definición: Sustancias insolubles en agua, solubles en solventes orgánicos.
• Funciones: Fuente de energía, protección, aislamiento, parte estructural de membranas (fosfolípidos y esfingolípidos), transporte, hormonas (esteroides), vitaminas liposolubles.
• Tipos: Saponificables (hidrolizables) e insaponificables (no hidrolizables).
  • Ej. Triglicéridos, ceras, fosfolípidos, esfingolípidos, esteroides.

Triglicéridos

• Estructura: Ésteres de glicerol y ácidos grasos.
• Características: importantes fuentes de energía, componentes esenciales de la dieta, almacenados en el tejido adiposo.

Ceras

• Estructura: Ésteres de alcoholes de cadena larga y ácidos grasos.

Fosfolípidos

• Estructura: Ésteres de ácido fosfórico, base nitrogenada (serina, colina), y alcohol (inositol).
• Importancia: Esenciales en las membranas celulares.

Esfingolípidos

• Estructura: Derivado de la esfingosina (aminoalcohol insaturado de 18 carbonos).
• Ejemplos: Esfingomielina, cerebrosidos, gangliosidos.

Esteroides

• Estructura: Derivados del núcleo esterano (ciclo-pentano-perhidro-fenantreno).
• Ejemplos: Colesterol, estradiol, progesterona, cortisol, testosterona, vitaminas, ácidos biliares.

Ácidos Nucleicos

• Componentes básicos: Base nitrogenada, pentosa (azúcar), fosfato.
• Tipos: ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico).
• Estructura: Cadenas de nucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster, con una estructura en doble hélice en el caso del ADN.
• Funciones: Almacenamiento y transmisión de la información genética, catalizador y procesos biológicos.