carbos

• Los carbohidratos, también llamados hidratos de carbono o glúcidos, son biomoléculas orgánicas esenciales para la vida.
• Están compuestos principalmente por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O), generalmente en la proporción Cn(H2O)n, de donde deriva el término "hidrato de carbono".
• La fórmula general no siempre se cumple estrictamente, y algunos carbohidratos contienen también nitrógeno, fósforo o azufre.

Estructura Química

• La estructura básica de un carbohidrato es una cadena de carbonos unidos a grupos funcionales hidroxilo (-OH), y un grupo carbonilo (C=O) que puede ser un aldehído (-CHO) o una cetona (C=O).
• Los carbohidratos pueden existir como cadenas lineales o formar estructuras cíclicas.
• La ciclación ocurre cuando el grupo carbonilo reacciona con un grupo hidroxilo en la misma molécula, formando un anillo.
• Los anillos pueden ser de tipo piranosa (seis átomos, cinco de carbono y uno de oxígeno) o furanosa (cinco átomos, cuatro de carbono y uno de oxígeno).
• Los carbonos en los carbohidratos se numeran, comenzando por el carbono del extremo que contiene el grupo carbonilo (aldehído o cetona).
• Los carbonos quirales (unidos a cuatro grupos diferentes) dan lugar a estereoisómeros, que son moléculas con la misma fórmula estructural pero diferente configuración espacial.
• Los carbohidratos pueden existir en dos formas isoméricas, D y L, dependiendo de la configuración del carbono quiral más alejado del grupo carbonilo.
• La mayoría de los azúcares presentes en la naturaleza son de la serie D.

Clasificación

• Los carbohidratos se clasifican principalmente según el número de unidades de azúcar que contienen:
  • Monosacáridos
  • Disacáridos
  • Oligosacáridos
  • Polisacáridos

Monosacáridos

• Son los carbohidratos más simples, formados por una sola unidad de azúcar.
• No pueden ser hidrolizados en carbohidratos más pequeños.
• Se clasifican según el número de átomos de carbono que contienen:
  • Triosas (3 carbonos)
  • Tetrosas (4 carbonos)
  • Pentosas (5 carbonos)
  • Hexosas (6 carbonos)
• Ejemplos importantes de monosacáridos:
  • Glucosa (hexosa): Principal fuente de energía para las células.
  • Fructosa (hexosa): Presente en las frutas y la miel.
  • Galactosa (hexosa): Componente de la lactosa.
  • Ribosa (pentosa): Componente del ARN.
  • Desoxirribosa (pentosa): Componente del ADN.

Disacáridos

• Están formados por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace glucosídico.
• El enlace glucosídico se forma por la reacción entre el grupo hidroxilo de un monosacárido y el carbono anomérico (carbono del grupo carbonilo en la forma cíclica) de otro monosacárido, con la eliminación de una molécula de agua.
• Ejemplos importantes de disacáridos:
  • Sacarosa (glucosa + fructosa): Azúcar de mesa común.
  • Lactosa (glucosa + galactosa): Presente en la leche.
  • Maltosa (glucosa + glucosa): Producto de la hidrólisis del almidón.

Oligosacáridos

• Están formados por la unión de entre tres y diez monosacáridos.
• Frecuentemente se encuentran unidos a proteínas (glicoproteínas) o lípidos (glicolípidos) en la superficie celular, donde juegan un papel importante en el reconocimiento celular y la señalización.

Polisacáridos

• Son polímeros formados por la unión de muchas unidades de monosacáridos (más de diez).
• Pueden ser lineales o ramificados.
• Se clasifican en:
  • Homopolisacáridos: Formados por un solo tipo de monosacárido.
  • Heteropolisacáridos: Formados por dos o más tipos de monosacáridos.
• Ejemplos importantes de polisacáridos:
  • Almidón (homopolisacárido de glucosa): Principal reserva de energía en las plantas.
  • Glucógeno (homopolisacárido de glucosa): Principal reserva de energía en los animales.
  • Celulosa (homopolisacárido de glucosa): Principal componente de las paredes celulares de las plantas.
  • Quitina (homopolisacárido de N-acetilglucosamina): Componente principal del exoesqueleto de los artrópodos y las paredes celulares de los hongos.

Características Generales

• Solubilidad: Los monosacáridos y disacáridos son generalmente solubles en agua debido a sus múltiples grupos hidroxilo que forman enlaces de hidrógeno con el agua.
• Los polisacáridos pueden ser menos solubles o formar dispersiones coloidales en agua, dependiendo de su estructura y tamaño.
• Poder reductor: Los carbohidratos que tienen un grupo carbonilo libre (es decir, que no participan en un enlace glucosídico) pueden actuar como agentes reductores, donando electrones a otras moléculas.
• Los monosacáridos y algunos disacáridos (como la maltosa y la lactosa) son azúcares reductores.
• La sacarosa no es un azúcar reductor porque ambos carbonos anoméricos de la glucosa y la fructosa están involucrados en el enlace glucosídico.
• Isomería: Los carbohidratos presentan isomería estructural (diferentes formas de un mismo azúcar, como glucosa y fructosa) y estereoisomería (diferente configuración espacial, como D-glucosa y L-glucosa).

Funciones Biológicas

• Los carbohidratos desempeñan diversas funciones esenciales en los seres vivos:
  • Fuente de energía: La glucosa es la principal fuente de energía para la mayoría de las células.
  • Los carbohidratos se metabolizan a través de la glucólisis y el ciclo de Krebs para producir ATP, la principal molécula de energía celular.
  • Reserva de energía: El almidón en las plantas y el glucógeno en los animales son formas de almacenamiento de glucosa que pueden ser movilizadas cuando se necesita energía.
  • Estructural: La celulosa es el principal componente de las paredes celulares de las plantas, proporcionando soporte y rigidez.
  • La quitina es el principal componente del exoesqueleto de los artrópodos y las paredes celulares de los hongos, proporcionando protección y soporte.
  • Reconocimiento celular y señalización: Los oligosacáridos unidos a proteínas y lípidos en la superficie celular juegan un papel crucial en el reconocimiento celular, la adhesión celular y la señalización intercelular.
  • Precursores metabólicos: Los carbohidratos sirven como precursores para la síntesis de otras biomoléculas importantes, como aminoácidos, lípidos y ácidos nucleicos.
  • Componentes de ácidos nucleicos: La ribosa y la desoxirribosa son componentes estructurales del ARN y el ADN, respectivamente, esenciales para la información genética y la síntesis de proteínas.
  • Otros: Los carbohidratos también pueden tener funciones especializadas, como en la formación de lubricantes (ácido hialurónico) y anticoagulantes (heparina).