Semana 11: Carbohidratos Química PDF

SEMANA 11: CARBOHIDRATOS QUÍMICA 14-15/10/2024 Mg. Aida Valencia Ale Información de contacto: Medicina Ciclo I [email protected] ÍNDICE Clasificación. Glucosa fuente de energía rápida para los organismos vivos. Disacáridos (lactosa y leche humana). Polisacáridos biológicos. Impor...

SEMANA 11: CARBOHIDRATOS QUÍMICA 14-15/10/2024 Mg. Aida Valencia Ale Información de contacto: Medicina Ciclo I [email protected] ÍNDICE Clasificación. Glucosa fuente de energía rápida para los organismos vivos. Disacáridos (lactosa y leche humana). Polisacáridos biológicos. Importancia de la fibra. Estereoquímica: isomería, estereoespecificidad y estereoselectividad: receptores y comunicación celular (gluts). El exceso de azúcar en la dieta actual. Fecha Mg. Flor Silva Meza, Medicina Ciclo I. actualizada:07/04/2024  CARBOHIDRATOS Hidratos de carbono o carbohidratos (CHO) presentan una formula general de Cx(H2O)n presentan grupos funcionales C=O o -OH. Conocidos como “glúcidos” ya que son derivados de la glucosa, además en su formula pareciera incluir agua.  Los azúcares son carbohidratos de sabor dulce Los carbohidratos son polihidroxialdehídos o (sacáridos). polihidroxicetonas o compuestos que pueden  Los carbohidratos hidrolizarse. Tienen varios grupos de alcoholes incluyen azúcares, (hidroxilo) y carbonilo (aldehído o cetona). almidones y celulosa.  CARBOHIDRATOS Los carbohidratos son la principal fuente de energía usados en los procesos metabólicos de los organismos. Los carbohidratos más sencillos son los monosacáridos aquellos que ya no se pueden hidrolizar en otros compuestos más pequeños. Se utiliza el prefijo “osa” para nombrarlos. CARBOHIDRATOS Existen estructuras en equilibrio de forma abierta y cíclica mayormente.  CLASIFICACIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS se clasifican Monosacáridos Oligosasacáridos Polisacáridos Glucoconjugados se unen por formando Enlace O-glucosídico son se clasifican Peptidoglucanos Aldosas Cetosas Disacáridos Homopolisacáridos Heteropolisacáridos Glucoproteínas ejemplos ejemplos ejemplos ejemplos Glucolípidos GALACTOSA RIBULOSA Lactosa Pectina GLUCOSA FRUCTOSA Sacarosa Agar Agar RIBOSA Maltosa Goma arábiga DESOXIRRIBOSA Celobiosa Vegetales Animales Reserva Almidón Celulosa Quitina Glucógeno Estructural  CARBOHIDRATOS CLASIFICACIÓN MONOSACÁRIDOS: Fructuosa Están formados por un solo azúcar por ejemplo: glucosa, fructosa, galactosa, ribosa y desoxirribosa. La glucosa se encuentra en sangre y líquido extracelular. La fructosa en los frutos, la ribosa en el RNA, la desoxirribosa en el DNA y la galactosa en la leche. Son sustancias blancas con sabor dulce, cristalizables y solubles en agua, se oxidan fácilmente formando acidos, poseen poder reductor, están formados por 3, 4,  CARBOHIDRATOS CLASIFICACIÓN La glucosa es una fuente de energía rápida para los organismos vivos debido a su capacidad para ser rápidamente metabolizada y utilizada por las células. Metabolismo de la Glucosa Glucólisis: Proceso Inicial: La glucosa es descompuesta en el citoplasma de la célula en un proceso llamado glucólisis. Producción de ATP: En este proceso, una molécula de glucosa se convierte en dos moléculas de piruvato, generando 2 moléculas de ATP (adenosín trifosfato), que es la principal moneda de energía celular. Anaeróbico: La glucólisis no requiere oxígeno y proporciona energía rápidamente, especialmente  CARBOHIDRATOS CLASIFICACIÓN Ciclo de Krebs y Fosforilación Oxidativa: Con Oxígeno: Si hay oxígeno disponible, el piruvato se transporta a las mitocondrias donde es convertido en acetil-CoA y entra en el ciclo de Krebs (ciclo del ácido cítrico). Más ATP: Este proceso produce más moléculas de ATP, así como NADH y FADH2, que transportan electrones a la cadena de transporte de electrones. Máxima Eficiencia: A través de la fosforilación oxidativa, se pueden generar hasta 34 moléculas adicionales de ATP por cada molécula de glucosa. CARBOHIDRATOS CLASIFICACIÓN CARBOHIDRATOS Importancia de la Glucosa 1.Disponibilidad Rápida: 1. La glucosa circula en la sangre y es fácilmente captada por las células, especialmente en situaciones que requieren energía inmediata. 2.Cerebro y Sistema Nervioso: 1. El cerebro y el sistema nervioso dependen casi exclusivamente de la glucosa como fuente de energía, destacando su importancia para funciones cognitivas y neurológicas. 3.Regulación Hormonal: 1. La insulina y el glucagón regulan los niveles de glucosa en sangre, asegurando que las células tengan un suministro constante de energía.  Los disacáridos se producen mediante hidrólisis: CARBOHIDRATOS CLASIFICACIÓN DISACÁRIDOS: Son dos monosacáridos unidos por condensación (se libera una molécula de agua). Los más importantes son: La lactosa se encuentra en la leche y consta de glucosa y galactosa. La sacarosa se encuentra en frutos (azúcar de mesa), consta de glucosa y fructuosa. La maltosa se obtiene como resultado de la digestión del almidón (glucosa y glucosa).  Los enlaces alfa de las CARBOHIDRATOS unidades de glucosa, CLASIFICACIÓN permiten formar gránulos de almidón: POLISACÁRIDOS: Son largas cadenas de monosacáridos, usados por las plantas y animales como reservas de energía. Los más comunes en los seres vivos son: celulosa, almidón, glucógeno y quitina. CARBOHIDRATOS CLASIFICACIÓN El almidón y la celulosa, polímeros de la glucosa, están conformados entre 100 a 6000 unidades de glucosa y entre 1800 a 3000 unidades respectivamente. Existen dos clases de almidón vegetal: la amilosa y amilopectina, donde Glc es la unidad de glucosa.  Almidón: Son cadenas de glucosa unidas CARBOHIDRATOS linealmente, almacenada en plantas, granos, CLASIFICACIÓN semillas y tubérculos como la papa y el camote. Es soluble en agua.  CARBOHIDRATOS CLASIFICACIÓN Celulosa: Formada por glucosas unidas fuertemente, se encuentra en las paredes celulares de todas las plantas y funciona como estructura, soporte y protección en raíces, tallos o cortezas. Enlaces beta 1-4  CARBOHIDRATOS El pan, harina, fideos, cereales, papa, arroz, camote, son ricos en almidones. La CLASIFICACIÓN celulosa es un componente de la fibra de la dieta. El algodón es mayormente celulosa. El almidón animal se llama glucógeno, este también cuenta con cadenas ramificadas de unidades de glucosa. El glucógeno de los tejidos musculares y hepáticos se acomodan en gránulos o cúmulos esferoides de pequeñas partículas a comparación del almidón vegetal que son gránulos grandes y se rompen en agua hirviente para formar una pasta, que después de enfriarse forma un gel. Por ello las papas y los granos de diferentes cereales forman estas mazamorras. Durante la digestión todas las forman de almidón se hidrolizan hasta glucosa.  Glucógeno: son cadenas de glucosa ramificadas, CARBOHIDRATOS almacenado como reserva en los animales. Es muy CLASIFICACIÓN soluble. CARBOHIDRATOS FUNCIONES 1. ENERGÉTICA: La principal función de los glúcidos es aportar energía al organismo de los seres vivos. De todos los nutrientes que se puedan emplear para obtener energía, los glúcidos son los que producen una combustión mas limpia en nuestras células y dejan menos residuos en el organismo. 2. ESTRUCTURAL: Algunos polisacáridos actúan como material de construcción y sostén de células como: celulosa que conforma la pared de las células vegetales, lignina, que se encuentra en las partes leñosas y fibrosas de las plantas, quitina que se encuentra en el exoesqueleto de los insectos, etc. 3. OTRAS FUNCIONES: Si los carbohidratos se unen a otras sustancias pueden realizar muchas otras funciones como antibióticos, anticoagulante, pueden formar parte de otro anticuerpos. ESTEREOQUÍMICA: ISOMERÍA 1. ISOMEROS: Son compuestos orgánicos con igual forma molecular, pero propiedades físicas y químicas diferentes, este fenómeno se manifiesta por las formas donde los átomos se unen en el plano o espacio.  ESTEREOQUÍMICA - ISOMERÍA ISOMERÍA PLANA Estructural ESTEREOQUÍMICA: ISOMERÍA ESTEREOQUÍMICA: ISOMERÍA ESTEREOQUÍMICA: ISOMERÍA  ESTEREOESPECIFICIDAD Y ESTEREOSELECTIVIDAD: RECEPTORES Y COMUNICACIÓN CELULAR (GLUTS).  ESTEREOESPECIFICIDAD Y ESTEREOSELECTIVIDAD: RECEPTORES Y COMUNICACIÓN CELULAR (GLUTS).  ESTEREOESPECIFICIDAD Y ESTEREOSELECTIVIDAD: RECEPTORES Y COMUNICACIÓN CELULAR (GLUTS).  ESTEREOESPECIFICIDAD Y ESTEREOSELECTIVIDAD: RECEPTORES Y COMUNICACIÓN CELULAR (GLUTS).  ESTEREOESPECIFICIDAD Y ESTEREOSELECTIVIDAD: RECEPTORES Y COMUNICACIÓN CELULAR (GLUTS).  ESTEREOESPECIFICIDAD Y ESTEREOSELECTIVIDAD: RECEPTORES Y COMUNICACIÓN CELULAR (GLUTS).  ESTEREOESPECIFICIDAD Y ESTEREOSELECTIVIDAD: RECEPTORES Y COMUNICACIÓN CELULAR (GLUTS).  ESTEREOESPECIFICIDAD Y ESTEREOSELECTIVIDAD: RECEPTORES Y COMUNICACIÓN CELULAR (GLUTS).  ESTEREOESPECIFICIDAD Y ESTEREOSELECTIVIDAD: RECEPTORES Y COMUNICACIÓN CELULAR (GLUTS).  ESTEREOESPECIFICIDAD Y ESTEREOSELECTIVIDAD: RECEPTORES Y COMUNICACIÓN CELULAR (GLUTS). COMUNICACIÓN CELULAR (GLUTS). En el contexto de biología celular, los receptores y la comunicación celular son fundamentales para el funcionamiento y la coordinación de las células. Los "GLUTs" (transportadores de glucosa) son un grupo específico de proteínas que facilitan la comunicación celular mediante el transporte de glucosa a través de la membrana celular. Receptores y Comunicación Celular 1.Receptores: Son proteínas presentes en la superficie celular (membrana plasmática) o en el interior de las células que se unen a moléculas señalizadoras (ligandos) como hormonas, neurotransmisores y factores de crecimiento. Esta unión desencadena una serie de eventos dentro de la célula, lo que se conoce como transducción de señales. 2.Comunicación Celular: Se refiere a los procesos mediante los cuales las células se envían señales unas a otras para coordinar sus funciones. Esto puede ocurrir a través de: 1. Señalización autocrina: La célula emite señales que se unen a receptores en su propia superficie. 2. Señalización paracrina: Las señales afectan a las células cercanas. 3. Señalización endocrina: Las señales (hormonas) son transportadas por el sistema circulatorio a células distantes.  COMUNICACIÓN CELULAR 2. Tipos de GLUTs: (GLUTS). Transportadores de Glucosa (GLUTs) Los GLUTs son una familia de proteínas transmembranales que facilitan el transporte de glucosa a través de la membrana celular mediante difusión facilitada. La glucosa es una fuente crucial de energía para las células, y su transporte es esencial para mantener la homeostasis energética. 1.Estructura: Los GLUTs tienen una estructura de doce segmentos transmembranales que forman un canal a través del cual la glucosa puede pasar. La especificidad y la afinidad por la glucosa varían entre los diferentes tipos de GLUTs. COMUNICACIÓN CELULAR (GLUTS). Importancia en la Comunicación Celular La regulación de los GLUTs es crucial para la comunicación celular y la respuesta a las señales hormonales, especialmente la insulina. La insulina, por ejemplo, promueve la translocación de GLUT4 a la membrana celular en células musculares y adiposas, aumentando así la captación de glucosa y contribuyendo al control de los niveles de glucosa en sangre. En resumen La interacción entre receptores y la comunicación celular, incluidos los GLUTs, es esencial para: Regulación Metabólica: Control del metabolismo de glucosa y la homeostasis energética. Señalización Hormonal: Respuesta a hormonas como la insulina. Función Celular: Coordinación de actividades celulares y respuesta a cambios en el entorno. La disfunción en estos procesos puede llevar a enfermedades como la diabetes EXCESO DE AZÚCAR EN LA DIETA El consumo excesivo de azúcar en la dieta actual tiene varias consecuencias negativas para la salud. A continuación se detallan algunos aspectos importantes junto con ejemplos de reacciones químicas relevantes: Impactos en la Salud del Exceso de Azúcar 1.Obesidad:El consumo excesivo de azúcar, especialmente en forma de bebidas azucaradas, está asociado con un mayor riesgo de obesidad. El azúcar proporciona calorías vacías, lo que puede llevar a un aumento de peso. 2.Reacción Química: El azúcar (glucosa y fructosa) se convierte en grasa a través de la lipogénesis de novo en el hígado cuando se consume en exceso. La glucosa se convierte en piruvato a través de la glucólisis, luego en acetil-CoA, y finalmente en ácidos grasos que se almacenan como triglicéridos. EXCESO DE AZÚCAR EN LA DIETA Diabetes Tipo 2: El consumo constante de azúcar puede llevar a la resistencia a la insulina, un precursor de la diabetes tipo 2. Reacción Química: La glucosa se transporta a las células mediante la insulina. En la diabetes tipo 2, la insulina no funciona eficazmente, y la glucosa se acumula en el torrente sanguíneo, aumentando los niveles de glucosa en sangre. EXCESO DE AZÚCAR EN LA DIETA Enfermedades Cardiovasculares: Los altos niveles de azúcar en la dieta pueden elevar los niveles de triglicéridos en sangre, aumentando el riesgo de enfermedades cardíacas. Reacción Química: La fructosa es metabolizada en el hígado y puede promover la síntesis de triglicéridos, que son transportados en la sangre por las lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL). Caries Dental: El azúcar en la boca es metabolizado por las bacterias para producir ácido, que desmineraliza el esmalte dental, causando caries. Reacción Química: Las bacterias en la boca metabolizan la glucosa y la fructosa mediante la fermentación láctica, produciendo ácido láctico. EXCESO DE AZÚCAR EN LA DIETA EJEMPLOS DE REACCIONES QUÍMICAS RELACIONADAS CON EL METABOLISMO DEL AZÚCAR Glucólisis: La glucosa se convierte en piruvato en una serie de diez reacciones enzimáticas, produciendo ATP y NADH. Ciclo de Krebs (Ciclo del Ácido Cítrico): El acetil-CoA producido a partir de la glucosa ingresa en el ciclo de Krebs para producir ATP, NADH y FADH2. Lipogénesis: La acetil-CoA se utiliza para la síntesis de ácidos grasos en el citoplasma de las células hepáticas. El consumo moderado de azúcar es esencial para mantener una buena salud. Es importante  BIBLIOGRAFÍA E. Villalobos Rodríguez, Fijación simbiótica del Nitrógeno, San José (Costa Rica) 2006. F. Castillo Rodríguez, Biotecnología ambiental, Madrid 2005. J. R. Peña, Cuaderno de Histología vegetal, Salamanca 2010. L. Taiz-E. Zeiger, Fisiología Vegetal, Vol. I, Castellón de la Plana 2006 Céspedes M, Ela M. Enzimas que participan como barreras fisiológicas para eliminar radicales libres. Rev Cubana Inv Biomed 1996;15(2):75-8. Halliwell B. Antioxidant nutrients-Efficacy in diesease prevention and safety. Bioquemistry 1995;feb/Mar:16-8. Yu BP. Aging and oxidative stress: modulation by dietary restriction. Free Rad Biol Med 1996;21:651-68. 07/04/2024 Ing. Flor Silva Meza, Medicina Ciclo I  Licenciada por: Visítanos aquí: https://medicina.usmp.edu.pe Av. Alameda del Corregidor 1531 – La Molina.