Carbohidratos
Los carbohidratos son las biomoléculas más abundantes en la naturaleza, considerando que están presentes en la madera y la biomasa total de la madera (y tejidos vegetales) es enorme. Su papel principal es la de almacenamiento de energía, sin embargo, tienen muchas otras funciones como la de formar polímeros protectores en la célula como la celulosa en la pared de células vegetales o la quitina en la pared célular de hongos. Cuando se combina con otros compuestos como los aminoácidos puede formar estructuras como la pared celular de peptidoglucanos presente en las bacterias o las glicoproteínas de la matriz extracelular de las células animales.
La fórmula general que describe la composición química de los carbohidratos es (CH2O)n y por eso reciben el nombre de Hidratos de Carbono o Carbohidratos, pues parecen ser átomos de Carbono hidratados. Ahora sabemos que la disposición de estos átomos es más bien (H-C-OH)n. No todos los carbohidratos se limitan a tener CHO, algunos además tienen Nitrógeno, Azufre o Fósforo.
Existen cuatro principales clases de carbohidratos dependiendo de su tamaño. Los más pequeños se denominan Monosacáridos y están compuestos de una sóla unidad de carbohidrato, los Disacáridos compuestos por dos unidades, los Oligosacáridos compuestos por varias unidades y finalmente los Polisacáridos que están compuestos por miles o cientos de miles de unidades.
Los monosacáridos tienen entre 3 y 7 átomos de carbono y según el número de átomos que tengan se denominarán triosas (si tienen 3 átomos de carbono), tetrosas (si tienen 4), pentosas (con 5 carbonos), hexosas (de 6 carbonos), heptosas (de 7 carbonos). Los azúcares con 7 átomos de carbono son raros en la naturaleza pero los podemos encontrar como intermediarios metabólicos importantes para la formación de otros azúcares. Por otro lado, si un monosacárido es una aldosa de 3 carbonos se denominará aldotriosa, si es de 6 carbonos aldohexosa, por otro lado si se trata de una cetosa se denominaría cetotriosa o cetohexosa respectivamente. La misma lógica en la nomenclatura se mantiene en los demás monosacáridos, de tal forma que una cetopentosa será una cetosa de 5 átomos de carbono y así sucesivamente con todos los monosacáridos.
Dependiendo de la posición en la que se encuentren los grupos -OH (hidroxilo) a lo largo de la cadena de carbonos, los monosacáridos recibirán su nombre partícular, por ejemplo: glucosa, galactosa, manosa. Estas tres son aldohexosas, pero difieren en la posición de los grupos hidroxilo en su estructura. Existe una gran variedad de azúcares monosacáridos desde el punto de vista químico, sin embargo, no todos están presentes de manera natural ya que los seres vivos han preferido sólo algunos de ellos.
La estructura que pueden tener los monosacáridos de 5 o 6 átomos de carbono adopta la forma de furano en forma de pentágono, o bien de pirano en forma de hexágono. Además de estos monosacáridos, existen otros llamados derivados, es decir que se derivan (o se forman) de azúcares simples a las que se ha añadido algún grupo funcional. Tenemos por ejemplo a la glucosamina, al ácido murámico, a la glucosa 6-fosfato, al ácido siálico o a la manosamina, por mencionar algunos.
La formación de disacáridos, así como de oligosacáridos y polisacáridos, necesita la unión de azúcares simples (monosacáridos), esta unión se lleva a cabo por medio de la formación de un enlace químico llamado enlace glucosídico.
Aprende más de carbohidratos visitando nuestra página sobre el metabolismo y la Glucólisis.
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La fórmula general que describe la composición química de los carbohidratos es (CH2O)n y por eso reciben el nombre de Hidratos de Carbono o Carbohidratos, pues parecen ser átomos de Carbono hidratados. Ahora sabemos que la disposición de estos átomos es más bien (H-C-OH)n. No todos los carbohidratos se limitan a tener CHO, algunos además tienen Nitrógeno, Azufre o Fósforo.
Existen cuatro principales clases de carbohidratos dependiendo de su tamaño. Los más pequeños se denominan Monosacáridos y están compuestos de una sóla unidad de carbohidrato, los Disacáridos compuestos por dos unidades, los Oligosacáridos compuestos por varias unidades y finalmente los Polisacáridos que están compuestos por miles o cientos de miles de unidades.
Monosacáridos
Los monosacáridos son los azúcares más sencillos (azúcares simples), en la naturaleza se les puede encontrar en forma libre. Su estructura consiste en una cadena de átomos de carbono (no ramificada) unidos por enlaces covalentes simples. Si la cadena carbonada contiene un grupo funcional aldehído en el carbono 1 se les denomina aldosas, mientras que si contienen un grupo funcional cetona en el carbono 2 reciben el nombre de cetosas.
Los monosacáridos tienen entre 3 y 7 átomos de carbono y según el número de átomos que tengan se denominarán triosas (si tienen 3 átomos de carbono), tetrosas (si tienen 4), pentosas (con 5 carbonos), hexosas (de 6 carbonos), heptosas (de 7 carbonos). Los azúcares con 7 átomos de carbono son raros en la naturaleza pero los podemos encontrar como intermediarios metabólicos importantes para la formación de otros azúcares. Por otro lado, si un monosacárido es una aldosa de 3 carbonos se denominará aldotriosa, si es de 6 carbonos aldohexosa, por otro lado si se trata de una cetosa se denominaría cetotriosa o cetohexosa respectivamente. La misma lógica en la nomenclatura se mantiene en los demás monosacáridos, de tal forma que una cetopentosa será una cetosa de 5 átomos de carbono y así sucesivamente con todos los monosacáridos.
Dependiendo de la posición en la que se encuentren los grupos -OH (hidroxilo) a lo largo de la cadena de carbonos, los monosacáridos recibirán su nombre partícular, por ejemplo: glucosa, galactosa, manosa. Estas tres son aldohexosas, pero difieren en la posición de los grupos hidroxilo en su estructura. Existe una gran variedad de azúcares monosacáridos desde el punto de vista químico, sin embargo, no todos están presentes de manera natural ya que los seres vivos han preferido sólo algunos de ellos.
La estructura que pueden tener los monosacáridos de 5 o 6 átomos de carbono adopta la forma de furano en forma de pentágono, o bien de pirano en forma de hexágono. Además de estos monosacáridos, existen otros llamados derivados, es decir que se derivan (o se forman) de azúcares simples a las que se ha añadido algún grupo funcional. Tenemos por ejemplo a la glucosamina, al ácido murámico, a la glucosa 6-fosfato, al ácido siálico o a la manosamina, por mencionar algunos.
Disacáridos
Los disacáridos, como su nombre lo indica, están formados por dos unidades monosacáridas. La Lactosa, una azúcar presente en la leche, está constituida por una galactosa y una glucosa, la Sacarosa se forma por la unión de una glucosa y una fructosa, mientras que la Maltosa está formada por dos glucosas. La Trehalosa también está formada por dos unidades de glucosa, sin embargo, difieren en el tipo de enlace químico que los une; en la Maltosa las dos glucosas están unidas por un enlace glucosídico llamado alfa (1->4) mientras que la trehalosa tiene unidas a las dos glucosas por un enlace tipo alfa (1->1).
La formación de disacáridos, así como de oligosacáridos y polisacáridos, necesita la unión de azúcares simples (monosacáridos), esta unión se lleva a cabo por medio de la formación de un enlace químico llamado enlace glucosídico.
Oligosacáridos
Los oligosacáridos son carbohidratos constituidos por varias unidades de azúcares simples unidos por enlaces glucosídicos tipo (1->4) o bien (1->6). La función principal que desempeñan dentro de la célula es la de estar unidos a proteínas formando glucoproteínas o a lípidos formando glucolípidos. Estos oligosacáridos realizan diversas funciones, por ejemplo, la pared celular de las bacterias está formada por peptidoglucano, una combinación en forma de enrejado entre aminoácidos (un tetrapéptido) y azúcares (un disacárido), también como lipopolisacárido con azúcares asociadas a lípidos de la membrana celular. En los tejidos animales, el espacio que existe entre las células está ocupado por polisacáridos y proteínas formando la matriz extracelular que brinda protección, forma, soporte y mantiene unidas a las células. Los glucolípidos son lípidos de membrana en los que el segmento hidrofílico contiene oligosacáridos unidos covalentemente y funcionan como sitios de reconocimiento para diversas proteínas.
Polisacáridos
Los polisacáridos son moléculas de carbohidratos constituidas por muchas unidades de azúcares simples, varios cientos o cientos de miles. La función que desempeñan en las células es la de almacenamiento de energía; el almidón y el glucógeno son ejemplos de carbohidratos de almacenamiento en plantas y animales respectivamente. Una segunda función de los polisacáridos es la de proporcionar un soporte rígido a las células o tejidos para constituir estructuras resistentes como por ejemplo la celulosa en las plantas o la quitina en el exoesqueleto de los insectos.Aprende más de carbohidratos visitando nuestra página sobre el metabolismo y la Glucólisis.
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