Carbohidratos
Los glúcidos, carbohidratos, hidratos de carbono o sacáridos son biomoléculas compuestas por carbono,hidrógeno y oxígeno, cuyas principales funciones en los seres vivos son el prestar energía inmediata y estructural. La glucosa y el glucógeno son las formas biológicas primarias de almacenamiento y consumo de energía; la celulosa cumple con una función estructural al formar parte de la pared de las células vegetales, mientras que la quitina es el principal constituyente del exoesqueleto de los artrópodos.
Se pueden describir los carbohidratos por la cantidad de unidades monómeras que contienen. Los monosacáridos son las unidades más pequeñas de estructura de carbohidratos. El nombre carbohidrato, “hidrato de carbono”, indica que su fórmula empírica es (CH2O)n, donde n es 3 o más (en general n es 5 o 6, pero puede ser hasta 9). Los oligosacáridos son polímeros con dos hasta unos 20 residuos de monosacárido. Los oligosacáridos más comunes son los disacáridos, formados por dos residuos de monosacárido unidos. Los polisacáridos son polímeros que contienen muchos (en general más de 20) residuos de monosacárido. Los oligosacáridos y los polisacáridos no tienen la fórmula empírica (CH2O)n, porque durante la formación del polímero se elimina agua. El término glucano (o glicano) es uno más general que se usa para los carbohidratos polímeros. Puede indicar un polímero de azúcares idénticos (homoglicano) o de distintos azúcares (heteroglicano). Los glucoconjugados son derivados de carbohidrato en los que una o más cadenas de carbohidrato están unidas en forma covalente a un péptido, una proteína o un lípido. Esos derivados comprenden los proteoglicanos, peptidoglicanos, glucoproteínas y glucolípidos.
- Los Monosacaridos
Los monosacáridos son sólidos blancos, cristalinos y solubles en agua que tienen sabor dulce. Entre los ejemplos están la glucosa y la fructosa. Desde el punto de vista químico, los monosacáridos son polihidroxi aldehídos o aldosas, o polihidroxi cetonas o cetosas. Se clasifican por el tipo de grupo carbonilo y por la cantidad de átomos de carbono. Como regla, se usa el sufijo -osa para dar nombre a los carbohidratos, aunque hay varias excepciones. Todos los monosacáridos tienen al menos tres átomos de carbono. Uno de ellos es el carbono carbonílico, y cada uno de los restantes tiene un grupo hidroxilo. En las aldosas, el átomo de carbono más oxidado se designa como C-1 y se pone en la parte superior de una proyección de Fischer. En las cetosas, el átomo de carbono más oxidado suele ser el C-2.
Cuando las moléculas de azúcar tienen distinta configuración sólo en uno de varios centros quirales, se llaman epímeros.
- Ciclacion de Aldosas y Hexosas
La causa de esta asimetría adicional es una reacción de ciclación intramolecular, que produce un nuevo centro quiral en el átomo de carbono del grupo carbonilo. Esta ciclación se parece a la reacción de un alcohol con un aldehído para formar un hemiacetal, o con una cetona para formar un hemicetal. El carbono más oxidado de un monosacárido ciclado, el que está unido a dos átomos de oxígeno, se llama carbono anomérico.
- Derivados de los monosacaridos
Entre estos derivados están los monosacáridos polimerizados, como los oligosacáridos y los polisacáridos, igual que varias clases de compuestos no polimerizados. Acontinuacion se presentaran los siguientes derivados de este grupo:
A. Fosfatos de azúcar
Los monosacáridos, en las vías metabólicas, con frecuencia se convierten en ésteres de fosfato. Los fosfatos de triosa, el 5-fosfato de ribosa y el 6-fosfato de glucosa son ésteres alcohol-fosfato simples. El 1-fosfato de glucosa es un fosfato de hemiacetal, más reactivo que un fosfato de alcohol.
B. Desoxiazucares
En estos derivados, un átomo de hidrógeno sustituye a uno de los grupos hidroxilo del monosacárido precursor. La 2-desoxi-D-ribosa es un bloque constructivo importante en el ADN. La L-fucosa (6-desoxi-L-galactosa) está muy distribuida en plantas, animales y microorganismos.
C. Aminoazucares
En varios azúcares, un grupo amino sustituye uno de los grupos hidroxilo del monosacárido precursor. A veces el grupo amino está acetilado. Los aminoazúcares de la glucosa y la galactosa se suelen presentar en glucoconjugados.
D. Azucares alcoholes
En un azúcar alcohol el oxigeno carbonilico del monosacarido precursor se ha reducido y se produce un polihidroxialcohol.
E. Azucares ácidos
Los azúcares ácidos son ácidos carboxílicos derivados de las aldosas, sea por oxidación de C-1 (el carbono aldehídico) para formar un ácido aldónico, o por oxidación del carbono con número mayor (el que tiene el alcohol primario) para formar un ácido aldurónico. Los ácidos aldónicos existen en la forma de cadena abierta, en solución alcalina, y forman lactonas (ésteres intramoleculares) al acidularlos. Los ácidos aldónicos pueden estar como piranosas, por lo que poseen un carbono anomérico.
F. Ácido ascorbico
El ácido L-ascórbico o vitamina C, es un enodiol de una lactona derivada del D-glucoronato. Los primates no pueden convertir glucoronato en ácido ascórbico, y en consecuencia deben obtenerlo en su dieta. El ácido ascórbico es un cofactor esencial para las enzimas que catalizan la hidroxilación de los residuos de prolina y lisina durante la síntesis de colágena.
- Disacáridos y otros glucósidos
El enlace glicosídico es el principal enlace estructural en todos los polímeros de los monosacáridos. Es un enlace acetal, donde el carbono anomérico de un azúcar se condensa con un alcohol, una amina o un tiol. Los compuestos que tienen enlaces glicosídicos se llaman glicósidos. Los glucósidos son una clase especial de glicósidos, donde la glucosa aporta el carbono anomérico. Entre los glicósidos hay disacáridos, polisacáridos y algunos derivados de carbohidrato. En este grupo encontramos azucares como la maltosa, celobiosa, maltosa y sacarosa.
- Polisacáridos
Los polisacáridos se dividen dos clases extensas. Los homoglicanos (u homopolisacáridos) son polímeros que sólo contienen residuos de un tipo de monosacárido. Los heteroglicanos (o heteropolisacáridos) son polímeros que contienen residuos de más de un tipo de monosacárido. La mayor parte de los polisacáridos también se pueden clasificar de acuerdo con sus funciones biológicas. Por ejemplo, el almidón y el glucógeno son polisacáridos de almacenamiento, y la celulosa y la quitina son polisacáridos estructurales.
A. Almidon y glucogeno
El homoglicano de almacenamiento más común de la glucosa en las plantas y los hongos es el almidón; y en los animales es el glucógeno. Ambos tipos de polisacárido existen en las bacterias. En las células vegetales, el almidón existe como mezcla de amilosa y amilopectina, y se almacena en granos cuyos diámetros van de 3 a 100 mm. La amilosa es un polímero no ramificado de unos 100 a 1 000 residuos de D-glucosa unidos por enlaces glicosídicos a-(1→ 4), que se llaman específicamente enlaces glicosídicos a-(1→ 4), porque los carbonos anoméricos pertenecen a residuos de glucosa . El mismo tipo de unión conecta los monómeros de glucosa en el disacárido maltosa. Aunque no es verdaderamente soluble en agua, la amilosa forma micelas hidratadas en el agua, y puede adoptar una estructura helicoidal bajo ciertas condiciones. La amilopectina es una versión ramificada de la amilosa. Las ramas, o cadenas laterales poliméricas, están unidas mediante enlaces glicosídicos a-(1 → 6) a las cadenas lineales de residuos, unidos por enlaces glicosídicos a-(1 → 4).
B. Celulosa y quitina
La celulosa es un polisacárido estructural. Es uno de los principales componentes de las paredes celulares rígidas que rodean muchas células vegetales. Los tallos y las ramas de muchas plantas están formados principalmente por celulosa. La quitina, tal vez el segundo compuesto más abundante en la Tierra, es un homoglicano estructural que se encuentra en los exoesqueletos de los insectos y crustáceos, y también en las paredes celulares de la mayor parte de los hongos y en muchas algas. La quitina es un polímero lineal parecido a la celulosa.
- Glicoconjugados
En muchos casos, los polisacáridos consisten en varias unidades distintas de monosacárido. Por consiguiente, son heteroglicanos. (Almidón, glucógeno, celulosa y quitina son homoglicanos). Los heteroglicanos aparecen en tres tipos de glicoconjugados: proteoglicanos, peptidoglicanos y glicoproteínas. En esta sección se verá cómo las propiedades químicas y físicas de los heteroglicanos en los glicoconjugados se adecuan a diversas funciones biológicas.
A. Proteoglicanos
Los proteoglicanos son complejos de proteínas y una clase de polisacáridos llamados glicosaminoglicanos. Esos glicoconjugados se presentan principalmente en la matriz extracelular (tejido conectivo) de animales multicelulares.
B. Peptidoglicanos
Los peptidoglicanosson polisacáridos unidos a péptidos pequeños. Las paredes celulares de muchas bacterias contienen una clase especial de peptidoglicano con un componente de heteroglicano unido a un péptido de cuatro o cinco residuos.
C. Glicoproteinas
Las glicoproteínas, como los proteoglicanos, son proteínas que contienen oligosacáridos unidos en forma covalente (es decir, proteínas que están glicosiladas; los proteoglicanos son un tipo de glicoproteína). Las cadenas de carbohidrato de una glicoproteína varían de longitud, de 1 hasta más de 30 residuos, y pueden formar hasta 80% de la masa total de la molécula. Las glicoproteínas son un grupo extraordinariamente diverso de proteínas que abarca enzimas, hormonas, proteínas estructurales y proteínas de transporte. Las cadenas de oligosacárido de las glicoproteínas muestran gran variabilidad de composición. La composición de esas cadenas puede variar, aun entre moléculas de la misma proteína, fenómeno que se llama microheterogeneidad. Hay varios factores que contribuyen a la diversidad estructural de las cadenas de oligosacárido en las glicoproteínas.
- Antibiótico utilizado para inhibir la síntesis de la pared bacteriana
La Penicilina G es un antibiótico beta-lactamico de acción principalmente bactericida. Inhibe la tercera y ultima etapa de la síntesis de la pared celular bacteriana mediante la unión de determinadas proteínas en la pared celular.
- Medicamentos que contienen hidratos de carbono
1. Almiron Pepti 2
2. Althera Sabor Neutro
Es una fórmula con proteína hidrolizada para lactantes a partir del nacimiento. Está adicionada con hierro y LC - Pufa's.
3. Dietgrif Activ protein Fibra Sabor vainilla y fresa
Medicamento en formula para el tratamiento dietético de pacientes con requerimientos especiales de energía y/o nutrientes y en situaciones clínicas que cursan con desnutrición severa.
Importancia del metabolismo de los carbohidratos en la industria Farmacéutica
Entre los principales componentes que se analizan desde la bioquímica, se encuentran los carbohidratos que también son conocidos como hidratos de carbono, estos son los principales nutrientes para el aporte de energía porque se encuentran en la mayor cantidad de alimentos y también en las bebidas alcohólicas.
La finalidad del proceso metabólico, es quemar los hidratos de carbono que proporcionan más del 50% de la energía necesaria para el crecimiento, la absorción, la excreción y el trabajo mecánico.
Es importante destacar que el metabolismo se encuentra subdividido en diferentes rutas metabólicas, estas son una serie de reacciones consecutivas catalizadas por un enzima que produce compuestos intermedios y finalmente productos, en muchos casos el producto final de una ruta es la sustancia inicial de otra.
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