Este documento presenta una introducción a los carbohidratos. Explica que los carbohidratos son biomoléculas compuestas principalmente de carbono, hidrógeno y oxígeno que cumplen funciones estructurales, metabólicas y energéticas en el cuerpo. Además, clasifica los carbohidratos en monosacáridos, disacáridos y polisacáridos dependiendo del número de unidades que los componen y describe algunos ejemplos importantes de cada tipo.

1. BIOQUÍMICA ESTRUCTURAL
PARTE I: CARBOHIDRATOS
Lic. Roy W. Morales Pérez
rwmorales@fucsalud.edu.co

2. Carbohidratos
Los carbohidratos (hidratos
de carbono, glúcidos, ó
sacáridos) son un grupo de
biomoléculas de gran
importancia biológica que se
componen principalmente de
hidrógeno, oxígeno y carbono.
Se denominan carbohidratos
porque al ser descubiertos se
encontró que su fórmula
empírica es Cn(H2O)n, lo que
hizo pensar que se trataban
de un tipo de sustancias en
las que el carbono se
encontraba hidratado.
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3. Carbohidratos
Funciones
 Estructural: Celulosa
(pared celular)
 Metabólicas:
desoxirribosa (Ácido
desoxirribonucleico)
 Energéticas:
glucógeno (reserva
energética)
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4. Carbohidratos
Fuentes de obtención de carbohidratos
Los carbohidratos pueden definirse como
polihidroxialdehídos ó polihidroxicetonas.
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5. Carbohidratos
Fuentes de obtención de carbohidratos
En la nutrición parenteral es común la administración de
soluciones de dextrosa para tratar trastornos hidroelectrolíticos
y deficiencias energéticas.
La fotosíntesis es el proceso mediante el cuál la energía lumínica
(electromagnética) se transforma en energía química. Este proceso es
descrito por el ciclo de Calvin- Benson.
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6. Carbohidratos
Clasificación general de carbohidratos
Los carbohidratos pueden ser
clasificados dependiendo el
número de monómeros
(sacáridos) que liberan al
hidrolizarse. Así, si un
carbohidrato no genera
unidades más simples, se
denomina monosacárido, si
genera dos unidades de
monosacárido se denomina
disacárido, y si libera más de
tres se denominan
polisacáridos.
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7. Monosacáridos
Clasificación de monosacáridos
Los monosacáridos pueden ser clasificados con base en el grupo funcional (posición del
grupo carbonilo) en aldosas -si contienen el grupo carbonilo en un carbono primario- y
cetosas –si contienen el grupo carbonilo en un carbono secundario-
El azúcar de mesa, o azúcar común -sacarosa- contiene una
unidad de glucosa y una unidad de fructosa
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8. Monosacáridos
Clasificación de monosacáridos
Los monosacáridos pueden
clasificarse dependiendo el
número de átomos de
carbono que lo conforman.
Así, si la estructura
carbonada tiene tres átomos
de carbono el sacárido se
denomina triosa, si son
cuatro tetrosa, para cinco
pentosa y seis hexosa. La miel contiene gran cantidad de monosacáridos
de rápida digestión, lo que lo convierte en un
alimento de rápida fuente energética (3,4 kcal/g)
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9. Monosacáridos
Clasificación de monosacáridos
Los carbohidratos se
organizan en el espacio y
ello determina en gran
medida su acción
bioquímica. En éste
sentido, los
carbohidratos pueden ser
clasificados según su
configuración espacial en
isómeros D y L (isomería Enantiómeros: pareja de compuestos en la cual uno
es imagen especular del otro y no son superponibles.
configuracional)
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10. Monosacáridos
Serie D de las aldosas y cetosas (epímeros)
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11. Monosacáridos
Cuando un equivalente de alcohol reacción con un equivalente de un
aldehído o cetona se genera un hemiacetal (o hemicetal para el caso
de las cetonas). Los carbohidratos experimentan éste tipo de reacción,
pero con la particularidad que se efectúa sobre la misma molécula, lo
que se conoce como una reacción de ciclación intramolecular.
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12. Monosacáridos
Clasificación de monosacáridos
Cuando los monosacáridos se organizan en una estructura cíclica se generan
anómeros, que son isómeros en lo que para una estructura cíclica, existen dos
diferentes posiciones para el grupo hidroxilo, α (alfa) o β (beta) si su orientación en
una proyección de Haworth es por encima o debajo del plano de la molécula.
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13. Monosacáridos
Clasificación de monosacáridos
Cuando los monosacáridos se ciclan, forman estructuras similares al pirano y
al furano que son sustancias heterocíclicas de seis y cinco miembros
respectivamente. Así, cuando los monosacáridos generar estructuras cíclicas
de seis átomos se denominan piranosas y furanosas cuando la estructura
cíclica está conformada respectivamente por seis y cinco miembros.
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14. Monosacáridos
Representación de monosacáridos: proyecciones de
Fischer, Haworth, Silla-Bote.
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15. Monosacáridos
Desoxisacáridos
Los sacáridos desoxigenados o
desoxiazúcares son aquellos en
los que un grupo hidroxilo ha
sido reemplazado por hidrógeno.
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16. Monosacáridos
Algunos monosacáridos de uso común, su
importancia nutricional y uso clínico
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17. Disacáridos
Cuando un sacárido reacciona con un segundo
grupo hidroxilo, se forma un acetal o un cetal, si
es un hemiacetal o un hemicetal el que reacciona.
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18. Disacáridos
Cuando reaccionan dos sacáridos iguales o diferentes,
generan un acetal o cetal denominado disacárido. En esta
nueva sustancia, los dos sacáridos están unidos por un
enlace conocido como O–glicosídico.
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19. Disacáridos
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20. Disacáridos
Algunos disacáridos de uso común, su
importancia nutricional y uso clínico
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21. Polisacáridos
Los polisacáridos o glicanos son empleados por los organismos
como grandes reservorios de energía y como material estructural.
La celulosa está conformada por cadenas lineales de unas 3000
unidades de -D-Glucosa enlazadas a través de enlaces
glicosídicos 14. Constituye una de las principales fuentes de
fibra en la dieta humana.
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22. Polisacáridos
Clasificación general de polisacáridos
Los polisacáridos pueden estar
formados por iguales o
diferentes tipos de unidades de
monosacárido. Cuando ocurre lo
primero, los polisacáridos
resultantes se denominan
homopolisacáridos, mientras
que en el segundo caso se
denominan
heteropolisacáridos, en los que
generalmente se alternan dos
tipos diferentes de
monosacáridos.
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23. Polisacáridos
Los polisacáridos son azúcares complejos de
gran tamaño. Las plantas emplean para
almacenar energía un tipo de polisacárido
conocido como almidón. El almidón está
constituido por dos tipos de polímeros en
proporción 1 a 3: amilosa, polisacárido lineal
constituido por aproximadamente 600
unidades de -D- Glucosa a través de
enlaces glicosídicos 14; y amilopectina se
caracteriza por tener ramificaciones 1 6,
además de los enlaces antes mencionados y
tener cerca de 6000 monosacáridos en su
estructura.
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24. Polisacáridos
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25. Polisacáridos
Los tubérculos como la papa,
yuca, arracacha etc., son ricos en
almidón.
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26. Polisacáridos
En mamíferos, el glucógeno es la principal forma en la que se almacena
energía. Similar a la amilopectina, aunque con mayor número de
ramificaciones, el glucógeno está constituido por cerca de 100,000 unidades
de monosacáridos que se enlazan mediante enlaces glicosídicos 14 y 16.
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27. Polisacáridos
Un tipo de heteropolisacáridos son los denominados glycosaminoglicanos
conocidos también como mucopolisacáridos, que son carbohidratos
complejos que contienen amino-azúcares y ácidos urónicos.
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28. Polisacáridos
Cuando los mucopolisacáridos se
encuentran enlazados a cadenas
polipeptídicas, las sustancias
resultantes se denominan
proteoglicanos.
De manera similar, si una
proteína contiene cadenas de
oligosacáridos ramificados o no
ramificados generan un tipo de
sustancia denominada
glicoproteína o mucoproteínas.
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29. Carbohidratos
Ver video en YouTube:
http://www.youtube.com/watch?v=_qf_r5EVP6U
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30. Bibliografía
Drucker, R. (2005). Fisiología Médica. México D.F.: Manual Moderno.
Feduchi, E. et al. (2011). Bioquímica. Conceptos Básicos. Madrid: Editorial Médica Panamericana.
Holum, J. (2000). Fundamentos de Química General, Orgánica y Bioquímica para Ciencias de la Salud. México D.F.:
Limusa Wiley.
Lozano, J.A. et al. (2000). Bioquímica y Biología Molecular para Ciencias de la Salud. España: Mc Graw Hill-
Interamericana.
Murray, R. et al. (2009). Harper Bioquímica. México D.F.: Mc Graw- Hill.
Lecturas Complementarias
Diaz, D. Burgos, L. (2002). ¿Cómo se transporta la glucosa a través de la membrana celular? Iatreia. 15 (3), pp. 179-
189. Disponible en: http://www.iatreia.udea.edu.co/index.php/iatreia/article/viewFile/3957/3672
García, C. (2008). Diabetes mellitus gestacional. Med Int Mex. 24 (2), pp. 148- 156. Disponible en:
http://www.nietoeditores.com.mx/download/med%20interna/marzo-abril%202008/MedintMex2008-24%282%29-
148-56.pdf
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