Síntesis y contenido en los organismos vivos
El proceso de formación de carbohidratos difiere fundamentalmente entre los representantes de los distintos reinos de la naturaleza viva.
- Organismos vegetales: Son los productores primarios. La síntesis de carbohidratos ocurre directamente en los cloroplastos durante el proceso de fotosíntesis. Los sustratos iniciales para la construcción de las moléculas son el dióxido de carbono ($CO_2$) y el agua ($H_2O$). Es por esto que las plantas son tan ricas en estos compuestos; en órganos de reserva especializados (tubérculos, semillas), su concentración puede llegar hasta el 90% de la masa total.
- Organismos animales: No son capaces de realizar una síntesis primaria independiente a partir de sustancias inorgánicas. Los carbohidratos ingresan a su organismo exclusivamente junto con los alimentos consumidos. En las células animales, su contenido es relativamente bajo y representa solo el 1–5%. En el torrente sanguíneo este indicador es aún menor: 0,1–0,12%, lo que refleja una estricta homeostasis.
Carbohidratos simples (monosacáridos)
Los monosacáridos son las unidades estructurales básicas (monómeros) a partir de las cuales se construyen cadenas más complejas. Su clasificación se basa en el número de átomos de carbono en el esqueleto carbonado de la molécula.
- Triosas (contienen tres átomos de carbono). Un representante típico es el gliceraldehído, un importante intermediario del metabolismo celular.
- Tetrosas (cuatro átomos de carbono). Un ejemplo es la eritrosa.
- Pentosas (cinco átomos de carbono). Este grupo incluye la ribosa y la desoxirribosa. Desempeñan un papel de importancia crítica, ya que forman parte de los ácidos nucleicos (ARN y ADN), así como de la fuente universal de energía: la molécula de ATP.
- Hexosas (seis átomos de carbono). Los representantes más conocidos y fisiológicamente significativos son la glucosa y la fructosa.
Carbohidratos complejos (polímeros)
Los carbohidratos complejos se forman mediante la polimerización de monosacáridos. Los eslabones individuales en tales macromoléculas están firmemente unidos entre sí por un enlace glucosídico. Dependiendo de la longitud de la cadena, se distinguen dos grandes grupos.
Oligosacáridos
Son compuestos cuya cadena polimérica incluye de 2 a 10 residuos de monosacáridos. Propiedades físico-químicas de los oligosacáridos: son muy solubles en agua y tienen un sabor dulce pronunciado. Los de mayor importancia en la fisiología de la nutrición son los disacáridos (compuestos exactamente por dos monómeros):
- Sacarosa (azúcar de mesa común): se forma al unirse una molécula de glucosa y una molécula de fructosa.
- Maltosa: consta de dos moléculas de glucosa.
- Lactosa: incluye residuos de glucosa y galactosa.
Polisacáridos
Son compuestos de alto peso molecular cuyas moléculas agrupan cientos o incluso miles de monómeros. A diferencia de los oligosacáridos, no son solubles en agua y carecen por completo de sabor dulce. La estructura espacial de los polisacáridos puede ser tanto lineal como altamente ramificada.
Según la composición de sus eslabones monoméricos, los polisacáridos se dividen en:
- Homopolisacáridos: formados por residuos de monosacáridos idénticos. Estos incluyen el almidón, el glucógeno y la celulosa.
- Heteropolisacáridos: compuestos por monómeros de diferentes tipos. Un ejemplo clásico es la heparina.
Funciones biológicas
En los sistemas vivos, los carbohidratos realizan una amplia gama de tareas vitales, asegurando tanto las necesidades energéticas como plásticas de las células.
- Función energética: Es el principal recurso de «combustible». Durante la oxidación de tan solo 1 gramo de carbohidratos se liberan 17,6 kJ de energía, necesaria para que ocurran las reacciones bioquímicas.
- Función de reserva: El exceso de monosacáridos se almacena en forma de polímeros. En las plantas, el principal carbohidrato de reserva es el almidón, y en los animales, el glucógeno.
- Función estructural (plástica): Los carbohidratos forman un marco resistente. Constituyen la pared celular en plantas, bacterias y hongos.
- Función como componentes (de estructura): Los residuos de carbohidratos (en particular, las pentosas) son una parte indispensable de moléculas cruciales: ADN, ARN, ATP, así como de las coenzimas FAD, $NAD^+$ y $NADP^+$.
- Función protectora: Los carbohidratos participan en la formación de receptores de histocompatibilidad en la superficie de las membranas. Además, forman la cubierta de quitina, que sirve como un exoesqueleto fiable y protección para los artrópodos.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué enzimas digieren los carbohidratos en el tracto digestivo?
Los carbohidratos en el tracto digestivo son digeridos por enzimas que participan en la hidrólisis de los enlaces glucosídicos:
- Amilasa: $\alpha$-amilasa salival y amilasa pancreática.
- Complejos enzimáticos en el borde en cepillo / membrana apical de los enterocitos:
- Complejo sacarasa-isomaltasa: incluye la actividad de la sacarasa, maltasa e isomaltasa.
- Complejo glucoamilasa: incluye enzimas que descomponen los oligosacáridos y la maltosa.
- Complejo de $\beta$-glucosidasa: muestra actividad de lactasa.
En el estómago la digestión de carbohidratos se detiene: el jugo gástrico no contiene enzimas que degraden carbohidratos, y la amilasa salival se inactiva.
¿Mediante qué transportadores se absorbe la glucosa en el intestino?
La absorción de glucosa en el intestino ocurre con la participación de proteínas transportadoras mediante difusión facilitada y transporte activo secundario. Los nombres específicos de las proteínas transportadoras de glucosa no se mencionan en los materiales, pero se describen los mecanismos de su funcionamiento:
- Difusión facilitada: transporte desde la luz intestinal hacia el enterocito y posterior salida a la sangre según el gradiente de concentración.
- Transporte activo secundario: simporte dependiente de sodio con iones Na⁺, que transporta glucosa en contra de su gradiente de concentración.
La energía para el funcionamiento del transportador activo secundario es proporcionada por el gradiente de sodio creado por la Na⁺, K⁺-ATPasa en la membrana basal.
Para recordar la composición de los disacáridos: Sacarosa = Glucosa + Fructosa, Maltosa = Glucosa + Glucosa, Lactosa = Glucosa + Galactosa.
Preguntas de clases y exámenes
¿Qué enlace químico une a los monosacáridos en polímeros?
Los monosacáridos en los carbohidratos complejos (oligosacáridos y polisacáridos) están unidos entre sí por enlaces glucosídicos.
¿Qué carbohidratos forman parte de los ácidos nucleicos?
La composición de los ácidos nucleicos incluye pentosas (azúcares con cinco átomos de carbono): la ribosa está presente en el ARN y la desoxirribosa en el ADN.
Qué más repasar sobre el tema
- Mecanismo de formación del enlace glucosídico
- Estructura espacial de los polisacáridos lineales y ramificados
- El papel de la heparina como heteropolisacárido en el organismo
- Componentes hidrocarbonados de los receptores de histocompatibilidad
- Coenzimas FAD, NAD+ y NADP+: estructura y residuo de carbohidrato
Estudia el tema completo en el curso de «Biología»
Aquí tienes un resumen. En el curso encontrarás todo lo que preguntan en clase y en el examen.
- Guía metodológica completa sobre el tema «Carbohidratos» y otras 3.793 páginas de la asignatura
- Ejercicios y pruebas después de cada tema, igual que en el examen práctico
- El tutor de IA responderá a tus preguntas sobre el tema en cualquier momento
- 130 videotutoriales de la asignatura
Otros temas de la sección «Composición química de la célula»
Videotutoriales gratuitos: biologíaLecciones cortas con resúmenes, sin registro.
Material preparado por los profesores de WhiteCoat Pro según el plan de estudios de las facultades de medicina. De carácter educativo.