Clasificacion De La Bioquimica

[Natalie Omahony]

Loscarbohidratos los podemos encontrar en diferentes alimentos, como las frutas, cereales, pastas, galletas, entre otros. Todas nuestras clulas requieren estas mltiples macromolculas para sobrevivir, ya sea como bloques para construir molculas ms complejas o para generar o almacenar energa.

Tal es la importancia de los carbohidratos en el metabolismo, que existen diversos mecanismos encargados de mantener constante su concentracin en plasma; sin embargo, antes de que abordes temas relacionados al metabolismo energtico, es necesario que identifiques la estructura bsica de un carbohidrato, as como sus propiedades generales de acuerdo con su clasificacin, como se puede ver en el siguiente esquema:

Los carbohidratos son polihidroxialdehdos o polihidroxiacetonas; es decir, cadenas de carbonos con un grupo carbonilo (C=O). De acuerdo con su posicin dentro de la molcula, puede ser un grupo funcional aldehdo (si est en los extremos de la molcula) o cetona (en cualquier otra posicin).

Adems, poseen varios grupos hidroxilo (-OH) unidos al esqueleto, formado por los otros tomos de carbono (ver figura 1). Estos compuestos, al estar formados por carbono, hidrgeno y oxgeno, antiguamente, se pensaron que eran algn tipo de combinacin de carbono y agua (de ah que recibieron el nombre de hidratos de carbono); sin embargo, hoy en da, se sabe que algunos carbohidratos pueden contener nitrgeno, fsforo o azufre.

En un medio acuoso, los monosacridos con cinco o ms tomos de carbono en su cadena suelen encontrarse en forma de estructuras cclicas (en anillo), en las que el grupo carbonilo forma un enlace covalente con el oxgeno de un grupo hidroxilo perteneciente a la misma cadena (ver figura 2). Estas estructuras cclicas de cinco y seis tomos de carbono suelen ser ms estables que sus homlogos de cadena abierta.

La estructura cclica de los carbohidratos se representa mediante la proyeccin de Haworth, en la que se muestra el anillo como si fuera plano (aunque en la realidad no lo es). Los tomos de carbono en los carbohidratos se numeran empezando por el extremo de la cadena ms prximo al grupo carbonilo (ver figura 2).

A continuacin, se presentar una de las clasificaciones ms comunes de acuerdo con el nmero de tomos de carbono (usando prefijos griegos) (ver tabla); adicionalmente, se categorizan de acuerdo con el grupo funcional que poseen en aldosas y cetosas. Ambos tipos de carbohidratos son ismeros; es decir, tienen la misma frmula condensada; no obstante, por ser distintos los grupos funcionales tienen propiedades diferentes.

Son carbohidratos conformados por mltiples unidades de monosacridos (figura 5). Los polisacridos son polmeros (biopolmeros) de carbohidratos; stos incluyen el almidn y la celulosa, ambos formados por la unin de monmeros de glucosa.

Es una aldopentosa que forma parte de coenzimas, como dinucletido de nicotinamida y adenina (NADH, por sus siglas en ingls), fosfato de dinucletido de nicotinamida y adenina (NADPH, por sus siglas en ingls) y trifosfato de adenosina (ATP, por sus siglas en ingls) (ver figura 6); adems, es un metabolito intermediario en la ruta de las pentosas fosfato (tambin llamada va del fosfogluconato), en la que se emplea glucosa para generar las molculas de ribosa necesarias para la sntesis de nucletidos.

Este carbohidrato se encuentra en una gran variedad de alimentos, principalmente en frutas, granos y leguminosas. Una consideracin especial es que no se encuentra en su forma libre, sino asociada a otras molculas de glucosa o a otros monosacridos; tiene un papel central en el metabolismo energtico de las clulas; es la principal fuente de energa del cerebro, eritrocitos y otros tejidos (figura 8). De hecho, dada su importancia para el metabolismo y su participacin en mltiples rutas metablicas, se le considera una encrucijada metablica.

Es un monosacrido cetohexosa, compuesto por seis tomos de carbono y un grupo cetona, que se encuentra presente en grandes cantidades en las frutas, algunos vegetales, incluso en la miel (figura 9). Tambin es secretada por las vesculas seminales hacia el tracto reproductor masculino, en donde se incorpora al semen y es utilizada como fuente de energa por los espermatozoides.

Este carbohidrato se encuentra principalmente en la leche y en lcteos en general, como queso, mantequilla y yogur. Es un monosacrido aldohexosa, formado por un grupo de seis tomos de carbono, que se diferencia de la glucosa por la orientacin del grupo hidroxilo en el carbono 4 (ver figura 10). Al unirse con otras molculas, puede formar lactosa, glucolpidos, proteoglucanos y glucoprotenas. Es parte constitutiva de algunos compuestos qumicos, como los cerebrsidos y los ganglisidos, indispensables en el cerebro.

Mejor conocida como azcar de mesa, este disacrido est formado por la unin de glucosa y fructosa, mediante un enlace O-glucosdico (ver figura 11). La encontramos principalmente en frutas, as como en productos procesados, predominante en refrescos y jugos o productos ricos en azcares. Este carbohidrato tambin es indispensable para el cerebro y los msculos.

Es un disacrido formado por la unin de un residuo de galactosa y uno de glucosa (ver figura 12); la lactosa se encuentra principalmente en la leche de los mamferos y es la principal fuente de energa durante los primeros meses de vida y el principal carbohidrato presente en los lcteos.

Es un polisacrido formado de mltiples unidades de glucosa, con enlaces glucosdicos alfa 1-4 y alfa 1-6, que funciona como reserva de energa en plantas; adems, representa una fuente significativa de carbohidratos en la dieta humana y contiene dos tipos de polmeros: la amilosa (lineal) y la amilopectina (ramificado) (figura 13).

Recuerda que el almidn es un polmero sintetizado exclusivamente por plantas; est constituido por mltiples molculas de glucosa (hasta varios cientos). Cada molcula de glucosa est unida a la siguiente a travs de sus carbonos 1 y 4, de ah que el enlace se denomina alfa 1-4. Las ramificaciones de la molcula surgen a partir de un enlace de un carbono 6 hacia un carbono 1 (alfa 1-6).

Este carbohidrato se puede encontrar en productos de origen animal como carnes rojas e hgado. Al igual que el almidn, es un polmero de glucosa con enlaces alfa 1-4 y alfa 1-6, el cual es altamente ramificado (con ramificaciones cada ocho a 12 residuos) (ver figura 14). Su ramificacin permite la existencia de muchos grupos terminales (extremos no reductores) que lo hacen susceptible de hidrolizarse rpidamente en el organismo, liberando molculas de glucosa.

Es el carbohidrato que usan los animales para almacenar glucosa y utilizarla como reservorio de energa en los msculos (hasta 2-3 % de la masa muscular) y en el hgado, donde puede llegar a representar hasta el 8-10 % del peso hmedo de las clulas hepticas. A diferencia del glucgeno muscular, el heptico se puede hidrolizar a glucosa, la cual puede liberarse a la corriente sangunea cuando sea requerido. La sntesis y la hidrlisis de los grnulos de glucgeno heptico estn reguladas por hormonas como la insulina, el glucagn y la noradrenalina.

Este carbohidrato se puede encontrar en algunos alimentos de origen del mar, como camarones y langostas, en algunas setas, as como en insectos. Es el componente principal de los exoesqueletos de varias especies de artrpodos (insectos) y de las paredes celulares de muchos hongos.

Este carbohidrato se puede encontrar en granos y en algunas verduras y frutas; participa como fibra que ayuda a la digestin, ya que est relacionado con el trnsito de los alimentos en los intestinos; es un polmero de glucosa, que est unido entre s mediante enlaces glucosdicos beta 1-4 de forma lineal (figura 16). La celulosa se encuentra presente en las paredes celulares de las plantas y les confiere rigidez y resistencia.

Se forma al oxidarse el grupo terminal CH2OH (carbono 6) de la glucosa, dando origen a un cido carboxlico (figura 17). En las clulas hepticas, el cido glucurnico se combina con molculas como los esteroides, algunos frmacos y la bilirrubina, aumentando la hidrosolubilidad de estas molculas. Este proceso favorece la eliminacin de productos de desecho del cuerpo; adems, es un componente abundante del tejido conjuntivo.

Es un polmero cuya estructura tiene un disacrido formado de cido D-glucurnico o L-idurnico y 6-sulfato de N-sulfo-D-glucosamina, que se repite de 12 a 50 veces (figura 18). La funcin biolgica de la heparina no se conoce por completo, pero se sugiere que participa en la inmunidad innata. La heparina se almacena en grnulos secretores de los mastocitos y de clulas cebadas alojadas en los pulmones, el hgado y la piel; sin embargo, la heparina puede ser utilizada como anticoagulante (funcin farmacolgica), ya que se une y activa a la antitrombina III.

Se forma por unidades repetidas del disacrido compuesto por cido D-glucurnico o L-idurnico y N-acetil-D-galactosamina repetido de 30 a 80 veces (ver figura 19). Se encuentra en las vlvulas cardiacas, el miocardio, los vasos sanguneos, la sangre y la piel, adems de dar transparencia a la crnea.

Es un polmero formado por el disacrido de cido D-glucurnico y N-acetil-D-glucosamina, que se repiten de 200 a 25 000 veces (figura 20). El cido hialurnico abunda en la matriz extracelular y es producido principalmente durante el desarrollo embrionario, en particular, en sitios donde ocurre migracin celular. Tambin es producido durante el proceso de cicatrizacin y remodelacin de las heridas.

Se forma de un disacrido de cido-D-glucurnico y N-acetil-D-galactosamina que se repite de 10 a 100 veces (figura 21). El sulfato de condroitina se encuentra en la matriz extracelular de hueso, piel, arterias y crnea y es un componente importante en el mantenimiento de la integridad estructural de los tejidos con una gran matriz extracelular (tejido conectivo, cartlago, piel, vasos sanguneos, as como ligamentos y tendones); aporta sus propiedades mecnicas y elsticas al cartlago y le proporciona resistencia a la compresin. Existen dos tipos: condroitina-4-sulfato y condroitina-6-sulfato, que se diferencian por la posicin del grupo sulfato.

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