VIGENCIA: Febrero 2025 a Febrero 2026
REVISIÓN y actualización enero de 2025
ELABORÓ: Dra. Ma. Elena Tejeda Rosales
Carbohidratos
1-. ¿Que es un carbohidrato?
Los carbohidratos son aldehídos o cetonas con múltiples grupos hidroxilos, sirven como almacén de energía, combustible y metabolitos intermediarios, forman parte de los azúcares ribosa y desoxirribosa del armazón estructural del RNA y DNA, forman los polisacáridos que son los elementos estructurales de las paredes celulares de bacterias y plantas, y están enlazados a muchas proteínas y lípidos, donde ejercen funciones en las interacciones entre las células y otros componentes celulares.
2- ¿De dónde provienen los carbohidratos?
En las plantas y vegetales se crean los carbohidratos en un proceso de fotosíntesis convirtiéndolos en CO2 , H2O y celulosa, En los humanos y en los animales los carbohidratos vienen principalmente de la dieta, el azúcar y el almidón , en su oxidación es la principal fuente de obtención de energía en las células, algunos polímeros insolubles de los glúcidos (carbohidratos) llamados glucanos son elementos estructurales de las paredes celulares de las bacterias, de las plantas y de los tejidos conjuntivos de los animales, otros glúcidos lubrican las articulaciones óseas y participan en el reconocimiento y la adhesión intercelular.
3.- ¿Químicamente cómo se compone un carbohidrato?
Los carbohidratos están compuestos de monosacáridos, que son moléculas pequeñas que contienen de tres a nueve átomos de carbono y que varían de tamaño, y tienen una configuración estereoquímica de uno o más centros asimétricos y se pueden enlazar para formar estructuras de oligosacáridos.
4.-¿Como se clasifican los carbohidratos?
En los carbohidratos se pueden clasificar por grupo funcional y por el número de átomos de carbono, se les puede llamar monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos la palabra sacárido viene del griego sakcharon que significa azúcar.
Por grupo funcional de aldosas o cetosas;
Los carbohidratos se clasifican en monosacáridos o azúcares simples que tienen una sola unidad de aldosa o cetosa y estas pueden ser; triosas, tetrosas, pentosas y hexosas, el monosacárido más abundante en la naturaleza es la D-Glucosa de seis átomos de carbono a veces llamada dextrosa. Los monosacáridos de más de cuatro carbonos pueden tener estructuras cíclicas.
Los oligosacáridos pueden formar polímeros de dos a 10 monosacáridos, llamados disacáridos como; sacarosa, lactosa y maltosa, trisacáridos a decatrisacaridos.
Los polisacáridos están formados de once a cientos y miles de monosacáridos, como el almidón, amilosa y amilopectina.
Por el número de átomos de carbonos
Los carbohidratos se clasifican por su número de átomos de carbonos sin importa si son cetosas o aldosas, ejemplo; Triosas ;D-gliceraldehido, L-gliceraldehido, Dihidroxiacetona. Tetrosas D-Eritrosa, L-Eritrosa, D-Treosa,L-Treosa,D-Eritrulosa. Pentosas D-Ribosa y D-Desoxirribosa. Hexosas D-Glucosa, D- Galactosa D- Fructuosa. Heptosas la D-Sedoheptulosa.
6.-¿Que son los monosacáridos?
Los monosacáridos están formados por una cadena de carbonos sin ramificar unidos por enlaces sencillo, en la cadena uno de los átomos de carbono está unido a un átomo de oxígeno por un doble enlace, formando un grupo carbonilo, y cada uno de los demás átomos de carbono tiene un grupo hidroxilo.
Si el grupo carbonilo se halla en un extremo de la cadena carbonada, es un grupo aldehido y el monosacárido recibe el nombre de aldosa; cuando el grupo carbonilo esta en otra posición se le llama grupo cetona y el monosacarido se le llama cetosa, Los monosacáridos más sencillos son las dos triosas de tres átomos de carbono: el gliceraldehído, una aldotriosa, y la dihidroxiacetona, una cetosa.
Los monosacáridos que poseen, cinco, seis y siete átomos de carbono en su cadena se denominan tetrosas, pentosas, hesoxas y heptosas, y para cada una de estas presentaciones están las formas de aldotetrosas y cetotetrosas, aldopentosas y cetopentosas, aldohexosas y cetohexosas y aldoheptosas y cetoheptosas.
7.- ¿Cuantos tipos de monosáridos hay?
Los monosacáridos simples con cuatro, cinco, seis, y siete átomos de carbono se denominan respectivamente tetrosas, pentosas, hexosas y heptosas, tienen múltiples carbonos asimétricos, los símbolos D y L designan solamente la configuración absoluta del carbón asimétrico más alejado de los grupos aldehídos o cetonas.
Los monosacáridos pueden modificarse al reaccionar con alcohole y aminas formando los monosacáridos modificados así por ejemplo la D-glucosa reaccionará con metanol en un proceso catalizado por ácido.
8.- ¿Como esta formada la Galactosa?
La galactosa es un azúcar simple o monosacárido formado por seis átomos de carbono o hexosa, que se convierte en glucosa en el hígado como aporte energético.
9.-Que es la fructuosa?
La fructosa es una cetosahexosa muy importante, se encuentra muy distribuida en las frutas y en el disacárido sacarosa (azúcar de mesa).
10.-¿Que es una Aldosa?
Se le llama aldosa cuando el grupo carbonilo se encuentra en un extremo de la cadena carbonada, es un grupo aldehido y el monosacárido recibe el nombre de aldosa. Su fórmula química general es CnH2nOn. La numeración de los van desde el aldehído hacia abajo. La aldosa más simple es el gliceraldehido.
Los monosacáridos que tiene cuatro, cinco, seis y siete átomos de carbono en su cadena se denominan tetrosas, pentosas, hesoxas y heptosas, y para cada una de estas presentaciones están las formas de aldotetrosas, aldopentosas, aldohexosas, y aldoheptosas.
Las aldosas también pueden tener formas cíclicas con anillos de cinco átomos, y por la similitud al anillo furano se llaman furanosas, sin embargo se ha demostrado que el anillo de 6 atomos con similitud al pirano se le llaman piranosas son más estables en soluciones.
11.-¿Que es una cetosa?
Se llama cetosa cuando el grupo carbonilo está en otra posición que no sea la parte terminal de la cadena al monosacárido se denomina cetosa, el monosacarido mas sencillo es el de tres átomos de carbono se le denomina dihidroxiatosa, Los monosacáridos que tienen cuatro, cinco, seis y siete átomos de carbono en su cadena se denominan tetrosas, pentosas, hesoxas y heptosas, y para cada una de estas presentaciones están las formas de cetotetrosas, cetopentosas, cetohexosas y cetoheptosas.
12.- ¿Que es un anómero alfa y beta?
Se llama anómeros a los monosacáridos que tienen diferencias entre si alrededor del átomo de carbono hemiacetalico o hemicetalico. El átomo de carbono hemiacetalico o carbonílico se llama carbono anomérico por ejemplo, en un monosacárido como una hexosa el grupo carbonilo del grupo C1 queda próximo al C5 entre ellos reaccionan sus radicales entre un grupo aldehído C1 y un grupo alcohol C5, ambos carbonos quedan unidos mediante un átomo de oxígeno, al carbono C1 se le llama carbón anomérico, y pose un grupo OH, según la posición de este OH se originan dos anómeros el alfa es el OH hacia abajo, y el beta es el OH hacia arriba.
Las cetohexosas se encuentran también en sus formas anoméricas alfa y beta En estos compuestos el grupo hidroxilo en C-5 (o C-6) reacciona con el grupo cetona en C-2, formando un anillo de furanosa (o de piranosa) que contiene un enlace de tipo hemiacetal.
13.- ¿Que es un enantiómero?
Los enantiómeros son imágenes especulares uno del otro, y por nomenclatura se llaman L o D,como, por ejemplo, El gliceraldehido tiene un único carbón asimétrico y por ello existen dos estereoisómeros de este azúcar El D-gliceraldehido y el L-gliceraldehido.
14.- ¿Que es un epímero?
Cuando dos azúcares difieren en la configuración alrededor de un átomo de carbono, se denominan epímeros, ejemplo la D-glucosa y la D- manosa únicamente difieren en la estereoquímica en C-2, otro ejemplo sería la D-glucosa y la D-galactosa que difieren en el C-4.
15.-¿Que es un hemiacetal?
Las aldosas y cetosas se pueden representar en forma lineal, pero los monosacáridos con cinco o más átomos de carbono en disolución acuosa se encuentran en estructuras cíclicas o en forma de anillo, donde el grupo carbonilo en C1 forma un enlace covalente con el oxígeno de un grupo hidroxilo en el C5, de la misma cadena, y se forman los hemiacetales o hemicetales.
16.-¿Cuales son las diferencias entre la proyección de Fischer haworth?
Las proyecciones de Fischer ofrecen una visión clara y sencilla de la estereoquímica de cada carbono asimétrico. Las protecciones de Fischer de una molécula, son los átomos de carbono asimétrico por enlaces horizontales están por delante del plano de la pagina y los unidos por enlaces verticales están detrás de él.
17.-¿ Que son las proyecciones de haworth?
Las proyecciones de Haworth se emplean normalmente para representar las estructuras cíclicas de los monosacáridos, en estas proyecciones no se representan de forma explicita los átomos de carbono del anillo, el plano de este anillo es perpendicular al plano de papel de carbono del anillo, las líneas más gruesas proyectadas al lector, no todos las estructuras son planas por ejemplo el anillo de la piranosa de seis átomos no es en realidad plano, como podrían sugerir las perspectivas de Haworth, sino que tiende a asumir una de las dos conformaciones en “silla”, esto facilita que una molécula es interconvertibles sin necesidad de proceder a la rotura de ningún enlace, mientras que otras moléculas parados interconvertirse debe haber la rotura de un enlace covalente de el átomo de oxigeno del anillo para ser alfa o beta.
18.-¿Que es una mutarotacion?
Se llama mutarotación, cuando el grupo aldehido en C-1 y el grupo hidroxilo en C-5 de la misma cadena, reaccionan para formar un enlace hemiacetálico, se pueden producir dos estereoisómeros, los anómeros alfa y beta y difieren únicamente en la estereoquímica del carbono hemiacetálico.
19.-¿Que es un carbono quiral?
Los monosacáridos tienen un carbono asimétrico que se le llama carbono quiral por lo tanto tienen formas isomericas y tienen un enantiómero (imágenes especulares) y se denomina isómeros D y L,
20.-¿Que reacciones Pueden tener los monosacáridos’?
Pueden ser reacción de sustitución, oxidación, fosforilación y reducción.
21.-¿Reacción de sustitución?
Otra reacción de los monosacáridos es por sustitución de su grupo hidroxilo en el carbono dos, puede ser reemplazado por otro grupo, como el grupo amino formando la glucosamina y el ácido murámico , el grupo amino casi siempre está condesado en ácido acético dando origen la N-acetil glucosamina y el N-acetil murámico un ácido láctico que es un carboxilo de tres átomos de carbono unido con un enlace éter con el oxígeno del carbono tres, estos compuestos se encuentran principalmente en la pared de las bacterias.
Cuando la sustitución de un grupo hidroxilo en el carbono 6 de la L-galactosa o la L- manosa por un hidrógeno, da lugar a la L-fucosa y la L-ramnosa, la L-fucosa esta se encuentra en los oligosacarídos complejos de glucoprotína y glucolípidos y la L-ramnosa se encuentra en los polisacáridos de las plantas.
22.-¿Reacción de oxidación?
Otra reacción de los monosacáridos es la oxidación del carbono 6 de la glucosa, galactosa o manosa forman el ácido glucoronico, el ácido galacturónico y el ácido manuronico.
Cuando el carbono aldehídico de la glucosa se oxida a nivel carboxilo se produce el ácido glucónico, otras aldosas dan lugar a otros ácidos aldónicos,
La oxidación del carbono del otro extemo de la cadena el carbono 6 de la glucosa, galactosa o manosa da lugar a la formación del ácido uronico, glucurónico, galacturónico o manuronico, tanto los ácidos aldonicos como los uronicos forman esteres intramoleculares estables denominados lactonas.
La oxidación del carbono del otro extemo de la cadena el carbono 6 de la glucosa, galactosa o manosa da lugar a la formación del ácido uronico, glucurónico, galacturónico o manuronico, tanto los ácidos aldonicos como los uronicos forman esteres intramoleculares estables denominados lactonas.
Hay un azúcar acidico de nueve átomos de carbono el acido N-acetilneuraminico es un acido siálico, derivado de la N-acetilglucosamina, es un componente de muchas glucoproteínas y glucolípidos de animales, los grupos ácido carboxílicos de estos derivados acidicos de azucares están ionizados a pH7 y se les puede denominar carboxilatos.
23.-¿Reacción de sustitución fosforilación?
En los nonosacaridos puede haber una reacción del grupos hidroxilo de un azúcar con el acido fosforico, dando como resultado un ester de fosfato como la glucosa 6 fosfato. Los fosfatos de azúcares son relativamente estables a pH neutro y tienen una carga negativa.
24.-¿Que es un azúcar reductor?
Un azúcar reductor son todos aquellos que presentan un grupo aldehído o cetónico libres, el grupo carbonilo se oxida a grupo carboxílico, por ejemplo la glucosa y otro azucares son capaces de reducir los iones cúpricos, forman enedioles que se convierten en ácidos aldonicos y una mezcla compleja de ácidos de 2,3,4y 6 átomos de carbono
Por ejemplo la reacción de Benedict ,al hacer reaccionar con el hidróxido de cobre con una aldosa en una reacción alcalina reacción de Benedict,se mantienen el mismo número de átomos de carbono se oxida hasta ácidos, y con una cetosa se dividen en ácidos con cadenas de carbono mas cortas.
Aldosa
Glucosa + 2Cu(OH)2 medio alcalino nos da 2H2O+ Cu2o + acido glucónico da un color rojo.
Cetosa
D-Fructuosa +8Cu(OH)2 medio alcalino nos da acido glicólico + acido formico
La reacción de Fehling, a oxidación del carbono anomérico de la glucosa y otros azúcares en condiciones alcalinas es la base de la reacción de Fehling. El ión cuproso Cu+ producido forma u precipitado rojizo de oxido cuproso. En la forma de hemiacetal ciclica. El carbón 1 de la glucosa no puede ser oxidado por el Cu2+ , sin embargo al encontrarse la forma cíclica en equilibrio con la forma de cadena abierta, la reacción de oxidación puede finalmente completarse, La reacción con el Cu2+ es compleja dando una mezcla de productos al tiempo que se reduce 3 moles de Cu2+ por mol de glucosa.
La oxidación de un azúcar por iones cúpricos solamente se hace de forma lineal, esta forma se encuentra en equilibrio con las formas cíclicas, en los disacáridos o polisacáridos, el extremo de la cadena que contiene el carbono anomérico libre no puede adoptar la forma lineal y se convierte en un azúcar no reductor, o sea es el que no establece un enlace glucosídico.
25.-¿Que son los polisacáridos?
Los polisacáridos también se le llaman glucanos y son polímeros de alto peso molecular, con diferencias en sus unidades monoméricas, su longitud de sus cadenas , sus tipos de enlace que se forman entre las unidades y sus ramificaciones.Los homopolisacáridos contienen un solo único tipo de monómero y los heteropolisacáridos contienen dos o más tipos diferentes de monómeros.
Para la síntesis de polisacáridos, depende tan solo de las enzimas que catalizan la polimerización de las unidades monoméricas y no hay un punto especifico para la finalización del proceso de síntes,
26.- ¿Como se clasifican los polisacáridos?
Se clasifican en homopolisacáridos contienen un tipo de monómeros como la celulosa y la quitina actúan como elementos estructurales en las paredes celulares de las plantas y en exoesqueletos de algunos animales y los heteropolisacáridos contienen dos o más tipos diferentes de monosacáridos en cadenas lineales o ramificadas y proporcionan soporte extracelular a organismos, como la capa rígida de la envoltura de la pared celular de una bacteria.
27.- ¿Que es un enlace glucosídico?
Es el enlace mediante el cual se unen los dos monosacáridos para conformar un disacárido se conoce como “enlace glucosídico” y es un enlace tipo : C-O-C derivado de la combinación de un grupo hidroxilo, de una molécula de monosacárido, con una porción aldehído o cetona de la otra. Puede ser alfa (α) o beta (β) glucosídico. n Ejemplo: enlace alfa (α) glucosídico
28.-¿Que es el almidón?
El almidón es un polímero de glucosa, con amilosa y amilopectina, la amilosa tienen cadenas largas y sin ramificar de residuos de D-glucosa conectadas por enlaces alfa 1-4, estas cadenas oscilan entre una masa molecular de miles a millón, La amilopectina también tiene una masa molecular elevada hasta 200 millones y esta altamente ramificada, sus enlaces glucosídicos que unen residuos sucesivos de glucosa alfa 1-4 los puntos de ramificación cada 24 a 30 residuos son los enlaces 1-6
29.- ¿Que es el glucógeno?
El glucógeno es un polisacárido ramificado, tienen enlaces glucosídicos que unen residuos sucesivos de glucosa con enlaces alfa 1-4 y con puntos de ramificación en los enlaces alfa 1-6, cada rama de glucógeno termina con un azúcar no reductor, esto le sirve cuando el glucógeno se utiliza como fuente de energía, las unidades de glucosa son eliminada de una en una por los extremos no reductores y las enzimas degradativas que actúan en los extremos no reductores pueden actuar simultáneamente en muchas terminaciones aumentando así los monosacáridos de glucosa.
30.-¿Que son los dextranos?
La cadena principal del polímero consiste en α-1,6 glicosídicos, uniones entre monómeros de glucosa, con ramificaciones de alfa 1-3. alfa 1-2 o alfa 1-4. Esta ramificación característica distingue a un dextrano de una dextrina. que es un polímero de glucosa de cadena lineal atado por α-1,4 o α-1,6 vínculos.
31.-¿Que es la celulosa?
La celulosa es una sustancia fibrosa, resistente e insoluble en agua, se encuentra en las paredes celulares de plantas, en particular en cañas, tallos, troncos y en todos los tejidos vegetales leñosos, una molécula lineal no ramificada formada por diez mil a quince mil unidades de D-glucosa, los residuos de la D glucosa están unidos por enlaces Beta 1-4.
32.- ¿Cual es la diferencia de la celulosa y la amilosa?
La celulosa y la amilosa son moléculas lineales no ramificadas la celulosa esta unida por la D-glucosa en los enlaces Beta 1-4 y la Amilosa esta unida por enlaces de Glucosa Alfa 1-4 y hace que esta molécula tenga propiedades muy diferentes. La mayoría de los animales no pueden utilizar la celulosa como fuente de energía porque carecen de una enzima capaz de hidrolizar los enlaces B1-4. Las termitas pueden digerir la celulosa y la madera porque en su tracto intestinal tienen a un microorganismo Trichonympha que secreta la celulosa e hidroliza los enlaces B1-4. Los hongos crecen en la madera en putrefacción y las bacterias también producen celulasa.
33.- ¿Que es la quitina?
La quitina es un homopolisacárido lineal compuestos por residuos de N-acetil glucosamina unidos por enlaces beta 1-4, en el carbono C2 tiene un grupo amino acetilado, forma fibras extendidas y no es digerible por los vertebrados, forma parte de los exoesqueletos de las especies de artrópodos como insectos, langostas y cangrejos.
34.-¿En que difieren químicamente la quitina y la celulos?
La diferencia es que en la celulosa tiene un grupo hidroxilo en el carbono C2 y la quitina en el C2 tienen un grupo amino acetilado.
35.- ¿Como está formada la pared bacteriana?
En la pared bacteriana tienen un heteropolímero de unidades de N-acetilglucosamina y ácido N-acetil murámico alternadas unidas por enlaces beta 1-4. En la pared celular las cadenas lineales están dispuestas paralelamente unas a otras y entrecruzadas mediante péptidos cortos, y esto va de pender de la especie bacteriana. La enzima lisozima destruye a las bacterias mediante la hidrolisis del enlace glucosídico Beta 1-4 entre el N-acetilgucosamina y el N-acetil murámico, la lisozima se encuentra en las lagrimas del ojo, y también es producida por ciertos virus bacterianos con el fin de garantizar su liberación desde la bacteria huésped. La penicilina y otros antibióticos relacionados destruyen a las bacterias impidiendo la síntesis de los entrecruzamientos lo que deja la pared celular débil para resistir la lisis osmótica.
36.-¿Que es el agar?
El agar vienen de algunas algas rojas marinas que lo contienen en su pared celular, es una mezcla de heteropilisacaridos con diferentes grados de sustitución por sulafatos y piruvato formados por la D-galactosa y un derivado de la L-galactosa con un eter entre el C3 y el C6. La agarosa es el componente del agar con menos grupos cargados sulfatos y piruvatos. Cuando se calienta una suspensión de agarosa en agua y a continuación se enfría, la agarosa forma una doble hélice, dos moleculas en orientación parela se enrollan una en torno de la otra con una periodicidad helicoidal de tres residuos, la cavidad central retiene moléculas de agua, a su vez estas estructuras se asocian para formar un gel, una matriz tridimensional que retiene grandes cantidades de agua. Los geles de agarosa su usan como soporte en clumnas de separación, de electroforesis, tambien para llenar cajas de petri para el crecimiento bacteriano, y para la fabricación de cápuslas para vitaminas o otrsos fármacos, el material de agar seco se disuelve en el estomago y es inerte.
37.-¿Que es un glucosaaminoglucano?
En los tejidos de animales multicelulares está ocupado por un material gelatinoso que se le llama matriz extracelular ECM o substancia basal, que mantienen a las células unidas y forman un material poroso para la difusión de nutrientes oxigeno, esta mátriz que rodea a los fibroblastos y otras células del tejido conjuntivo está compuesta por una compleja red de heteropolisacáridos interconectada con proteínas fibrosas como el colágeno, elastina y fibronectina a estos heteropolisacáridos se les llama glucosaminoglucanos,
Los glucosaminoglucanos son heteropolisacáridos lineales compuestos por unidades repetitivas de disacaridos, se encuentran únicamente en animales y bacteria y no se encuentran en vegetales, uno de los monosacridos es siempre la N-acetilglucosamina o la N-acetilgalactosamina, otro es el ácido uronico o el acido glucoronico o el L-iduronico, algunos glocosaminoglucanos contienen grupos sulfato esterificados.La combinación de estos y los grupos carboxilato de los residuos de +acido urónico hace que los glucosaminoglucanos tengan elevada densidad de carga negativa para minimizar estas fuerzas adoptan una conformación extendida en disolución formando una hélice en forma de varilla los grupos carboxilato negativos se encuentran