Los carbohidratos o glúcidos son biomoléculas orgánicas formadas por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O). Su fórmula general es (CH₂O)ₙ, de ahí el nombre 'hidrato de carbono'.

Son la principal fuente de energía inmediata para los seres vivos y desempeñan funciones estructurales esenciales en células vegetales (celulosa) y animales (quitina).

💡 1 gramo de carbohidratos aporta 4 kcal de energía, haciéndolos la fuente más eficiente y rápida de energía celular.

Introducción

Lectura: Estructura química

ESTRUCTURA QUÍMICA GENERAL Los carbohidratos contienen: • Carbono (C): esqueleto principal • Hidrógeno (H) y oxígeno (O): en proporción 2:1 (como en agua) • Fórmula general: (CH₂O)ₙ donde n ≥ 3 Propiedades químicas importantes: Poseen carbonos asimétricos (quirales), lo que les confiere actividad óptica: pueden desviar la luz polarizada. Existen formas D y L (dextrógira y levógira). Esta característica es fundamental en bioquímica, ya que los organismos vivos solo utilizan ciertas formas isoméricas específicas. Por ejemplo, la D-glucosa es la forma biológicamente activa, mientras que la L-glucosa no es utilizada por los organismos. La proporción 2:1 de hidrógeno y oxígeno es similar a la del agua, de ahí el nombre histórico 'hidrato de carbono', aunque no son realmente hidratos sino compuestos orgánicos complejos.

Quiz: Fórmula general

Quiz: Actividad óptica

Porque tienen carbonos asimétricos (quirales)

Lectura: Monosacáridos

MONOSACÁRIDOS (azúcares simples) Son las unidades básicas, no hidrolizables. Se clasifican por número de carbonos: • Triosas (3C): gliceraldehído, dihidroxiacetona • Pentosas (5C): ribosa, desoxirribosa (en ARN y ADN) • Hexosas (6C): glucosa, fructosa, galactosa Monosacáridos importantes: 1. GLUCOSA (C₆H₁₂O₆): • Aldohexosa (grupo aldehído) • Principal combustible celular • Producto de la fotosíntesis • Se transporta en sangre (~70-110 mg/dL) • Forma anillo de 6 miembros (piranosa) • Universal en todos los organismos vivos 2. FRUCTOSA: • Cetohexosa (grupo cetona) • Azúcar de frutas, más dulce que glucosa • Se convierte en glucosa en hígado • Presente en miel y néctares 3. GALACTOSA: • Aldohexosa, isómero de glucosa • Componente de lactosa (leche) • Importante en desarrollo cerebral infantil 4. RIBOSA Y DESOXIRRIBOSA: • Pentosas, componentes de ARN y ADN • Ribosa: tiene OH en C-2 (ARN) • Desoxirribosa: tiene H en C-2 (ADN) • Fundamentales para almacenamiento genético

Quiz: Glucosa

Quiz: Diferencia glucosa-fructosa

La glucosa es aldosa y la fructosa es cetosa

La glucosa es pentosa y la fructosa hexosa

La glucosa tiene 6 carbonos y la fructosa 5

Quiz: Ribosa vs Desoxirribosa

La ribosa tiene 5 carbonos y la desoxirribosa 6

La ribosa tiene OH en C-2 y la desoxirribosa tiene H

Lectura: Disacáridos

DISACÁRIDOS Formados por dos monosacáridos unidos mediante enlace glucosídico (con liberación de una molécula de agua en reacción de condensación). 1. SACAROSA = Glucosa + Fructosa • Azúcar de mesa, caña y remolacha • Más común en dieta humana • Enlace α(1→2) entre los dos monosacáridos • Se hidroliza con enzima sacarasa • No es azúcar reductor 2. LACTOSA = Glucosa + Galactosa • Azúcar de la leche (5-8% en leche humana) • Requiere enzima lactasa para digerirse • Enlace β(1→4) • Intolerancia común en adultos (65% población mundial) • Importante en nutrición infantil 3. MALTOSA = Glucosa + Glucosa • Azúcar de malta, cerveza • Producto de hidrólisis del almidón • Enlace α(1→4) • Se forma durante digestión de carbohidratos complejos • Menos dulce que sacarosa FORMACIÓN Y RUPTURA: • Síntesis: Condensación (deshidratación) - se libera H₂O • Ruptura: Hidrólisis - se consume H₂O • Enzimas específicas rompen cada tipo de enlace

Quiz: Sacarosa

Quiz: Intolerancia lactosa

Tabla comparativa

Lectura: Polisacáridos

POLISACÁRIDOS Polímeros de monosacáridos (cientos a miles de unidades). No son dulces, muchos insolubles en agua. 1. ALMIDÓN (vegetal - RESERVA): • Polímero de glucosa con enlaces α(1→4) y α(1→6) • Forma de almacenamiento en plantas • Dos formas: - Amilosa: cadena lineal (20-30%), enlaces α(1→4) - Amilopectina: ramificada (70-80%), enlaces α(1→4) y α(1→6) • Abundante en cereales, tubérculos, legumbres • Digestible por amilasa humana • Se tiñe de azul con yodo (prueba de almidón) 2. GLUCÓGENO (animal - RESERVA): • Similar al almidón pero MÁS ramificado • Almacenamiento en hígado (~100g) y músculo (~400g) • Liberación rápida de glucosa cuando se necesita energía • Hasta 50,000 residuos de glucosa por molécula • La ramificación permite hidrólisis rápida (muchos puntos de ataque) • Se moviliza en ejercicio, ayuno, estrés 3. CELULOSA (vegetal - ESTRUCTURA): • Polímero de glucosa con enlaces β(1→4) • Componente estructural de pared celular vegetal • Material orgánico más abundante en la Tierra • Los humanos NO podemos digerirla (fibra dietética) • Cadenas lineales que forman microfibrillas muy resistentes • Rumiantes la digieren con ayuda de bacterias simbióticas • Importante para tránsito intestinal (fibra) 4. QUITINA (animal/hongos - ESTRUCTURA): • Polímero de N-acetilglucosamina (glucosa modificada con nitrógeno) • Exoesqueleto de artrópodos (insectos, crustáceos, arácnidos) • Pared celular de hongos • Segundo polisacárido más abundante después de celulosa • Muy resistente, insoluble, flexible DIFERENCIA CLAVE: enlaces α vs β • Enlaces α (almidón, glucógeno): digestibles por humanos • Enlaces β (celulosa): NO digestibles por humanos • La orientación del enlace determina si podemos romperlo con enzimas

Quiz: Celulosa

Porque tiene enlaces β(1→4) que nuestras enzimas no pueden romper

Porque es demasiado grande para ser digerida

Porque la celulosa no está hecha de glucosa

Quiz: Almidón vs Glucógeno

El almidón tiene glucosa, el glucógeno tiene fructosa

Son químicamente idénticos, solo difieren en origen

El glucógeno está más ramificado que el almidón

El almidón tiene enlaces β, el glucógeno enlaces α

Quiz: Quitina

Lectura: Funciones biológicas

FUNCIONES BIOLÓGICAS DE LOS CARBOHIDRATOS 1. FUNCIÓN ENERGÉTICA: • Combustible celular principal (especialmente glucosa) • 4 kcal/g en respiración aerobia • ATP producido: 1 glucosa → 36-38 ATP (ciclo de Krebs completo) • Energía inmediata y de fácil movilización • Preferida por cerebro y glóbulos rojos (solo usan glucosa) • Oxidación más rápida que grasas 2. FUNCIÓN DE RESERVA ENERGÉTICA: • Almidón en plantas: - Granos de almidón en amiloplastos - Semillas, tubérculos, raíces • Glucógeno en animales: - Hígado: reserva para mantener glucemia - Músculo: reserva para contracción muscular - Movilización rápida en respuesta a glucagón/adrenalina 3. FUNCIÓN ESTRUCTURAL: • Celulosa: paredes celulares vegetales (rigidez y protección) • Quitina: exoesqueletos de artrópodos, pared de hongos • Peptidoglicano: pared bacteriana (mureína) • Ribosa y desoxirribosa: esqueleto de ácidos nucleicos (ARN/ADN) 4. FUNCIÓN DE RECONOCIMIENTO CELULAR: • Glucoproteínas de membrana: antenas celulares • Grupos sanguíneos ABO: determinados por carbohidratos en superficie de glóbulos rojos • Reconocimiento de patógenos por sistema inmune • Adhesión celular y comunicación • Receptores hormonales y señalización 5. OTRAS FUNCIONES: • Anticoagulante: heparina (polisacárido sulfatado) • Lubricación: ácido hialurónico en articulaciones • Protección: mucopolisacáridos en mucosas

Quiz: Energía

Quiz: Grupos sanguíneos

Carbohidratos en la superficie de glóbulos rojos

Multi-Quiz: Monosacáridos

Glucógeno (polisacárido de 50,000 glucosas)

Ordenar: Complejidad

Emparejar: Funciones

Flashcards

María se prepara para un maratón de 42 km. Su entrenador le explica la importancia de la 'carga de carbohidratos' días antes de la carrera. El cuerpo humano almacena aproximadamente: • 100g de glucógeno en hígado (400 kcal) • 400g de glucógeno en músculos (1,600 kcal) • Total: ~2,000 kcal de reserva de glucógeno Un maratón consume aproximadamente 2,600 kcal. Al agotarse el glucógeno (alrededor del km 30-35), el cuerpo debe recurrir a grasas, proceso más lento que causa el temido 'muro del maratón' o 'pájara'. La estrategia de María: 1. Tres días antes: aumenta carbohidratos a 70% de su dieta (pasta, arroz, pan) 2. Durante la carrera: consume geles energéticos (glucosa simple) cada 45 min 3. Mantiene hidratación con bebidas isotónicas (contienen glucosa) Esta estrategia maximiza las reservas de glucógeno y proporciona glucosa constante durante el ejercicio.

La glucosa se absorbe y usa inmediatamente

Carbohidratos complejos (almidón) principalmente

¡Excelente trabajo! Has dominado la estructura y función de los carbohidratos, las biomoléculas más abundantes y esenciales para la energía celular.

🎯 Puntos clave para recordar: Clasificación: • Monosacáridos: glucosa, fructosa, galactosa, ribosa • Disacáridos: sacarosa, lactosa, maltosa • Polisacáridos: almidón, glucógeno, celulosa, quitina Funciones: • Energía: 4 kcal/g, combustible principal • Reserva: almidón (plantas), glucógeno (animales) • Estructura: celulosa (plantas), quitina (artrópodos) Diferencias clave: • Enlaces α (digeribles) vs β (no digeribles) • Almidón vs glucógeno: ramificación • Ribosa vs desoxirribosa: OH vs H en C-2

Carbohidratos: los combustibles de la vida

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