Para el cuerpo humano, así como para otros seres vivos, se necesita energía. Sin ella, ningún proceso puede tener lugar. Después de todo, cada reacción bioquímica, cada proceso enzimático o etapa del metabolismo necesita una fuente de energía.
Por lo tanto, la importancia de las sustancias que le dan al cuerpo fuerza para la vida es muy grande e importante. ¿Cuáles son estas sustancias? Carbohidratos, proteínas, grasas. La estructura de cada uno de ellos es diferente, pertenecen a clases completamente diferentes de compuestos químicos, pero una de sus funciones es similar: proporcionar al cuerpo la energía necesaria para la vida. Considere un grupo de las sustancias enumeradas: carbohidratos.
Clasificación de carbohidratos
La composición y estructura de los carbohidratos desde su descubrimiento estuvo determinada por su nombre. De hecho, según las primeras fuentes, se creía que se trataba de un grupo de compuestos en cuya estructura hay átomos de carbono asociados con moléculas de agua.
Un análisis más completo, así como la información acumulada sobre la diversidad de estas sustancias, permitió demostrar que no todos los representantes tienen solo tal composición. Sin embargoesta característica sigue siendo una de las que determina la estructura de los carbohidratos.
La clasificación moderna de este grupo de compuestos es la siguiente:
- Monosacáridos (ribosa, fructosa, glucosa, etc.).
- Oligosacáridos (bioses, triosis).
- Polisacáridos (almidón, celulosa).
Además, todos los carbohidratos se pueden dividir en los siguientes dos grandes grupos:
- restauración;
- no reparador.
La estructura de las moléculas de carbohidratos de cada grupo se considerará con más detalle.
Monosacáridos: características
Esta categoría incluye todos los carbohidratos simples que contienen un grupo aldehído (aldosas) o cetona (cetosas) y no más de 10 átomos de carbono en la estructura de la cadena. Si observa la cantidad de átomos en la cadena principal, los monosacáridos se pueden dividir en:
- triosas (gliceraldehído);
- tetrosas (eritrulosa, eritrosa);
- pentosas (ribosa y desoxirribosa);
- hexosas (glucosa, fructosa).
Todos los demás representantes no son tan importantes para el cuerpo como los enumerados.
Características de la estructura de las moléculas
Según su estructura, las monosas pueden presentarse tanto en forma de cadena como en forma de carbohidrato cíclico. ¿Como sucedió esto? El caso es que el átomo de carbono central en el compuesto es un centro asimétrico alrededor del cual la molécula en solución puede girar. Así es como se forman los isómeros ópticos de los monosacáridos en forma L y D. Dondela fórmula de la glucosa, escrita en forma de cadena lineal, puede ser captada mentalmente por el grupo aldehído (o cetona) y enrollada en una bola. Se obtendrá la fórmula cíclica correspondiente.
La estructura química de los carbohidratos de la serie monoz es bastante simple: varios átomos de carbono forman una cadena o ciclo, de cada uno de los cuales los grupos hidroxilo y los átomos de hidrógeno están ubicados en diferentes o en el mismo lado. Si todas las estructuras del mismo nombre están en un lado, se forma un isómero D, si son diferentes con alternancia entre sí, se forma un isómero L. Si escribimos la fórmula general del representante más común de los monosacáridos de glucosa en forma molecular, se verá así: . Además, este registro también refleja la estructura de la fructosa. Después de todo, químicamente, estas dos monosas son isómeros estructurales. La glucosa es un alcohol aldehído, la fructosa es un alcohol cetónico.
La estructura y las propiedades de los carbohidratos de varios monosacáridos están estrechamente interrelacionadas. De hecho, debido a la presencia de grupos aldehído y cetona en la composición de la estructura, pertenecen a los aldehídos y cetoalcoholes, lo que determina su naturaleza química y las reacciones en las que pueden participar.
Así, la glucosa exhibe las siguientes propiedades químicas:
1. Reacciones debidas a la presencia de un grupo carbonilo:
- oxidación - reacción de "espejo de plata";
- con hidróxido de cobre (II) recién precipitado - ácido aldónico;
- los agentes oxidantes fuertes son capaces de formar ácidos dibásicos (aldárico), convirtiendo no solo el aldehído, sino también un grupo hidroxilo;
- recuperación: convertidos en alcoholes polihídricos.
2. La molécula también contiene grupos hidroxilo, lo que refleja la estructura. Propiedades de los carbohidratos afectadas por los datos de agrupación:
- capacidad de alquilar - la formación de éteres;
- acilación - formación de ésteres;
- Reacción cualitativa del hidróxido de cobre (II).
3. Propiedades altamente específicas de la glucosa:
- butírico;
- alcohol;
- fermentación del ácido láctico.
Funciones realizadas en el cuerpo
La estructura y la función de los carbohidratos de la serie monoses están estrechamente relacionadas. Estos últimos consisten, en primer lugar, en la participación en las reacciones bioquímicas de los organismos vivos. ¿Qué papel juegan los monosacáridos en esto?
- Base para la producción de oligo y polisacáridos.
- Las pentosas (ribosa y desoxirribosa) son las moléculas más importantes involucradas en la formación de ATP, ARN, ADN. Y ellos, a su vez, son los principales proveedores de material hereditario, energía y proteína.
- La concentración de glucosa en la sangre humana es un verdadero indicador de la presión osmótica y sus cambios.
Oligosacáridos: estructura
La estructura de los carbohidratos de este grupo se reduce a la presencia de dos (diosas) o tres (triosas) moléculas de monosacáridos en la composición. También los hay que incluyen 4, 5 o más estructuras (hasta 10), pero los más comunes son los disacáridos. Es decir, durante la hidrólisis.los compuestos se descomponen para formar glucosa, fructosa, pentosa, etc. ¿Qué compuestos entran en esta categoría? Un ejemplo típico es la sacarosa (azúcar de caña común), lactosa (el principal componente de la leche), m altosa, lactulosa, isom altosa.
La estructura química de los carbohidratos de esta serie tiene las siguientes características:
- Fórmula general de especies moleculares: C12H22O11.
- Dos residuos de monosa idénticos o diferentes en la estructura del disacárido están conectados entre sí mediante un puente glucosídico. La naturaleza de este compuesto determinará la capacidad reductora del azúcar.
- Reducción de disacáridos. La estructura de los carbohidratos de este tipo consiste en la formación de un puente glucosídico entre los grupos hidroxilo del aldehído y los grupos hidroxilo de diferentes monomoléculas. Estos incluyen: m altosa, lactosa, etc.
- No reductor - un ejemplo típico de sacarosa - cuando se forma un puente entre los hidroxilos de solo los grupos correspondientes, sin la participación de la estructura de aldehído.
Por lo tanto, la estructura de los carbohidratos se puede representar brevemente como una fórmula molecular. Si se necesita una estructura detallada detallada, se puede representar utilizando las proyecciones gráficas de Fisher o las fórmulas de Haworth. Específicamente, dos monómeros cíclicos (monosas) son diferentes o idénticos (dependiendo del oligosacárido), interconectados por un puente glucosídico. Al construir, se debe tener en cuenta la capacidad de restauración para mostrar correctamente la conexión.
Ejemplos de moléculas de disacárido
Si la tarea tiene el formato: "Observe las características estructurales de los carbohidratos", entonces para los disacáridos es mejor indicar primero de qué residuos de monosa se trata. Los tipos más comunes son:
- sacarosa - construida a partir de alfa-glucosa y beta-fructosa;
- m altosa - a partir de residuos de glucosa;
- celobiosa: consta de dos residuos de betaglucosa en forma de D;
- lactosa - galactosa + glucosa;
- lactulosa - galactosa + fructosa y así sucesivamente.
Luego, de acuerdo con los residuos disponibles, se debe elaborar una fórmula estructural con una indicación clara del tipo de puente glucosídico.
Importancia para los organismos vivos
El papel de los disacáridos también es muy importante, no solo la estructura es importante. Las funciones de los carbohidratos y las grasas son generalmente similares. La base es el componente energético. Sin embargo, para algunos disacáridos individuales, se debe dar su significado específico.
- La sacarosa es la principal fuente de glucosa en el cuerpo humano.
- La lactosa se encuentra en la leche materna de los mamíferos, incluido hasta un 8 % en la leche de las mujeres.
- La lactulosa se obtiene en un laboratorio para uso médico y se añade a los productos lácteos.
Cualquier disacárido, trisacárido, etc. en el cuerpo humano y otras criaturas sufre una hidrólisis instantánea para formar monos. Es esta característica la que subyace al uso de esta clase de carbohidratos por parte de los seres humanos en su forma cruda e in alterada (remolacha o azúcar de caña).
Polisacáridos: características de las moléculas
Las funciones, composición y estructura de los carbohidratos de esta serie son de gran importancia para los organismos de los seres vivos, así como para la actividad económica humana. Primero, debes averiguar qué carbohidratos son polisacáridos.
Hay muchos de ellos:
- almidón;
- glucógeno;
- mureína;
- glucomanano;
- celulosa;
- dextrina;
- galactomanano;
- muromin;
- sustancias pécticas;
- amilosa;
- quitina.
Esta no es una lista completa, sino solo los más significativos para animales y plantas. Si realiza la tarea "Marque las características estructurales de los carbohidratos de varios polisacáridos", primero debe prestar atención a su estructura espacial. Estas son moléculas gigantescas muy voluminosas, que consisten en cientos de unidades monoméricas entrecruzadas por enlaces químicos glucosídicos. A menudo, la estructura de las moléculas de carbohidratos polisacáridos es una composición en capas.
Existe una cierta clasificación de tales moléculas.
- Homopolisacáridos: consisten en las mismas unidades repetidas de monosacáridos. Dependiendo de las monosas, pueden ser hexosas, pentosas, etc. (glucanos, mananos, galactanos).
- Heteropolisacáridos - formados por diferentes unidades monoméricas.
Los compuestos con una estructura espacial lineal deben incluir, por ejemplo, celulosa. La mayoría de los polisacáridos tienen una estructura ramificada: almidón, glucógeno, quitina, etc.
Papel en el cuerpo de los seres vivos
La estructura y funciones de este grupo de carbohidratos están estrechamente relacionadas con la actividad vital de todas las criaturas. Así, por ejemplo, las plantas en forma de nutriente de reserva acumulan almidón en diferentes partes del brote o la raíz. La principal fuente de energía para los animales son nuevamente los polisacáridos, cuya descomposición produce bastante energía.
Los carbohidratos juegan un papel muy importante en la estructura de la célula. La cubierta de muchos insectos y crustáceos consiste en quitina, la mureína es un componente de la pared celular bacteriana, la celulosa es la base de las plantas.
El nutriente de reserva de origen animal son las moléculas de glucógeno o, como se le llama más comúnmente, la grasa animal. Se almacena en partes separadas del cuerpo y realiza no solo una función energética, sino también protectora contra las influencias mecánicas.
Para la mayoría de los organismos, la estructura de los carbohidratos es de gran importancia. La biología de cada animal y planta es tal que requiere una fuente constante de energía, inagotable. Y solo ellos pueden dar esto, y sobre todo en forma de polisacáridos. ¡Entonces, la descomposición completa de 1 g de carbohidratos como resultado de procesos metabólicos conduce a la liberación de 4.1 kcal de energía! Este es el máximo, no más conexiones. Es por ello que los carbohidratos deben estar presentes en la dieta de cualquier persona y animal. Las plantas, en cambio, se cuidan solas: en el proceso de fotosíntesis, forman almidón en su interior y lo almacenan.
Propiedades generales de los carbohidratos
La estructura de las grasas, proteínas y carbohidratosgeneralmente similares. Después de todo, son todas macromoléculas. Incluso algunas de sus funciones son de carácter común. Debe resumirse el papel y la importancia de todos los carbohidratos en la vida de la biomasa del planeta.
- La composición y estructura de los carbohidratos implica su uso como material de construcción para la cubierta de las células vegetales, las membranas animales y bacterianas, así como la formación de orgánulos intracelulares.
- Función protectora. Es característico de los organismos vegetales y se manifiesta en la formación de espinas, espinas, etc.
- Función plástica: la formación de moléculas vitales (ADN, ARN, ATP y otras).
- Función de receptor. Los polisacáridos y los oligosacáridos son participantes activos en las transferencias de transporte a través de la membrana celular, "protectores" que capturan los efectos.
- El papel de la energía es el más significativo. Proporciona la máxima energía para todos los procesos intracelulares, así como para el trabajo de todo el organismo en su conjunto.
- Regulación de la presión osmótica: la glucosa controla esto.
- Algunos polisacáridos se convierten en un nutriente de reserva, una fuente de energía para las criaturas animales.
Por lo tanto, es obvio que la estructura de las grasas, las proteínas y los carbohidratos, sus funciones y su papel en los organismos de los sistemas vivos son de importancia decisiva y decisiva. Estas moléculas son las creadoras de la vida, también la preservan y la sustentan.
Carbohidratos con otros compuestos macromoleculares
También se conoce el papel de los carbohidratos no en su forma pura, sino en combinación con otras moléculas. Estos incluyen los más comunescomo:
- glicosaminoglicanos o mucopolisacáridos;
- glucoproteínas.
La estructura y las propiedades de los carbohidratos de este tipo son bastante complejas, porque una variedad de grupos funcionales se combinan en un complejo. El papel principal de las moléculas de este tipo es la participación en muchos procesos vitales de los organismos. Los representantes son: ácido hialurónico, sulfato de condroitina, heparán, sulfato de queratán y otros.
También existen complejos de polisacáridos con otras moléculas biológicamente activas. Por ejemplo, glicoproteínas o lipopolisacáridos. Su existencia es importante en la formación de las reacciones inmunológicas del organismo, ya que forman parte de las células del sistema linfático.
