Biología (08) · Unidad 2 — Las moléculas de la vida
Hidratos de carbono: mono, di y polisacáridos
Los hidratos de carbono son azúcares y sus cadenas. Los monosacáridos, como la glucosa, se unen de a dos (disacáridos) o de a cientos (polisacáridos) soltando una molécula de agua por cada enlace. Almidón y glucógeno guardan glucosa; celulosa y quitina sostienen.
La explicación
El problema: de dónde sale la energía de cada día
Un pan, una papa o un plato de fideos terminan, en el intestino, convertidos en lo mismo: glucosa. Es el combustible que usan casi todas las células, y las neuronas casi no usan otro. La glucosa es un hidrato de carbono (o glúcido, o carbohidrato), la familia de los azúcares y de las cadenas que se arman con ellos.
Su fórmula general es (CH₂O)ₙ: carbono, hidrógeno y oxígeno, con el doble de hidrógenos que de oxígenos, como en el agua (de ahí lo de «hidrato» de carbono). La glucosa es C₆H₁₂O₆. Tienen muchos grupos –OH, y por eso los chicos se disuelven bien en agua (tema 2.1).
Los monosacáridos: las piezas sueltas
Un monosacárido es un azúcar que no se puede partir en azúcares más chicos. Se clasifican por la cantidad de carbonos:
Pentosas (5 C): la ribosa, que forma el ARN y el ATP, y la desoxirribosa (una ribosa a la que le falta un oxígeno), que forma el ADN.
Hexosas (6 C): la glucosa, la fructosa (la de las frutas y la miel) y la galactosa (la de la leche, unida a la glucosa).
También se separan por el grupo que llevan: las aldosas tienen un grupo aldehído (glucosa, galactosa, ribosa) y las cetosas, un grupo cetona (fructosa). En el agua, las pentosas y las hexosas se cierran sobre sí mismas y forman un anillo: el hexágono de la glucosa que aparece en los libros.
1. Contá los carbonos: 5 es pentosa, 6 es hexosa.
2. Si el nombre termina en «-osa» y no se puede partir, es un monosacárido.
3. Ribosa y desoxirribosa son las de los ácidos nucleicos; glucosa, la del combustible.
Misma fórmula, otra forma: estereoisómeros
La glucosa, la galactosa y la fructosa tienen la misma fórmula, C₆H₁₂O₆, y sin embargo son azúcares distintos: el cuerpo las trata distinto. Lo que cambia es cómo están acomodados los átomos en el espacio. Se llaman isómeros, y cuando lo único que cambia es la orientación en el espacio de algún –OH, estereoisómeros: la glucosa y la galactosa difieren sólo en de qué lado queda el –OH de un carbono.
Dos formas de esto importan en la materia. Una: casi todos los azúcares de los seres vivos son de la forma D, y no de su imagen en el espejo, la L. Otra: al cerrarse el anillo, el –OH del carbono 1 puede quedar abajo (α) o arriba (β) del plano. Esa diferencia, que parece mínima, separa el almidón que digerimos de la celulosa que no.
Unir azúcares: el enlace glicosídico
Dos monosacáridos se unen por un enlace glicosídico: el –OH de uno reacciona con el –OH del otro, queda un oxígeno haciendo de puente y se libera una molécula de agua. Esa reacción, que une piezas sacando agua, se llama condensación (o deshidratación). La inversa, que separa las piezas agregando agua, es la hidrólisis: es lo que hacen las enzimas digestivas.
Sacarosa = glucosa + fructosa (el azúcar de mesa, de la caña o la remolacha).
Lactosa = glucosa + galactosa (la de la leche).
Un ejemplo cotidiano: para absorber la lactosa, el intestino tiene que hidrolizarla con una enzima, la lactasa. Mucha gente adulta produce poca lactasa: la lactosa llega entera al intestino grueso, la fermentan las bacterias y aparecen los gases. Eso es la intolerancia a la lactosa.
Las cadenas de tres a unas diez unidades son oligosacáridos; van pegados a proteínas y lípidos de la cara externa de la membrana y sirven para que las células se reconozcan (el grupo sanguíneo, por ejemplo).
1. Cada enlace glicosídico libera una molécula de agua.
2. En una cadena de n monosacáridos hay n − 1 enlaces: se liberan n − 1 aguas. Si la cadena está ramificada, la cuenta es la misma: cada pieza nueva entra con un solo enlace.
3. La fórmula del polímero es la suma de las piezas menos esas aguas. Maltosa: 2 × C₆H₁₂O₆ − H₂O = C₁₂H₂₂O₁₁.
4. Para hidrolizarlo entero hacen falta las mismas n − 1 aguas.
Los polisacáridos: guardar y sostener
Un polisacárido es una cadena de cientos o miles de monosacáridos. Si todas las piezas son iguales es un homopolisacárido; si alternan dos clases, un heteropolisacárido. Se ordenan mejor por su función:
Estructurales. Celulosa: la pared de las células vegetales; es la molécula orgánica más abundante del planeta. Es glucosa, pero con enlaces β: las cadenas salen rectas, se acomodan paralelas y se pegan entre sí por puentes de hidrógeno en fibras muy resistentes. Las personas no tenemos la enzima que corta el enlace β, y la celulosa pasa sin digerirse: es la «fibra» de la dieta. Quitina: el caparazón de los insectos y los crustáceos y la pared de los hongos; su monómero es un derivado de la glucosa con nitrógeno.
1. ¿Guarda energía? Si es de planta, almidón; si es de animal, glucógeno.
2. ¿Sostiene? En plantas, celulosa; en insectos, crustáceos y hongos, quitina.
3. Almidón, glucógeno y celulosa son todos de glucosa: lo que los diferencia es el tipo de enlace (α o β) y las ramificaciones.
La lactosa de la leche se forma a partir de dos monosacáridos. a) ¿Cuáles son? b) ¿Qué enlace los une y qué se libera al formarlo? c) ¿Cuál es la fórmula de la lactosa, sabiendo que los dos monosacáridos son C₆H₁₂O₆? d) ¿Qué le pasa a una persona que casi no produce lactasa cuando toma un vaso de leche?
Un disacárido es dos monosacáridos unidos por condensación: se forma un enlace glicosídico y se va una molécula de agua.
b) Un enlace glicosídico: un oxígeno queda de puente entre los dos anillos. Al formarse se libera una molécula de agua: es una condensación.
c) Se suman las dos fórmulas y se resta el agua:
C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆ = C₁₂H₂₄O₁₂
C₁₂H₂₄O₁₂ − H₂O = C₁₂H₂₂O₁₁. Es la misma fórmula que la maltosa y la sacarosa: los tres disacáridos son isómeros.
d) La lactosa no se puede absorber entera: hay que hidrolizarla (agregando agua) en glucosa y galactosa, y eso lo hace la lactasa. Sin suficiente lactasa, la lactosa sigue de largo al intestino grueso, las bacterias la fermentan y producen gases: hinchazón y malestar. Es la intolerancia a la lactosa.
Dónde se pierde el ejemplo: en el c), sumar las fórmulas y olvidarse de restar el agua (da C₁₂H₂₄O₁₂), y en el d), decir que el problema es la leche «en general» cuando es un disacárido puntual que no se digiere.
Los animales guardan la glucosa que les sobra como glucógeno y no como glucosa suelta. ¿Qué ventajas tiene guardarla así, y por qué el glucógeno está tan ramificado?
Guardar mucho sin desordenar la célula. Miles de glucosas sueltas serían miles de partículas disueltas: harían que entrara agua a la célula por ósmosis hasta hincharla (tema 3.3). Unidas en una sola molécula de glucógeno son una partícula: la misma glucosa, casi sin efecto osmótico. Además, una molécula grande no se escapa de la célula.
La comparación con el almidón. La amilopectina de las plantas también se ramifica, pero menos. Una papa no necesita sacar energía de golpe; un músculo sí.
Por qué no todo es grasa. La grasa guarda más energía por gramo (tema 2.3), pero se moviliza más despacio y no sirve para trabajar sin oxígeno. El glucógeno es la reserva rápida; la grasa, la de largo plazo.
Dónde se pierde el punto: en contestar sólo «porque ocupa menos lugar». La razón que piden es doble: una molécula grande no pesa osmóticamente, y las ramas permiten soltar glucosa rápido.
Dónde se cae la mayoría
- Pensar que almidón, glucógeno y celulosa están hechos de monómeros distintos. Los tres son cadenas de glucosa; cambian el tipo de enlace y las ramas.
- Contar tantas moléculas de agua como monosacáridos. Se libera una por enlace, y en una cadena de n piezas hay n − 1 enlaces.
- Sumar una molécula de agua extra por cada ramificación. Una rama es un enlace más, pero la pieza que entra por ahí no forma otro: el total sigue siendo n − 1.
- Confundir condensación con hidrólisis. La condensación une y libera agua; la hidrólisis separa y consume agua.
- Creer que la glucosa y la galactosa son la misma molécula porque tienen la misma fórmula. Son estereoisómeros: mismos átomos, otra disposición en el espacio.
Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento.
Practicar Hidratos de carbono: mono, di y polisacáridos →Dónde entra este tema en el parcial
- Primer parcial — La mayonesa casera15 puntos · resuelto paso a paso
Los otros temas de la unidad 2
Las moléculas de la vida