Química · Unidad 12 — Compuestos del carbono y biomoléculas
Hidratos de carbono y lípidos
Los azúcares y las grasas son las dos formas en que el cuerpo guarda y mueve energía, y las dos se arman con la misma jugada química: unir dos piezas soltando una molécula de agua.
La explicación
Hidratos de carbono: la unidad es el monosacárido
También se los llama glúcidos o azúcares. El nombre viene de que muchos responden a Cn(H2O)n, como si fueran carbono hidratado; es una coincidencia de fórmula, no una descripción de la estructura. Son polialcoholes con un carbonilo: varios −OH y un grupo aldehído o cetona.
Las tres comparten la fórmula y son isómeras entre sí: la glucosa es un aldehído, la fructosa una cetona. Eso las hace tres compuestos distintos, con tres sabores y tres rutas metabólicas.
La unión glucosídica: se arma soltando agua
Dos monosacáridos se unen por un oxígeno puente, y en el camino se va una molécula de agua. Es una condensación:
La cuenta de masas cierra sola: 180,0 + 180,0 − 18,0 = 342,0 g/mol. Ese descuento de 18 por cada unión es la herramienta más útil de todo el tema.
- Maltosa = glucosa + glucosa
- Sacarosa = glucosa + fructosa (el azúcar de mesa)
- Lactosa = glucosa + galactosa (el de la leche)
La reacción inversa es la hidrólisis: se rompe la unión y se consume una molécula de agua. Es lo que hacen las enzimas digestivas. Quien no fabrica lactasa no puede hidrolizar la lactosa, que entonces llega entera al intestino grueso: eso es la intolerancia.
Polisacáridos: la misma glucosa, tres destinos
Glucógeno — reserva de energía animal, en el hígado y en el músculo. Muy ramificado, para poder soltar glucosa rápido.
Celulosa — estructural, en la pared de las células vegetales. Es también un polímero de glucosa, pero el tipo de unión es otro y no tenemos la enzima que lo corta: pasa de largo como fibra.
Con n unidades encadenadas en fila hay n − 1 uniones, y por lo tanto n − 1 moléculas de agua liberadas al armarlo y n − 1 consumidas al digerirlo.
Lípidos: definidos por lo que no hacen
Los lípidos no son una familia química sino un grupo definido por una propiedad física: no se disuelven en agua y sí en solventes orgánicos. Por eso adentro hay moléculas muy distintas entre sí.
Un triglicérido es un glicerol —un alcohol de tres carbonos con tres −OH— unido a tres ácidos grasos. Cada unión entre un −OH y un −COOH es un enlace éster y suelta una molécula de agua: tres uniones, tres aguas.
Que el resultado sea aceite o grasa lo decide la forma de las colas:
- Saturados: sin dobles enlaces, cadenas derechas que se apilan bien. Fuerzas de London fuertes, punto de fusión alto. Sólidos, como la manteca.
- Insaturados: con dobles enlaces cis, que meten un codo en la cadena. Apilados peor, fuerzas más débiles, punto de fusión bajo. Líquidos, como el aceite de girasol.
Los otros dos lípidos que importan en salud: los fosfolípidos, que tienen una cabeza polar y dos colas apolares y por eso arman espontáneamente la bicapa de todas las membranas celulares, y los esteroides, cuatro anillos fusionados. El colesterol es un esteroide: forma parte de las membranas y es la materia prima de las hormonas sexuales y de la vitamina D.
Un fragmento lineal de almidón está formado por 5 unidades de glucosa (C6H12O6, M = 180,0 g/mol). Usá H2O = 18,0 g/mol. a) ¿Cuántas uniones glucosídicas tiene? b) ¿Cuántas moléculas de agua se liberaron al formarlo? c) Calculá su masa molar. d) ¿Cuántas moléculas de agua consume su hidrólisis total?
a) Las uniones. Cinco piezas en fila dejan cuatro espacios entre ellas:
b) El agua liberada. Cada unión que se forma expulsa una molécula de agua, así que son tantas como uniones: 4 moléculas. El número sale de las uniones, no de las glucosas.
c) La masa molar. Se suman las cinco glucosas y se descuenta lo que se fue:
Si alguien informa 900,0 se olvidó del descuento, y el error crece con el largo de la cadena: en un polisacárido de mil unidades el agua descontada pesa casi 18 000 g/mol.
d) La hidrólisis. Para volver a las cinco glucosas sueltas hay que romper las cuatro uniones, y cada ruptura consume una molécula de agua: 4 moléculas.
Control de masas: 828,0 + 4 × 18,0 = 900,0 = 5 × 180,0. Lo que se liberó al armar es exactamente lo que se consume al desarmar. ✔
Dónde se cae la mayoría
- Sumar las masas de los monosacáridos sin descontar el agua. Cada unión que se forma se lleva 18,0 g/mol.
- Contar una unión por unidad. En una cadena de n piezas hay n − 1 uniones: las dos puntas quedan libres.
- Invertir el sentido del agua: la condensación la libera, la hidrólisis la consume.
- Creer que el aceite y la manteca se diferencian en cuántos ácidos grasos tienen. Todo triglicérido tiene tres; lo que cambia es si esas cadenas están saturadas o no.
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 y lípidos →Los otros temas de la unidad 12
Compuestos del carbono y biomoléculas