Biomoléculas orgánicas: carbohidratos
CN.B.5.1.5. Usar modelos y describir la estructura, diversidad y función de las biomoléculas que constituyen la materia viva, y experimentar con procedimientos sencillos.
Cada día, sin pensarlo demasiado, decides qué comer: un pan con mermelada, una fruta o quizás un plato más sustancioso. Pero detrás de cada elección hay una historia molecular fascinante. Las biomoléculas —esas diminutas estructuras invisibles al ojo— son las verdaderas responsables de que puedas correr, pensar o incluso soñar. Los carbohidratos, por ejemplo, son como pequeñas baterías químicas que almacenan y liberan energía en los momentos precisos. ¿Podría entender su estructura y función cambiar la forma en que eliges tus alimentos? ¿Qué ocurriría si supieras qué moléculas te impulsan y cuáles solo engañan tu sensación de energía?
En esta clase exploraremos los secretos científicos detrás de los alimentos que consumimos, comprendiendo cómo su composición química se relaciona con la vida misma.
Los hidratos de carbono son aquellas sustancias que contienen agua; el carbono es un elemento básico en los seres vivos. Por tanto, estos compuestos orgánicos incluyen carbono, hidrógeno, pero también oxígeno.
Las formas más importantes en las que se encuentran los carbohidratos se diferencian entre complejas y simples, con y sin beneficios nutricionales.
Carbohidratos complejos
Se hallan en los cereales integrales, las verduras y tubérculos ricos en almidón (remolacha, acelga, papas, etc.) y las legumbres.
Carbohidratos simples
Contienen vitaminas y minerales que se encuentran en la fruta fresca, las verduras, la leche y sus derivados.
Carbohidratos aún más simples y sin beneficios nutricionales
Se encuentran en los azúcares procesados y refinados (como el azúcar de mesa y las bebidas carbonatadas).
Competencia socioemocional. El exceso de azúcares sin el debido aseo bucal destruye la dentadura. ¡Evita los dulces!
Estructura y función de los carbohidratos
Los carbohidratos, hidratos de carbono o glúcidos son moléculas que forman diversos tipos de azúcares, como la común glucosa. Son grandes cadenas o polímeros formados por una estructura básica de carbono, asociado a átomos de oxígeno (–C–H–O–) y grupos hidroxilo (–OH), en una proporción de 1:2:1. Su fórmula es (C H2 O), es decir, por 1 átomo de carbono habrá siempre 2 átomos de hidrógeno y 1 átomo de oxígeno. Siendo la glucosa el azúcar más simple, su fórmula es: C6 H12 O6
La función de los carbohidratos, que presentan enlaces covalentes, es decir formados al compartir un par de electrones entre los dos átomos, uno procedente de cada átomo que los mantiene unidos (y los vuelve difíciles de romper), es proporcionar energía, que puede ser empleada inmediatamente o ser almacenada para su uso posterior. Ciertos carbohidratos también funcionan como elementos estructurales, por ejemplo, como parte de las paredes celulares.
Clasificación de acuerdo con su tamaño
Los carbohidratos son cadenas de diferentes tamaños, dependiendo del número de moléculas que los componen. Se clasifican en monosacáridos, disacáridos y polisacáridos.
Monosacáridos
Se designan así los carbohidratos formados por una sola molécula (es decir que son los monómeros de los carbohidratos) de azúcar, como la glucosa. Este azúcar está presente en todas las células vivas, porque es la principal fuente de energía. La glucosa se crea naturalmente en el proceso de fotosíntesis, en el cual, simultáneamente y como producto se elabora oxígeno.
Existen algunos tipos de monosacáridos, dependiendo del número de carbonos en la cadena o en los anillos. La proporción de carbono, hidrógeno y oxígeno es 1:2:1, y su fórmula química general es Cn H2n O n. Los monosacáridos son solubles en agua, y son la unidad estructural de los disacáridos y de los polisacáridos.
Entre los monosacáridos más importantes están los siguientes:
Disacáridos
Los disacáridos son compuestos formados por dos o más monosacáridos. Los disacáridos seguirían la configuración (C H2 O)n , en donde n significa el número de moléculas de monosacáridos. Al formarse o sintetizarse, se libera una molécula de agua y se forma un enlace O-glucosídico. Dos moléculas de glucosa formarían un disacárido de cadena corta, siendo su fórmula C12 H22 O12.
Un enlace O-glucosídico es un enlace que se realiza entre dos –OH de dos monosacáridos. Puede ser α o β.
La función primordial de los disacáridos es almacenar energía para ser utilizada a corto plazo, especialmente en las plantas.
También son moléculas solubles en agua, en menor proporción que los monosacáridos. Funcionan mejor como moléculas de reserva energética.
A continuación se detallan los disacáridos más importantes, de qué se forman y en dónde se encuentran:
Laboratorio casero. El yodo colorea los carbohidratos. En casa, puedes comprobar la cantidad de almidón que hay en alimentos como papa, zanahoria, fideos, pan, plátano, manzana o choclo. En cada una de estas muestras cortadas, coloca unas gotas de yodo. Mira cuál se colorea más y cuál menos (esto indica cuál contiene más o menos almidón).
Polisacáridos
Los polisacáridos son grandes cadenas o polímeros de monosacáridos. Por lo tanto, su fórmula general será la misma que para los disacáridos: (C H2 O)n. Las cadenas pueden llegar a tener cientos de miles de monosacáridos. Son los glúcidos más complejos de todos, porque están formados por la unión de más de cien monosacáridos por enlaces glucosídicos, con lo cual forman macromoléculas enormes. Son moléculas muy poco solubles en agua o insolubles, por su enorme tamaño. La función primaria de estas moléculas es la de reserva energética (almidón o glucógeno), y formar estructuras celulares fundamentales en vegetales y bacterias. Los polisacáridos más importantes a nivel biológico son los almidones (en las plantas) y el glucógeno (hígado de los animales).
Los carbohidratos son básicos en una dieta saludable, ya que pasan a formar parte de estructuras y dan energía calórica que es necesaria para todos los procesos vitales. Pero, al consumir en exceso, en especial los azúcares simples, tiene consecuencias negativas para el organismo como el sobrepeso u obesidad, debido a que el azúcar que no se gasta en el metabolismo, se almacena en forma de grasa.
A continuación se detalla la estructura y función de los principales polisacáridos.
Interdisciplinariedad. Biología y Nutrición. Los carbohidratos son parte importante en la alimentación de los seres vivos, pues son fuente de energía para las funciones del organismo. Consumirlos en demasía, sin embargo, puede causar sobrepeso. ¿Qué consecuencias para la salud tendría una escasa dieta de carbohidratos?
