oxidación y reducción en la digestión
La oxidación puede entenderse desde varios puntos de vista. Así, la adición de oxígeno a una molécula es una forma de oxidación. Talmbién lo es la oxidación del hidrógeno para formar agua. Cada oxidación va acompañada de un proceso o reacción opuesta, la reducción, que en el caso del agua, el oxígeno es el componente reducido.
Una forma más general de intepretar las reacciones óxido-reducción es el recordar que están basadas en la liberación de electrones (oxidación) y en la adición de electrones (reducción) de los átomos de una molécula. Los electrones nunca están libres, se transfieren a un electrón aceptor que él mismo llega ser reducido en el proceso. Por ejemplo, el hierro en los citocromos de la cadena respiratoria terminal experimenta reducciones y oxidaciones basadas en las adición o liberación de electrones, respectivamente.
Radicales libres y especies reactivas de oxígeno
Radicales libres son especies químicas que tienen un electrón no pareado, y pueden, por ello, ser considerados como fragmentos muy reactivos de moléculas. Según este concepto, en la bioquímica de los radicales libres, los reactantes más importantes de la célula están constituidos por el oxigeno y sus radicales derivados, así como por los metales de transición, como el hierro en los estados de óxido-reducción férrico y ferroso, así como el cobre en los de cuproso y cúprico.
Se denominan especies reactivas a moléculas más complejas que pueden tener oxígeno o no en la parte reactiva, en ocasiones pueden ser más reactivas que los mismos radicales libres.
Algunos radicales libres y especies reactivas son: oxígeno molecular, radical hidroxilo, radical anión superóxido, radical orgánico, radical alcoxilo, radical peroxilo, radical fenoxilo, radical nitroanión, radical nitroxilo, radical tiilo, radical perhidroxilo, peróxido de hidrógeno, singulete de oxígeno, hidroperóxido orgánico.
Formación de radicales libre y de especies reactivasLos radicales libres se forman a partir de moléculas estables por procesos de fisión homolítica y reacciones de transferencia de electrones. Los factores conocidos que favorecen la formación de radicales libres son:
a) radiación ionizante (ultravioleta, visible, térmica)
b) excesiva disponibilidad de metales de transición
c) efectos adversos de fármacos y de compuestos químicos tóxicos
d) exceso de oxígeno o aumento de su concentración
e) estrés oxidativo en diversos estados patológicos
f) excesiva leucocitosis o fagocitosis
g) interrupción de la cadena mitocondrial de electrones
h) activación del metabolismo del ácido araquidónico
i) fragmentación del grupo hem con liberación de hierro
j) disminución de la capacidad antioxidante enzimática, como ocurre en la desnutrición
La vida media de los radicales libres es de fracciones de segundo por lo que es muy difícil su cuantificación y se requiere una tecnología muy compleja. Por ello, las orientaciones últimas se orientan fundamentalmente hacia la determinación y evaluación de las moléculas modificadas por los radicales libres y por las especies reactivas.
Peroxidación de los lípìdosEs un fenómeno en el que una molécula reactiva ataca a un ácido graso no saturado en el carbono vecino a un enlace p, que es el más reactivo debido al doble enlace. Con ello se inicia la modificación de la estructura molecular y se suceden una serie de reacciones en cadena que pueden llegar a producir la destrucción de las membranas y formar productos secundarios capaces de inactivar las enzimas o reaccionar con grupos específicos de proteínas o interactuar con el ADN celular.
Oxidación de las proteínasTodas las cadenas laterales de los aminoácidos que forman parte de proteínas son sensibles a la acción de los oxidantes y radicales libres. Por ello, la exposición de proteínas a sistemas generadores de radicales libres conduce a modificaciones de la estructura terciaria, que puede acompañarse de pérdidas de su función biológica. Puesto que la estructura secundaria se establece mediante puentes de hidrógeno entre los enlaces peptíticos de la cadena, también en éstos se presentan alteraciones por la presencia de radicales libres y de oxidantes.
Las consecuencias del daño en las proteínas por radicales libres pueden ser: a) inhibición de diversas actividades enzimaticas, b) modificación de las membranas celulares, c) alteración de la función celular, d) modificación del transporte de sustratos y nutrientes, e) agregación y entrecruzamiento de receptores hormonales, f) afectación del transporte de iones (Na+ y K+) e inhibición de ATPasas y del Ca 2+, g) modificaciones de epitopos, h) alteraciones de hormonas y anticuerpos circulantes, i) alteración de la estructura de lipoproteínas.
Oxidación de los carbohidratosLa oxidación de los carbohidratos puede dar lugar a la formación de moléculas capaces de reaccionar con los grupos carbonilo de las proteínas, hechos que acontece con los monosacáridos, como la glucosa, y que se han descrito en la diabetes mellitus.
Patología y radicales libres
Las entidades patológicas que se admite estar relacionadas con acciones de los radicales libres y de las especies reactivas son las siguientes:
1. Procesos inflamatorios e inmunitarios: glomerulonefritis, vasculitis, enfermedades autoinmunitarias, artritis reumatoide.
2. Estados de isquemia: infarto de miocardio, rechazo de trasplantes, congelaciones, contractura de Dupuytren.
3. Reacciones inducidas por fármacos y toxinas: hemocromatosis idiopática, talasemia y otras anemias crónicas, deficiencias nutricionales, alcoholismo
4. Daño por radiación: exposición nuclear, radioterapia
5. Envejecimiento.
6. Alteraciones de los eritrocitos: intoxicación por plomo, procesos de hemólisis, anemias hemolíticas.
7. Trastornos neumológicos: efectos el humo del tabaco, enfisema pulmonar, displasia pulmonar, neumoconiosis profesionales.
8. Anomalías del sistema cardiovascular: cardiomiopatía alcohólica, aterosclerosis.
9. Trastornos nefrológicos: sindrome nefrótico, nefrotoxicidad por metales pesados.
10. Alteraciones del aparato digestivo: hepatitis por hidrocarburos, pancreatitis, lesiones gastrointestinales producidas por antiinflamatorios no esteroideos.
11. Trastonros el sistema nervioso y del muscular: deficiencia de vitamina E, enfermedad de Parkinson, lesión cerebral hipertensiva, distrofia musccular, esclerosis múltiple.
12. Alteraciones oculares: cataratas, degeneración retiniana, fibroplasia retrolental.
13. Trastornos tegumentarios: lesiones por radiación solar, por calor, porfiria, fotosensibilización, dermatitis por contacto.
Antioxidantes
Antioxidante con funcion biológica es aquella sustancia que, presente en concentraciones muy pequeñas, disminuye o evita la oxidación de un sustrato oxidable al actúar como un agente reductor más potente. Puede considerarse como un donador de electrones capaz de evitar una reacción en cadena de oxido-reducción.
Los antioxidantes, según el mecanismo de acción, se clasifican en : a) preventivos y b) secundarios.
a) antioxidantes preventivos actúan al comienzo de una cadena de oxidación, tal como los reductores de peróxidos orgánicos e inorgánicos: enzimas, glutation peroxidasa, catalasa y peroxidasa.
b) antioxidantes secundarios bloquean en alguna etapa la cadena de oxidación, una vez iniciada, al captar radicales libres: vitaminas E y C, enzima superóxido dismutasa.
Los antioxidantes segun su estructura química y su función biológica se clasifican en.
a) enzimas: glutation peroxidasa, catalasa y superóxido dismutasa.
b) compuestos no enzimáticos: vitaminas C y E, carotenoides, flavonoides, fenoles, polifenoles, fitoestrógenos, selenio y manganeso ácido lipoico, CoQ10.
Enfermedades y antioxidantesVarias son las entidades patológicas que se cree estar relacionadas y poderse beneficiar por la acción de los antioxidantes. Las más estudiadas han sido
a) Enfermedad cardiovascular. Hace tiempo que se piensa que la enfermedad comienza con la oxidación de radicales libres en cLDL.
b) Cáncer. Una alteración fundamental común a todos los cánceres es el daño de ADN, y los antioxidantes son parte de la protección que minimiza dicho daño.
c) Alteraciones de la vision. Dos enfermedades oculares son en parte debidas a la acción de radicales libres, cuales son las cataratas y la degeneración macular. Gran número de estudios sugiere que una dieta rica en antioxidantes ayuda en la prevención de dichas enfermedades.
d) Envejecimiento. Una de las teorías que se admiten como causa del envejecimiento es la acción de los radicales libres. Hasta ahora no se han observado hechos positivos con la utilización de antioxidantes en cuanto a la prevención del proceso involutivo del ser humano.
Azúcares
Los monosacáridos son azúcares simples
Clasificación de monosacáridos basado en el número de carbonos
Tetrosas
Pentosas
Hexosas
Heptosas
Formas lineales y anulares
Brillantes
PrivacyAmazon.comEstereoquímica
Azúcar-alcoholes, Aminoazúcares, y Ácidos urónicos
La oxidación puede entenderse desde varios puntos de vista. Así, la adición de oxígeno a una molécula es una forma de oxidación. Talmbién lo es la oxidación del hidrógeno para formar agua. Cada oxidación va acompañada de un proceso o reacción opuesta, la reducción, que en el caso del agua, el oxígeno es el componente reducido.
Una forma más general de intepretar las reacciones óxido-reducción es el recordar que están basadas en la liberación de electrones (oxidación) y en la adición de electrones (reducción) de los átomos de una molécula. Los electrones nunca están libres, se transfieren a un electrón aceptor que él mismo llega ser reducido en el proceso. Por ejemplo, el hierro en los citocromos de la cadena respiratoria terminal experimenta reducciones y oxidaciones basadas en las adición o liberación de electrones, respectivamente.
Radicales libres y especies reactivas de oxígeno
Radicales libres son especies químicas que tienen un electrón no pareado, y pueden, por ello, ser considerados como fragmentos muy reactivos de moléculas. Según este concepto, en la bioquímica de los radicales libres, los reactantes más importantes de la célula están constituidos por el oxigeno y sus radicales derivados, así como por los metales de transición, como el hierro en los estados de óxido-reducción férrico y ferroso, así como el cobre en los de cuproso y cúprico.
Se denominan especies reactivas a moléculas más complejas que pueden tener oxígeno o no en la parte reactiva, en ocasiones pueden ser más reactivas que los mismos radicales libres.
Algunos radicales libres y especies reactivas son: oxígeno molecular, radical hidroxilo, radical anión superóxido, radical orgánico, radical alcoxilo, radical peroxilo, radical fenoxilo, radical nitroanión, radical nitroxilo, radical tiilo, radical perhidroxilo, peróxido de hidrógeno, singulete de oxígeno, hidroperóxido orgánico.
Formación de radicales libre y de especies reactivasLos radicales libres se forman a partir de moléculas estables por procesos de fisión homolítica y reacciones de transferencia de electrones. Los factores conocidos que favorecen la formación de radicales libres son:
a) radiación ionizante (ultravioleta, visible, térmica)
b) excesiva disponibilidad de metales de transición
c) efectos adversos de fármacos y de compuestos químicos tóxicos
d) exceso de oxígeno o aumento de su concentración
e) estrés oxidativo en diversos estados patológicos
f) excesiva leucocitosis o fagocitosis
g) interrupción de la cadena mitocondrial de electrones
h) activación del metabolismo del ácido araquidónico
i) fragmentación del grupo hem con liberación de hierro
j) disminución de la capacidad antioxidante enzimática, como ocurre en la desnutrición
La vida media de los radicales libres es de fracciones de segundo por lo que es muy difícil su cuantificación y se requiere una tecnología muy compleja. Por ello, las orientaciones últimas se orientan fundamentalmente hacia la determinación y evaluación de las moléculas modificadas por los radicales libres y por las especies reactivas.
Peroxidación de los lípìdosEs un fenómeno en el que una molécula reactiva ataca a un ácido graso no saturado en el carbono vecino a un enlace p, que es el más reactivo debido al doble enlace. Con ello se inicia la modificación de la estructura molecular y se suceden una serie de reacciones en cadena que pueden llegar a producir la destrucción de las membranas y formar productos secundarios capaces de inactivar las enzimas o reaccionar con grupos específicos de proteínas o interactuar con el ADN celular.
Oxidación de las proteínasTodas las cadenas laterales de los aminoácidos que forman parte de proteínas son sensibles a la acción de los oxidantes y radicales libres. Por ello, la exposición de proteínas a sistemas generadores de radicales libres conduce a modificaciones de la estructura terciaria, que puede acompañarse de pérdidas de su función biológica. Puesto que la estructura secundaria se establece mediante puentes de hidrógeno entre los enlaces peptíticos de la cadena, también en éstos se presentan alteraciones por la presencia de radicales libres y de oxidantes.
Las consecuencias del daño en las proteínas por radicales libres pueden ser: a) inhibición de diversas actividades enzimaticas, b) modificación de las membranas celulares, c) alteración de la función celular, d) modificación del transporte de sustratos y nutrientes, e) agregación y entrecruzamiento de receptores hormonales, f) afectación del transporte de iones (Na+ y K+) e inhibición de ATPasas y del Ca 2+, g) modificaciones de epitopos, h) alteraciones de hormonas y anticuerpos circulantes, i) alteración de la estructura de lipoproteínas.
Oxidación de los carbohidratosLa oxidación de los carbohidratos puede dar lugar a la formación de moléculas capaces de reaccionar con los grupos carbonilo de las proteínas, hechos que acontece con los monosacáridos, como la glucosa, y que se han descrito en la diabetes mellitus.
Patología y radicales libres
Las entidades patológicas que se admite estar relacionadas con acciones de los radicales libres y de las especies reactivas son las siguientes:
1. Procesos inflamatorios e inmunitarios: glomerulonefritis, vasculitis, enfermedades autoinmunitarias, artritis reumatoide.
2. Estados de isquemia: infarto de miocardio, rechazo de trasplantes, congelaciones, contractura de Dupuytren.
3. Reacciones inducidas por fármacos y toxinas: hemocromatosis idiopática, talasemia y otras anemias crónicas, deficiencias nutricionales, alcoholismo
4. Daño por radiación: exposición nuclear, radioterapia
5. Envejecimiento.
6. Alteraciones de los eritrocitos: intoxicación por plomo, procesos de hemólisis, anemias hemolíticas.
7. Trastornos neumológicos: efectos el humo del tabaco, enfisema pulmonar, displasia pulmonar, neumoconiosis profesionales.
8. Anomalías del sistema cardiovascular: cardiomiopatía alcohólica, aterosclerosis.
9. Trastornos nefrológicos: sindrome nefrótico, nefrotoxicidad por metales pesados.
10. Alteraciones del aparato digestivo: hepatitis por hidrocarburos, pancreatitis, lesiones gastrointestinales producidas por antiinflamatorios no esteroideos.
11. Trastonros el sistema nervioso y del muscular: deficiencia de vitamina E, enfermedad de Parkinson, lesión cerebral hipertensiva, distrofia musccular, esclerosis múltiple.
12. Alteraciones oculares: cataratas, degeneración retiniana, fibroplasia retrolental.
13. Trastornos tegumentarios: lesiones por radiación solar, por calor, porfiria, fotosensibilización, dermatitis por contacto.
Antioxidantes
Antioxidante con funcion biológica es aquella sustancia que, presente en concentraciones muy pequeñas, disminuye o evita la oxidación de un sustrato oxidable al actúar como un agente reductor más potente. Puede considerarse como un donador de electrones capaz de evitar una reacción en cadena de oxido-reducción.
Los antioxidantes, según el mecanismo de acción, se clasifican en : a) preventivos y b) secundarios.
a) antioxidantes preventivos actúan al comienzo de una cadena de oxidación, tal como los reductores de peróxidos orgánicos e inorgánicos: enzimas, glutation peroxidasa, catalasa y peroxidasa.
b) antioxidantes secundarios bloquean en alguna etapa la cadena de oxidación, una vez iniciada, al captar radicales libres: vitaminas E y C, enzima superóxido dismutasa.
Los antioxidantes segun su estructura química y su función biológica se clasifican en.
a) enzimas: glutation peroxidasa, catalasa y superóxido dismutasa.
b) compuestos no enzimáticos: vitaminas C y E, carotenoides, flavonoides, fenoles, polifenoles, fitoestrógenos, selenio y manganeso ácido lipoico, CoQ10.
Enfermedades y antioxidantesVarias son las entidades patológicas que se cree estar relacionadas y poderse beneficiar por la acción de los antioxidantes. Las más estudiadas han sido
a) Enfermedad cardiovascular. Hace tiempo que se piensa que la enfermedad comienza con la oxidación de radicales libres en cLDL.
b) Cáncer. Una alteración fundamental común a todos los cánceres es el daño de ADN, y los antioxidantes son parte de la protección que minimiza dicho daño.
c) Alteraciones de la vision. Dos enfermedades oculares son en parte debidas a la acción de radicales libres, cuales son las cataratas y la degeneración macular. Gran número de estudios sugiere que una dieta rica en antioxidantes ayuda en la prevención de dichas enfermedades.
d) Envejecimiento. Una de las teorías que se admiten como causa del envejecimiento es la acción de los radicales libres. Hasta ahora no se han observado hechos positivos con la utilización de antioxidantes en cuanto a la prevención del proceso involutivo del ser humano.
Azúcares
Los monosacáridos son azúcares simples
Clasificación de monosacáridos basado en el número de carbonos
| Número de Carbonos | Categoría | Ejemplos |
|---|---|---|
| 4 | Tetrosa | Eritrosa, Treosa |
| 5 | Pentosa | Arabinosa, Ribosa, Ribulosa, Xilosa, Xilulosa, Lixosa |
| 6 | Hexosa | Alosa, Altrosa, Fructosa, Galactosa, Glucosa, Gulosa, Idosa, Manosa, Sorbosa, Talosa, Tagatosa |
| 7 | Heptosa | Sedoheptulosa, Manoheptulosa |
 |  |
| D-Eritrosa | D-Treosa |
 |  |  |  |
| D-Ribosa | D-Arabinosa | D-Xilosa | D-Lixosa |
 |  |
| Ribosa | Desoxirribosa |
 |  |  |  |
| D-Alosa | D-Altrosa | D-Glucosa | D-Manosa |
 |  |  |  |
| D-Gulosa | D-Idosa | D-Galactosa | D-Talosa |
 |  |  |  |  |
| D-Tagatosa (una cetosa) | D-Fructosa | Fructosa | Galactosa | Manosa |
 |  | |
| D-Sedoheptulosa | D-Manoheptulosa |
| |  |  |  |
| D-Glucosa (una aldosa) | α-D-Glucosa | β-D-Glucosa | Ciclación de la glucosa |
Brillantes
PrivacyAmazon.comEstereoquímica| |  |  |
| β-D-Glucosa | β-L-Glucosa | β-D-Glucosa (forma de silla) |
 |  |  |
| β-D-Glucosa | β-L-Glucosa | β-D-Glucosa (forma de bote) |
Azúcar-alcoholes, Aminoazúcares, y Ácidos urónicos
 |  |  |
| Glucitol o Sorbitol (un azúcar alcohol) | Glucosamina (un aminoazúcar) | Ácido glucurónico (un ácido urónico) |
Los azúcares son hidratos de carbono generalmente blancos y cristalinos, solubles en agua y con un sabor dulce.
Las estructuras de los sacáridos se distinguen principalmente por la orientación de los grupos hidroxilos (-OH). Esta pequeña diferencia estructural tiene un gran efecto en las propiedades bioquímicas, las características organolepticas (e.g., sabor), y en las propiedades físicas como el punto de fusión y la rotación específica de la luz polarizada. Un monosacárido de forma lineal que tiene un grupo carbonilo (C=O) en el carbono final formando un aldehído (-CHO) se clasifica como una aldosa. Cuando el grupo carbonilo está en un átomo interior formando una cetona, el monosacárido se clasifica como una cetosa.
La forma anular de la ribosa es un componente del ácido ribonucleico (ARN). La desoxirribosa, que se distingue de la ribosa por no tener un oxígeno en la posición 2, es un componente del ácido desoxirribonucleico (ADN). En los ácidos nucleicos, el grupo hidroxilo en el carbono numero 1 se reemplaza con bases nucleótidas.
Hexosas, como las que están ilustradas aquí, tienen la fórmula molecular C6H12O6. El químico alemán Emil Fischer (1852-1919) identificó los estereoisómeros de estas aldohexosas en 1894. Por este trabajo recibió un Premio Nobel en 1902.
Estructuras que tienen configuraciones opuestas solamente en un grupo hidroxilo, como la glucosa y la manosa, se llaman epímeros. La glucosa, también llamada dextrosa, es el azúcar más predominante en las plantas y los animales, y es el azúcar presente en la sangre. La forma lineal de la glucosa es un aldehído polihídrico. En otras palabras, es una cadena de carbonos con varios grupos hidroxilos y un grupo aldehído. La fructosa, también llamada levulosa, está ilustrada aquí en forma lineal y anular. La relación entre estas formas se discute más tarde. La fructosa y la glucosa son los principales hidratos de carbono en la miel.
La sedoheptulosa tiene la misma estructura que la fructosa, pero con un carbono adicional. La sedoheptulosa se encuentra en las zanahorias. La manoheptulosa es un cetoazúcar de 7 carbonos que posee la configuración de la manosa y se encuentra en los aguacates.
Los monosacáridos pueden existir en formas lineales y formas anulares, como se ha ilustrado anteriormente. La forma anular es más favorecida en soluciones acuosas, y el mecanismo de la formación de las formas cíclicas es semejante en todos los azúcares simples. La forma anular de la glucosa se crea cuando el oxígeno del carbono numero 5 se enlaza con el carbono que forma el grupo carbonilo (el carbono numero 1) y transfiere su hidrógeno al oxígeno del carbonilo para crear un grupo hidroxilo. Estos intercambios producen alfa-glucosa cuando el grupo hidroxilo resulta en el lado opuesto al grupo -CH2OH, o beta-glucosa cuando el grupo hidroxilo resulta en el mismo lado que el grupo -CH2OH. Isómeros como estos, que se diferencian solamente en la configuración del carbono del grupo carbonilo, se llamananómeros. La letra D en el nombre se derivó originalmente de la propiedad de las soluciones de glucosa natural que desvían el plano de la luz polarizada a la derecha (dextrorotatoria), aunque ahora la letra denota una configuración específica. Monosacáridos que tienen formas cíclicas pentagonales, como la ribosa, se llaman furanosas. Azúcares con formas cíclicas hexagonales, como la glucosa, se llaman piranosas.
Sacáridos con grupos funcionales idénticos pero con configuraciones espaciales diferentes tienen propiedades químicas y biológicas distintas. La estereoquímica es el estudio de la organización de los átomos en un espacio tridimensional. Se les llama estereoisómeros a los compuestos con enlaces químicos idénticos que se distinguen por tener los átomos en una configuración espacial diferente. Compuestos especulares no superponibles, comparables a un zapato derecho y uno izquierdo, se llaman enantiómeros. Las estructuras siguientes ilustran la diferencia entre la β-D-Glucosa y la β-L-Glucosa. Moléculas idénticas pueden hacerse corresponder rotándolas, pero los enantiómeros, que corresponden a imágenes reflejadas en un espejo, no pueden ser superpuestas. La glucosa es ilustrada frecuentemente en "forma de silla" que es la conformación predominante en disolución acuosa. La conformación de "bote" de la glucosa es inestable.
Los azúcares pueden ser modificados en el laboratorio o por procesos naturales para producir compuestos que retienen la configuración de los sacáridos, pero con grupos funcionales diferentes. Los azúcar-alcoholes, también llamados polioles, alcoholes polihídricos, o polialcoholes, corresponden a las formas hidrogenadas de las aldosas y cetosas. Por ejemplo, glucitol (sorbitol), tiene la misma forma lineal que la glucosa, pero el grupo aldehído (-CHO) se reemplaza con -CH2OH. Otros azúcar-alcoholes comunes incluyen los monosacáridos eritritol y xilitol, y los disacáridos lactitol y maltitol. Los azúcar-alcoholes tienen aproximadamente la mitad de las calorías que otros carbohidratos y se usan frecuentemente en productos "sin azúcar" o de bajas calorías.
Xilitol, que tiene los grupos hidroxilos con la orientación de la xilosa, es un ingrediente común en dulces y chicles "sin azúcar" porque tiene aproximadamente la dulzura de la sucrosa y solamente el 40% de las calorías. Aunque este azúcar-alcohol parece ser inofensivo para los humanos, una dosis pequeña de xilitol puede causar insuficiencia hepática y muerte en los perros.
Los aminoazúcares o amino-sacáridos reemplazan un grupo hidroxilo con un grupo amino (-NH2). La glucosamina es un aminoazúcar que se usa para regenerar el cartílago y para reducir el dolor y la progresión de la artritis.
Los ácidos urónicos tienen un grupo carboxilo (-COOH) en el carbono que no es parte del anillo. Los nombres de los ácidos urónicos retienen la raíz de los monosacáridos, pero el sufijo -osa cambia a -urónico. Por ejemplo, el ácido galacturónico tiene la misma configuración que la galactosa, y la configuración del ácido glucurónico corresponde a la glucosa.
Los disacáridos son carbohidratos formados por dos azúcares simples.
Descripción y componentes de los disacáridos
| Disacárido | Descripción | Componentes |
|---|---|---|
| sucrosa | azúcar común | glucosa 1α→2 fructosa |
| maltosa | producto de la hidrólisis del almidón | glucosa 1α→4 glucosa |
| trehalosa | se encuentra en los hongos | glucosa 1α→1 glucosa |
| lactosa | el azúcar principal de la leche | galactosa 1β→4 glucosa |
| melibiosa | se encuentra en plantas leguminosas | galactosa 1α→6 glucosa |
 |  |  |
| Sucrosa | Lactosa | Maltosa |
La sucrosa (o sacarosa), es el azúcar común refinado de la caña de azúcar y la remolacha azucarera. La sucrosa es el carbohidrato principal del azúcar moreno, del azúcar tamizado, y de la melaza. La lactosa está formada por una molécula de glucosa y otra de galactosa. La intolerancia de lactosa es causada por una deficiencia de enzimas (lactasas) que desdoblan la molécula de lactosa en dos monosacáridos. La inhabilidad de digerir la lactosa resulta en la fermentación de este glúcido por bacterias intestinales que producen ácido láctico y gases que causan flatulencia, meteorismo, cólico abdominal, y diarrea. El yogur no causa estos problemas porque los microorganismos que transforman la leche en yogur consumen la lactosa.
La Maltosa consiste de dos moléculas de α-D-glucosa con el enlace alfa del carbono 1 de una molécula conectado al oxígeno en el carbono 4 de la segunda molécula. Esta unión se llama un enlace glicosídico 1α→4 (también se llama "enlace glucosídico" en muchos textos en español). La trehalosa consiste de dos moléculas de α-D-glucosa conectadas con un enlace 1α→1. La celobiosa es un disacárido formado por dos moléculas de β-D-glucosa conectadas por un enlace 1β→4 como la celulosa. La celobiosa no tiene sabor, mientras que la maltosa y la trehalosa son aproximadamente una tercera parte tan dulces como la sucrosa.
Trisacáridos
La rafinosa (o melitosa) es un trisacárido que se encuentra en muchas plantas leguminosas y crucíferas como los frijoles (judías), guisantes, col, y brócoli. La rafinosa está formada por una molécula de galactosa conectada a una de sucrosa por un enlace glicosídico 1α→6. Este sacárido es indigestible por los seres humanos y se fermenta en el intestino grueso por bacterias que producen gas. Tabletas que contienen la enzima alfa-galactosidasa, como el suplemento farmacéuticoBeano, se usan frecuentemente para ayudar a la digestión y para evitar el meteorismo y flatulencias. La enzima se deriva de variedades comestibles del hongo Aspergillus niger.
Rafinosa
Los polisacáridos son polímeros de azúcares simples
Muchos polisacáridos, a diferencia de los azúcares, son insolubles en agua. La fibra dietética consiste de polisacáridos y oligosacáridos que resisten la digestión y la absorción en el intestino delgado, pero son completamente o parcialmente fermentados por microorganismos en el intestino grueso. Los polisacáridos que se describen a continuación son muy importantes en la nutrición, la biología, o la preparación de alimentos.
Almidón
El almidón es la forma principal de reservas de carbohidratos en los vegetales. El almidón es una mezcla de dos sustancias: amilosa, un polisacárido esencialmente lineal, y amilopectina, un polisacárido con una estructura muy ramificada. Las dos formas de almidón son polímeros de α-D-Glucosa. Los almidones naturales contienen 10-20% de amilosa y 80-90% de amilopectina. La amilosa forma una dispersión coloidal en agua caliente que ayuda a espesar caldos o salsas, mientras que la amilopectina es completamente insoluble.
- Las moléculas de amilosa consisten típicamente de 200 a 20,000 unidades de glucosa que se despliegan en forma de hélix como consecuencia de los ángulos en los enlaces entre las moléculas de glucosa.
Amilosa - La amilopectina se distingue de la amilosa por ser muy ramificada. Cadenas laterales cortas conteniendo aproximadamente 30 unidades de glucosa se unen con enlaces 1α→6 cada veinte o treinta unidades de glucosa a lo largo de las cadenas principales. Las moléculas de amilopectina pueden contener hasta dos millones de unidades de glucosa.
 |
| Amilopectina |
 |
| Las cadenas laterales se agrupan dentro de la molécula de amilopectina |
Los almidones se transforman en muchos productos comerciales por medio de hidrólisis usando ácidos o enzimas como catalizadores. La hidrólisis es una reacción química que desdobla cadenas largas de polisacáridos por la acción del agua para producir cadenas más pequeñas o carbohidratos simples. Los productos resultantes son asignados un valor de equivalencia en dextrosa (DE) que está relacionado al nivel de hidrólisis realizado. Un DE con valor de 100 corresponde al almidón completamente hidrolizado, que es la glucosa (dextrosa) pura. Las dextrinas son un grupo de carbohidratos producidos por la hidrolisis del almidón. Las dextrinas son polímeros de cadena corta que consisten de moléculas de D-glucosa unidas por enlaces glicosídicos 1α→4 o 1α→6. La maltodextrina es un almidón parcialmente hidrolizado que no es dulce y que tiene un valor DE menor de 20. Los jarabes, como el jarabe de maíz o miel de maíz, provienen del almidón de maíz y tienen valores DE de 20 a 91. La dextrosa comercial tiene valores DE de 92 a 99. Sólidos de jarabe de maíz son productos semicristalinos o polvos amorfos de poca dulzura con DE de 20 a 36 que se producen secando el jarabe de maíz al vacio o por atomización en cámara secadora. El jarabe de maíz de alta fructosa (JMAF), que se usa comúnmente en la producción de refrescos, se produce tratando el jarabe de maíz con enzimas que convierten una porción de la glucosa a fructosa. El jarabe de maíz de alta fructosa contiene aproximadamente 42% a 55% de fructosa y el resto consiste principalmente de glucosa. El almidón modificado es un almidón alterado por procesos mecánicos o químicos para estabilizar geles de almidón hechas con agua caliente. Sin modificación, geles de almidón y agua pierden su viscosidad o adquieren una textura plástica después de varias horas. Los jarabes de glucosa hidrogenados se producen hidrolizando almidón, y después hidrogenando el jarabe resultante para producir azúcar-alcoholes como el maltitol, el sorbitol, y otros oligo- y polisacáridos hidrogenados. La polidextrosa (poli-D-glucosa) es un polímero muy ramificado con muchos tipos de enlaces glicosídicos. Se produce calentando dextrosa con un catalizador ácido y purificando el resultante polímero soluble en agua. La polidextrosa se usa como voluminizador en productos alimenticios porque no tiene sabor y es semejante a la fibra en su resistencia a la digestión. El almidón resistente es almidón comestible que no se degrada en el estómago, pero se fermenta por la microflora en el intestino grueso.
Dulzura relativa de varios carbohidratos
| fructosa | 173 |
| azúcar invertido* | 120 |
| JMAF (42% fructosa) | 120 |
| sucrosa | 100 |
| xilitol | 100 |
| tagatosa | 92 |
| glucosa | 74 |
| jarabe de maíz (DE alto) | 70 |
| sorbitol | 55 |
| mannitol | 50 |
| trehalosa | 45 |
| jarabe de maíz ordinario | 40 |
| galactosa | 32 |
| maltosa | 32 |
| lactosa | 15 |
* El azúcar invertido es una mezcla de glucosa y fructosa que se encuentra en las frutas.
Glucógeno (Glicógeno)
La glucosa se almacena como glucógeno en los tejidos del cuerpo por el proceso de glucogénesis. Cuando la glucosa no se puede almacenar como glucógeno o convertirse inmediatamente a energía, es convertida a grasa. El glucógeno es un polímero de α-D-Glucosa idéntico a la amilopectina, pero las ramificaciones son mas cortas (aproximadamente 13 unidades de glucosa) y más frecuentes. Las cadenas de glucosa están organizadas globularmente como las ramas de un árbol originando de un par de moléculas de glucogenina, una proteína con un peso molecular de 38,000 que sirve como cebador en el centro de la estructura. El glucógeno se convierte fácilmente en glucosa para proveer energía.
 |
| Glucógeno |
Dextranos
Los dextranos son polisacáridos semejantes a la amilopectina, pero las cadenas principales están formadas por enlaces glicosídicos 1α→6 y las cadenas laterales tienen enlaces 1α→3 o 1α→4. Las bacterias bucales producen dextranos que se adhieren a los dientes formando placa dental. Los dextranos tienen usos comerciales en la producción de dulces, lacas, aditivos comestibles, y voluminizadores del plasma sanguíneo.
 |
| Dextranos |
Inulina
Algunas plantas almacenan los hidratos de carbono no solamente como almidón sino también como inulina. Las inulinas se encuentran en muchos vegetales y frutas incluso las cebollas, ajo común, plátanos, papa de Jerusalén, y jícama. Las inulinas, tambien llamadas fructanos, son polímeros formados por cadenas de fructosa con una glucosa terminal. Laoligofructosa tiene la misma estructura que la inulina, pero las cadenas tienen diez o menos unidades de fructosa. La oligofructosa tiene aproximadamente el 30 o el 50 por ciento de la dulzura del azúcar común. La inulina es menos soluble que la oligofructosa y tiene una textura cremosa que se siente como grasa en la boca. La inulina y la oligofructosa son indigestibles por las enzimas en los intestinos humanos, pero son totalmente fermentadas por los microorganismos intestinales. Los ácidos grasos de cadena corta y el lactato producido por la fermentación contribuyen 1.5 kcal por gramo de inulina u oligofructosa. La inulina y la oligofructosa se usan para reemplazar la grasa y el azúcar en alimentos como los helados, productos lácteos, dulces, y repostería.
 | ||||||||||||||
Inulina n = aprox. 35Celulosa
La celulosa es un polímero con cadenas largas sin ramificaciones de β-D-Glucosa y se distingue del almidón por tener grupos -CH2OH alternando por arriba y por debajo del plano de la molécula. La ausencia de cadenas laterales permite a las moléculas de celulosa acercarse unas a otras para formar estructuras rígidas. La celulosa es el material estructural más común en las plantas. La madera consiste principalmente de celulosa, y el algodón es casi celulosa pura. La celulosa puede ser desdoblada (hidrolizada) en sus glucosas constituyentes por microorganismos que residen en el sistema digestivo de las termitas y los rumiantes. La celulosa se puede modificar en el laboratorio tratándola con ácido nítrico (HNO3) para reemplazar todos los grupos hidroxilos con nitratos (-ONO2) y producir el nitrato de celulosa (nitrocelulosa o algodón explosivo) que es un componente de la pólvora sin humo. La celulosa parcialmente nitrada,piroxilina, se usa en la producción del colodión, plásticos, lacas, y esmaltes de uñas.
La goma de celulosa o carboximetilcelulosa (CMC) es un derivado químico de la celulosa en la cual algunos de los grupos hidroxilo (-OH) son sustituidos con grupos carboximetil (-CH2COOH). Las propiedades de la goma de celulosa dependen del grado de sustitución y de la longitud de las cadenas de celulosa. El grado de sustitución (GS) es el número de grupos carboximetil por unidad de glucosa y puede variar en los productos comerciales de 0.4 a 1.5. La goma de celulosa no es tóxica y se hace muy viscosa al combinarse con agua. Se utiliza como espesante para alimentos y como estabilizador de emulsiones. La goma de celulosa también es un componente de lubricantes personales, pastillas de dieta, pinturas a base de agua, detergentes, y revestimientos para papel.
Hemicelulosa
Las hemicelulosas son polisacáridos que, excluyendo la celulosa, constituyen las paredes celulares de las plantas y se pueden extraer con soluciones alcalinas diluidas. Las hemicelulosas forman aproximadamente una tercera parte de los carbohidratos en las partes maderosas de las plantas. La estructura química de las hemicelulosas consiste de cadenas largas con una gran variedad de pentosas, hexosas, y sus correspondientes ácidos úronicos. Las hemicelulosas se encuentran en frutas, tallos de plantas, y las cáscaras de granos. Aunque las hemicelulosas no son digeribles, pueden ser fermentadas por levaduras y bacterias. Los polisacáridos que producen pentosas al desdoblarse se llamanpentosanos. La xilana es un pentosano que consiste de unidades de D-xilosa conectadas por enlaces 1β→4.
Arabinoxilano
Los arabinoxilanos son polisacáridos que se encuentran en el salvado (la cubierta exterior de granos) como el trigo, el centeno, y la cebada. Los arabinoxilanos tienen un esqueleto químico de xilana con unidades de L-arabinofuranosa (L-arabinosa en su estructura pentagonal) distribuidas al azar con enlaces 1α→2 y 1α→3 a lo largo de la cadena de xilosas. Las xilosa y la arabinosa son ambas pentosas, por eso los arabinoxilanos también se clasifican como pentosanos. Los arabinoxilanos son de importancia en la panadería. Las unidades de arabinosa producen compuestos viscosos con el agua que afectan la consistencia de la masa, la retención de burbujas de la fermentación en las películas de gluten y almidón, y la textura final de los productos horneados.
Quitina
La quitina es un polímero no ramificado de N-acetil-D-glucosamina. Se encuentra en las paredes celulares de los hongos y en los exoesqueletos de los artrópodos y otros animales inferiores, e.g., insectos, arácnidos, y crustáceos. La quitina se puede considerar un derivado de la celulosa en el cual los grupos hidroxilos del segundo carbono de cada glucosa han sido reemplazados por grupos acetamido (-NH(C=O)CH3).
Beta-Glucano
Los beta-glucanos consisten de polisacáridos no ramificados de β-D-Glucosa como la celulosa, pero con un enlace 1β→3 por cada tres o cuatro enlaces 1β→4. Los beta-glucanos forman moléculas largas y cilíndricas que pueden contener hasta 250,000 unidades de glucosa. Los beta glucanos se encuentran en las paredes de las células del endospermo de granos como la cebada y la avena, y ayudan a reducir las enfermedades del corazón bajando el nivel de colesterol y reduciendo la reacción glicémica de los carbohidratos. Se usan comercialmente para sustituir grasas y para modificar la textura de los productos alimenticios.
Glicosaminoglicano
Los glicosaminoglicanos se encuentran en los fluidos lubricantes de las articulaciones del cuerpo y son componentes del cartílago, líquido sinovial, humor vítreo, huesos, y las válvulas del corazón. Los glicosaminoglicanos son polisacáridos largos sin ramificaciones formados por disacáridos que contienen uno de dos tipos de amino-azúcares: N-acetilgalactosamina o N-acetilglucosamina, y un ácido urónico como el glucurónico (glucosa con el átomo numero seis formando un grupo carboxilo). Los glicosaminoglicanos tienen una carga eléctrica negativa y también se llamanmucopolisacáridos por ser muy viscosos. Los más importantes glicosaminoglicanos en la fisiología son el ácido hialurónico, el dermatán sulfato, el sulfato de condroitina, la heparina, el heparán sulfato, y el keratan sulfato. El sulfato de condroitina consiste de β-D-glucuronato enlazado al tercer carbono de N-ácetilgalactosamina-4-sulfato como en la ilustración siguiente. La heparina es una mezcla compleja de polisacáridos lineales con diversas cantidades de sulfatos en los sacáridos constituyentes. La heparina se usa en la medicina como un anticoagulante.
Agar y Carragenanos
El agar, o agar-agar, se extrae de algas y se usa como espesante en muchos productos alimenticios por sus propiedades gelificantes. El agar es un polímero de la agarobiosa, un disacárido compuesto de D-galactosa y 3,6-anhidro-L-galactosa. Los geles de agar refinado se usan para hacer culturas de bacterias o tejidos celulares, y para electroforesis de ácidos desoxirribonucleicos (ADN). Los carragenanos son varios polisacáridos que también se derivan de las algas. Los carragenanos se diferencian del agar porque sustituyen algunos grupos hidroxilos con grupos sulfatos (-OSO3-). Los carragenanos también se usan para espesar y gelificar productos alimenticios.
 La agarobiosa es el disacárido principal del agar. Ácido algínico, Alginatos
El alginato se extrae de algas marinas, como el kelp gigante (Macrocystis pyrifera). Los constituyentes químicos del alginato consisten de secuencias distribuidas al azar de ácidos β-D-manurónico y α-L-gulurónico con enlaces 1→4. Aunque los alginatos son insolubles en el agua, pueden absorber una gran cantidad de agua y se usan como agentes gelificantes y espesadores. Los alginatos se usan en la fabricación de textiles, papel, y cosméticos. El alginato de sodio se usa en la industria alimentaria para aumentar la viscosidad y como emulsificante. Los alginatos se encuentran en productos comestibles como helados y también en alimentos dietéticos donde sirven para la supresión de apetito. En odontología, los alginatos se usan para hacer impresiones dentales.
 Ácido algínico Galactomanano
Los galactomananos son polisacáridos que consisten de una cadena de manosa con grupos laterales de galactosa. Las unidades de manopiranosa están unidas por enlaces 1β→4, y las unidades laterales de galactopiranosa se unen a la cadena central con enlaces 1α→6. Los galactomananos se encuentran en varias gomas vegetales que se usan para aumentar la viscosidad de productos alimenticios. Estas son las proporciones approximadas de manosa a galactosa en varias gomas:
Guar (Cyamopsis tetragonolobus) es una planta leguminosa que se ha cultivado tradicionalmente como forraje para ganado vacuno. La goma guar se deriva del endospermo molido de las semillas. Aproximadamente el 85% de la goma guar es guaran, un polisacárido soluble en agua formado por cadenas lineales de manosa con enlaces 1β→4 a las cuales están conectadas unidades de galactosa con enlaces 1α→6. La proporción de manosa a galactosa es 2:1. La goma guar tiene cinco u ocho veces más capacidad espesante que el almidón y por eso tiene muchos usos en la industria farmacéutica, y también como estabilizador de productos alimenticios y fuente de fibra dietética.
 El guaran es el polisacárido principal de la goma guar. Pectina
Las pectinas son polisacáridos que sirven como cemento en las paredes celulares de todos los tejidos de las plantas. La parte blanca de las cáscaras de limón o naranja contienen aproximadamente 30% de pectina. La pectina es un éster metilado del ácido poligalacturónico, y consiste de cadenas de 300 a 1000 unidades de ácido galacturónico conectadas por enlaces 1α→4. El grado de esterificación (GE) afecta las propiedades gelificantes de la pectina. La estructura ilustrada aquí tiene tres metil ésteres (-COOCH3) por cada dos grupos carboxilos (-COOH). Esto corresponde a un 60% de esterificación o una pectina GE-60. La pectina es un ingrediente importante para conservas de frutas, jaleas, y mermeladas.
 La pectina es un polímero del ácido α-galacturonico con un número variable de metil ésteres. Goma Xantana
La goma xantana es un polisacárido con un esqueleto de β-D-glucosa como la celulosa, pero cada segunda unidad de glucosa está conectada a un trisacárido de manosa, ácido glucurónico, y manosa. La manosa más cercana a la cadena principal tiene un éster de ácido acético en el carbono 6, y la manosa final del trisacárido tiene un enlace entre los carbonos 6 y 4 al segundo carbono de un ácido pirúvico. La goma xantana es producida por la bacteria Xanthomonas campestris que se encuentra en vegetales crucíferos como la col y coliflor. Las cargas negativas en los grupos carboxilos de las cadenas laterales causan que las moléculas formen fluidos muy espesos al ser mezclados con agua. La goma xantana se usa como espesante para salsas, para prevenir la formación de cristales de hielo en los helados, y como sustitutos de grasa con pocas calorías. La goma xantana frecuentemente se mezcla con la goma guar porque la viscosidad de la combinación es mayor a la de las gomas usadas solas.
 Estructura de la Goma Xantana Glucomanano
El glucomanano es una fibra dietética que se obtiene de los tubérculos de Amorphophallus konjac cultivada en Asia. La harina de los tubérculos de konjac se usa para hacer tallarines o fideos muy bajos en calorías, e.g., los fideos japonesesshirataki. El glucomanano se usa en las dietas para reducir el hambre porque produce una sensación de plenitud y crea soluciones muy viscosas que retardan la absorción de los nutrientes de los alimentos. Un gramo de este polisacárido soluble puede absorber hasta 200 ml de agua, por esto el glucomanano también se usa para artículos absorbentes como pañales desechables y toallas sanitarias femeninas. El polisacárido consiste de glucosa (G) y manosa (M) en una proporción 5:8 con enlaces 1β→4. La unidad polimérica tiene el patrón molecular: GGMMGMMMMMGGM. Cadenas cortas laterales de 11 a 16 monosacáridos ocurren a intervalos de 50 a 60 unidades de la cadena principal unidas por enlaces 1β→3. Grupos de acetato en el carbono 6 se encuentran en cada 9 a 19 unidades de la cadena principal. La hidrólisis de los grupos acetatos favorecen la formación de enlaces de hidrógeno intermoleculares que son responsables por la acción gelificante.
 Una porción (GGMM) del glucomanano. La segunda glucosa tiene un grupo acetato.
conclusión
en cada una de las estructuras, al pasar por el proseso de la degestion, se aplica la oxidación y reduccion porque sin ellas no podría existir cualquier tipo de digestion.
la oxidacion y reduccion se puede observar en cada parte de nuestra vida cotidiana, tanto en la sangre, en la fruta, etc.
|
