Polímeros de carbohidratos es una cuenta importante dentro del campo de la glucociencia y cubre el estudio y explotación de polisacáridos que tienen una función actual o potencial en áreas como bioenergía, bioplásticos, biomateriales, biorrefinación, química, administración de fármacos, alimentación, salud, nanotecnología, envases, papel. , productos farmacéuticos, medicamentos, de recuperación de petróleo, textiles, ingeniería de tejidos y de madera, y otras condiciones de glicociencia.
La apariencia del polímero de carbohidratos bien caracterizado debe ser la mayor parte del trabajo detallado, no un tema secundario.
Para todos los polisacáridos, incluidos los obtenidos de un proveedor, se debe proporcionar información estructural esencial que alterará su comportamiento en el estudio posterior. Ejemplos de dicha información esencial incluyen peso molecular, proporción de orina humana / guluronato para alginatos, grado de esterificación para pectina, grado de desacetilación para quitosano.
Índice de contenidos
¿Cuáles son los monómeros y polímeros de hidratos de carbono?
Las biomoléculas más generosas de la tierra son los carbohidratos. Desde un punto de vista químico, los carbohidratos son principalmente una combinación de carbono y agua, y muchos de ellos tienen la fórmula empírica (CH2O) n, donde n es el número de grupos repetidos. Esta vista muestra estas moléculas fácilmente como cadenas de átomos de carbono “hidratados” en las que las moléculas de agua se conectan a cada átomo de carbono, forzando el término “carbohidratos”.
Polímeros de carbohidratos
Aunque todos los carbohidratos contienen carbono, hidrógeno y oxígeno, hay algunos que también contienen nitrógeno, fósforo y / o azufre. Los carbohidratos tienen innumerables funciones contrastantes. Son abundantes en los ecosistemas terrestres, muchos de los cuales utilizamos como fuente de alimento.
Estas moléculas también son componentes vitales de estructuras macromoleculares que almacenan y transmiten información genética (es decir, ADN y ARN). Son la base de polímeros biológicos que la fuerza impartir a diversos componentes estructurales de los organismos (por ejemplo, celulosa y quitina), y son la fuente primaria de almacenamiento de energía en forma de almidón y glucógeno.
En bioquímica, los carbohidratos generalmente se llaman sacáridos, del griego sakcharon, que significa azúcar, aunque no todos los sacáridos son dulces. Los carbohidratos más elementales se denominan monosacáridos o azúcares simples. Son los bloques de construcción (monómeros) para la síntesis de polímeros o carbohidratos complejos, como se explicará más adelante en este artículo.
Tipos de polímeros de hidratos de carbono
Los monosacáridos se clasifican según la cantidad de carbonos en la molécula. Las categorías generales se identifican mediante un prefijo que implica el número de carbonos y el sufijo –ose, que implica un sacárido; por ejemplo, triosa (tres carbonos), tetrosa (cuatro carbonos), pentosa (cinco carbonos) y hexosa (seis carbonos). La hexosa D-glucosa es el monosacárido más abundante en la naturaleza. Otros monosacáridos de hexosa abundantes y muy comunes son la galactosa, que se utiliza para producir lactosa, el azúcar de la leche, el disacárido, y el azúcar de la fruta, la fructosa.
Monosacáridos
Los monosacáridos son los monómeros de los carbohidratos y, a menudo, se denominan “azúcares simples”. Hay decenas de ellos pero se clasifican según el número de carbonos que contienen. Por ejemplo, la glucosa tiene 6 carbonos y pertenece a un grupo de monosacáridos llamados los azúcares de hexosa: “hex”, que significa 6. azúcares isomerasa, como gliceraldehído, tener 3 átomos de carbono.
La glucosa es monosacáridos
Los azúcares pentosas, como la ribosa, tienen 5. Los monosacáridos varían de 3 a 7 carbonos. Nos vamos a concentrar en 3 azúcares hexosa que los organismos utilizan como combustible: glucosa, fructosa y galactosa. La glucosa, también reconocido como dextrosa, tiene la fórmula empírica C6H12O6. La glucosa es la principal fuente de energía para la vida. A menudo lo llamamos azúcar en sangre. Algunos órganos de nuestro cuerpo se alimentan únicamente de glucosa; nuestro cerebro, por ejemplo.
La fructosa tiene la misma fórmula empírica perfecta que la glucosa: C6H12O6. La fructosa también se conoce como levulosa. Más dulce que los otros 2 azúcares hexosa, la fructosa se encuentra comúnmente en frutas y miel. Dado que la fructosa es más dulce, se requiere menos y, por lo tanto, es más económica.
El jarabe de maíz con alto contenido de fructosa es ahora una fuente considerable de azúcar para los refrescos. La galactosa, al igual que la glucosa y la fructosa, es C6H12O6. La galactosa rara vez se encuentra libre. Unido a la glucosa, forma lactosa o azúcar de la leche. Una vez ingeridos, tanto fructosa y galactosa se convierten en glucosa para las necesidades energéticas de un organismo
Disacáridos
Dos moléculas de monosacárido pueden unirse químicamente para formar un disacárido. El nombre que se le da al enlace covalente entre los dos monosacáridos es un enlace glicosídico.
Disacáridos hechos de monosacáridos
Los enlaces glucosídicos se forman entre los grupos hidroxilo de las dos moléculas de sacárido, un ejemplo de la síntesis de deshidratación definida en la sección anterior de este artículo:
monosacárido − OH + HO − monosacárido⟶ (monosacárido − O − monosacárido) disacárido
Los disacáridos comunes son el azúcar de grano maltosa, formado por dos moléculas de glucosa; el azúcar de la leche lactosa, formada por galactosa y una molécula de glucosa; y el azúcar de mesa sacarosa, formado por glucosa y una molécula de fructosa.
Polisacáridos
Los polisacáridos, también conocidos como glicanos, son grandes polímeros compuestos por cientos de monómeros de monosacáridos. A diferencia de los mono y disacáridos, los polisacáridos no son dulces y, familiarmente, no son solubles en agua. Al igual que los disacáridos, las unidades monoméricas de los polisacáridos están unidas por enlaces glicosídicos.
Los polisacáridos son muy diferentes en su estructura. Tres de los polisacáridos biológicamente más importantes (almidón, glucógeno y celulosa) pertenecen todos a unidades repetitivas de glucosa, aunque difieren en su estructura. La celulosa subsiste de una cadena lineal de moléculas de glucosa y es un factor estructural común de las paredes celulares de las plantas y otros organismos.
Polisacáridos
El glucógeno y el almidón son polímeros ramificados; El glucógeno es la molécula de almacenamiento de energía primaria en animales y bacterias, mientras que las plantas almacenan principalmente energía en almidón. La ubicación de los enlaces glicosídicos en estos tres polímeros también es diferente y, como consecuencia, las macromoléculas lineales y ramificadas tienen propiedades dispares.
Las moléculas de glucosa modificadas pueden ser componentes elementales de otros polisacáridos estructurales. Ejemplos de estos tipos de polisacáridos estructurales son N-acetil glucosamina (NAG) y N-acetil ácido murámico (NAM) encontrado en peptidoglicano de la pared celular bacteriana. Polímeros de NAG de quitina, que se encuentra en las paredes de las células de los hongos y en el exoesqueleto de los insectos.
Almidón: El almidón es la forma reservada de los polímeros de carbohidratos en las plantas y se compone de una mezcla de amilosa y amilopectina (ambos polímeros de glucosa). El almidón está compuesto por un monómero de carbohidratos: glucosa que está unida por enlaces glicosídicos α 1-4 o α 1-6.
Los números 1-4 y 1-6 se refieren al número de carbonos de los dos residuos que se han unido para construir la fianza. La amilosa es almidón construido por cadenas no ramificadas de monómeros de glucosa (sólo α 1-4 vínculos), mientras que la amilopectina es un polisacárido ramificado (α 1-6 conexiones en los puntos de ramificación).
Glucógeno
El glucógeno es la forma de almacenamiento de glucosa en humanos y otros vertebrados y está compuesto por monómeros de glucosa.
Celulosa
La celulosa es el polisacárido estructural primaria en todas las plantas y es una unidad importante en las paredes celulares. Es un polímero de cadena lineal de estructura de anillo β de glucosa que se mantiene unido por 1-4 enlaces glicosídicos.
Todos los demás monómeros de glucosa de la celulosa se voltean y los monómeros se empaquetan firmemente como cadenas largas y continuas. Esto le da a la celulosa su rigidez y alta resistencia a la tracción, que es tan importante para las células vegetales.
Si bien el enlace β 1-4 no puede ser reprimido por las enzimas digestivas humanas, los herbívoros como vacas, koalas, búfalos y caballos pueden, con la ayuda de la flora especializada en su estómago, digerir elementos vegetales ricos en celulosa. y utilícelo como fuente de alimento.
¿Cuáles son las principales funciones de los carbohidratos?
Los carbohidratos proporcionan energía abrupta y a corto plazo. Los hidratos de carbono son un material básico. Las plantas, los hongos, las bacterias y los artrópodos construyen sus cuerpos con él. Los carbohidratos son la materia prima para producir proteínas, lípidos y ácidos nucleicos. Por ejemplo, las plantas producen glucosa primero, y luego todos sus otros compuestos orgánicos se construyen a partir de eso.
Pregunta frecuente sobre polímeros de carbohidratos
¿Qué polímeros componen los carbohidratos? Los carbohidratos complejos como el almidón, el glucógeno, la celulosa y la quitina son polímeros largos de monosacáridos. El almidón proviene de plantas y es una forma de almacenamiento a largo plazo de azúcar. El almidón también es la principal fuente de alimento para todas las culturas humanas. ¿Cómo se llama un polímero de carbohidratos? Un polisacárido (carbohidrato) es un polímero. Un monosacárido es el monómero que forma un polisacárido. En resumen, monómero es un término general, mientras que monosacárido es un término específico para el monómero que forma un carbohidrato. Un monosacárido es una sola molécula de azúcar. ¿Cuáles son los dos polímeros de carbohidratos? Los polímeros de carbohidratos más comunes que se encuentran en la naturaleza son celulosa, almidón, dextrinas y ciclodextrinas, quitina y quitosano, ácido hialurónico y varias gomas (carragenina, xantano, etc.). ¿Cuáles son tres ejemplos de polímeros de carbohidratos? Algunos polímeros de carbohidratos complejos son cadenas rectas y algunos están ramificados. El almidón, el glucógeno, la celulosa y la quitina son ejemplos principales de polisacáridos.
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