Semana 3 - Carbohidratos y lípidos - Flor García Huamán

CONTENIDO: 

• Isómeros y actividad biológica. 

• Carbohidratos y lípidos, características generales e importancia.

ISOMEROS Y ACTIVIDAD BIOLÓGICA 

Ciertos compuestos tienen la misma formula química pero sus 

átomos se disponen de manera diferente. Estos compuestos se 

denominan ISOMEROS. 

Existen dos tipos: 

•ISOMEROS ESTRUCTURALES. 

•ISOMEROS ÓPTICOS O ENANTIOMEROS. 

Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN 

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ISOMEROS ESTRUCTURALES: 

Son compuestos que tienen la misma formula molecular pero difieren 

en como se unen los átomos entre sí. 

Ejm: La acetona tiene la misma forma estructural que el 

propionaldehído. La diferencia está en el grupo funcional. 

En el primar caso es una cetona y en el segundo, un aldehído. 

Los Isómeros estructurales difieren en sus propiedades químicas. 

(fig. 3-3 a). 

ISOMEROS ÓPTICOS O ENANTIOMEROS: 

Son moléculas idénticas excepto en su geometría tridimensional. 

Cuando cuatro átomos o grupos funcionales diferentes están unidos a 

un único átomo de carbono, hay dos disposiciones posibles de los 

átomos en el espacio y ese carbono es asimétrico. 

Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN 

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Como consecuencia una de las disposiciones es la imagen especular de 

la otra. Por lo tanto no se puede superponer ambas estructuras, esto 

se denomina QUIRALIDAD. Una consecuencia de la quiralidad es que 

las molécula biológicas, por ejemplo las enzimas, sólo pueden actuar 

con un isómero en particular ya que estructuralmente no pueden 

“encajar” con el otro isómero. 

Ejemplo: 

Todos los aminoácidos se presentan en dos formas, los dos isómeros 

ópticos. Llamado forma L y forma D (fig. 3-3 b). Sólo los aminoácidos L 

se encuentran comúnmente en las proteínas de los seres vivos. 

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CARBOHIDRATOS 

Los carbohidratos son las moléculas fundamentales de 

almacenamiento de energía en la mayoría de los seres vivos. 

Además forman parte de diversas estructuras de las células 

vivas; las paredes de las células vegetales jóvenes, por ejemplo, 

contienen aproximadamente un 40% de celulosa, que es el 

compuesto orgánico más común de la biosfera. 


Los carbohidratos, también son llamados glúcidos, pueden ser 

moléculas pequeñas conocidas como azúcares o moléculas más 

grandes y complejas. 

CARBOHIDRATOS 

MONOSACARIODS DISACARIDOS POLISACARIDOS 


LOS MONOSACARIDOS: Son azúcares simples como: 

•Ribosa. 

•Fructosa. 

•Glucosa. 

LOS DISACARIDOS: Consisten en dos moléculas de azúcar simples 

unidas covalentemente. Ejemplo: 

•Sacarosa (azúcar de caña). 

•Maltosa (azúcar de malta). 

•Lactosa (azúcar de la leche) 


LOS POLISACARIDOS: Contienen muchas moléculas de azúcar 

simples unidas entre sí. Ejemplo: 

•Almidón. 

•Celulosa. 

Los polisacáridos están constituidos de sub unidades idénticas o 

similares, se conocen como polímeros (“muchas partes”) y las 

sub unidades son llamadas monómeros (“una sola parte”). 


MONOSACARIDOS 

Los monosacáridos son compuestos orgánicos constituidos por 

carbono, hidrógeno y oxígeno (C,H,O). Los monosacáridos se 

caracterizan por la presencia de grupos hidroxilo y un grupo 

aldehído o cetona (fig. 3-5). 

Estos grupos funcionales constituyen azúcares altamente 

solubles en agua y en soluciones acuosas, y en moléculas que 

contienen más de cinco átomos de carbono, llevan a una 

reacción interna que cambia dramáticamente la formación de la 

molécula. 


Cuando estos monosacáridos están en solución, el grupo aldehído o 

cetona tiene una tendencia a reaccionar con uno de los grupos 

hidroxilo, produciendo una estructura en anillo. 

En la glucosa por ejemplo, el grupo aldehído del primer átomo de 

carbono reacciona con el grupo hidroxilo del quinto átomo de carbono, 

produciendo un anillo de seis miembros, como se ve en la fig. 3-6 . 

Cuando se forma el anillo, puede cerrarse de dos maneras diferentes, 

estando ahora el grupo hidroxilo en el primer carbono, pero situado o 

bien por encima, o bien por debajo del plano del anillo. 


Cuando el grupo hidroxilo se encuentra debajo del plano se 

conoce como glucosa alfa, y cuando está por encima del plano se 

conoce como glucosa beta. 

Al igual que los hidrocarburos, los monosacáridos pueden 

quemarse u oxidarse y producir dióxido de carbono y agua. 

(CH 2O) n + n O 2 (CO 2) n + (H 2O) n 

Esta reacción, parecida a la combustión del metano, libera 

energía y la cantidad de energía liberada como calor puede ser 

calculada quemando moléculas de azúcar en un calorímetro. 


La fuente principal de energía para los humanos y otros 

vertebrados es el monosacárido glucosa, que es la forma en que 

el azúcar se transporta generalmente. 

Si se mide en un calorímetro, la oxidación de un mol de glucosa 

libera 673 kilocalorías. 

C 6H 12O 6 + 6 O 2 6CO 2 + 6 H 2O 

∆H° = -673 kcal 


DISACARIDOS 

Aunque la glucosa es el azúcar común de transporte de los 

vertebrados, a menudo los azúcares son transportados en otros 

organismos como disacáridos. La sacarosa comúnmente llamada 

azúcar de caña, es la forma común en la cual el azúcar se 

transporta en las plantas, desde las células fotosintéticas 

(principalmente en las hojas), donde se la produce, a otras 

partes del cuerpo vegetal. 

La sacarosa está compuesta por los monosacáridos glucosa y 

fructosa. 


El azúcar es transportado a través de la sangre de muchos insectos en 

forma de otro disacárido, la trehalosa, que consiste en dos unidades 

de glucosa enlazadas. 

Otro disacárido común es la lactosa, azúcar que existe sólo en la leche. 

La lactosa está constituida por glucosa combinada con otro 

monosacárido, la galactosa. 

En la síntesis de una molécula de disacárido a partir de dos moléculas 

de monosacáridos, se elimina una molécula de agua en el proceso de 

formación del nuevo enlace entre los dos monosacáridos (fig. 3-8). 

Este tipo de reacción química, que ocurre durante la síntesis de la 

mayoría de los polímeros orgánicos a partir de sus subunidades, se 

conoce como condensación. Así, solamente los monómeros libres de 


Los carbohidratos tienen la relación CH 2O, por que dos átomos 

de hidrógeno y un átomo de oxígeno son eliminados cada vez 

que se forma un enlace durante la síntesis. 

Cuando un disacárido se escinde en sus unidades de 

monosacárido, lo cual ocurre cuando se usa como fuente de 

energía, la molécula de agua vuelve a añadirse. Esta escisión se 

conoce como hidrólisis. La hidrólisis es una reacción que libera 

energía. 

Ejemplo: 


La hidrólisis de la sacarosa libera 5,5 kilocalorias por mol. De 

modo inverso, la formación de sacarosa a partir de glucosa y 

fructosa requiere un ingreso de energía de 5,5 kilocalorias por 

mol de sacarosa. 


POLISACARIDOS 

DE 

ALMACENAMIENTO 

POLISACARIDOS 

ESTRUCTURALES 


LOS POLISACARIDOS DE ALMACENAMIENTO: 

Los polisacáridos están constituidos por monosacáridos unidos en 

cadenas largas. Algunos de ellos son formas de almacenamiento del 

azúcar. 

El almidón por ejemplo, es la principal reserva alimenticia de la 

mayoría de las plantas. Una papa contiene almidón producido a partir 

del azúcar formado en las hojas verdes de las planta; el azúcar se 

transporta a las estructuras subterráneas y se acumula allí en una 

forma adecuada para el almacenamiento de invierno, después de lo 

cual se utilizará para el crecimiento nuevo durante la primavera. 

El almidón tiene dos formas: La amilosa y la amilopectina, ambas 

formadas por unidades de glucosa acopladas (fig.3-9). 


El glucógeno es la principal forma de almacenamiento del azúcar en la 

mayoría de los animales. El glucógeno tiene una estructura muy 

semejante a la amilopectina, salvo que es mucho más ramificado; las 

ramificaciones aparecen cada 8 a 10 unidades de glucosa. En los 

vertebrados, el glucógeno se almacena principalmente en el hígado y 

el tejido muscular. Si hay un exceso de glucosa en el torrente 

sanguíneo, el hígado forma glucógeno. Cuando la concentración de 

glucosa en la sangre cae, la hormona glucagón, producida por el 

páncreas, se descarga en el torrente sanguíneo ; el glucagón estimula 

el hígado para hidrolizar el glucógeno a glucosa, la cual entra en la 

sangre. 


La formación de polisacáridos a partir de monosacáridos 

requiere energía. Sin embargo, cuando la célula necesita energía, 

estos polisacáridos pueden ser hidrolizados, liberando 

monosacáridos que a su vez pueden oxidarse, suministrando 

energía para el trabajo celular. 

El almidón y el glucógeno están constituidos completamente por 

unidades de glucosa alfa. 


Polisacáridos estructurales: 

Una función principal de las moléculas en los sistemas vivos es 

formar los componentes estructurales de las células y los tejidos. 

La principal molécula estructural de las plantas es la celulosa. 

La mitad de todo el carbono orgánico de la biosfera está 

contenido en la celulosa. La madera es aproximadamente el 50% 

de la celulosa y el algodón es celulosa casi pura. 

La celulosa consiste completamente en unidades de glucosa beta 

(fig. 3-10). 


La quitina es un componente principal de los exoesqueletos de 

los artrópodos, como los insectos y crustáceos, y también de las 

paredes celulares de muchos hongos, es un polisacárido 

modificado, resistente y duro (fig. 3-11). Al menos 900 mil 

especies diferentes de organismos pueden sintetizar quitina, y se 

ha calculado que los individuos que pertenecen a una sola 

especie de cangrejo producen varios millones de toneladas de 

quitina por año. 


LIPIDOS 

Los lípidos son un grupo general de sustancias orgánicas 

insolubles en solventes polares como el agua, pero que se 

disuelven fácilmente en solventes orgánicos no polares, como el 

cloroformo, el éter y el benceno. 

Típicamente, los lípidos son moléculas de almacenamiento de 

energía, por lo común en forma de grasa o aceite y cumplen 

funciones estructurales, como el caso de los fosfolípidos, los 

glucolípidos y las ceras. 


Algunos lípidos, sin embargo, desempeñan papeles principales 

como “mensajeros” químicos, tanto dentro de las células como 

entre ellas. 

GRASAS Y ACEITES: 

En los vertebrados, cuando los azúcares que se ingieren 

sobrepasan las posibilidades de utilización o de transformación 

en glucógeno, se convierten en grasa. Algunas plantas también 

almacenan energía en forma de aceites, especialmente en las 

semillas y en los frutos. 


Las grasas y los aceites contienen una mayor proporción de 

enlaces carbono-hidrógeno, ricos en energía, que los 

carbohidratos y en consecuencia, contienen más energía 

química. 

En promedio las grasas producen aproximadamente 9,3 

kilocalorias por gramo en comparación con las 3,79 kilocalorias 

por gramo de carbohidrato, o las 3,12 kilocalorias por gramo de 

proteína. 

Dado que las grasas son no polares, no atraen moléculas de agua 

y así no están “embebidas” en estas, como ocurre en el caso del 

glucógeno. 


Teniendo en cuenta el factor hídrico, las grasas almacenan seis 

veces más energía por gramo que el glucógeno, y éste es 

indudablemente el motivo por el cual, en el curso de la 

evolución, llegaron a desempeñar un papel fundamental en el 

almacenamiento de energía. 

Una molécula de grasa consta de tres moléculas de ácido graso 

unidas a una molécula de glicerol. 

El glicerol es un alcohol de tres carbonos que contiene tres 

grupos hidroxilo. 


Un ácido graso es una cadena de hidrocarburo larga que termina 

en un grupo carboxilo (-COOH); la cadena no polar es 

hidrofóbica, mientras que el grupo carboxilo da a una porción de 

la molécula las propiedades de un ácido. Cada enlace entre el 

glicerol y el ácido graso se forma por la eliminación de una 

molécula de agua (condensación) (fig. 3-12). Las moléculas de 

grasa, que también se conocen como trigliceridos, se dice que 

son neutras por que contienen grupos no polares. Como se 

esperaría, son extremadamente hidrofóbicas. 


Los ácidos grasos, que raras veces se hallan en las células en 

estado libre (en general son parte de otra molécula), están 

formados por cadenas que contienen un número par de átomos 

de carbono, típicamente entre 14 y 22. Se conocen alrededor de 

setenta ácidos grasos diferentes. Difieren en longitud de sus 

cadenas, en si la cadena contiene algún enlace doble (como en el 

ácido oleico), o no (como el ácido esteárico), y en la posición que 

tenga en la cadena cualquier enlace doble (fig. 3-12). 


Un ácido graso, como el ácido esteárico, en el cual no hay 

enlaces dobles, se dice que es SATURADO, por que las 

posibilidades de enlace están completas para todos los átomos 

de carbono de al cadena (o sea cada átomo de carbono ha 

formado enlaces con otros cuatro átomos). 

Un ácido graso, como el oleico, que contiene átomos de carbono 

unidos por enlaces dobles, se dice que es no saturado, por que 

sus átomos de carbono tienen el potencial para formar enlaces 

adicionales con otros átomos. 


Las grasa no saturadas, que tienden a ser líquidos oleosos, son 

más comunes en las plantas que en los animales. Ejemplos son el 

aceite de oliva, el aceite de maní y el aceite de maíz. 

Las grasas animales, como la manteca o el tocino, contienen 

ácidos grasos saturados y habitualmente sus temperaturas de 

fusión son más elevadas por lo que, a temperatura ambiente, se 

presentan como sólidos. 


En general, la grasa se almacena en dos tipos de tejidos adiposo: 

el blanco y el pardo. Ambos se caracterizan por un elevado 

contenido de grasa en el citoplasma de sus células. 

El tejido adiposo blanco almacena grasas en forma de 

triglicéridos que después son exportados a los demás tejidos. Los 

triglicéridos son utilizados para obtener energía en periodos 

entre comidas o de ayuno o cuando el ingreso de energía es 

menor que su consumo. 


El tejido adiposo pardo posee una extraordinaria capacidad 

metabólica y sus lípidos se consumen in situ para generar calor. 

La masa de este tejido no permanece constante a lo largo de la 

vida de un individuo. Es muy abundante en los recién nacidos y 

en la vida adulta varía mucho de acuerdo con el tamaño y los 

hábitos de vida de la especie. 


FOSFOLÍPIDOS Y GLUCOLIPIDOS: 

Los lípidos, especialmente los fosfolípidos y los glucolípidos, también 

desempeñan papeles estrucuturales extremadamente importantes. 

Al igual que las grasas, tanto los fosfolípidos como los glucolípidos 

están compuestos de cadenas de ácidos grasos unidas a un esqueleto 

de glicerol. 

En los fosfolípidos, no obstante, el tercer carbono de la molécula de 

glicerol no está ocupado por un ácido graso, sino por un grupo fosfato 

(fig. 3-14), al que está unido habitualmente otro grupo polar. Los 

grupos fosfato están cargados negativamente. 


Como resultado, el extremo fosfato de la molécula es hidrofílico, 

mientras que las porciones de ácido graso son hidrofóbicas (fig. 

3-15). 

En los glucolípidos, el tercer carbono de la molécula de glicerol 

no está ocupado por un grupo fosfato, sino por una cadena corta 

de carbohidratos. Dependiendo del glucolípido, esta cadena 

puede contener, en cualquier lugar, entre uno y quince 

monómeros de monosacáridos. Al igual que la cabeza de fosfato 

de un fosfolípido, la cabeza de carbohidrato de un glucolípido es 

hidrofílica y las colas de ácidos grasos son hidrofóbicas. 


CERAS: 

Las ceras también son una forma de lípido. Son producidas, por 

ejemplo, por las abejas para construir sus panales. También 

forman cubiertas protectoras, lubricantes e impermeabilizantes 

sobre la piel, el pelaje y las plumas y sobre los exoesqueletos de 

algunos animales. En las plantas terrestres se encuentran sobre 

las hojas y frutos (fig. 3-16). Las ceras protegen las superficies 

donde se depositan de la pérdida de agua y aíslan del frío a los 

tejidos internos. 


COLESTEROL Y OTROS ESTEROIDES: 

El colesterol pertenece a un grupo importante de compuestos 

conocidos como esteroides (fig. 3-17). Aunque los esteroides no 

se asemejan estructuralmente a los otros lípidos, se les agrupa 

con ellos porque son insolubles en agua. Al igual que el 

colesterol, todos los esteroides tienen cuatro anillos de carbono 

unidos y varios de ellos tienen una cola. Además, muchos 

poseen el grupo funcional –OH, que los identifica como 

alcoholes. 


El colesterol se encuentra en las membranas celulares (excepto 

en las células bacterianas); aproximadamente el 25% (en peso 

seco) de la membrana de un glóbulo rojo es colesterol. Su 

presencia da rigidez a la membrana y evita su congelamiento a 

muy bajas temperaturas. También es un componente principal 

de la vaina de mielina, la membrana lipídica que envuelve a las 

fibras nerviosas de conducción rápida, acelerando el impulso 

nervioso. El colesterol es sintetizado en el hígado a partir de 

ácidos grasos saturados y también se obtiene de la dieta, 

principalmente de la carne, el queso y las yemas de huevo. 


Las altas concentraciones de colesterol en la sangre están 

asociadas con la aterosclerosis, enfermedad en la cual el 

colesterol se encuentra en depósitos grasos en el interior de los 

vasos sanguíneos afectados. 

Las hormonas sexuales y las hormonas de la corteza adrenal (la 

porción más externa de las glándulas suprarrenales, que se 

encuentran por encima de los riñones) también son esteroides. 


Estas hormonas se forman a partir del colesterol en los ovarios, testículos, la 

corteza suprarrenal y otras glándulas que las producen. Las prostaglandinas 

representan un grupo de lípidos derivados de los ácidos grasos y tienen 

acciones hormonales. 

Referencia Bibliográfica 

• Solomon Eldra; Berg Linda y Martin Diana. Biología. 5ta Edición. Editorial 

Mac Graw Hill Interamericana. México.

Semana 3 - Carbohidratos y lípidos - Flor García Huamán

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