Microbiología

las biomoléculas más abundantes en la Tierra son los hidratos de carbono. 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 unidades repetidas., Esta visión representa a estas moléculas simplemente como cadenas de átomos de carbono» hidratados «en las que las moléculas de agua se unen a cada átomo de carbono, lo que lleva al término «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 diferentes. Son abundantes en los ecosistemas terrestres, muchas formas de las cuales utilizamos como fuentes de alimento. Estas moléculas también son partes vitales de las estructuras macromoleculares que almacenan y transmiten información genética (es decir, ADN y ARN)., Son la base de los polímeros biológicos que imparten fuerza a varios 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.

monosacáridos: los dulces

en bioquímica, los carbohidratos a menudo se llaman sacáridos, del griego sakcharon, que significa azúcar, aunque no todos los sacáridos son dulces. Los carbohidratos más simples se llaman monosacáridos, o azúcares simples., Son los bloques de construcción (monómeros) para la síntesis de polímeros o carbohidratos complejos, como se discutirá más adelante en esta sección. Los monosacáridos se clasifican según el número de carbonos en la molécula. Las categorías generales se identifican usando un prefijo que indica el número de carbonos y el sufijo-ose, que indica un sacárido; por ejemplo, triosa (tres carbonos), tetrosa (cuatro carbonos), pentosa (cinco carbonos) y hexosa (seis carbonos) (Figura 1). La hexosa d-glucosa es el monosacárido más abundante en la naturaleza., Otros monosacáridos de hexosa muy comunes y abundantes son la galactosa, utilizada para hacer el disacárido azúcar de leche lactosa, y el azúcar de la fruta fructosa.

la Figura 1. Los monosacáridos se clasifican según la posición del grupo carbonilo y el número de carbonos en la columna vertebral.

los monosacáridos de cuatro o más átomos de carbono son típicamente más estables cuando adoptan estructuras cíclicas o de anillo., Estas estructuras de anillo resultan de una reacción química entre grupos funcionales en extremos opuestos de la cadena de carbono flexible del azúcar, es decir, el grupo carbonilo y un grupo hidroxilo relativamente distante. La glucosa, por ejemplo, forma un anillo de seis miembros (Figura 2).

la Figura 2. (a) un monosacárido lineal (glucosa en este caso) forma una estructura cíclica. b) esta ilustración muestra una representación más realista de la estructura cíclica de los monosacáridos., Nota en estos diagramas estructurales cíclicos, los átomos de carbono que componen el anillo no se muestran explícitamente.

Disacáridos

Dos moléculas de monosacáridos pueden unión química para formar un disacárido. El nombre dado al enlace covalente entre los dos monosacáridos es un enlace glicosídico., Los enlaces glucosídicos se forman entre los grupos hidroxilos de las dos moléculas de sacáridos, un ejemplo de la síntesis de deshidratación descrita en la sección anterior de este capítulo:

los disacáridos comunes son la maltosa de azúcar de grano, compuesta de dos moléculas de glucosa; la lactosa de azúcar de leche, compuesta de una molécula de galactosa y una molécula de glucosa; y la sacarosa de azúcar de mesa, compuesta de una molécula de glucosa y una molécula de fructosa (Figura 3).

la Figura 3. Los disacáridos comunes incluyen maltosa, lactosa y sacarosa.,

polisacáridos

Los polisacáridos, también llamados glicanos, son grandes polímeros compuestos por cientos de monómeros monosacáridos. A diferencia de los mono-y disacáridos, los polisacáridos no son dulces y, en general, no son solubles en agua. Al igual que los disacáridos, las unidades monoméricas de polisacáridos están unidas entre sí por enlaces glucosídicos.

los Polisacáridos son muy diversos en su estructura., Tres de los polisacáridos más importantes biológicamente-almidón, glucógeno y celulosa—están compuestos de unidades repetitivas de glucosa, aunque difieren en su estructura (Figura 4). La celulosa consiste en una cadena lineal de moléculas de glucosa y es un componente estructural común de las paredes celulares en plantas y otros organismos. El glucógeno y el almidón son polímeros ramificados; el glucógeno es la molécula primaria de almacenamiento de energía en animales y bacterias, mientras que las plantas almacenan energía principalmente en el almidón., La orientación de los enlaces glucosídicos en estos tres polímeros también es diferente y, como consecuencia, las macromoléculas lineales y ramificadas tienen propiedades diferentes.

Las moléculas de glucosa modificadas pueden ser componentes fundamentales de otros polisacáridos estructurales. Ejemplos de estos tipos de polisacáridos estructurales son la N-acetil glucosamina (NAG) y el ácido N-acetil murámico (NAM) que se encuentran en el peptidoglicano de la pared celular bacteriana. Los polímeros de NAG forman quitina, que se encuentra en las paredes celulares de los hongos y en el exoesqueleto de los insectos.,

la Figura 4. El almidón, el glucógeno y la celulosa son tres de los polisacáridos más importantes. En la fila superior, los hexágonos representan moléculas individuales de glucosa. Las micrografías (fila inferior) muestran gránulos de almidón de trigo teñidos con yodo (izquierda), gránulos de glucógeno (G) dentro de la célula de una cianobacteria (centro) y fibras bacterianas de celulosa (derecha)., (crédito «iodine granules»: modification of work by Kiselov Yuri; crédito» glycogen granules»: modification of work by Stöckel J, Elvitigala TR, Liberton M, Pakrasi HB; crédito» cellulose»: modification of work by American Society for Microbiology)