Carbohidratos en las células de plantas, animales, hongos, bacterias y humanos

Annekey Badilla Nelson
I cuatrimestre
Biología laboratorio (B-05L)
Universidad internacional de las América

Estos temas fueron escogidos con el objetivo de mostrar los diferentes tipos de carbohidratos existentes en los organismos animales, vegetales, humanos y bacterianos.


El objetivo especifico fue el de nombrar y dar a conocer carbohidratos de diferentes organismos, sus funciones, de donde se pueden obtener y en que parte del organismo se encuentra. También nombrar algunos organismos que requieren de carbohidratos como los animales que a su vez se dividen en rumiantes y monogástricos, plantas, hongos, bacterias y humanos. Los lugares en que se puede encontrar dentro de un organismo como en plantas en la pared, animales en hígado, hongos en la pared, humanos en músculos y otros.

Carbohidratos en Animales

Carbohidratos en la digestión animal
Los requerimientos nutricionales de la mayoría de animales son relativamente extensos y complejos en comparación con los requisitos simples de las plantas. The nutrients used by animals include carbohydrates, lipids, nucleic acids, proteins, minerals, and vitamins. Los nutrientes utilizados por los animales incluyen carbohidratos.


Los carbohidratos son la fuente básica de energía para todos los animales. Animals obtain their carbohydrates from the external environment (compared with plants, which synthesize carbohydrates by photosynthesis). Los animales obtienen sus hidratos de carbono procedentes del medio externo (en comparación con las plantas, que sintetizan los hidratos de carbono por la fotosíntesis). About one-half to two-thirds of the total calories every animal consumes daily are from carbohydrates. Glucose is the carbohydrate most often used as an energy source. Cerca de la mitad a dos tercios del total de calorías cada animal consume diariamente son los hidratos de carbono. La glucosa es el hidrato de carbono más a menudo se utiliza como fuente de energía. Otros hidratos de carbono son útiles maltosa, lactosa, sacarosa y almidón. (1)

Glucosa:
Es una forma de azúcar que se encuentra libre en las frutas y en la miel. Glucosa es un monosacáridos con formula molecular la misma que la fructosa pero con diferente posición relativa de los grupos-oh y o=.

La glucosa, libre o combinada, es el compuesto orgánico más abundante de la naturaleza. Es la fuente primaria de síntesis de energía de las células, mediante su oxidación catabólica, y es el componente principal de polímeros de importancia estructural como la celulosa y de polímeros de almacenamiento energético como el almidón y el glucógeno. (2)

Maltosa
La maltosa o azúcar de malta es un disacárido formado por dos glucosas unidas por un enlace glucosidico producido entre el oxigeno del primer carbono anomérico (proveniente de -OH) de una glucosa y el oxígeno perteneciente al cuarto carbono de la otra. Por ello este compuesto también se llama alfa glucopiranosil (1-4) alfa glucopiranosa. (3)


Ejemplo: ya que aparece en los granos de cebada germinada

Lactosa
La lactosa (β-D-galactopiranosil-α-D-glucopiranosa) es un disacárido formado por la unión de una molécula de glucosa y otra de galactosa (4)


Ejemplo: A la lactosa se la llama también azúcar de la leche, ya que aparece en la leche de las hembras de los mamíferos en una proporción del 4 al 5%. La leche de camella, por ejemplo, es rica en lactosa

Sacarosa


La sacarosa o azúcar común es un disacárido formado por alfa-glucopiranosa y beta-fructofuranosa. (5)


Ejemplo: El azúcar de mesa es el endulcolorante más utilizado para endulzar los alimentos y suele ser sacarosa

Almidón:
El almidón es un polisacárido de reserva alimenticia predominante en las plantas, constituido por amilosa y amilo pectina (6)
                                
Carbohidratos en animales vertebrados e invertebrados
Los animales invertebrados el polisacárido quitina es un componente básico del exoesqueleto de los artrópodos y en los cordados las capas celulares de los tejidos conectivos contienen hidratos de carbono. Entre los glúcidos de almacenamiento de energía los animales usan el glucógeno; (cuando se necesita la energía, las enzimas los descomponen en glucosa). (7)


Carbohidratos en invertebrados


Quitina:
La quitina es uno de los componentes principales de las paredes celulares de los hongos, del resistente exoesqueleto de los artrópodos (arácnidos, crustáceos, insectos) y algunos otros animales (quetas de anélidos, perisarco de cnidarios).


La quitina es un polisacárido compuesto de unidades de N- acetilglucosamina (exactamente, N-acetil-D-glucos-2-amina).


Es el segundo polímero natural más abundante después de la celulosa


La quitina se vuelve soluble en ácidos inorgánicos diluidos cuando pierde el acetilo del grupo acetilamino, convirtiéndose en quitosana. Contrario a lo que generalmente se piensa, la quitina no forma parte de las conchas de los moluscos gasterópodos. Éstas están formadas por una combinación de nácar, conquiolina, aragonito y carbonato de calcio. (8)
                                                                                                                                                                               

Carbohidratos en vertebrados


Glucógeno:


El glucógeno es un polisacárido de reserva energética de los animales formado por cadenas ramificadas de glucosa; es soluble en agua en la que forma dispersiones coloidales. Abunda en el hígado y en los músculos.


El glucógeno es el polisacárido de reserva energética en los animales que se almacena en el hígado (10% de la masa hepática) y en los músculos (1% de la masa muscular) de los vertebrados Además, pueden encontrarse pequeñas cantidades de glucógeno en ciertas células gliales del cerebro. (9)
                                                              

                                                                    
Digestión de carbohidratos en clases de animales
Los carbohidratos son digeridos de distinta manera según el animal sea mono gástrico o rumiante, pero en cualquiera de los casos al final se van a obtener monosacáridos y éstos serán absorbidos a nivel intestinal: digestión de los carbohidratos Los carbohidratos son digeridos de distinta manera según el animal sea monogastrico o rumiante, pero en cualquiera de los casos al final se van a obtener monosacáridos y estos serán absorbidos a nivel intestinal. (10)


Monogástrico:
Digestión de carbohidratos en animales monogástricos. 


Comienza en la boca con la masticación, en la que se le agrega ptialina al bolo alimenticio, empezando así la digestión de los carbohidratos, dividiéndolos en dextrinas.


A nivel del intestino delgado el bolo alimenticio es atacado por la amilasa pancreática y otras enzimas las cuales los llevan a su expresión más simple: los monosacáridos, los cuales son absorbidos a través del epitelio intestinal.
                 

                                                                                                                                                      
Rumiantes:
Un rumiante es un animal que digiere los alimentos en dos etapas, primero los consume y luego realiza la rumia. Ésta consiste en regurgitar el material semidigerido y volverlo a masticar para deshacerlo y agregarle saliva. Dentro de los rumiantes se incluyen lo bovino, ovinos y caprinos (los camélidos no se encuentran bajo esta categoria ya que no poseen las características de los verdaderos rumiantes, como por ejemplo los preestomagos aglandulares, cuernos, etc.).


Las primeras dos cavidades se encuentran unidas formando el retículo-rumen. Allí el alimento es fermentado por microorganismos (bacterias, protozoos y hongos) anaeróbicos que pueden utilizar la fibra (especialmente la celulosa y hemicelulosa) para obtener energía. La celulosa y hemicelulosa se degradan hasta glucosa La mayor parte de la glucosa es utilizada por las bacterias generando ácidos carboxílicos volátiles; principalmente acido acético, acido prociónido. (11)                                                                       


Función de los carbohidratos en el organismo animal


Los glúcidos desempeñan diversas funciones, entre las que destacan la energética y la estructural.


Energéticos
 Los monosacáridos y disacáridos, como la glucosa, actúan como combustibles biológicos, aportando energía inmediata a las células; es la responsable de mantener la actividad de los músculos, la temperatura corporal, la tensión arterial, el correcto funcionamiento del intestino y la actividad de las neuronas. También sirven para nutrirnos y prevenir enfermedades.
Estructurales
Algunos polisacáridos forman estructuras esqueléticas muy resistentes, como la celulosa de las paredes de células vegetales y la quitina de la cutícula de los artrópodos.


Otras
 La ribosa y la Dexosirribosa son constituyentes básicos de los nucleótidos monómeros del ARN y del ADN.


Los oligosacaridos del glicocaliz tienen un papel fundamental en el reconocimiento celular (12)


Referencias
1, 7, 10, 11,12. Lilian damarys gelvez, 1998, carbohidratos en la nutrición animal, en línea, 04/03/2011, carbohidratos en animales.
2. Mauricio cortes serrano, 2001, glucosa, en línea, 06/03/2011, saludaría interactiva.
3. Walter miltriono, 2000, maltosa, en línea, 10/03/2011, wordreference.com
4. Cristian frers-chiappacasse a. Eduardo, 2008, sacarosa, en línea, 10/03/2011, que es la sacarosa.
5. melisa Hans, 2003, lactosa, en línea, 14/03/2011, que es lactosa, lacteos.us
6. Mariela Stephen hunk, 2010, almidón, en línea, 14/03/2011, que es el almidón. Rincón de la ciencia
8. crailen nervan,2010, quitina, en línea, 14/03/2011, que es quitina. monografías.com
9. miguel centeno bergares, 2009, glucógeno, en línea, 14/03/2011, que es glucógeno. monografías.com,

Carbohidratos en plantas, funciones, donde se encuentra y su obtención

Annekey badilla Nelson
I cuatrimestre
Biología laboratorio (B-05L)
Universidad internacional de las Américas

Este tema fue escogido con el objetivo de mostrar los diferentes tipos de carbohidratos existentes en las plantas.

El objetivo especifico fue el de nombrar y dar a conocer carbohidratos de diferentes organismos, sus funciones, de donde se pueden obtener y en que parte del organismo se encuentra. También nombrar algunos organismos que requieren de carbohidratos como las plantas requiere de celulosa, hogos requieren de quitina.


Carbohidratos en plantas
Clasificación de los carbohidratos en plantas


Estructurales


Los carbohidratos de las plantas se dividen en dos grupos: estructurales y no Estructurales (CNET). Los primeros forman parte de la pared celular y entre Éstos se encuentran la celulosa, la hemicelulosa y la pectina. Estos, son causantes de la Fibrosidad del alimento, no están disponibles para el metabolismo energético de la planta, Son insolubles en agua y poseen una fermentabilidad potencial lenta y limitada. La pectina Constituye una excepción ya que es completamente fermentable en el rumen. (1)


Celulosa
La celulosa es un polisacárido compuesto exclusivamente de moléculas de glucosa; es pues un homopolisacárido (compuesto por un solo tipo de monosacáridos); es rígido, insoluble en agua, y contiene desde varios cientos hasta varios miles de unidades de β-glucosa La celulosa es la biomolecula orgánica más abundante ya que forma la mayor parte de la biomasa terrestre.(2)

Hemicelulosa


Las hemicelulosas son heteropolisacáridos (polisacárido compuesto por más de un tipo de monómero), formado, en este caso un tanto especial, por un conjunto heterogéneo de polisacáridos, a su vez formados por un solo tipo de monosacáridos unidos por enlaces β (1-4)(fundamentalmente xilosa, arabinosa, galactosa, manosa, glucosa y ácido glucurónico) , que forman una cadena lineal ramificada. Entre estos monosacáridos destacan más: la glucosa, la galactosa o la fructosa.


Forma parte de las paredes de las diferentes células de los tejidos del vegetal, recubriendo la superficie de las fibras de celulosa y permitiendo el enlace de pectina. (3)

Pectina

Las pectinas son una mezcla de polímeros ácidos y neutros muy ramificados. Constituyen el 30% del peso seco de la pared celular primaria de células vegetales En presencia de aguas forman geles. Determinan la porosidad de la pared, y por tanto el grado de disponibilidad de los sustratos de las enzimas implicadas en las modificaciones de la misma. Las pectinas también proporcionan superficies cargadas que regulan el pH y el balance iónico. Las pectinas tienen tres dominios principales: homogalacturonanos, ramnogalacturonano I y ramnogalacturonano II. (4)

No estructurales


Los segundos se almacenan en órganos vegetativos como raíces, rizomas, estolones, coronas y parte inferiores del tallo Los principales CNET en los tejidos de especies forrajeras son monosacáridos como glucosa y fructosa, disacáridos como sucrosa y maltosa y polisacáridos como almidones y fructosanos.


Glucosa


La glucosa es un monosacáridos con fórmula molecular C6H12O6 la misma que la fructosa pero con diferente posición relativa de los grupos -OH y O=. Es una hexosa, es decir, que contiene 6 átomos de carbono, y es una aldosa, esto es, el grupo carbonilo está en el extremo de la molécula. Es una forma de azúcar que se encuentra libre en las frutas y en la miel. Su rendimiento energético es de 3,75 kilocalorías por cada gramo en condiciones estándar. (5)

Fructosa


La fructosa, o levulosa, es una forma de azúcar encontrada en las frutas y en la miel. Es unos monosacáridos con la misma fórmula empírica que la glucosa pero con diferente estructura. Todas las frutas naturales tienen cierta cantidad de fructosa (a menudo con glucosa), que puede ser extraída y concentrada para hacer un azúcar alternativo. (6)

Sucrosa (sacarosa)


La sacarosa es el compuesto orgánico comúnmente conocida como azúcar de mesa y la sacarosa a veces se llama. Polvo blanco, inodoro y cristalino con un sabor dulce, es mejor conocido por su papel en la nutrición humana. La molécula es un disacárido derivado de la glucosa (7)

Maltosa


La maltosa o azúcar de malta es un disacárido formado por dos glucosas unidas por un enlace glucosúrico producido entre el oxigeno del primer carbono anomérico (proveniente de -OH) de una glucosa y el oxígeno perteneciente al cuarto carbono de la otra. (8)

Almidón
El almidón es un polisacárido de reserva alimenticia predominante en las plantas, constituido por amilosa y amilo pectina. Proporciona el 70-80% de las calorías consumidas por los humanos de todo el mundo. Tanto el almidón como los productos de la hidrólisis del almidón constituyen la mayor parte de los carbohidratos digestibles de la dieta habitual (9)

Fructosanos
Un fructosano es un polímero formado por moléculas de fructosa. Más concretamente, su estructura está formada por una molécula de glucosa ligada a múltiples unidades de fructosa. Su origen se encuentra principalmente en las plantas, pero también pueden aparecer en hongos y bacterias. (10)

Función de los carbohidratos en plantas
Algunos carbohidratos pueden tener una función estructural. Por ejemplo, el material que mantiene a las plantas de pie y da a la madera sus propiedades resistentes es una forma del polímero de glucosa conocida como la celulosa. Otros tipos de los polímeros de azúcar se encuentran en las energías almacenadas, como el almidón (11)

Referencias 
1. Miranda verargo solis, 2010, carbohidratos estructurales en plantas. En línea, 01/03/2011 Libros _online/capitulo 7 reservas de carbohidratos
2. Eduardo quintana, 2007, celulosa, en línea, 08/03/2011, Enciclopedia libre universal
3. Brenda Quijano, 2006, hemicelulosa, en línea, 09/03/2011, monografías.com
4. velsid, 2007, pectina, en línea, 09/03/2011, que es pectina
5., Mauricio torres, 2010, glucosa, en línea, 06/03/2011, Saludaría interactiva
6. Josep vicent arnua, 2011, fructosa, en línea, 12/03/2011, que es fructosa.
7. Cristian frers-chiappacasse a. Eduardo, 2000, sacarosa, en línea, 10/03/2011, que es sacarosa.
8. esteban Adolfo Rodríguez, 2008, maltosa, en línea, 10/03/2011, wordreference.com
9. Anthony Arguedas, 2011, almidón, en línea, 14/03/2011, rincón de la ciencia
10. Bryan solano, 2008, fructosano en línea, 16/03/2011, kiwidepia
11. jerónimo Méndez, 2001,función de carbohidratos en las plantas, en línea, 20/03/2011, emory university

Carbohidratos en las células de plantas, animales, hongos, bacterias y humanos

Annekey Badilla Nelson

I cuatrimestre
Biología laboratorio (B-05L)
Universidad internacional de las América

Estos temas fueron escogidos con el objetivo de mostrar los diferentes tipos de carbohidratos existentes en los organismos animales.

El objetivo especifico fue el de nombrar y dar a conocer carbohidratos de diferentes organismos, sus funciones, de donde se pueden obtener y en que parte del organismo se encuentra. También nombrar algunos organismos que requieren de carbohidratos como los animales que a su vez se dividen en rumiantes y monogástricos. Los lugares en que se puede encontrar dentro de un organismo como el glucógeno que se almacena en el hígado de los animales, y la quitina en el exoesqueleto de los artrópodos.

Carbohidratos en diferentes organismos celulares

Funcione de los carbohidratos en las células
Los carbohidratos tienen varias funciones en las células. Ellos son una excelente fuente de energía para las varias actividades que ocurren en nuestras células. Algunos carbohidratos pueden tener una función estructural. Por ejemplo, el material que mantiene a las plantas de pie y da a la madera sus propiedades resistentes es una forma del polímero de glucosa conocida como la celulosa. Otros tipos de los polímeros de azúcar se encuentran en las energías almacenadas, como el almidón y el glicógeno.


Algunos compuestos orgánicos se necesitan para la integridad estructural de la célula: otros para suministrarle energía y otros regulan el metabolismo. Los carbohidratos son esenciales para la comunicación entre las células. Estas moléculas también ayudan a las células adherirse la una a la otra, así como al material que rodea a éstas en el cuerpo. La capacidad del cuerpo para defenderse contra la invasión de microbios y la eliminación del material extranjero (como la captura del polvo y el polen por el tejido mocoso en nuestra nariz y garganta) es también dependiente de las propiedades de los carbohidratos. (1)

Localización de carbohidratos en las células
En las plantas, la pared celular se compone sobre todo de un polímero de carbohidrato denominado celulosa, un polisacárido y puede actuar también como almacén de carbohidratos para la célula. En las bacterias, la pared celular se compone de peptidoglicano. Entre las archaea se presentan paredes celulares con distintas composiciones químicas, incluyendo capas S de glicoproteínas, pseudopeptidoglicano o polisacáridos. Los hongos presentan paredes celulares de quitina, y las algas tienen típicamente paredes construidas de glicoproteínas y polisacáridos, En términos generales la pared celular vegetal está compuesta por una red de carbohidratos.


Los carbohidratos son las moléculas básicas del combustible de la célula. Contienen el carbón, el hidrogeno, y el oxigeno en cantidades aproximadamente iguales. Las plantas verdes y algunas bacterias utilizan un proceso conocido como fotosíntesis para hacer los carbohidratos simples (azucares) del bióxido de carbono, del agua, y de la luz del sol. Los animales, sin embargo, obtienen sus carbohidratos de los alimentos. Una vez que una célula posea los carbohidratos, moleculas.puede romperlos para tragar para rendir energía química o para utilizarlos como materias primas para producir otras. La Celulosa que compone la Pared celular de las células vegetales.
La Quitina quien compone la Pared celular de los Hongos multicelulares.
La Lignina y sustancias pépticas derivadas de la celulosa, son las responsables de producir el endurecimiento de las paredes celulares de los vasos leñosos o ascendentes (2)


Funciones de los carbohidratos en todo organismo celular


En los seres vivos las funciones de los carbohidratos se pueden generalizar en:


a) energéticas (glucógeno en animales y almidón en vegetales, bacterias y hongos)


 La glucosa es un de los carbohidratos más sencillos comunes y abundantes; representa a la molécula combustible que satisface las demandas energéticas de la mayoría de los organismos (3).

b) de reserva


Los carbohidratos se almacenan en forma de almidón en los vegetales (gramineas, leguminosas y tubérculos) y de glucógeno en los animales. Ambos polisacáridos pueden ser degradados a glucosa. (4)

c) compuestos estructurales (como la celulosa en vegetales, bacterias y hongos y la quitina en artrópodos)


Los carbohidratos estructurales forman parte de las paredes celulares en los vegetales y les permiten soportar cambios en la presión osmótica entre los espacios intra y extracelulares. Esta, es una de las sustancias naturales más abundantes en el planeta. En las grandes plantas y en los árboles, la celulosa, estructura fibrosa construida de glucosa, cumple la doble función de carga y soporte. La celulosa es de origen vegetal principalmente, sin embargo algunos invertebrados tienen celulosa en sus cubiertas protectoras. El polisacárido estructural más abundante en los animales es la quitina.


En los procariontes forma la pared celular construida de azúcares complejos como los péptidoglicanos y ácidos teicoicos. A las propiedades de esta estructura se le atribuyen muchas de las características de virulencia y antigenicidad. En algunos animales como los insectos los carbohidratos forman la quitina, el ácido condroitín sulfúrico y el ácido hialurónico, macromoléculas de sostén del aparato muscular. (5)

d) precursores


Los carbohidratos son precursores de ciertos lípidos, proteínas y dos factores vitamínicos, el ácido ascórbico (vitamina C) y el inositol. (6)

e) señales de reconocimiento (como la matriz extracelular)


Los carbohidratos intervienen en complejos procesos de reconocimiento celular, en la aglutinación, coagulación y reconocimiento de hormonas. (7)

 A nivel celular los carbohidratos se localizan en la Pared celular de las células vegetales ( celulosa), ya que compone químicamente a las mismas, otros carbohidratos se asocian con algunas proteínas integrales de la membrana plasmática en forma de Glicoproteínas quienes tienen la función del reconocimiento y la adherencia celular entre células semejantes, el Almidón se encuentra localizado en forma de Amiloplastos, en células animales el glucógeno ( almidón animal) se localiza en las células hepáticas y las musculares.


Bacterias
El metabolismo catabólico de carbohidratos tanto como de otras macromoléculas consiste. En una serie de reacciones bioquímicas las mimas que son aprovechadas por diferentes Ramas científicas como por ejemplo la producción de gas producto de la fermentación de la glucosa que permite identificar bacterias en la microbiología; mientras que los diferentes tipos de fermentaciones como la alcohólica y láctica son aprovechadas por la industria alimenticia. (8)

Referencias
1,2. Joan blanco, 1999, localización de los carbohidratos en las células, en línea, 10/03/2011, cancerquest.org.
3, 4, 5, 6,7. Ronald molina, 2000, Función de los carbohidratos en las células, en línea, 10/03/2011, Euific.
8. Andrés piedra, 2011, metabolismo de carbohidratos, en línea, 10/03/2011, metabolismo de carbohidratos.