Desarrollo de competencias

   1.    Los carbohidratos son moléculas de vital importancia para las actividades de la mayoría de los seres vivos. Mencionar dos ejemplos de carbohidratos y explicar su aporte a nivel nutricional a la dieta del ser humano:

Los carbohidratos están presentes  en la leche, frutas, miel, jaleas, golosinas, avena, maíz, legumbres, arroz, cereales y pastas, entre otros alimentos. Una de sus funciones más importantes es que previenen el exceso de nivel de grasa en el cuerpo. Los hidratos de carbono simples en tanto, si son consumidos con responsabilidad, representan un importante aporte de glucosa, elemento vital para el buen funcionamiento del cerebro.

   2.    El almidón, el glucógeno y la celulosa son ejemplos de polisacáridos presentes en plantas y animales. Indicar de cuál de estos organismos está almacenada la glucosa como almidón. Explicar cómo éste es degradado por el otro organismo para utilizarlo en sus procesos metabólicos:

El almidón es una sustancia que se obtiene exclusivamente de los vegetales que lo sintetizan a partir del dióxido de carbono que toman de la atmósfera y del agua que toman del suelo. En el proceso se absorbe la energía del sol y se almacena en forma de glucosa y, uniones entre estas moléculas para formar las largas cadenas del almidón, que pueden llegar a tener hasta 2000 o 3000 unidades de glucosa.

El almidón es la sustancia con la que las plantas almacenan su alimento en raíces (yuca), tubérculos (patata), frutas y semillas (cereales). Pero, no sólo es una importante reserva para las plantas, también para los seres humanos tiene una alta importancia energética, proporciona gran parte de la energía que consumimos los humanos por vía de los alimentos.

  3.    Los carbohidratos se presentan en diversas formas como son los monosacáridos, los oligosacáridos, los polisacáridos, las aldosas y las cetosas. Determinar y escribir a qué carbohidrato se refiere cada grupo de características:

 -     Polihidroxicetona: cetosas – monosacáridos.

 -     Polímero con más de diez unidades de sacáridos: polisacáridos.

 -     Polímero de dos a diez unidades de monosacáridos: oligosacáridos.

 -     Polihidroxialdehído: aldosas – monosacáridos.

 -     Unidad de carbohidrato: monosacáridos.

   4. El término “carbohidrato” deriva de un antiguo concepto que hace referencia a hidratos de carbono. Sin embargo, sus verdaderas estructuras químicas provienen de los aldehídos y las cetonas polihidroxiladas. Con base en lo anterior, observar las siguientes estructuras y, establecer semejanzas y diferencias entre ellas:

       a)     Aldosa.

       b) Cetosa.

       c) Aldosa.

       d) cetosa.

    5.   Explicar con un ejemplo qué tipo de isomería se presenta en los carbohidratos.

    -  Isomería óptica: levógiro y dextrógiro.

    - Isomería espacial: forma D y forma L.

    - Isomería de función: aldosa, cetosa.

    6.     Dextrógiro y levógiro, respectivamente:

7. Un químico olvidó rotular los tubos A y B, con los nombres de los compuestos que contienen; sabe que la fórmula molecular de ambos es C6H12O6. Además conoce que son sustancias diferentes y que no son alquenos ni compuestos cíclicos. Responder:

    a)     ¿Qué tipos de funciones orgánicas son A y B?: Fructosa y glucosa (glúcidos).

  b)    ¿Qué pruebas debe realizar el químico para identificar cada uno de estos compuestos? Entre sus propiedades químicas destaca su poder para reducir el licor de Fehling, siendo esta reacción de gran utilidad para identificarlos experimentalmente.

http://organica1.org/qo1/MO-CAP4.htm

    8.    Diseñar un procedimiento de laboratorio que permita diferenciar azúcares reductores de no reductores.

Los monosacáridos y la mayoría de los disacáridos poseen poder reductor, que deben al grupo carbonilo que tienen en su molécula. Este carácter reductor puede ponerse de manifiesto por medio de una reacción redox llevada a cabo entre ellos y el sulfato de Cobre (II). Las soluciones de esta sal tienen color azul. Tras la reacción con el glúcido reductor se forma óxido de Cobre (I) de color rojo. De este modo, el cambio de color indica que se ha producido la citada reacción y que, por lo tanto, el glúcido presente es reductor.

Los azúcares o carbohidratos pueden ser monosacáridos, disacáridos, trisacáridos, oligosacáridos y polisacáridos: Los monosacáridos reaccionan de acuerdo a los grupos hidroxilo y carbonilo que poseen; los disacáridos y los polisacáridos se pueden hidrolizar para producir monosacáridos.

Los azúcares que dan resultados positivos con las soluciones de Tollens, Benedict ó Fehling se conocen como azúcares reductores, y todos los carbohidratos que contienen un grupo hemiacetal o hemicetal dan pruebas positivas. Los carbohidratos que solo contienen grupos acetal o cetal no dan pruebas positivas con estas soluciones y se llaman azúcares no reductores.

Los azúcares reductores provocan la alteración de las proteínas mediante la reacción de glucosilación no enzimática también denominada reacción de Maillard o glicación. Esta reacción se produce en varias etapas: las iniciales son reversibles y se completan en tiempos relativamente cortos, mientras que las posteriores transcurren más lentamente y son irreversibles. Se postula que tanto las etapas iniciales como las finales de la glucosilación están implicadas en los procesos de envejecimiento celular y en el desarrollo de las complicaciones crónicas de la diabetes.

La glucosa es el azúcar reductor más abundante en el organismo. Su concentración en la sangre está sometida a un cuidadoso mecanismo de regulación en individuos sanos y, en personas que padecen diabetes, aumenta sustancialmente. Esto lleva a que éste sea el azúcar reductor generalmente considerado en las reacciones de glucosilación no enzimática de interés biológico. Sin embargo, cualquier azúcar que posea un grupo carbonilo libre puede reaccionar con los grupos amino primarios de las proteínas para formar bases de Schiff. La reactividad de los distintos azúcares está dada por la disponibilidad de su grupo carbonilo. Se sabe que la forma abierta o extendida de los azúcares no es muy estable, a tal punto que, por ejemplo, en la glucosa representa sólo el 0,002 %. Las moléculas de azúcar consiguen estabilizarse a través de un equilibrio entre dicha forma abierta y por lo menos dos formas cerradas (anómeros cíclicos) en las que el grupo carbonilo ha desaparecido.

La sacarosa es un disacárido que no posee carbonos anoméricos libres por lo que carece de poder reductor y la reacción con el licor de Fehling es negativa.

    9.     Cuando las reservas de glucosa del cuerpo se agotan y no hay ingestión, las células pueden fabricar glucosa a partir de otros compuestos orgánicos como proteínas y otros ácidos, con un considerable gasto de energía.

    a)    Describir dos situaciones en las que una persona llega a este límite:

-  Hay personas que sufren o han sufrido alguna vez hipoglucemias o bajadas de azúcar en sangre sin llegar a tener una diabetes, lo que se conoce como hipoglucemia reactiva.

-  Hipoglucemia.

    b)    Escribir el nombre que recibe esta etapa en el proceso del metabolismo: gluconeogénesis.

    c)    Explicar las consecuencias que debe enfrentar una que llega a esta etapa: La mayoría de los órganos pueden ocupar glucosa o ácidos grasos provenientes de la grasa indistintamente, excepto el cerebro, que debido a la barrera hematoencefálica solo acepta glucosa. En ayuno, al cabo de 24 horas ya no hay glicógeno en el hígado (el glicógeno que se almacena en el hígado, es un 10% de su peso húmedo), pero el cerebro se puede mantener por 1 semana sin alteraciones metabólicas, porque el hígado surte al cerebro a partir de proteínas, primero de un pull de proteínas, luego de proteínas que no cumplen funciones importantes, y si la situación es grave, se usan proteínas que sí cumplen funciones. Los aminoácidos generan glucosa a partir de oxaloacetato, proceso llamado gluconeogénesis. Si la falta de glucosa es mucha se producen daños cerebrales y renales (porque al utilizar los aminoácidos no se ocupa el grupo amino, el que se elimina a la forma de urea, formada por el hígado y eliminada por el riñón, lo que produce una sobrecarga).

  10.  Las personas que desarrollan ejercicio físico, de manera exagerada o sin calentamiento, sufren de fatiga muscular. ¿Por qué?

"En el estado de fatiga disminuye la concentración de ATP en las células nerviosas y se altera la síntesis de acetilcolina en las formaciones sinápticas, se retarda la velocidad de transformación de las señales procedentes de los propio y quimiorreceptores y en los centros motores se desarrolla la inhibición protectora vinculada a la formación del ácido gamma-aminobutírico." Volkov (1990)

Causantes de fatiga muscular

• Disminución del glucógeno muscular (se puede atenuar con una dieta rica en carbohidratos previa a la competición).
• Acumulación de ácido láctico en el músculo.
• Pérdida de fosfato en el músculo y en la sangre, necesario para la formación de ATP.
• Disminución del aporte sanguíneo, conlleva a la pérdida de oxígeno en el músculo.