Conceptos Fundamentales de Sales y Carbohidratos en Química

Sales

Existen variedades de sales con muchos iones esenciales involucrados en funciones vitales como el equilibrio hídrico y el equilibrio ácido-base.

Iones comunes incluyen: Sodio (Na⁺), potasio (K⁺), calcio (Ca²⁺) y magnesio (Mg²⁺) (cationes); y cloruro (Cl⁻), bicarbonato (HCO₃⁻), fosfato (PO₄³⁻) y sulfato (SO₄²⁻) (aniones).

Dispersiones

Se define dispersión como la interposición mecánica de las partículas de una sustancia en el seno de otra. Según el tamaño de partícula, existen:

• Dispersión grosera: Tamaño > 1000 Å (Angstroms). Visibles al microscopio, pero no al ojo humano. Pueden separarse por centrifugación. No atraviesan membranas permeables, dialíticas o semipermeables debido a su considerable tamaño.
• Disoluciones coloidales: Diámetro entre 10 y 1000 Å. Invisibles al ojo humano y al microscopio óptico. Pueden separarse por ultracentrifugación. Atraviesan membranas permeables, pero son retenidas por membranas dialíticas.
• Disoluciones verdaderas: Tamaño < 10 Å. No son visibles al microscopio óptico y están en el límite de resolución del microscopio electrónico. Atraviesan membranas permeables y dialíticas, pero no las semipermeables.

Tipos de Soluciones según Concentración

Solución diluida: Aquella que tiene una cantidad de soluto disuelto relativamente pequeña.

Solución concentrada: Aquella que contiene cantidades relativamente grandes de soluto.

Solución saturada: Contiene tanto soluto como puede disolverse en el solvente utilizando medios normales.

Solución sobresaturada: Es aquella en la que la concentración de soluto es mayor que la de la solución saturada.

Solución insaturada: Es aquella en que la concentración de soluto es menor que la de una solución saturada, bajo las mismas condiciones.

Procesos de Transporte

Difusión: Es un proceso físico irreversible en el que las partículas materiales (soluto) se introducen en un medio (disolvente) donde inicialmente estaban ausentes, aumentando la entropía del sistema.

Diálisis: Es el pasaje de agua más soluto a través de una membrana semipermeable, generalmente desde una zona de mayor concentración de soluto a una de menor concentración.

Carbohidratos

Compuestos orgánicos formados por Carbono (C), Hidrógeno (H) y Oxígeno (O).

La glucosa (C₆H₁₂O₆) es una molécula fundamental en los seres vivos.

Funciones

• Estructurales: Se encuentran en membranas celulares y paredes celulares (ej. celulosa).
• Energéticas: Fuente primaria de energía. Una pequeña parte se almacena en el hígado y músculos en forma de glucógeno (reserva energética en animales) o almidón (reserva en plantas).

Clasificación

• Monosacáridos: Unidades básicas. Ejemplos: Glucosa, fructosa, galactosa.
• Disacáridos: Unión de dos monosacáridos. Ejemplos: Sacarosa (glucosa + fructosa), lactosa (glucosa + galactosa), maltosa (glucosa + glucosa).
• Oligosacáridos: Unión de 3 a 10 monosacáridos. Ejemplos: Maltodextrina, fructo-oligosacáridos (FOS).
• Polisacáridos: Unión de muchos monosacáridos (más de 10). Ejemplos:
  • De reserva: Almidón (amilosa, amilopectina), glucógeno.
  • Estructurales: Celulosa, pectinas, hidrocoloides.

Monosacáridos

Son las moléculas más pequeñas de carbohidratos, con un esqueleto que oscila entre 3 y 7 átomos de carbono.

• Aldosas: Contienen un grupo aldehído (-CHO) en el carbono 1. Ejemplos: Gliceraldehído, ribosa, glucosa.
• Cetosas: Contienen un grupo cetona (C=O) en el carbono 2 (generalmente). Ejemplos: Dihidroxiacetona, ribulosa, fructosa.

Ciclación

Es el proceso de reordenación interna de los átomos que permite a los monosacáridos de 5 o más carbonos formar estructuras cíclicas (furanosas o piranosas) en disolución acuosa.

Anómeros

Se forman durante la ciclación. El carbono que contenía el grupo carbonilo (aldehído o cetona) se vuelve asimétrico (carbono anomérico). Si el grupo hidroxilo (-OH) unido a este carbono está en posición trans respecto al -CH₂OH terminal (convencionalmente, 'abajo' en proyección de Haworth para D-azúcares), es el anómero alfa (α); si está en posición cis ('arriba'), es el anómero beta (β).

Enlace O-glicosídico

Es el enlace covalente que une dos monosacáridos para formar disacáridos, oligosacáridos o polisacáridos. Se forma por la reacción entre el -OH anomérico de un monosacárido y un grupo -OH de otro, con pérdida de una molécula de agua.

Si el enlace involucra los -OH anoméricos de ambos monosacáridos (enlace dicarbonílico), la molécula resultante pierde su carácter reductor.

Oligosacáridos

Son el resultado de la unión de varios monosacáridos (generalmente entre 3 y 10) mediante enlaces O-glicosídicos. No llegan a tener el suficiente peso molecular como para clasificarse como polisacáridos.

Polisacáridos

Son polímeros de elevado peso molecular, formados por la unión de muchos monosacáridos (cientos o miles). Suelen ser insolubles en agua o formar disoluciones coloidales.

Almidón

Polisacárido de reserva energética en plantas. Se encuentra en los amiloplastos vegetales formando gránulos. Es un polímero de α-glucosa. Existen dos formas:

• Amilosa: Componente lineal con enlaces α(1→4). Forma hélices.
• Amilopectina: Componente ramificado, con cadenas lineales α(1→4) y puntos de ramificación α(1→6).

Glucógeno

Polisacárido de reserva energética en animales, principalmente en hígado y músculo. Es un polímero de α-glucosa, estructuralmente similar a la amilopectina pero con un mayor número de ramificaciones α(1→6).

Celulosa

Polisacárido vegetal con función estructural, principal constituyente de las paredes celulares de las células vegetales. Es un polímero lineal de β-glucosa unidas por enlaces β(1→4). Estas cadenas se asocian fuertemente mediante puentes de hidrógeno, formando microfibrillas muy resistentes.

Glúcidos Conjugados

Los carbohidratos (especialmente oligosacáridos) pueden unirse covalentemente a otras biomoléculas:

• A proteínas, formando glicoproteínas (importantes en membranas celulares, reconocimiento celular, etc.).
• A lípidos, formando glicolípidos (componentes de membranas celulares, implicados en reconocimiento).