Glucosa

La glucosa es un carbohidrato, y es el azúcar simple más importante en el metabolismo humano. La glucosa se llama un azúcar simple o un monosacárido, porque es una de las unidades más pequeñas que tiene las características de esta clase de hidratos de carbono. La glucosa también se llama a veces dextrosa. El jarabe de maíz es principalmente glucosa. La glucosa es una de las principales moléculas que sirven como fuentes de energía para las plantas y los animales. Se encuentra en la savia de las plantas y en el torrente sanguíneo humano, donde se conoce como "azúcar en la sangre". La concentración normal de glucosa en la sangre es de aproximadamente 0,1%, pero se vuelve mucho más alta en personas que sufren de diabetes.

Cuando se oxida en el cuerpo en el proceso llamado metabolismo, la glucosa produce dióxido de carbono, agua, y algunos compuestos de nitrógeno, y en el proceso, proporciona energía que puede ser utilizada por las células. El rendimiento energético es de aproximadamente 686 kilocalorías (2.870 kilojulios) por mol, que se puede usar para hacer trabajo o ayudar a mantener el cuerpo caliente. Esta cifra de energía es el cambio en la energía libre de Gibbs ΔG en la reacción, la medida de la cantidad máxima de trabajo obtenible a partir de la reacción. Como fuente de energía primaria en el cuerpo, no requiere digestión y, a menudo se proporciona a las personas en hospitales como nutriente, por vía intravenosa.

La energía a partir de la glucosa se obtiene por medio de la reacción de oxidación

donde un mol de glucosa (alrededor de 180 gramos) reacciona con seis moles de O₂ con un rendimiento energético ΔG = 2870 kJ. Los seis moles de oxígeno a STP ocuparían 6 x 22,4L = 134 litros. El rendimiento de energía de la glucosa se expresa a menudo, como rendimiento por litro de oxígeno, lo que daría 5,1 kcal por litro o 21,4 kJ por litro. Este rendimiento de energía puede medirse por un proceso de quemado de la glucosa, y la posterior medición de la energía liberada en un calorímetro.

Sin embargo, en los organismos vivos, la oxidación de la glucosa contribuye a una serie de reacciones bioquímicas complejas que proporcionan la energía necesaria para las células. El primer paso en la descomposición de la glucosa en todas las células es la glucólisis, la producción de piruvato que es el punto de partida de todos los demás procesos en la respiración celular. En las células donde está presente el oxígeno (respiración aeróbica), estos procesos han sido modelados en el ciclo TCA o Krebs. Una parte importante en la utilización de la energía de oxidación de la glucosa, es la conversión de ADP en ATP, con la molécula ATP rica en energía, utilizándose posteriormente como la moneda de energía en la célula.

La glucosa es elaborada por las plantas con la ayuda de la energía del Sol, en un proceso llamado fotosíntesis. Esta síntesis se lleva a cabo en las pequeñas fábricas de energía llamadas cloroplastos en las hojas de las plantas. Los cloroplastos capturan la energía de la luz y fabrican moléculas de glucosa a partir del dióxido de carbono del aire y el agua del suelo.

La glucosa también se puede encontrar en forma lineal. El extremo derecho de esta molécula muestra la forma de un aldehído.

Fructosa

La fructosa es un hidrato de carbono, y es un azúcar simple que se encuentra en las frutas. A menudo se llama simplemente "azúcar de fruta". La fructosa se llama un azúcar simple o un monosacárido, porque es una de las unidades más pequeñas que tiene las características de esta clase de hidratos de carbono.

La fructosa también se encuentra en la miel. Se clasifica como el más dulce de todos los azúcares.

La fructosa también se puede encontrar en una forma lineal. El extremo derecho de esta molécula muestra la forma de una cetona.

Comparación entre la Glucosa y la Fructosa

La glucosa y la fructosa son los dos azúcares simples más importantes para el consumo humano. Tienen la misma fórmula molecular, C₆H₁₂O₆, pero diferentes estructuras. Cada uno es un hidrato de carbono que puede ser considerado como la combinación de 6 moléculas de agua y 6 moléculas de dióxido de carbono con el rendimiento de 6 moléculas de oxígeno. Se clasifican de manera diferente que los derivados de los hidrocarburos, la glucosa está clasificada como un aldehído y la fructosa como una cetona.

Los azúcares difieren en el entorno del enlace del átomo de oxígeno del azúcar. Las diferencias en grupos funcionales se pueden ver más claramente en las formas lineales de abajo.

Celulosa

La celulosa es una forma de hidrato de carbono en donde se encadenan entre sí unos 1500 anillos de glucosa. Es el componente principal de las paredes celulares de los organismos vivos. La madera es principalmente celulosa, por lo que la celulosa es el tipo de compuesto orgánico más abundante en la Tierra.

Las moléculas de celulosa tienden a estar en cadenas lineales, y las fibras resultantes de colecciones de moléculas de celulosa tienen la resistencia necesaria para formar las estructuras de soporte de las plantas. A pesar de que la digestión humana no puede descomponer la celulosa para su uso como alimento, los animales como el ganado vacuno y las termitas, se basan en el contenido de energía de la celulosa. Tienen protozoos y bacterias con las enzimas necesarias en sus sistemas digestivos. Para la fibra muscular, se necesita celulosa en la dieta humana.

Comparación entre el Almidón y la Celulosa

Ambos, almidones y celulosas, son hidratos de carbono que se clasifican como polisacáridos, ya que se componen de cadenas de moléculas de glucosa. Aunque son similares, los almidones pueden ser utilizados como fuentes de energía por el cuerpo humano, mientras que la celulosa no. Las enzimas son importantes en el metabolismo de los alimentos, y estas enzimas son muy específicas. Son algo así como las claves que ajustan la geometría de los enlaces de almidón, pero no los de la celulosa.