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2.6.1.1. Homopolisacaridos de reserva

Homopolisacáridos de reserva energética

Almidón

El almidón es el polisacárido de reserva propio de los vegetales. Se acumula en forma de gránulos dentro de los plastos, en la célula vegetal.

El almidón está formado por miles de moléculas de glucosa. Como no están disueltas en el citoplasma, no influyen en la presión osmótica interna y constituyen una gran reserva energética que ocupa poco volumen.

El almidón se encuentra en las semillas y en los tubérculos, como la patata y el boniato. Con esta reserva energética, las plantas pueden obtener energía sin necesidad de luz.

Pero el almidón no es realmente un polisacárido, sino la mezcla de dos, la amilosa (30 %)  y la amilopectina (70 %).

  • Amilosa. Está constituida por un polímero de glucosas unidas mediante enlaces α (1→4) en una cadena sin ramificar. Tiene estructura helicoidal con seis moléculas de glucosa (tres maltosas) por vuelta. Está formada por entre 200 y 300 moléculas de glucosa (α-D-glucopiranosa). Es soluble en agua, dando dispersiones coloidales. Con el yodo se tiñe de color azul negruzco.
  • Amilopectina. Está constituida por un polímero de α-D-glucopiranosas unidas mediante enlaces α (1→4), con ramificaciones con enlaces α (1→6). Su estructura también es helicoidal, similar a la de la amilosa, pero con una ramificación lateral originada por un enlace α (1-6) cada 25-30 moléculas de glucosa. Es menos soluble en agua que la amilosa. Con el yodo se tiñe de rojo oscuro.

Los animales pueden digerir el almidón (no la celulosa) mediante la acción de varias enzimas:

  • Las amilasas, enzimas hidrolasas presentes en la saliva y en el jugo pancreático, hidrolizan los enlaces α(1→4), obteniéndose moléculas de glucosa y maltosa como productos finales.
  • Las ramificaciones con enlaces α(1→6) que presenta la amilopectina tienen que ser degradados mediante la enzima desramificante α(1→6) glucosidasa, que completa la hidrólisis dando lugar a maltosas y glucosas.
  • La enzima maltasa hidrolizará, por último, las moléculas de maltosa y se obtendrá la glucosa.

Glucógeno

El glucógeno es el polisacárido de reserva energética propio de los animales y hongos (y en algunas bacterias). Se encuentra en el hígado y en los músculos.

El glucógeno, al igual que la amilopectina, está constituido por un polímero de glucosas (α-D-glucopiranosa) unidas mediante enlaces α (1→4), con ramificaciones en posición α (1→6). Su estructura es semejante a la de la amilopectina, aunque con más ramificaciones, cada ocho o diez glucosas.

Con el yodo, la dispersión coloidal se tiñe de rojo oscuro. Las enzimas amilasas sobre el glucógeno dan maltosas y dextrina límite. Luego, mediante las enzimas R-desramificantes y las maltasas, se obtiene glucosa.

Glucógeno

By Glykogen.svg: NEUROtikerderivative work: Marek M (Glykogen.svg) [Public domain], via Wikimedia Commons

Cuestión de reflexión

Andalucía, Junio de 2018 suplente, opción A, cuestión 4

El glucógeno se encuentra en forma de gránulos dispersos en el citoplasma de las células hepáticas.

a) Tras una alimentación rica en pasta, estos gránulos son muy grandes y abundantes en los hepatocitos,

b) mientras que tras un día de ayuno o una carrera ciclista prácticamente desaparecen. Proporcione una explicación razonada a estos hechos [1].

Dextranos

Son los polisacáridos de reserva de las levaduras. Están compuestos por cadenas ramificadas de α-D-glucopiranosas, pero las uniones son variadas: (1→2), (1→3), etcétera. La placa dental bacteriana es rica en dextranos.

Preguntas que han salido en exámenes de acceso a la Universidad (Selectividad, EBAU, EvAU)

Aragón. Junio de 2014, opción A, cuestión 2.

Explique brevemente los siguientes enunciados: (2 puntos)

d) Glucógeno y almidón. (0,5 puntos)

Canarias, Junio de 2021, pregunta 3

3. La papa es un alimento versátil y tiene un gran contenido de carbohidratos, es popular en todo el mundo y se prepara y sirve en una gran variedad de formas. Entre el 60 % y el 80 % de su materia seca es almidón. (Fuente: FAO.org).

a. Indica la función del almidón en las células vegetales.
b. ¿Cuál es la molécula que realiza funciones similares al almidón en las células animales?
c. Indica qué molécula glucosídica es constituyente de cada tipo de ácido nucleico.

Galicia, Julio de 2022, pregunta 1

a) Nombre qué dos polisacáridos podrían estar representados mediante el esquema de la figura 1.

b) Nombre el componente incluido en el recuadro y los enlaces (1 y 2) señalados con las flechas.

c) Explique cómo se forman dichos enlaces.

d) Explique las funciones biológicas y en qué tipos de células podría encontrar estos dos polisacáridos.

Navarra, Julio de 2023, pregunta 2

a) ¿A qué grupo de biomoléculas pertenecen la glucosa, la sacarosa y el almidón?

b) Explica las diferencias estructurales entre ellas.

c) ¿Qué diferencias existen entre el almidón y la glucosa en relación a la función que cumplen?

Cataluña, Junio de 1999, ejercicio 2B

En 1864, un botánico alemán, Sachs, realizó la siguiente experiencia: cogió una hoja verde y la puso a oscuras durante varias horas. Posteriomente expuso a la luz la mitad de esta hoja y la otra mitad la mantuvo a oscuras. Pasado un cierto tiempo eliminó los pigmentos fotosintéticos de las dos partes de la hoja y, finalmente, la sumergió en una solución de lugol durante unos minutos. La parte de la hoja que había sido expuesta a la luz adquirió una coloración violeta oscuro, y la otra mitad no manifestó ninguna cambio de coloración.

a) ¿Qué biomolécula reconoce el lugol? Describa la estructura general de esta biomolécula y mencione la función que realiza a los vegetales. (1 punto)

b) Explique qué proceso se desencadena en la parte de la hoja expuesta a la luz y no se da en la parte de hoja que se mantiene a oscuras. ¿Qué relación tiene con el cambio de coloración de la hoja? (1 punto)

c) ¿Cuál es el orgánulo relacionado con estos acontecimientos? Haz un dibujo detallado de su estructura, y señalé las diferentes partes. (1 punto)

Cataluña, Septiembre de 2019, opción A, ejercicio 3, apartados 1 y 2

Las amilasas son un conjunto de enzimas digestivas que muchos seres vivos sintetizan, incluyendo a los humanos.

1. Las amilasas catalizan la hidrólisis del almidón (un polisacárido formado por glucosas con uniones α-1,4) en glucosa y maltosa (un disacárido formado por dos glucosas), que las células pueden absorber y utilizar como fuente de energía. [1 punto]

a) Observad las siguientes fórmulas y determinad cuál corresponde al sustrato de las amilasas y cuáles dos corresponden a sus productos: (0,6 puntos)

Número de la fórmula correspondiente al sustrato de las amilasas:

Números de las fórmulas correspondientes a los productos de las amilasas:

b) Una de las amilasas que fabricamos los humanos es la amilasa salival, presente en la saliva. Si os ponéis un trozo de pan en la boca y lo masticaís durante unos cuantos minutos, empezaréis a notar un sabor dulce. Explicad cuál es la causa de este sabor dulce. 

2. Una microbióloga está trabajando con dos tubos de cultivo líquido. Un tubo contiene bacterias del género Bacillus, y el otro, bacterias del género Micrococcus. Desafortunadamente, olvidó etiquetar los tubos y ahora no sabe qué bacterias contiene cada uno. Pero sabe que las bacterias del género Bacillus sintetizan amilasa, mientras que las del género Micrococcus no. Para averiguar qué bacterias contiene cada tubo, lleva a cabo un experimento siguiendo estos pasos:

1º. Etiqueta uno de los tubos como "tubo A" y el otro como "tubo B".

2º. Toma un medio de cultivo sólido (agar nutritivo), que permitirá el crecimiento de ambos géneros de bacterias, y añade almidón. Con este medio, prepara dos placas de Petri que etiquetas como "placa A" y "placa B".

3º. Vierte una parte del cultivo líquido del tubo A en la placa A y una parte del cultivo líquido del tubo B en la placa B.

4º. Incuba las placas 48 horas en la estufa a 37 °C para que las bacterias se alimenten del medio nutritivo y crezcan por toda la superficie de la placa.

5º. Retira las placas de la estufa y vierte solución de Lugol sobre las dos placas. El contenido de la placa A no cambia de color, mientras que el de la placa B cambia de color y se oscurece.

¿Qué bacterias contiene cada tubo? Justifica la respuesta. [1 punto] 

Cataluña. Junio de 2022, ejercicio 3, apartado 1

La caña de azúcar (Saccharum officinarum) es la planta más cultivada en el mundo. Generalmente, esta planta se cultiva para obtener el azúcar que se extrae de sus cañas. La caña de azúcar contiene entre un 11 % y un 15 % de sacarosa con respecto al peso total. Hasta principios del siglo XIX, fue la única fuente importante de azúcar.

  1. En la caña de azúcar, además de sacarosa, también podemos encontrar otros glúcidos, como la celulosa y el almidón. [1 punto]

a) Observe las moléculas siguientes e indique en la tabla de abajo a qué figura corresponde cada glúcido y la función que desempeña dentro de la planta.

Glúcido Figura (A, B, C o D) Función dentro de la planta
Celulosa
Almidón
Sacarosa

b) En el laboratorio hay dos frascos, uno con almidón y otro con sacarosa, pero no están etiquetados. Explique qué prueba aplicarían para identificar qué hay en cada uno de los frascos.

Laboratorio virtual: acción de la amilasa sobre el almidón

La digestión de los alimentos comienza cuando introducimos el alimento en la boca. Por un lado, la digestión mecánica, en la que los dientes y la lengua transforman el alimento en trozos más pequeños y, por otro, la digestión química producida por la saliva segregada por las glándulas salivales.

La saliva tiene una enzima llamada amilasa salival que hidroliza el almidón rompiendo los enlaces α(1→4), obteniéndo moléculas de glucosa y maltosa como productos finales. La digestión del almidón se completa en el intestino delgado con la acción de la amilasa pancreática.

El lugol es una disolución de yodo molecular I2 y yoduro potásico KI en agua destilada que, además de como desinfectante y antiséptico, también se utiliza para detectar la presencia de almidón en alimentos.

Si el alimento contiene almidón, la muestra adquiere un azul violeta muy oscuro. Si no contiene almidón, el color es amarillento. La acción de la amilasa salival hace que desaparezca el almidón y que se descomponga en maltosas y glucosas, que no reaccionarán al lugol.

La enzima amilasa es de naturaleza proteica, por lo que su actividad enzimática dependerá de algunos factores como son la temperatura y el PH la temperatura.

  • La temperatura óptima de actividad de amilasa salival oscila entre 32 ºC y 37 ºC, desactivándose a temperaturas más bajas y desnaturalizánse a temperaturas más altas.
  • El pH óptimo para la acción de la amilasa salival está entre 6 y 7, disminuyendo la velocidad de reacción según se van desnaturalizando las proteínas por encima y por debajo de ese rango.

Ahora lo vamos a comprobar en el laboratorio virtual.

Biología : Amrita Online Lab (olabs.edu.in)

En este simulador podemos ver cómo se desarrolla la actividad enzimática de la amilasa salival según varía la temperatura y el pH. Son dos pruebas distintas que podemos seleccionar en el cuadro de la izquierda.

Disponemos de los siguientes materiales:

  • Solución de saliva.
  • Solución de almidón.
  • Termómetro que indica la temperatura de un vaso con agua.
  • Gotero.
  • Varios tubos de ensayo con lugol (solución de yodo).

Tarea a realizar:

Echa unas gotas de solución de saliva a la solución con almidón. Después, coge con el gotero unas gotas de almidón (con saliva) y deposítala en el tubo de ensayo con lugol A. Después repite lo mismo echando gotas a los distintos tubos de ensayo.

Según avanza el tiempo verás que la amilasa va hidrolizando el almidón y en los tubos de ensayo la reacción del yodo (lugo), que al principio daba positivo el almidón (azul violeta) después dará negativo. 

Repite esta operación anotando los resultados cómo varía según la temperatura (5 ºC, 37 ºC y 70 ºC) y el pH (5, 6.8 y 8), observando las condiciones en las que la acción enzimática se desarrolla con mayor eficacia.

¿A qué conclusiones has llegado?

Repasando los homopolisacáridos de reserva energética

Pregunta

¿Cuál es el polisacárido de reserva energética propio de los vegetales?

Respuestas

Glucógeno.

Dextranos.

Almidón.

Amilopectina.

Retroalimentación

Pregunta

¿En qué parte de la célula vegetal se acumula el almidón?

Respuestas

Citoplasma.

Membrana plasmática.

Citoplasma.

Plastos.

Retroalimentación

Pregunta

¿Cuál es la composición aproximada de la amilosa y la amilopectina en el almidón?

Respuestas

50% amilosa, 50% amilopectina.

30% amilosa, 70% amilopectina.

70% amilosa, 30% amilopectina.

100% amilosa.

Retroalimentación

Pregunta

¿Qué tipo de enlace une las moléculas de glucosa en la amilosa?

Respuestas

Enlace β (1→4).

Enlace α (1→6).

Enlace α (1→4).

Enlace β (1→6).

Retroalimentación

Pregunta

¿Cuál es el polisacárido de reserva de las levaduras?

Respuestas

Glucógeno.

Amilosa.

Almidón.

Dextranos.

Retroalimentación

Pregunta

¿Qué tipo de enlace une las glucosas en el glucógeno?

Respuestas

Enlace α (1→4).

Enlace β (1→4).

Enlace α (1→4) con ramificaciones en posición α (1→6).

Enlace α (1→6).

Retroalimentación

Pregunta

¿Cuál es una característica de la amilopectina en comparación con la amilosa?

Respuestas

Menos soluble en agua.

Presenta ramificaciones con enlaces α (1→6).

Es soluble únicamente en agua caliente.

Se tiñe de color rojo oscuro con yodo.

Retroalimentación

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