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Glucosa
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¿Qué es la glucosa?

Glucosa, o dextrosa, es una forma de azúcar encontrada en las frutas y en la miel. Es un monosacárido con la misma fórmula empírica que la fructosa pero con diferente estructura. Es una hexosa (6 átomos de carbono).

Todas las frutas naturales tienen cierta cantidad de glucosa (a menudo con fructosa), que puede ser extraída y concentrada para hacer un azúcar alternativo. Pero a nivel industrial tanto la glucosa líquida (jarabe de glucosa) como la dextrosa (glucosa en polvo) se obtienen a partir de la hidrólisis enzimática de almidón de cereales (generalmente trigo o maíz).

Estructura

De fórmula molecular, C6H12O6, la glucosa es una Aldohexosa (Aldehído pentahidroxilado) y un monosacárido. La glucosa es el compuesto orgánico más abundante de la naturaleza. Es la fuente principal de energía de las células, mediante la degradación catabólica, y es el componente principal de polímeros de importancia estructural como la celulosa y de polímeros de almacenamiento energético como el almidón.

En su forma (D-Glucosa) sufre una ciclación hacia su forma hemiacetálica para lograr sus formas furano y pirano (D-glucofuranosa y D-glucopiranosa) que a su vez presentan anómeros Alpha y Beta. Estos anómeros no presentan diferencias de composición estructural, pero si difieren de características físicas y químicas. La D-(+)-glucosa es uno de los compuestos más importantes para los seres vivos, incluyendo a seres humanos.

En su forma ß -D-glucopiranosa, una molécula de glucosa se une a otra gracias a los -OH de sus carbonos 1-4 para formar Celobiosa a través de un enlace ß , y al unirse varias de estas moléculas, formar Celulosa.

Propiedades

La glucosa, libre o combinada, 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.

A partir de su estructura lineal, la D-glucosa sufre una ciclación hacia su forma hemiacetálica para dar sus formas furano y pirano (D-glucofuranosa y D-glucopiranosa) que a su vez presentan anómeros alfa y beta. Estos anómeros no presentan diferencias de composición estructural, pero si diferentes características físicas y químicas.

La glucosa es uno de los tres monosacáridos dietéticos, junto con fructosa y galactosa, que se absorben directamente al torrente sanguíneo durante la digestión. Las células lo utilizan como fuente primaria de energía y es un intermediario metabólico. La glucosa es uno de los principales productos de la fotosíntesis y combustible para la respiración celular.

Todas las frutas naturales tienen cierta cantidad de glucosa (a menudo con fructosa), que puede extraerse y concentrarse para preparar un azúcar alternativo. Sin embargo, a escala industrial tanto el jarabe de glucosa (disolución de glucosa) como la dextrosa (glucosa en polvo) se obtienen a partir de la hidrólisis enzimática de almidón de cereales (generalmente trigo o maíz).

Mecanismo de acción

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:

C6H12O6 + 6O2 --> 6CO2 + 6H2O

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.

Síntesis

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.

Los organismos fotoautótrofos, como las plantas, sintetizan la glucosa en la fotosíntesis a partir de compuestos inorgánicos como agua y dióxido de carbono, según la reacción:

6CO2 + 6H2O ---> C6H12O6 + 6O2

Los seres heterótrofos, como los animales, son incapaces de realizar este proceso y toman la glucosa de otros seres vivos o la sintetizan a partir de otros compuestos orgánicos. Puede obtenerse glucosa a partir de otros azúcares, como fructosa o galactosa. Otra posibilidad es la síntesis de glucosa a partir de moléculas no glucídicas, proceso conocido como gluconeogénesis. Hay diversas moléculas precursoras, como el lactato, el oxalacetato y el glicerol.

También existen ciertas bacterias anaerobias que utilizan la glucosa para generar dióxido de carbono y metano según esta reacción:

Polímeros

La glucosa es el constituyente básico de diversos polímeros de gran importancia biológica, como son los polisacáridos de reserva almidón y glucógeno, y los estructurales celulosa y quitina.

Celulosa. En su forma cíclica D-glucopiranosa, dos moléculas de glucosa se unen mediante un enlace ß-glucosídico en el que reaccionan los -OH de sus carbonos 1 y 4, respectivamente, para formar el disacárido celobiosa; la unión de varias de estas moléculas forma celulosa, constituyente esencial de la pared celular de las células vegetales.

Quitina. Un derivado nitrogenado de la glucosa, la N-acetilglucosamina, también en su forma cíclica ß-D-glucopiranosa, forma el disacárido quitobiosa, cuya repetición da lugar a la quitina, el componente del exoesqueleto de los artrópodos, el grupo animal con mayor éxito evolutivo.

Glucógeno y almidón. La unión de dos moléculas de D-glucopiranosa mediante enlace α-glucosídico da lugar a la maltosa y a la isomaltosa, disacáridos que son la base de los polisacáridos glucógeno (reserva energética propia de animales y hongos) y almidón (reserva típica de los vegetales y muchas algas).

Usos

En repostería se utiliza un derivado de la sacarosa, producido mediante hidrólisis ácida o enzimática, que se llama azúcar invertido, compuesto a partes iguales de fructosa y glucosa. Añadido a la mezcla o formado durante el proceso, se usa en la elaboración de bollería, caramelos y otros productos de confitería. La mezcla cristaliza con más dificultad que la sacarosa, evita la desecación de los productos congelados y hace descender el punto de congelación de los helados.

Precauciones

La ingesta excesiva de alimentos rucos en glucosa u otras sustancias que deriven glucosa, pende dar lugar a trastornos de la salud de carácter grave.

La hiperglucemia es el término médico que se usa para describir los niveles de azúcar en sangre elevados. El nivel de azúcar en sangre es elevado cuando el cuerpo no es capaz de producir insulina (diabetes tipo 1) o no puede responder correctamente a la insulina (diabetes tipo 2). El cuerpo necesita insulina para que la glucosa en la sangre pueda entrar en las células del cuerpo y usarse como fuente de energía. En las personas con diabetes, la glucosa se acumula en la sangre causando una hiperglucemia.

Tener mucha azúcar en sangre durante mucho tiempo puede causar problemas de salud serios, si no se tratan. La hiperglucemia puede dañar los vasos sanguíneos que proporcionan sangre a órganos vitales, lo cual suele aumentar el riesgo para contraer enfermedades cardíacas, derrames cerebrales, enfermedades hepáticas, problemas de vista y problemas de los nervios en la gente con diabetes. Por lo general, estos problemas no se manifiestan en niños o adolescentes que han sufrido la enfermedad por pocos años. Sin embargo, estos problemas de salud pueden ocurrir en adultos con diabetes, particularmente si no han cuidado y controlado su diabetes correctamente.

La hipoglucemia es una bajada del nivel de azúcar en la sangre que se manifiesta con síntomas como malestar general, mareo, temblor, sudor frío… Puede ocurrirle a cualquiera, pero es bastante más común en personas diabéticas.

Cada vez hay más personas que padecen diabetes en todo el mundo. El número de jóvenes afectados por la diabetes de tipo 2 también está creciendo a pesar de que hasta el momento se consideraba una enfermedad que afectaba, sobre todo, a las personas mayores.

ADVERTENCIA: Atención, si usted está enfermo o cree que pudiera estarlo acuda a su médico, solo el puede ofrecerle un diagnostico y un tratamiento adecuado a su caso.

Documentación

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
http://kidshealth.org
http://www.onmeda.es/
http://es.wikipedia.org/