UD 2. GLÚCIDOS.

glucosa ciclada
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MÍNIMOS EBAU, COORDINACIÓN DE BACHILLERATO 2023-2024

A.3. Biomoléculas orgánicas.

Biomoléculas orgánicas: Tipos, estructuras, propiedades y funciones. Grupos funcionales.

A.3.1. Características químicas, isomerías, enlaces y funciones de los monosacáridos (triosas, pentosas, hexosas en sus formas lineales y cíclicas), disacáridos y polisacáridos de mayor relevancia biológica.

A.3.1.1.- Glúcidos. Concepto.

            A.3.1.1.1.- Monosacáridos:

• Reconocimiento de fórmulas lineales y cíclicas (sin identificar los nombres de los monosacáridos).

• Concepto de carbono asimétrico y de isomerías:

  • Estereoisómeros: D y L.

  • Anómeros: a y b.

                   A.3.1.1.1.1.- Triosas: gliceraldehído y dihidroxiacetona.

                    A.3.1.1.1.2.- Pentosas: ribosa, desoxirribosa y ribulosa.

                    A.3.1.1.1.3.- Hexosas: glucosa, galactosa y fructosa.

        A.3.1.1.2.- Disacáridos. Enlace O-glucosídico. Tipos: a y b.

                A.3.1.1.2.1.- Disacáridos de interés biológico: maltosa lactosa, sacarosa y celobiosa (composición de cada uno             y tipo de enlace (a o b), pero sin incluir fórmulas).

A.3.1.1.3.- Polisacáridos. Estructura, función y localización en los seres vivos.

            A.3.1.1.3.1.- De reserva: almidón y glucógeno.

            A.3.1.1.3.2.- Estructural: celulosa. 

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INTRODUCCIÓN GLÚCIDOS CONCEPTO

    Los glúcidos son las biomoléculas orgánicas más abundantes de los vegetales. Éstos tienen sus estructuras esqueléticas de celulosa, sus reservas energéticas de almidón y sus líquidos internos, la savia elaborada con una alta concentración de sacarosa. En el mundo animal predominan las proteínas y los lípidos, con una excepción, los artrópodos, cuyo esqueleto externo es de quitina (también en hongos), un glúcido muy difícil de destruir.

    Su función puede ser 

• energética (fuente de energía para las células, como los monosacáridos), 
• de reserva energética (acumulan monosacáridos y por tanto energía; son los disacáridos, el almidón y el glucógeno) o 
• estructural (celulosa en la pared celular vegetal y quitina, en la pared celular de hongos y en el exoesqueleto de artrópodos)

1. GLÚCIDOS.

1.1. CONCEPTO DE GLÚCIDO

GLÚCIDO, del griego glykys, que significa “dulce”, aunque no todos los son.

Los glúcidos son biomoléculas formadas básicamente por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O), en una proporción semejante a C_nH_2nO_n. Se les suele llamar hidratos de carbonos o carbohidratos. Este nombre es en realidad poco apropiado, ya que no se trata de átomos de carbono hidratados, es decir, unidos a moléculas de agua, sino de átomos de carbonos unidos a grupos alcohólicos o hidroxilos (-OH) y a radicales hidrógeno (-H).

En todos los glúcidos siempre hay un grupo carbonilo, es decir un carbono unido a un oxígeno mediante un doble enlace. Este grupo carbonilo puede ser un grupo aldehído (-CHO) o bien un grupo cetónico (-CO-). Así pues, los glúcidos pueden definirse como polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas.

Los glúcidos pueden sufrir procesos de aminación o de incorporación de grupos aminos (-NH₂).

1.2. CLASIFICACIÓN DE LOS GLÚCIDOS

Según el esquema anterior los glúcidos se clasifican en:

A.  OSAS O MONOSACÁRIDOS: son los más simples; sus moléculas, sencillas y no hidrolizables, pueden tener entre 3y 9 átomos de C y constituyen las unidades, o monómeros, a partir de los cuales se originan los demás hidratos de carbono.

• A.1 ALDOSAS: el grupo carbonilo es aldehído, como la glucosa, ribosa o gliceraldehído.

• A.2 CETOSAS: el grupo carbonilo es cetona, como la fructosa, ribulosa o dihidroxiacetona.

B. ÓSIDOS: están formados por la unión de osas o monosacáridos unidos mediante un tipo de enlace covalente llamado O-glucosídico. De ellos, por hidrólisis, pueden obtenerse los monosacáridos de los que están compuestos (es lo que hacen enzimas hidrolasas como las enzimas digestivas) y, en algunos casos, también otros compuestos no glucídicos. A su vez se clasifican en holósidos y heterósidos.

• B.1 HOLÓSIDOS: en su composición intervienen exclusivamente sustancias glucídicas.

           B.1.1. OLIGOSACÁRIDOS: contienen de 2 a 10 unidades de monosacáridos. Los más importantes son los disacáridos como la sacarosa, la maltosa o la lactosa.
           B.1.2. POLISACÁRIDOS: contienen más de 10 monosacáridos. A su vez distinguimos:
                        HOMOPOLISACÁRIDOS: constituidos por la repetición de un único tipo de monosacárido. Algunos ejemplos son el almidón, el glucógeno o la celulosa, compuestos exclusivamente de glucosa.
                        HETEROPOLISACÁRIDOS: en su composición intervienen dos o más clases de monosacáridos distintos. Algunos ejemplos son la hemicelulosa, la pectina o las gomas y mucílagos.

• HETERÓSIDOS: en su composición participan sustancias glucídicas (monosacáridos) y otras no glucídicas de naturaleza variada. Dos ejemplos son los glucolípidos como los cerebrósidos y gangliósidos y las glucoproteínas como los peptidoglucanos (de la pared celular bacterina) y las inmunoglobulinas.

2. MONOSACÁRIDOS.

2.1. CARACTERÍSTICAS GENERALES -  CONSIDERACIONES PREVIAS.

CONCEPTO. (ya visto) Los monosacáridos son glúcidos constituidos por una sola cadena polihidroxialdehídica o polihidroxicetónica. No pueden descomponerse mediante hidrólisis en otros glúcidos más sencillos. Constituyen los monómeros o unidades a partir de los cuales se forman el resto de los glúcidos. Por partes:

• Poseen de 3 a 7 átomos de carbono unidos entre si.
• A partir de 5 átomos de carbono pueden ciclar en disolución (formar estructuras cerradas). Estas pueden ser de 5C (pentosa o furanosa) o de 6C (hexosa o piranosa).

Representación de Fischer y cíclica.

• Todos los átomos de carbono están unidos a un grupo funcional hidroxilo (-OH alcohol) o un grupo químicamente funcional llamado grupo carbonilo, es decir, un carbono unido a un oxígeno mediante un doble enlace. Este grupo carbonilo puede ser:

                                              Un grupo cetónico (-CO).                 Un grupo aldehído (-CHO).

Por tanto, según el grupo carbonilo, los glúcidos pueden definirse como polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas. Son polialcoholes con un grupo aldehído o cetona.

FUNCIONES: son muy variadas; energéticos (glucosa) y estructurales (ribosa y desoxirribosa - ARN y ADN). Los más importantes son la Glucosa, la Fructosa y la Ribosa.

PROPIEDADES:

• Propiedades físicas. Son sólidos cristalinos (sólidos), de color blanco o incoloros, hidrosolubles y de sabor dulce. Su solubilidad en agua se debe a los radicales hidroxilos (-OH) presentan una elevada polaridad. Presentan isomería espacial y óptica (ver más adelante)
• Propiedades químicas. Los glúcidos son capaces de oxidarse (debido a la presencia de un grupo carbonilo que se oxida a un grupo carboxilo), es decir, de perder electrones, frente a otras sustancias que al aceptarlos se reducen = AZÚCAR REDUCTOR. Gracias a ello los glúcidos son la fuente básica de energía para las células. 

Carbonilo (aldehído o cetona) cede electrones ----- grupo carboxilo (con poder reductor)

Identificarlos - Muchos glúcidos al oxidarse son capaces de reducir el reactivo de Fehling. Este reactivo básicamente es una disolución, de color de azul, de sulfato de cobre en agua (CuSO₄  Cu²⁺ + SO₄^2- ); los iones Cu²⁺ al ganar electrones (reducirse) pasan a iones Cu⁺, los cuales forman óxido cuproso (Cu₂O) que es insoluble y forma un precipitado de color rojizo. El cambio muy evidente, de color azul a rojo, se aprovecha para detectar la presencia de estos glúcidos y valorar su concentración (análisis cualitativo y cuantitativo).

• NOMENCLATURA.

Se nombran añadiendo la terminación –osa al número de átomos de carbonos (tri, tetra, penta, hex...), y precedidos del prefijo aldo- o ceto- (según grupo funcional). Por ejemplo, triosa, tetrosa, pentosa, hexosa...

2.2. TRIOSAS.

CONCEPTO y TIPOS.

Son glúcidos más sencillos, formados por 3 átomos de carbono. Hay dos triosas: una tiene un grupo aldehído y otra tiene un grupo cetónico. La aldotriosa se denomina gliceraldehído y la cetotriosa, dihidroxiacetona (fig.1). La fórmula molecular de ambas es C₃H₆O₃. Son abundantes en el interior de la célula, ya que son metabolitos intermediarios de la degradación de la glucosa (glucolisis).

• Gliceraldehido presenta isomerías espaciales o esteroisómeros:  D(+) gliceraldehído y L (-) gliceraldehído.
• La dihidroxiacetona no tiene ningún carbono asimétrico (único monosacárido) y, por lo tanto, isomerías ópticas.
  

ISOMERÍAS.

• Propiedad que consiste en la existencia de moléculas con la misma fórmula plana (química), pero con distinta estructura espacial y, por tanto, con distintas propiedades. 
• Ello sucede siempre si hay una carbono asimétrico o quiral, es decir, cuando está unido a cuatro radicales diferentes. Se representa con un * y esta en todos los momosacáridos (excepto la dihidroxiacetona).
• Para representarlos se una la proyección de Fischer.

a. ISOMERÍA ESPACIAL O ESTEROISOMERÍAS.

El gliceraldehído, por ejemplo, tiene C2 ASIMÉTRICO,(fig.1). Situando arriba el grupo aldehído y fijándonos en el C2 se pueden distinguir dos isómeros espaciales o esteroisómeros: 

• El D-gliceraldehído, cuando el –OH está a la derecha y 
• El L-gliceraldehído, cuando el –OH está a la izquierda del C2 - asimétrico 

Los monosacáridos que tienen mayor número de C asimétricos tienen también mayor número de isómeros = 2ⁿ siendo n el número de C asimétricos). 

Cada uno de estos isómeros espaciales es imagen especular no superponible del otro y se les denomina estructuras enantiomorfas o enantiómeros. Aunque se giren en el espacio, no pueden coincidir, pues son estructuras moleculares diferentes con propiedades iguales (Por eso conserva el nombre pero los seres vivo pueden diferenciarlos). Aunque presentan distinta actividad óptica ...(fig.1).

Diferenciamos entre forma D a los monosacáridos cuyo penúltimo carbono (el carbono asimétrico más alejado del grupo funcional) tiene el grupo -OH situado a la derecha, y forma L si lo tiene a la izquierda. La mayoría de los glúcidos de los seres vivos están en su forma D.

• Las estructuras enantiomorfas o ENANTIÓMEROS, formas D y L, difieren entre sí en la posición de todos los radicales – OH de los carbonos asimétricos; corresponden, pues, a la misma sustancia con las mismas propiedades físicas y químicas (densidad, punto de fusión, …), excepto la actividad óptica

• Se llamarán EPÍMEROS a los estereoisómeros en los que solo varía la posición del grupo -OH de uno de los carbonos asimétricos.

b. ISOMERÍA ÓPTICA (+ Dextrógiro, - Levógiro)

La presencia de carbonos asimétricos da a estas moléculas la propiedad de la actividad óptica. Al incidir sobre una disolución de monosacáridos, un rayo de luz polarizada, se produce una desviación en el plano de polarización. 

• Si la desviación es hacia la derecha, se denominan dextrógiras y se simbolizan con el signo (+). Así, por ejemplo, como el D-gliceraldehído es dextrógiro, se denomina D-(+) gliceraldehído. 
• Sin embargo, si se desvía el plano de luz polarizada hacia la izquierda, se denominan levógiras y se simbolizan con el signo (-).

No hay relación entre (isomería óptica y espacial) tener estructura D y ser dextrógira +, es decir, una molécula puede tener estructura D y ser levógira -, como lo es la D (-) fructosa. La forma (+) y la forma (-) se denominan isómeros ópticos. El ángulo de desviación es el mismo, aunque de sentido contrario.

La dihidroxiacetona no tiene ningún carbono asimétrico y, por lo tanto, no presenta actividad óptica.

. 

Por si no te enteraste

TIPO DE ISÓMERO	DEFINICIÓN
Isómeros espaciales o esteroisómeros	Compuestos que tienen la misma forma molecular (misma composición química), pero diferente fórmula estructural o estructura espacial, debido a la diferente disposición de sus átomos. P.e: D y L-gliceraldehido
Enantiómeros	Isómeros en los que varía la posición de todos los –OH de los C asimétricos. Se trata de imágenes especulares uno del otro. Los enantiómeros conservan el mismo nombre, añadiendo la indicación D o L. Se aplica la forma D cuando el - OH del último carbono asimétrico, y más alejado del grupo carbonilo, está a la derecha y la forma L cuando queda a la izquierda. Ejemplo: la D y L- glucosa
Epímeros (se verá)	Esteroisómeros en los que sólo varía la posición del grupo –OH de uno de los C asimétricos. Ejemplo: la D- glucosa y la D-galactosa, son epímeros en el C4
Isómeros ópticos	Isómeros en el que uno de ellos desvía el plano de polarización de la luz hacia la derecha, y se designa (+), o dextrógiro, mientas que el otro la desvía en igual magnitud pero hacia la izquierda, y se designa (-) o levógiro.

Ver vídeo RESUMEN AQUÍ

2.3. TETROSAS. no estudiar.

2.4. PENTOSAS.

Son glúcidos con 5 átomos de C. Fórmula general: C5H10O5

• En las aldopentosas, como hay tres carbonos asimétricos (C₂, C₃, C₄), aparecen ocho posibles estructuras moleculares (2³=8). En la naturaleza sólo se encuentran cuatro. La D-ribosa, en el ácido ribonucleico; la D-desoxirribosa, en el ácido desoxirribonucleico; la D-xilosa, que forma el polisacárido xilana de la madera; y la L-arabinosa, formando el polisacárido arabana, que es uno de los componentes de la goma arábiga (espesante natural - dar elasticidad a los caramelos)

• Entre las cetopentosas aparecen cuatro estructuras moleculares (2²=4) y cabe citar la D-ribulosa, que desempeña un importante papel en la fotosíntesis, debido a que se une a la molécula de dióxido de carbono (CO₂), que queda así incorporada al ciclo de la materia viva.

2.5. HEXOSAS.

    Son glúcidos con 6 átomos de carbono. Las aldohexosas tienen 4 C asimétricos y, por tanto, hay dieciséis posibles estructuras moleculares diferentes (2⁴=16). Entre ellas tienen interés en biología la D(+) glucosa, la D(+) manosa y la D(+) galactosa. Entre las cetohexosas cabe citar la D(-) fructosa. Todas ellas en forma D.

    Dado que la estructura abierta de las hexosas no es lineal, sino quebrada, debido a los ángulos que hay entre los enlaces de los C, los primeros y últimos C quedan relativamente próximos. Por ello, en disolución, la estructura lineal generalmente se cierra sobre sí misma formando un hexágono, parecido al de una molécula llamada pirano, o un pentágono, semejante al de una molécula llamada furano.

Piranosa = a 6 vértices (hexágono) 

Furanosa = a 5 vértices (pentágono)

GLUCOSA:

• Es el glúcido más abundante y la principal fuente de energía para la célula - respiración (las neuronas y los glóbulos rojos solo utilizan glucosa como fuente de energía). Es el llamado azúcar de uva.

• Polimerizada da lugar a polisacáridos con función de reserva energética, como el almidón en vegetales o el glucógeno en animales (en hígado y músculo estriado), o con

• Función estructural como la celulosa de las paredes vegetales.

• En la naturaleza se encuentra la D (+) glucosa, también llamada por ello dextrosa ya que es muy dextrógira y la podemos encontrar en estado libre en frutos maduros como la uva, la miel, en el citoplasma celular y en el medio interno de los animales (en la sangre, glucemia)

GALACTOSA: No suele encontrarse libre en la naturaleza (salvo en orina de animales). Junto con la D-glucosa forma el disacárido lactosa, glúcido propio de la leche. También es un constituyente de determinados polisacáridos complejos (heteropolisacáridos) como las gomas, mucílagos y pectinas. Y en glucolípidos y glucoproteínas (glicocálix).

MANOSA: (no estudiar) es también una aldohexosa. Se encuentra en forma de D-manosa en ciertos tejidos vegetales. Aparece también como constituyente de ciertos polisacáridos (manosanas) presentes en bacterias, algas, hongos y algunos vegetales como el árbol del maná (Fraxinus ornus), cuyo exudado constituye el maná.

FRUCTOSA: es una cetohexosa. Se halla en forma β-D-fructofuranosa. Es fuertemente levógira, por lo que también se la denomina levulosa. Se encuentra libre en la fruta y, asociada con la glucosa, forma la sacarosa. En el hígado se transforma en glucosa. También aparece en el líquido seminal, donde actúa como nutriente de los espermatozoides.

CICLACIÓN de la GLUCOSA.

La glucosa al disolverse en agua, se hidrata, ya que el grupo carbonilo capta una molécula de agua. El hidrato así formado es inestable. El grupo carbonilo (-CHO) hidratado y situado en el C₁ queda próximo al C₅, y entre ellos reaccionan sus radicales -OH liberándose una molécula de agua y quedando ambos (C₁ y C₅) unidos por un átomo de oxígeno intramolecular. La molécula adquiere así forma de ciclo hexagonal, como la del pirano, por lo que se denomina glucopiranosa. El enlace que se ha formado entre el C₁ y C₅ se denomina hemiacetal (que es cómo se denomina la unión de un aldehído con un grupo alcohol (OH)). El grupo –OH que ahora pasa a tener el C₁ se denomina hidróxilo hemiacetálico. Este C₁ ahora es asimétrico y se denomina carbono anomérico. El estudio de la ciclación, resultado de la interacción entre grupos funcionales situados en C distantes, fue realizado por W.N. Haworth y se conoce con el nombre de proyección de Haworth.

enlace al gif

CICLACIÓN MEDIANTE LA PROYECCIÓN DE FISCHER.

Según la posición del grupo –OH del C₁ a un lado u otro del plano, se distinguen dos nuevas estructuras denominadas anómeros: el anómero α y el anómero β. El anómero es α cuando el grupo alcohólico (-OH) del C₁ está en posición trans, es decir, al otro lado del plano donde está situado el C₆H₂OH portado por el C₅. El anómero es β cuando los dos radicales están en posición cis, es decir, en el mismo lado del plano.

   ¿alfa o beta? según posición del grupo -OH del C1. ¿Recuerda formas D o L? ¿y + o -?

    En realidad, las estructuras cíclicas de la glucosa no son planas, como indican los modelos estudiados, sino que pueden adoptar dos conformaciones en el espacio: la conformación nave o bote y la conformación silla (más estable). Ello se debe a que los enlaces se orientan en el espacio y no en el plano.

    La ciclación puede adoptar también la estructura pentagonal del furano, como sucede, por ejemplo, en la ribosa y en la dexosirribosa, que se denominan por ello ribofuranosa y desoxirribofuranosa. Como sólo son posibles los anillos de cinco o más átomos de carbono, las triosas y las tetrosas siempre tienen estructuras abiertas. El resto de monosacáridos, cuando se disuelven, presentan un equilibrio entre la forma cíclica y la forma abierta. En el caso de la glucosa, la estructura lineal nunca llega al 5% del total.

3. DISACÁRIDOS.

    Son glúcidos sencillos formados por la unión de 2 monosacáridos por enlace covalente llamado enlace O-glucosídico liberando una molécula de agua. Propiedades: también son de sabor dulce, solubles en agua y cristalizan. Destacamos la Sacarosa, Lactosa, Maltosa y Celobiosa.

3.1 EL ENLACE O-GLUCOSÍDICO

El enlace O-glucosídico es un tipo de enlace que se establece entre dos monosacáridos. Este enlace se establece entre dos grupos –OH de dos monosacáridos que quedan enlazados por un átomo de oxígeno. La formación de un disacárido se denomina síntesis por condensación o deshidratación debido a la liberación de una molécula de agua. El enlace O-glucosídico puede ser α-glucosídico si el primer monosacárido es α, y β-glucosídico si el primer monosacárido es β. Por ejemplo, entre el C₁ de una α-D-glucopiranosa y el C₄ de otra D-glucopiranosa (α o β) se establece un enlace tipo α (14). Este enlace puede ser de dos tipos: VER ANIMACIÓN              ¿alfa o beta? según posición del grupo -OH del C1.

• Enlace monocarbonílico, el enlace se establece entre el grupo –OH del carbono anomérico del primer monosacárido y el –OH de un carbono no anomérico del segundo monosacárido, es decir, solo interviene el grupo –OH de un C cabonílico. Al quedar un carbono anomérico con el hidroxilo hemiacetálico libre, la molécula es reductora (tiene la capacidad de reducir el reactivo de Fehling). Por ejemplo la maltosa, la celobiosa y la lactosa. Para denominarlos se hace con el nombre del primer monosacárido terminado en –osil y la del segundo monosacárido terminado en –osa.

• Enlace dicarbonílico, el enlace se establece entre los dos grupos -OH de los dos carbonos anoméricos de los dos monosacáridos, con lo que se pierde la capacidad de reducir el reactivo de Fehling, es decir, la molécula resultante será no reductora, como por ejemplo la sacarosa. Para denominarlos se hace con el nombre del primer monosacárido terminado en –osil y la del segundo monosacárido terminado en –ósido.

                                                        El enlace O-glucosídico

3.2 DISACÁRIDOS CON IMPORTANCIA BIOLÓGICA

Son sólidos cristalinos, blancos, dulces y solubles en agua. Los principales son:

• MALTOSA (glucosa + glucosa α (14)): disacárido formado por dos moléculas de D-glucopiranosa unidas mediante enlace α (14). La maltosa se encuentra en el grano germinado de cebada y otras semillas. La cebada germinada artificialmente se utiliza para la fabricación de cerveza, y tostada se emplea como sustitutivo del café, es la llamada malta. Se obtiene por hidrólisis del almidón y glucógeno llevada a cabo por amilasa de la saliva, jugos pancreáticos e intestinales. La maltosa se degrada en dos glucosas por la maltasa.

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• CELOBIOSA (glucosa + glucosa β (14)): disacárido formado por dos moléculas de D-glucopiranosa unidas mediante enlace β (14). No se encuentra libre en la naturaleza. Se obtiene por hidrólisis de la celulosa. Es hidrolizada en dos glucosas por la celobiasa o β (14) glucosidasa que sólo está presenten en microorganismos (ej flora intestinal hervíboros), aunque también se ha detectado en termitas (xilófagos),​​​ caracoles y gusanos de tierra.

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• LACTOSA (galactosa + glucosa β (14)): disacárido formado por una molécula de D-galactopiranosa y otra de D-glucopiranosa unidas por un enlace β (14). Se encuentra libre en la leche de los mamíferos. Durante la digestión química se hidroliza por medio de la enzima lactasa. Durante la digestión se hidroliza por la enzima lactasa. Algunas personas después de la lactancia dejan de producir lactasa por tanto la lactosa se acumula en la luz del tubo digestivo y empieza a entrar agua por ósmosis lo que produce diarrea, vómitos y dolor. Es lo que se denomina intolerancia a la lactosa la cual se hereda en un gen autosómico recesivo.

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• SACAROSA (glucosa + fructosa α (12)): disacárido formado por una molécula α-D-glucopiranosa y otra de β-D-fructofuranosa unidas por medio de un enlace α (12). Se encuentra en la caña de azúcar y en la remolacha azucarera y es un componente principal de la savia elaborada. El enlace se realiza entre el –OH del C₁ anomérico del primer monosacárido –glucosa- y el –OH del C₂ anomérico del segundo monosacárido –fructosa-. Debido a ello es el único disacárido de los citados que no es reductor, es decir no es capaz de reducir el reactivo Fehling. Enzima que la degrada = sacarasa, en glucosa y fructosa.

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La glucosa está al revés respecto a su posición habitual en la sacarosa 

debido a que la molécula es más estable así, enlace más corto.

1. EBAU. Glúcidos. 

a) Definición. 

b) Características químicas. (especialmente - carácter reductor y su repercusión para la vida)

c) Funciones. 

d) Clasificación. 

2. EBAU. Glúcidos. 

a) Defina monosacáridos [0,5].

b) Indique dos de sus funciones [0,6].

c) Clasifíquelos según el número de átomos de carbono [0,5]. Indique otras dos formas de clasificarlos además de ésta. (aldosas y cetosas / reductores y no reductores / Energéticos y estructurales / lineales o acíclidos y cíclicos)

d) Represente la fórmula desarrollada de la glucosa y de la ribosa [0,4].

Escriba la fórmula general de los siguientes compuestos: Aldohexosa.

3. EBAU. Glúcidos. Varias. 

a) ¿Cuándo se dice que un carbono es asimétrico? y ¿A qué da lugar la existencia de un carbono asimétrico? (0,7) Isomerias ópticas - enantiomeros - estereoisómeros = diastereoisómeros)

b) ¿Cuáles son los carbonos asimétricos en la D-glucosa? ¿Cuál es el carbono que determina las configuraciones D y L cuando hay más de un carbono asimétrico? (0,6)Explique brevemente: 

a) ¿En qué se diferencian las aldosas de las cetosas? (0,5 puntos)

4. EBAU 20 Ord. Glúcidos:

A. Definición. (0.5 puntos)

B. Explique en qué consiste el enlace O-glucosídico. (0.5 puntos)

C. Cite y describa brevemente algún compuesto estructural que forme parte de los vegetales. (0.5 p)

D. Cite compuestos de interés biológico en los que aparezcan enlaces α (1-6). (0.5 puntos)

D) Cite compuestos de interés biológico donde aparezcan enlaces α.

5. EBAU. Observe la siguiente imagen y responda:

a) ¿Qué tipo de molécula es?

b) ¿Cuáles son los monómeros que la forman y qué tipo de enlace establecen?

c) ¿Presenta poder reductor o no? Razone la respuesta.

d) Indique su función

6. EBAU. Disacáridos: (1 punto cada apartado)

A) Diferencias entre el enlace O-Glucosídico α (1-4) y   β (1-4). 

B) Pon un ejemplo de un polisacárido de cada uno de los tipos de enlace del apartado anterior y aclara su función biológica.

B. Enumere las características biológicas más sobresalientes de dos de ellos. (otro año)

INCAPACIDAD DE DEGRADAR LA CELULOSA

Ejemplo ejercicio competencial PAU 25 - Asturias.

1.1. Sensores digitales que permiten una lectura automática de los niveles de glucosa en sangre al minuto y las bombas de insulina que la administran de forma continuada, sin necesidad de estar

pendiente de los pinchazos.

1.2. Se responderá en el tema de biotecnología, 3ª evaluación.

1.3. El azúcar está formado principalmente por sacarosa = imagen A, un glúcido del tipo oligosacárido, concretamente un disacárido de glucosa y fructosa unidos por enlace O- glucosídico α (12) liberando una molécula de agua. Esta es degrada en el ID por la sacarasa o invertasa en glucosa y fructosa que aumentan los niveles de glucosa en sangre (hiperglucemia) (la fructosa no puede usarse directamente por las células, se transforma en glucosa en el hígado)

• El segundo es una celobiosa que no podemos digerir. Lo identificamos por estar formado por dos glucosas unidas por enlace beta 1-4. glucosa + glucosa β (14)
• El último, el C, es una maltosa (glucosa + glucosa α (14)). La maltosa es el producto de la digestión del glucógeno y almidón (enzima = amilasa de la saliva, pancreática e intestinal) presente en cereales (pan, pastas, tortitas, arroz, legumbres...) y tubérculos. Los alimentos que contienen maltosa son la cebada germinada y la cerveza, por ello, no podemos llamarlo azúcar en este ejercicio, aunque su degradación contribuye notablemente al aumento de la glucosa en sangre (como digestión del almidón, componente principal de todas las dietas)

1.4. Azúcar = sacarosa = disacárido de glucosa y fructosa unidos por enlace α (1-2), esta es degrada en el ID por la sacarasa o invertasa en glucosa y fructosa.

1.5. Ejercicio físico regula la glucemia (consumo por el músculo) y llevar una dieta saludable - baja en azúcares refinados (bollería, refrescos, salsas, etc) y rica en verduras, frutas y hortalizas ricos en fibra.

4. POLISACÁRIDOS (ÓSIDOS).

Los polisacáridos están formados por la unión de muchos monosacáridos (puede variar de once a varios miles) mediante enlace O-glucosídico, con la consiguiente pérdida de una molécula de agua por cada enlace.

Los polisacáridos tienen las siguientes propiedades:

• Pesos moleculares muy elevados.

• No tienen sabor dulce.

• No son cristalinos.

• Por su gran tamaño suelen ser insolubles como la celulosa o formar dispersiones coloidales como el almidón. Pero sus numerosos grupos OH les permite retener y absorber agua.

• No son reductores (no pueden reducir el reactivo de Fehling), pues no contienen carbonos anoméricos con sus grupos hidroxilos libres (Ocupados en los enlaces O-glucosídicos) .

Pueden desempeñar funciones estructurales o de reserva energética.

• Los polisacáridos que realizan una función estructural presentan enlace β-glucosídico (enlace muy resistente a la hidrólisis), y los que llevan a cabo

• función de reserva energética presentan enlace α-glucosídico (se hidroliza fácilmente liberando monosacáridos – aporte energético rápido)

Los polisacáridos se clasifican en:

HOMOPOLISACÁRIDOS, de glucosa	Mediante enlace α (función de reserva energética)	ALMIDÓN
		GLUCÓGENO
	Mediante enlace β (función estructural)	CELULOSA
		QUITINA
HETEROPOLISACÁRIDOS	Mediante enlace α	PECTINA
		AGAR-AGAR
		GOMA ARÁBIGA

4.1 EL ALMIDÓN

El almidón es el polisacárido de reserva energética propio de los vegetales. Se acumula en forma de gránulos dentro de la célula vegetal, en el interior de los plastos (amiloplastos). En el almidón se encuentran unidas cientos o miles de moléculas de glucosa formando una dispersión coloidal. Al no estar disueltas en el citoplasma, como ocurre con las moléculas de glucosa libres, no influye en la presión osmótica interna y constituyen una gran reserva energética que ocupa poco volumen.

Los depósitos de almidón se encuentran en las semillas de los cereales (trigo, maíz, arroz…), en los tubérculos, como la patata y el boniato, en las legumbres y en las raíces. A partir de ellos, las plantas pueden obtener energía sin necesidad de luz, imprescindible durante la noche y para la supervivencia de las semillas.

El almidón está integrado por dos tipos de polímeros: la amilosa que constituye el 30% del peso y la amilopectina que constituye el 70%.

• AMILOSA. Está constituida por un polímero de maltosas unidas mediante enlaces α (14). Su estructura es helicoidal con seis moléculas de glucosa (tres maltosas) por vuelta. Su peso molecular varía desde varios cientos a 500.000 Da o uma. Es soluble en agua y forma dispersiones coloidales. Con el yodo se tiñe de color azul negruzco. Por hidrólisis por la acción de la enzima α-amilasa en los animales (saliva y jugo pancreático) o de la β-amilasa, propia de las semillas, da lugar primero a un polisacárido menor denominado dextrina y luego a maltosa. La maltosa, luego mediante la acción de la enzima maltasa, pasa a D-glucosa.

• AMILOPECTINA. Está constituida por un polímero de maltosas unidas mediante enlaces α (14), con ramificaciones en posición α (16). Las ramas tienen alrededor de doce glucosas. No es, pues, una estructura lineal sino ramificada. Su peso molecular puede llegar a 1.000.000 Da, y es menos soluble en agua que la amilosa. Con el yodo se tiñe de rojo oscuro. Por hidrólisis con la α-amilasa o con la β-amilasa aparecen moléculas de maltosa y los núcleos de ramificación que, por poseer enlaces (16), son inatacables por estas enzimas (amilasas). Estos núcleos reciben el nombre de dextrina límite. Sobre ellos sólo actúa la enzima R-desramificante (amilopectina-1,6-glucosidasa), específica del enlace (16). Tras el concurso de la maltasa se obtiene finalmente la D-glucosa.

4.2 GLUCÓGENO

El glucógeno es el polisacárido de reserva energética propio de los animales. Se encuentra abundantemente en el hígado, donde constituye la reserva general del organismo y en los músculos, reserva exclusiva de los mismos. Forma dispersiones coloidales en el interior de la célula.

El glucógeno, al igual que la amilopectina, está constituido por un polímero de maltosas unidas mediante enlaces α (14), con ramificaciones en posición α (16), pero con mayor abundancia de ramas. Éstas aparecen aproximadamente, cada ocho o diez glucosas. Tiene hasta unas 15000 moléculas de maltosas. Su peso molecular oscila entre 1 y 5 millones de Da. 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 D-glucosa.

Responde ¿Qué ventaja adaptativa tiene la ramificación de la molécula de glucógeno?

4.3 CELULOSA

La celulosa es un polisacárido con función estructural propio de los vegetales. Es el primer polisacárido más abundante de la biosfera. Es el elemento principal de la pared celular. Esta pared constituye una especie de estuche en el que queda encerrada la célula vegetal, y que persiste tras la muerte de la célula. Las fibras vegetales (algodón, lino, cáñamo, esparto, etc.) y el interior del tronco de los árboles (el leño o la madera) están básicamente formados por paredes celulósicas de células muertas. El algodón es casi celulosa pura, mientras que la madera tiene un 50% de otras sustancias que aumentan su dureza, como la lignina y suberina.

La celulosa es un polímero de β-D-glucopiranosas unidas mediante enlaces β (14). Dos de ellas forman una celobiosa. Cada polímero tiene de 150 a 5000 moléculas de celobiosas, y un peso molecular medio de 800000 Da. Estos polímeros forman cadenas moleculares no ramificadas, que se pueden disponer paralelamente uniéndose mediante puentes de hidrógeno, en agregados cristalinos muy ordenados. El conjunto de cadenas (de 60 a 70) se denomina micelas y solo son visibles al ME de alta resolución. Las micelas se unen formando microfibrillas (comprende 20 micelas), que a su vez se agrupan dando macrofibrillas o fibrillas (comprende 250 microfibrillas), ya observables al microscopio óptico. Éstas se unen formando fibras de algodón (comprende 1500 fibrillas), que son observables a simple vista. Una fibra está constituida por unas 8 x 10⁸ cadenas de celulosa.

La peculiaridad del enlace β (14) hace a la celulosa inatacable por las enzimas digestivas humanas; por ello, este polisacárido no tiene interés alimentario para el hombre. Los insectos xilófagos, como las termitas y los herbívoros rumiantes (vaca, oveja, cabra, camello), aprovechan la celulosa gracias a los microorganismos simbióticos del tracto digestivo, que producen celulasas. Los rumiantes, como la vaca, tienen un voluminoso estómago (poligástricos - 4 estómagos) que les sirve como tanque de fermentación para estos microorganismos; por ello en sus heces no hay restos celulósicos, sin embargo, en los herbívoros no rumiantes como el caballo, sí los hay.

4.4 QUITINA

La quitina es un polímero de N-acetil--D-glucosamina unido mediante enlaces β (14), de modo análogo a la celulosa. Como ella, forma cadenas paralelas, muy resistentes e insolubles en agua. Es el segundo polisacárido más abundante de la biosfera y participa como componente esencial en la construcción de la pared celular de bacterias y hongos y del exoesqueleto de los artrópodos.

4.5 OTROS POLISACÁRIDOS

Todos los polisacáridos estudiados hasta ahora pertenecen al grupo de homopolisacáridos (polímeros de un solo tipo de monosacárido), sin embargo, aunque los heterospolisacáridos son menos importantes vamos a estudiarlos muy someramente. Los heteropolisacáridos son sustancias que por hidrólisis dan lugar a varios tipos distintos de monosacáridos o derivados de éstos. Los principales son:

• Pectina. Se encuentra en la pared celular de los tejidos vegetales. Abunda en la manzana, pera, ciruela y membrillo. Posee una gran capacidad gelificante que se aprovecha para preparar mermeladas.

• Agar-Agar. Se extrae de las algas rojas o rodófitas. Es muy hidrófilo y se utiliza en microbiología para preparar medios de cultivo o en cocina como gelificante.

• Goma arábiga. Es una sustancia segregada por las plantas para cerrar sus heridas = resina.

• Ácido hialurónico y la condroitina. También denominados glucosaminoglucanos o mucopolisacaridos por el aspecto viscoso que tienen sus disoluciones, y suele asociarse a determinadas proteínas para formar las mucinas, también llamadas proteoglucanos.

• Heparina. Su función consiste en impedir la coagulación de la sangre.

RESUMEN...

1. FUNCIONES DE LOS GLÚCIDOS

Las funciones más importantes son las siguientes:

• Función estructural. Forma parte de diversas estructuras, ya sean moleculares, celulares u orgánicas. Por ejemplo, la ribosa y la desoxirribosa (en ácidos nucleicos), la celulosa, hemicelulosa y pectinas (en paredes celulares), y la quitina (en el exoesqueleto de los artrópodos). Esta función estructural la desempeña gracias a los enlaces β-glucosídicos lo que origina estructuras muy estables, ya que la mayoría de organismos carecen de enzimas para romper este enlace.

• Función energética. Los azúcares constituyen una fuente primaria de energía química para las células. En una oxidación completa producen 410 Kcal/100g. El azúcar energético por excelencia es la glucosa ya que es el monosacárido más abundante en el medio interno y además puede atravesar la membrana plasmática sin necesidad de ser transformada en moléculas más pequeñas.

• Función de reserva energética. Los glúcidos son convertidos a polisacáridos para el almacenamiento de energía. Es el caso de macromoléculas como el almidón en los vegetales y el glucógeno en los animales. En esta forma se pueden almacenar centenares de moléculas de glucosa sin que ello implique un aumento de la concentración del citoplasma lo que provocaría que entrase agua a la célula por ósmosis.

• Marcadores de destino celular y lugares de reconocimiento celulares. Son transportadores de información biológica. Son sobre todos oligosacáridos unidos a proteínas y situados en la membrana plasmática, que exhiben un mensaje de reconocimiento celular a otras células.

• Intermediarios metabólicos. Forma parte de moléculas intermedias en muchas reacciones de degradación y de síntesis, como por ejemplo el gliceraldehído o la dihidroxiacetona.

• Funciones especiales. Como por ejemplo función antibiótica (estreptomicina), vitamínica (vitamina C), anticoagulante (heparina), hormonal (hormonas de la hipófisis), inmunitaria (inmunoglobulinas o anticuerpos), etc.

2. Diferencias entre almidón, glucógeno y celulosa.

	ALMIDÓN	CELULOSA	GLUCÓGENO
Naturaleza química	Glúcido homopolisacárido de glucosa con enlace α	Glúcido homopolisacárido de glucosa con enlace β	Glúcido homopolisacárido de glucosa con enlace α
Función	Reserva energética en vegetales	Función estructural en vegetales	Reserva energética en animales
Lugar de la célula donde se localiza	Se acumula en forma de gránulos en el interior de los amiloplastos. Abunda en semillas y tubérculos como la patata.	La celulosa es el elemento principal de la pared celular de las células vegetales.	Se acumula en forma de gránulos en el interior de las células hepáticas y musculares.
Diferencias estructurales	Está formado por dos polímeros: Amilosa (30%): formado por α-D glucosas unidas mediante enlace α (14). Forma una hélice. Amilopectina (70%): formado por α-D glucosas unidas mediante enlace α (14) con ramificaciones en α (16) cada 28 ó 30 glucosas.	Formada por un polímero lineal de β-D glucosas unidas mediante enlace β (14). Las cadenas lineales se unen mediante puentes de hidrógenos intracatenarios. Las cadenas lineales se organizan en micelas (60 ó 70 cadenas lineales)  Microfibrillas (20 micelas)  Macrofibrillas o fibrillas (250 microfibrillas)  Fibras de algodón (1500 fibrillas).	La estructura del glucógeno es similar a la amilopectina del almidón pero con más ramificaciones. Consta de un polímero de α-D glucosas unidas mediante enlace α (14) con ramificaciones en α (16) cada 8 ó 10 glucosas.

3. Localización y función de algunos glúcidos

	LOCALIZACIÓN	FUNCIÓN
GLUCOSA	Se encuentra libre en el citoplasma celular en frutos como la uva o los dátiles. Se almacena en forma de reserva (almidón o glucógeno) y forma parte de la celulosa de la pared.	Es el principal nutriente de los seres vivos. Se oxida en la respiración celular.
RIBOSA	Se localiza en nucleótidos y ácidos nucleicos	Componente estructural de los nucleótidos libres como el ATP y ácidos nucleicos como el ARN.
DIHIDROXIACETONA	Abundante en el citoplasma de la célula	Metabolito intermediario de la degradación de la glucosa.
FRUCTOSA	Se encuentra libre en la fruta y asociado a la glucosa forma la sacarosa.	Es el principal nutriente de los espermatozoides y en las células hepáticas se convierte en glucosa.
GALACTOSA	No se encuentra libre, se puede hallar en la orina de animales.	Forma parte de la lactosa de la leche al unirse a la glucosa.
RIBULOSA	Se localiza en el interior celular. Abunda en los cloroplastos.	Actúa como intermediario en la fijación del carbono (CO2) en la fotosíntesis.
GLICERALDEHÍDO	Abunda en el citoplasma de la célula.	Metabolito intermediario de la degradación de la glucosa.

7. EBAU 19 Ord. En las biomoléculas que se citan a continuación, nombra los tipos de monómeros que las forman, así como los enlaces químicos que los unen:
A. Polisacáridos. (0,5 puntos)

B. Proteínas (aquí, cita también el resto de enlaces que estabilizan su estructura). (0,75 puntos) No hacer
C. ADN (aquí, además, nombra los elementos que componen el monómero). (0,75 puntos)No hacer.

8. EBAU 17 Indique dos diferencias y dos semejanzas entre almidón y celulosa (1punto)

9. A partir de la descripción dada identifica la biomolécula y, a continuación, explica sus funciones en la célula: (0,5 puntos cada apartado)
A) Polímero que recubre las células vegetales.
B) Polímero glucídico abundante en las células del hígado y células musculares.
C) Monómero integrante de los 2 polímeros anteriores.
D) Biomolécula anfipática (anfipolar) rica en ácido fosfórico y ácidos grasos. No hacer.

10. EBAU 18 Glúcidos. Cita un polisacárido de reserva indicando:
A) Estructura y composición. (1.5 puntos)
B) Función y localización. (0.5puntos) 

11. En relación a los polisacáridos, proteínas y ácidos nucleicos identifica: (1 punto cada apartado) Sólo de polisacáridos.
A) Monómeros que permiten su síntesis
B) Enlaces químicos que los unen.

12. EBAU 2015 junio. Pared Celular Vegetal.
A. Estructura y composición química.
B. Funciones.

13. EBAU 2015 jul. Cite un polisacáridos de reserva animal indicando:
A Estructura y composición (1,5p)
B Función y Localización (0,5p)

1. Realiza la experiencia y responde a las siguientes preguntas:

• Mastica un poco de miga de pan y describe su sabor.
• ¿Qué  molécula  glucídica  mayoritaria  se  encuentra en este alimento?
• Compáralo con el sabor de un terrón de azúcar.
• ¿Qué semejanzas y qué diferencias existen entre los componentes de ambos alimentos?

2. Tras efectuar un estudio sobre la concentración de  almidón  presente  en  las  raíces  de  una  planta  caducifolia,  a  lo  largo  de  un  año,  se  obtienen  los  resultados que se muestran en el siguiente gráfico: 

Interpreta  el  gráfico  y  elabora  las  conclusiones  pertinentes

3. Identifica la molécula que corresponde a cada una de las frases siguientes, referidas a los glúcidos:

a) No tiene función energética y forma parte de una  estructura  presente  en  el  núcleo  de  las  células. 

b) Se  acumula  en  algunas  células  vegetales  y  es  muy consumido en la alimentación humana.  

c) Contiene átomos de nitrógeno y se encuentra tanto en paredes celulares de los hongos como en algunas estructuras de los artrópodos. 

4. En una situación experimental, tras permanecer en ayunas, tres personas ingieren: la primera (A) una ración de celulosa, la segunda (B) una ración de glucosa y la tercera (C) una ración de almidón. Compara la rapidez con la que cabe esperar que suba la glucemia (nivel de glucosa en sangre) de las tres personas.

5. La reacción de Fehling es típica de los azúcares reductores y se caracteriza porque cuando es positiva aparece color rojo. En el laboratorio, tres muestras de diferentes tipos de glúcidos se sometieron a esta reacción y se obtuvo el siguiente resultado: 

• muestra 1: rojo; 
• muestra 2: incoloro; 
• muestra 3: incoloro.

Previo a un segundo ensayo de Fehling, las muestras 2 y 3 se sometieron a la acción de una enzima que hidrolizaba los enlaces glucosídicos alfa (1 - 4). Tras realizar el segundo ensayo de Fehling, los resultados fueron: 

• muestra 2: incoloro,
• muestra 3: rojo.

¿Cuál de las muestras puede estar constituida por glucógeno?

¿Cuál puede ser sacarosa?

¿Cuál puede ser glucosa? 

De las tres muestras, ¿cuál podría ser también celulosa? 

Explica cada respuesta de forma razonada.

GLUCOCALIX. mensajes escritos en el idioma glucídico.

Los oligosacáridos que forman parte de las glucoproteínas y de los glucolípidos constituyen el glucocálix y están dotados de secuencias de monosacáridos específicas que puede variar de unas células a otras en función de la naturaleza de los azúcares que las componen, del tipo de enlace y de la posición de las ramificaciones. Estas secuencias glucídicas son capaces de almacenar mensajes y actuar como transportadoras de información biológica (propiedad que hasta hace poco se creía reservada a las proteínas y a los ácidos nucleicos).

Los monosacáridos constituyentes de las fracciones oligosacáridas de las glucoproteínas y de los glucolípidos que forman el glucocálix de la membrana plasmática se pueden considerar como las letras de un idioma (el idioma glucídico) con las que se pueden escribir infinidad de mensajes.

Cuando las células exhiben las antenas glucídicas del glucocálix al espacio extracelular, los azúcares de la superficie celular actúan como marcadores biológicos y lugares de reconocimiento celular, y pueden expresar alguno de los siguientes mensajes:

■ Indicar los tipos de antígenos de la superficie celular capaces de estimular la síntesis de anticuerpos, como por ejemplo los que especifican el grupo sanguíneo del sistema ABO de las células de un individuo en función de la secuencia de monosacáridos presentes en la superficie de los eritrocitos.

• Una persona del grupo A tendrá la enzima necesaria para añadir N-acetilgalactosamina como azúcar extra a la galactosa 5. 
• Una persona del grupo B tendrá la enzima necesaria para añadir Galactosa como azúcar extra a la galactosa 5. 
• Una persona del grupo AB tendrá ambas enzimas y sintetizan antígeno A y B.
• Una persona del grupo O carece ambas enzimas y sintetizan antígeno A y B.

■Determinar la duración de la vida de las células (y también de las glucoproteínas) que circulan por la sangre. La pérdida del monosacárido terminal de las antenas oligosacáridas (la fucosa en los linfocitos y el ácido siálico en los eritrocitos) es un índice del envejecimiento celular y la señal para la destrucción y eliminación de estas células del torrente circulatorio.

■Señalizar en la membrana plasmática el lugar de anclaje de otras células, o bien de hormonas, toxinas, anticuerpos, bacterias y virus (esta adherencia a los tejidos supone el paso previo a la infección).

Algún ejemplo de pregunta competencial.

Define oligosacárido y responde ¿Qué papel desempeñan los oligosacáridos en las membranas celulares?

¿Qué consecuencias tendría transfundía sangre del grupo A a una persona del grupo sanguíneo B?

Pared celular bacteriana - Peptidoglucanos o mureinas.

Largas cadenas glucídicas constituidas por la repetición alternante de los aminoácidos NAG y NAM.

La penicilina es un antibiótico que inhibe la síntesis de los peptidoglucanos.

a) ¿Podría emplearse para tratar una enfermedad producida por virus? ¿Y por hongos (micosis)?

b) Explica de forma razonada por qué este antibiótico ataca a las bacterias y, sin embargo, no ataca a las células humanas.