Hidratos de carbono

Bloque temático Nº1:   Moléculas Biológicas

Introducción:

Muchas veces nos resulta difícil aceptar que los seres vivos son sistemas químicos. Su diversidad de formas, su habilidad para reproducirse, de reaccionar ante los estímulos y; en el caso de nuestra especie, de experimentar emociones, sentimientos, nos induce a ubicarnos lejos del mundo de los sólidos, líquidos y gases que la química describe. Pero en realidad todo lo que ocurre en los seres vivos obedece a las leyes de la química y de la física.La estructuración y regulación de la química de la vida, descansa en gran medida en grandes polímeros o macromoléculas que en general, consisten en largas cadenas de subunidades unidas por enlaces covalentes. La variada interacción entre estas macromoléculas permite a células y organismos crecer, reproducirse y realizar todas sus actividades.Las propiedades de los compuestos orgánicos, así como sus funciones biológicas, están determinadas por su estructura. Cuando pensamos en las sustancias que nos rodean o que utilizamos habitualmente o que forman parte de los organismos vivos, visualizamos que muchos son compuestos orgánicos, que tienen diferentes propiedades y aplicaciones, que solo pueden entenderse en base a la diversidad de sus estructuras.Surgen entonces preguntas: ¿Por qué el azúcar de mesa se disuelve en agua y el aceite no? ¿Por qué los jabones ejercen su acción limpiadora? ¿Por qué los ácidos nucleicos forman dobles hélices? ¿Por qué una proteína debe ordenarse espacialmente de una determinada manera para cumplir su función? ¿Por qué los fosfolípidos están presentes en las membranas? ¿Por qué la celulosa es un polisacárido estructural y el almidón es un polisacárido de reserva?Para contestar estas preguntas debemos comprender los conceptos básicos de la química orgánica: cómo se unen el carbono con los distintos elementos, la polaridad de los enlaces, la polaridad de las moléculas, las fuerzas intra e intermoleculares, la isomería, la capacidad de oxidarse o reducirse de las diferentes moléculas, sus propiedades ácido-base, la disposición espacial de los átomos en una molécula. Estos conocimientos nos permitirán explicar mecanismos biológicos complejos, como el transporte de oxígeno en sangre, el transporte a través de la membrana y la capacidad de reconocimiento de una enzima.
 PROPÓSITOS GENERALES

•     Identificar a las biomoléculas a partir de su estructura, función, propiedades e importancia biológica, para comprender los procesos bioquímicos que ocurren en los organismos.

•     Establecer el contenido energético y proteico de los alimentos, mediante el análisis del valor nutricional de los carbohidratos, lípidos y proteínas, para elegir una dieta balanceada, adecuada y suficiente.

•     Aplicar los conocimientos conceptuales, factuales, procedimentales y actitudinales, mediante la realización de prácticas de laboratorio, para adquirir aprendizajes significativos relacionados con los procesos biológicos en los que participan las biomoléculas.

CARBOHIDRATOS Tópico generativo: ¿Por qué la celulosa es un polisacárido estructural y el almidón es un polisacárido de reserva? Objetivo general: Describir las moléculas orgánicas que son la principal fuente de energía para los seres vivos. Explicar la función biológica de los polisacáridos de reserva y los polisacáridos estructurales Competencias, Objetivos  o aprendizajes esperados: v    Explicar la estructura, clasificación, función y comportamiento de los carbohidratos, a partir de sus propiedades físicas y químicas. v    Relacionar  su participación en los diferentes caminos metabólicos de los seres vivos. v    Representar las características de los monosacáridos, disacáridos y polisacáridos, gráficamente y de manera tridimensional, para comprender la naturaleza de los diferentes tipos de enlaces que los unen. Actividades de inicio:  Presentación del tópico a través de Actividad de desarrollo: WebQuest Introducción: Los carbohidratos son los compuestos orgánicos más abundantes en la naturaleza. Casi todas las plantas y animales sintetizan y metabolizan carbohidratos, utilizándolos para almacenar energía y repartirla entre sus células. La química de los carbohidratos es una de las partes más interesantes de la química orgánica. Hay muchos químicos que trabajan en empresas que utilizan carbohidratos para alimentación, en materiales de construcción y en otros productos de consumo. Los biólogos necesitan entender  cómo actúan los carbohidratos en los seres vivos, ya que juegan un papel importante en el reino animal y vegetal. A través de esta webquest, realizarás una investigación guiada. Investigarás  en diversas fuentes sobre clasificación e importancia de los principales monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos. Tarea La lectura y el análisis de las diferentes páginas de internet permitirá que vayas construyendo el conocimiento sobre la estructura, clasificación, funciones y metabolismo de los carbohidratos. En esta etapa los alumnos se reorganizaran en grupos de tres para comenzar a diseñar una presentación en PowerPoint o un video, pero deberán presentar un informe escrito en A4. También deberán proponer, elaborar y ejecutar diseños experimentales para identificar las diferentes biomoléculas. Proceso Se formarán grupos de 3  alumnos/as. Primeramente, se reunirá cada grupo completo y se hará un estudio previo de todo el tema. Para ello se pueden analizar los recursos presentados, para saber sobre qué se va a investigar en esta actividad. Una vez que se tengan claros los contenidos del tema, se hará el reparto del trabajo que hay que realizar entre los miembros del grupo. Los/as componentes del grupo se distribuirán las distintas partes sobre los que versará el trabajo. A continuación se indican los diferentes aspectos que deben ser considerados en el informe escrito y en la exposición: 1.- El átomo de carbono posee propiedades químicas que lo habilitan como un elemento adecuado para constituir un esqueleto de moléculas de gran tamaño. Identifique cuáles son esas propiedades y qué características generan en el carbono. 2- Químicamente ¿qué es un carbohidrato?. ¿Cómo se pueden clasificar los carbohidratos de acuerdo al número de unidades de azúcar, de números de carbonos presentes? ¿Cuál es su importancia biológica? 3- Elabora un mapa conceptual que permita analizar la clasificación de los glúcidos de acuerdo a su nivel de complejidad molecular. 4-.. Distinga entre los miembros de los siguientes pares de términos: (a) monómero/polímero  b) hexosa/ pentosa (c) aldosa/ cetosa d) enlace α / enlace β c) Azúcar reductor/ azúcar no reductor (d) monosacárido/ oligolisacárido e) α-D-glucosa/ β-D-glucosa (f) fórmula de Haworth/ proyección de Fischer (g) amilosa/ amilopectina (h) polisacarido estructural/polisacarido de reserva 5- Almidón, Glucógeno y Celulosa están constituidos por el mismo monómero, pero las propiedades que poseen son muy distintas. Explique estas diferencias y diga las causas que las originan. 6-Explica cuando un carbono es asimétrico o quiral y señala la importancia de este carbono en la molécula precursora de los monosacaridos de 4 a 7 átomos de carbono. 7. a. ¿Cómo determina la cantidad de isómeros ópticos que puede presentar un compuesto?      b. ¿Cuántos isómeros ópticos presenta la glucosa? Escribe la estructura de sus isómeros D y L 8. Escribe las principales propiedades físicas y químicas de la D-ribosa, D-glucosa y D-fructuosa. Comenta cuál es su participación en la formación de biomoléculas de interés biológico de mayor complejidad. 9- Define cada uno de los siguientes términos:  actividad óptica.  dextrógiro.  enantiómero.  rotación específica  epímero.  Levógiro.  Diastereómero. 10- Explica de qué manera se unen dos moléculas de monosacáridos y que es lo que ocurre durante las reacciones de hidrólisis (enzimática, ácida, básica). 11-Con respecto a los homopolisacáridos más importantes de la alimentación humana, completa el siguiente cuadro. Polisacarido Nombre Unidad básica Tipo de unión ¨Propiedades Reserva energética (animal) Reserva energética(vegetal) Estructurales 12. Explica qué relación existe entre los glúcidos, los grupos sanguíneos y los glicoproteínas.

Recursos

https://sites.google.com/site/quimicaorganicabiologica/home

https://sites.google.com/site/quimicaorganicabiologica/home/ISFDENVM

http://www.uco.es/master_nutricion/nb/Mataix%20educadores/hidratos%20de%20carbono.pdf

http://www.uco.es/master_nutricion/nb/Mataix/hidratos%20de%20carbono.pdfh  

Videos:

http://youtu.be/B2EK6bafwak

http://youtu.be/yli5336pKkw

EVALUACIÓN

La valoración del trabajo realizado en esta actividad se dividirá en tres apartados: trabajo en general, el informe escrito y la presentación oral. Para ello, se utilizará la siguiente matriz:

Trabajo General
CATEGORÍA	4 PUNTOS	3 PUNTOS	2 PUNTOS	1 PUNTO
Cantidad de información	Todos los temas fueron ampliamente tratados	Todos los temas se trataron adecuadamente	Todos los temas se trataron, pero alguno ligeramente	Algunos temas no están tratados
Calidad de información	La información está claramente relacionada con el tema principal y proporciona varias ideas secundarias y/o ejemplos.	La información se relaciona con el tema principal y aporta 1 ó 2 ideas secundarias y/o ejemplos	La información se relaciona con el tema principal, pero no da detalles y/o ejemplos	La información tiene poco o nada que ver con el tema planteado
Uso de internet	Usa con éxito enlaces sugeridos de internet para encontrar información y navega a través de los sitios fácilmente y sin asistencia.	Puede usar enlaces sugeridos de internet para encontrar información y navega a través de los sitios fácilmente y sin asistencia.	Puede usar ocasionalmente enlaces sugeridos de internet para encontrar información y navega a través de los sitios con relativa facilidad.	Necesita asistencia o supervisión para usar los enlaces sugeridos de internet y/o navegar a través de los sitios.
INFORME ESCRITO
CATEGORÍA	4 PUNTOS	3 PUNTOS	2 PUNTOS	1 PUNTO
Redacción	No hay errores de gramática, ortografía o puntuación	Casi no hay errores de gramática, ortografía o puntuación	Unos pocos errores de gramática, ortografía o puntuación	Muchos errores de gramática, ortografía o puntuación
Organización	La información está muy bien organizada con párrafos bien redactados y con subtítulos	La información está organizada con párrafos bien redactados	La información está organizada, pero los párrafos no están bien redactados	La información no parece estar organizada
Diagramas e ilustraciones	Los diagramas e ilustraciones son ordenados, precisos y contribuyen al entendimiento del tema	Los diagramas e ilustraciones son precisos y contribuyen casi siempre al entendimiento del tema	Los diagramas e ilustraciones son ordenados, precisos y algunas veces contribuyen al entendimiento del tema	Los diagramas e ilustraciones no son precisos o no contribuyen al entendimiento del tema
Fuentes	Todas las fuentes de información y las gráficas están documentadas y en el formato deseado	Todas las fuentes de información y las gráficas están documentadas, pero algunas no están en el formato deseado	Todas las fuentes de información y las gráficas están documentadas, pero muchas no están en el formato deseado	Algunas fuentes de información y gráficas no están documentadas
PRESENTACIÓN ORAL DEL INFORME
CATEGORÍA	4 PUNTOS	3 PUNTOS	2 PUNTOS	1 PUNTO
Presentación	El equipo usó siempre gestos, contacto visual, tono de voz y un nivel de entusiasmo en una forma que mantuvo la atención de la audiencia	El equipo por lo general usó gestos, contacto visual, tono de voz y un nivel de entusiasmo en una forma que mantuvo la atención de la audiencia	El equipo algunas veces usó gestos, contacto visual, tono de voz y un nivel de entusiasmo en una forma que mantuvo la atención de la audiencia	Uno o más de los miembros del equipo tuvieron un estilo de presentación que no mantuvo la atención de la audiencia
Información	Toda la información presentada fue clara, precisa y minuciosa	La mayor parte de la información presentada fue clara, precisa y minuciosa	La mayor parte de la información fue presentada de forma clara, pero no fue siempre minuciosa	La información tiene varias incorrecciones, no fue siempre clara
Comprensión del tema	El equipo claramente entendió el tema en profundidad y presentó su información enérgica y convincentemente	El equipo claramente entendió el tema en profundidad y presentó su información con facilidad	El equipo parecía entender los puntos principales del tema y los presentó con facilidad	El equipo no demostró un adecuado entendimiento del tema

CONCLUSIÓN:

Esta webquest fue creada para propiciar en los alumnos un conocimiento general sobre la estructura, clasificación, función y comportamiento de los carbohidratos, a partir de sus propiedades físicas y químicas. Además relacionar  su participación en los diferentes caminos metabólicos de los seres vivos.