Ejercicio resuelto de Glúcidos · Biología · Cataluña · 2023

La función biológica principal de la sacarosa es el transporte de monosacáridos (glucosa y fructosa) en los vegetales.

1. La glucosa y la fructosa fabricadas por fotosíntesis en las hojas son enlazadas para formar sacarosa, que se envía a través del floema a los tejidos no fotosintéticos del vegetal. Estos tejidos hidrolizan la sacarosa para conseguir de nuevo glucosa y fructosa, que son oxidadas para obtener energía. [1 punto]
a) Complete las tres casillas que hay a continuación de las moléculas con el número correspondiente a la fórmula de la glucosa, la fructosa y la sacarosa.

La fórmula de la glucosa es la número: La fórmula de la fructosa es la número: La fórmula de la sacarosa es la número:

b) Lea el texto siguiente:
Los vegetales no transportan directamente glucosa y fructosa libres por el floema porque este transporte es lento y, además, la glucosa y la fructosa libres son menos estables que la sacarosa. Esto se puede comprobar con la prueba de Fehling. Cuando se hace la prueba de Fehling a una disolución de glucosa libre o a una disolución de fructosa libre, el enlace hemiacetal responsable de la ciclación se rompe y quedan libres el grupo aldehído en el caso de la glucosa o el grupo cetona en el caso de la fructosa. Al calentar la disolución, el grupo aldehído o el grupo cetona se oxidan y liberan electrones. Estos electrones reducen el Cu²⁺ del Fehling a Cu⁺, el cual reacciona con el O₂ del aire, hecho que le da el característico color rojo. En cambio, si se hace la prueba de Fehling a la sacarosa, esta no se oxida porque es más estable.
Con la información del texto anterior y sus conocimientos de biología, responda a las preguntas de la tabla siguiente:

¿El resultado de la glucosa en la prueba de Fehling es positivo o negativo? ¿El resultado de la fructosa en la prueba de Fehling es positivo o negativo? ¿Qué color presenta la sacarosa en la prueba de Fehling? ¿Por qué la sacarosa no se oxida en la prueba de Fehling?

2. El esquema siguiente muestra las vías metabólicas que llevan a la síntesis de sacarosa en las hojas, su transporte por el floema y, una vez hidrolizada, la utilización de sus productos en las células de tejidos no fotosintéticos. [1 punto]

Rellene la tabla siguiente indicando el nombre, la localización celular y la localización subcelular, si procede, de las vías metabólicas indicadas.

	Nombre de la vía	Localización celular y, si procede, subcelular Vía A		Vía B		Vía C		Vía D		Vía E

$\textbf{1. La glucosa y la fructosa fabricadas por fotosíntesis en las hojas son enlazadas para formar sacarosa. (1 punto)}$

$\textbf{a) Complete las tres casillas que hay a continuación de las moléculas con el número correspondiente a la fórmula de la glucosa, la fructosa y la sacarosa.}$

Las seis fórmulas se distinguen mirando tres cosas: el tamaño del anillo, el número de grupos $\text{CH}_2\text{OH}$ y si hay uno o dos anillos unidos.

Cuestión	Respuesta La fórmula de la glucosa es la número	La $1$. Es un anillo de seis lados, una piranosa, con un solo grupo $\text{CH}_2\text{OH}$ y el hidroxilo del carbono $4$ por debajo del plano del anillo. La fórmula $4$ es también una piranosa, pero su hidroxilo del carbono $4$ queda por encima del plano: es la galactosa, epímera de la glucosa en ese carbono. La fórmula de la fructosa es la número	La $3$. Es un anillo de cinco lados, una furanosa, con dos grupos $\text{CH}_2\text{OH}$, uno a cada extremo, porque la fructosa es una cetohexosa y su grupo cetónico está en el carbono $2$. La fórmula $5$ es también una furanosa, pero con un solo $\text{CH}_2\text{OH}$: tiene cinco carbonos y corresponde a la ribosa. La fórmula de la sacarosa es la número	La $6$. Es la única que une una piranosa con una furanosa, que es justo lo que cabe esperar de un disacárido de glucosa y fructosa. La fórmula $2$ también tiene dos anillos, pero los dos son piranosas: es la maltosa, formada por dos glucosas.

$\textbf{b) Con la información del texto anterior y sus conocimientos de biología, responda a las preguntas de la tabla siguiente:}$

Cuestión	Respuesta ¿El resultado de la glucosa en la prueba de Fehling es positivo o negativo?	Positivo. La glucosa libre tiene su carbono anomérico sin comprometer, de modo que el anillo puede abrirse y dejar libre el grupo aldehído, que se oxida y cede electrones al $\text{Cu}^{2+}$. ¿El resultado de la fructosa en la prueba de Fehling es positivo o negativo?	Positivo. Aunque su grupo carbonilo sea una cetona y no un aldehído, en el medio alcalino del reactivo de Fehling la fructosa se isomeriza a glucosa y se comporta igual, tal como recoge el texto: el grupo cetona se oxida y libera electrones. ¿Qué color presenta la sacarosa en la prueba de Fehling?	Ninguno nuevo: la disolución conserva el color azul propio del reactivo de Fehling, el del ion $\text{Cu}^{2+}$ en disolución, y no aparece el precipitado rojo anaranjado. El resultado es negativo. ¿Por qué la sacarosa no se oxida en la prueba de Fehling?	Porque el enlace O-glucosídico de la sacarosa se establece precisamente entre los dos carbonos anoméricos, el carbono $1$ de la glucosa y el carbono $2$ de la fructosa. Ninguno de los dos queda libre, de modo que ninguno de los dos anillos puede abrirse para recuperar su grupo aldehído o su grupo cetona. Sin grupo carbonilo libre no hay nada que se oxide ni electrones que cedan al $\text{Cu}^{2+}$: la sacarosa es un disacárido no reductor. Ese bloqueo es lo que el texto llama ser más estable, y es la razón biológica de que el vegetal transporte sus azúcares en forma de sacarosa y no de glucosa o fructosa libres, que reaccionarían por el camino.

$\textbf{2. Rellene la tabla siguiente indicando el nombre, la localización celular y la localización subcelular, si procede, de las vías metabólicas indicadas. (1 punto)}$

El esquema separa dos tipos de células. En las células fotosintéticas de la hoja se fabrica la materia orgánica, y de ahí las vías A y B; la sacarosa viaja por el floema hasta las células de los tejidos no fotosintéticos, donde se hidroliza y se oxida para obtener energía, y de ahí las vías C, D y E.

	Nombre de la vía	Localización celular y, si procede, subcelular Vía A	Fase luminosa o fase fotoquímica de la fotosíntesis. Es la que capta la luz, hace la fotólisis del agua liberando oxígeno y produce el ATP y el NADPH que consume la vía siguiente.	Célula fotosintética de la hoja, en el cloroplasto: concretamente en la membrana de los tilacoides, que se apilan formando los grana. Vía B	Fase oscura o ciclo de Calvin. Fija el dióxido de carbono y, con el ATP y el NADPH de la fase luminosa, lo reduce a gliceraldehído-3-fosfato, a partir del cual se sintetizan la glucosa y la fructosa que se unirán para dar sacarosa.	Célula fotosintética de la hoja, en el cloroplasto: en el estroma. Vía C	Glucólisis. Degrada cada molécula de glucosa o de fructosa hasta dos de piruvato, con un rendimiento neto de dos ATP y dos NADH.	Célula de tejido no fotosintético, en el citoplasma: en el hialoplasma o citosol. No transcurre dentro de ningún orgánulo. Vía D	Ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico, precedido en el esquema por la descarboxilación oxidativa del piruvato a acetil-CoA. Oxida por completo el acetil-CoA hasta dióxido de carbono y carga los coenzimas NADH y $\text{FADH}_2$.	Célula de tejido no fotosintético, en la mitocondria: en la matriz mitocondrial. Vía E	Cadena de transporte electrónico y fosforilación oxidativa. Los coenzimas reducidos ceden sus electrones, que llegan hasta el oxígeno formando agua, y la energía liberada se emplea en bombear protones y sintetizar la mayor parte del ATP.	Célula de tejido no fotosintético, en la mitocondria: en la membrana mitocondrial interna, que forma las crestas.

Obsérvese la simetría entre los dos extremos del esquema: la vía A y la vía E son las dos cadenas de transporte de electrones acopladas a la síntesis de ATP, una en el tilacoide y la otra en la mitocondria; y la vía B y la vía D son los dos ciclos, uno que fija dióxido de carbono para construir materia orgánica y otro que la degrada devolviendo ese dióxido de carbono.