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¿QUÉ SON LOS HIDRATOS DE CARBONO?
Los glúcidos,
carbohidratos, hidratos de carbono o sacáridos (del griego σάκχαρον
que significa "azúcar") son moléculas orgánicas compuestas por carbono,
hidrógeno y oxígeno. Son solubles en agua y se clasifican de acuerdo a
la cantidad de carbonos o por el grupo funcional que tienen adherido.
Son la forma biológica primaria de almacenamiento y consumo de energía.
Otras biomoléculas energéticas son las
grasas y, en menor medida, las
proteínas.
Los carbohidratos son los
compuestos orgánicos más abundantes de la biosfera y a su vez los más
diversos. Normalmente se los encuentra en las partes estructurales de
los vegetales y también en los tejidos animales, como
glucosa
o
glucógeno. Estos sirven como fuente de energía para todas las
actividades celulares vitales.
El término hidrato de
carbono o carbohidrato es poco apropiado, ya que estas moléculas no son
átomos de carbono hidratados, es decir, enlazados a moléculas de agua,
sino que constan de átomos de carbono unidos a otros grupos funcionales
químicos. Este nombre proviene de la nomenclatura química del siglo XIX,
ya que las primeras sustancias aisladas respondían a la fórmula
elemental Cn(H2O)n (donde "n" es un entero=1,2,3... según el
número de átomos). De aquí el término "carbono-hidratado" se haya
mantenido, si bien posteriormente se vio que otras moléculas con las
mismas características químicas no se corresponden con esta fórmula.
Además, los textos científicos anglosajones aún insisten en denominarlos
carbohydrates lo que induce a pensar que este es su nombre
correcto. Del mismo modo, en dietética, se usa con más frecuencia la
denominación de carbohidratos.
Índice
Sinónimos
Estructura química
Tipos de glúcidos
Función de los glúcidos
Nutrición
Aplicaciones
Metabolismo de los glúcidos
Hidratos de carbono y salud
Algunos hidratos de Carbono
Sinónimos
Carbohidratos o hidratos
de carbono: ha habido intentos para sustituir el término de hidratos
de carbono. Desde 1996 el Comité Conjunto de la Unión Internacional de
Química Pura y Aplicada (International Union of Pure and Applied
Chemistry ) y de la Unión Internacional de Bioquímica y Biología
Molecular (International Union of Biochemistry and Molecular Biology)
recomienda el término carbohidrato y desaconseja el de hidratos de
carbono.
Glúcidos: este
nombre proviene de que pueden considerarse derivados de la
glucosa
por polimerización y pérdida de agua. El vocablo procede del griego "glycýs",
que significa dulce.
Azúcares: este
término sólo puede usarse para los
monosacáridos (aldosas y cetosas) y
los
disacáridos. En singular (azúcar)
se utiliza para referirse a la
sacarosa o
azúcar
de mesa.
Sacáridos:
proveniente del griego σάκχαρον que significa "azúcar". Es la raíz
principal de los tipos principales de glúcidos (monosacáridos,
disacáridos,
polisacáridos y
oligosacáridos).
Estructura química
Los glúcidos son compuestos
formados en su mayor parte por átomos de carbono e hidrógeno y en una
menor cantidad de oxígeno. Los glúcidos tienen enlaces químicos
difíciles de romper llamados covalentes, mismos que poseen gran cantidad
de energía, que es liberada al romperse estos enlaces. Una parte de esta
energía es aprovechada por el organismo consumidor, y otra parte es
almacenada en el organismo.
En la naturaleza se
encuentran en los seres vivos, formando parte de biomoléculas aisladas o
asociadas a otras como las
proteínas
y los
lípidos.
Los glúcidos pueden sufrir
reacciones de esterificación, aminación, reducción, oxidación, lo cual
otorga a cada una de las estructuras una propiedad especifica, como
puede ser de solubilidad.
Tipos de glúcidos
Los Hidratos de carbono se
pueden clasificar según:
-
Según número de carbonos:
cada glúcido corresponde básicamente a un esqueleto de carbonos y de
acuerdo a su cantidad se les denomina: triosas, tetrosas, pentosas,
hexosas, heptosas, etc.
-
Según el grupo funcional
químico:
Aldehido: Azúcares
derivados de este grupo se les llama aldosas.
Cetona: Azúcares derivados de este grupo se les llama cetosas.
Una:
monosacáridos.
Dos: disacáridos-
Tres: trisacáridos.
Más de tres:
polisacáridos.
A su vez los glúcidos se dividen en
monosacáridos, disacáridos,
oligosacáridos y
polisacáridos.:
Los glúcidos más simples,
los monosacáridos, están formados por una sola molécula; no pueden ser
hidrolizados a glúcidos más pequeños. La fórmula química general de un
monosacárido no modificado es (CH2O)n, donde n es
cualquier número igual o mayor a tres, su limite es de 6 carbonos.
Pueden subdividirse en triosas, tetrosas, pentosas, hexosas, heptosas,
etc., dependiendo de la cantidad de cantidad de átomos que contengan. Los
monosacáridos poseen siempre un grupo carbonilo en uno de sus átomos de
carbono y grupos hidroxilo en el resto, por lo que pueden considerarse polialcoholes.
Los
monosacáridos se
clasifican de acuerdo a tres características diferentes: la posición del
grupo carbonilo, el número de átomos de carbono que contiene y su quiralidad. Si el grupo carbonilo es un aldehído, el
monosacárido es una
aldosa; si el grupo carbonilo es una cetona, el
monosacárido es una cetosa. Los
monosacáridos más pequeños son los que poseen tres átomos de
carbono, y son llamados triosas; aquéllos con cuatro son llamados
tetrosas, lo que poseen cinco son llamados pentosas, seis son llamados
hexosas y así sucesivamente. Los sistemas de clasificación son
frecuentemente combinados; por ejemplo, la
glucosa
es una aldohexosa (un aldehído de seis átomos de carbono), la ribosa es
una aldopentosa (un aldehído de cinco átomos de carbono) y la
fructosa es una cetohexosa (una cetona de seis átomos de
carbono).
Cada átomo de carbono posee
un grupo de hidroxilo (-OH), con la excepción del primero y el último
carbono, todos son asimétricos, haciéndolos centros estéricos con dos
posibles configuraciones cada uno (el -H y -OH pueden estar a cualquier
lado del átomo de carbono). Debido a esta asimetría, cada
monosacárido
posee un cierto número de isómeros. Por ejemplo la aldohexosa D-glucosa,
tienen la fórmula (CH2O)6, de la cual, exceptuando
dos de sus seis átomos de carbono, todos son centros quirales, haciendo
que la
D-glucosa sea uno de los estereoisómeros posibles. En el caso del
gliceraldehído, una aldotriosa, existe un par de posibles esteroisómeros,
los cuales son enantiómeros y epímeros (1,3-dihidroxiacetona, la cetosa
correspondiente, es una molécula simétrica que no posee centros quirales).
La designación D o L es realizada de acuerdo a la orientación del
carbono asimétrico más alejados del grupo carbonilo: si el grupo
hidroxilo está a la derecha de la molécula es un azúcar D, si está a la
izquierda es un azúcar L. Como los D azúcares son los más comunes,
usualmente la letra D es omitida.
Los
monosacáridos en
general son cristalinos, solubles en agua y de sabor dulce. (Ver
más de los monosacáridos)
-
Ciclación
El grupo aldehído o cetona
en una cadena lineal abierta de un
monosacárido reaccionará
reversiblemente con el grupo hidroxilo sobre un átomo de carbono
diferente en la misma molécula para formar un hemiacetal o hemicetal,
formando un anillo heterocíclico, con un puente de oxígeno entre los dos
átomos de carbono. Los anillos con cinco y seis átomos son llamados
formas furanosa y piranosa respectivamente y existen en equilibrio con
la cadena lineal abierta.
Durante la conversión de la
forma lineal abierta a la forma cíclica, el átomo de carbono conteniendo
el oxígeno carbonilo, llamado el carbono anomérico, se transforma en un
centro quiral con dos posibles configuraciones: el átomo de oxígeno
puede tomar una posición arriba o abajo del plano del anillo. El par de
estereoisómeros resultantes son llamados anómeros. En el α-anómero, el
-OH sustituyente sobre el carbono anomérico se encuentra en el lado
opuesto del anillo (posición trans) a la cadena CH2OH. La
forma alternativa, en la cual el sustituyente CH2OH y el
grupo hidroxilo sobre el carbono anomérico están en el mismo lado
(posición cis) del plano del anillo, es llamado β-anómero. Como el
anillo y la forma abierta se interconvierten, ambos anómeros existen en
equilibrio.
-
Uso en células
Los
monosacáridos son la
principal fuente de combustible para el metabolismo, siendo usado tanto
como una fuente de energía (la
glucosa
es la más importante en la naturaleza) y en biosíntesis. Cuando los
monosacáridos no son necesitados para las células son rápidamente
convertidos en otra forma, tales como los
polisacáridos. Cuando son
metabolizados por la microflora residente oral, conocida como biopelícula, los
mónosacáridos, particularmente la
sacarosa es la principal responsable de la caries dental.
Los
disacáridos son
glúcidos formados por dos moléculas de
monosacáridos y, por tanto, al
hidrolizarse producen dos monosacáridos libres. Los dos
monosacáridos se
unen mediante un enlace covalente conocido como enlace glucosídico, tras
una reacción de deshidratación que implica la pérdida de un átomo de
hidrógeno de un monosacárido y un grupo hidroxilo del otro
monosacárido,
con la consecuente formación de una molécula de H2O, de
manera que la fórmula de los disacáridos no modificados es C12H22O11.
Los
monosacáridos y
disacáridos se denominan también azúcares simples, por su sabor dulce y
el tamaño de su molécula. Dentro de los
oligosacáridos también quedan
incluidas las dextrinas límite, o maltodextrinas, que obtenidas
industrialmente a partir del
almidón,
son utilizadas en fórmulas infantiles y enterales
La
sacarosa es el disacárido más abundante y la principal forma en la
cual los glúcidos son transportados en las plantas. Está compuesto de
una molécula de glucosa y una molécula de fructosa. El nombre
sistemático de la
sacarosa , O-α-D-glucopiranosil-(1->2)-D-fructofuranosido, indica
cuatro cosas:
Sus
monosacáridos:
glucosa
y
fructosa.
El tipo de sus anillos:
glucosa
es una piranosa y fructosa es una furanosa.
Como están ligados juntos: el oxígeno sobre el carbono uno (C1) de
α-glucosa está enlazado al C2 de la
fructosa.
El sufijo -osido indica que el carbono anomérico de ambos
monosacáridos
participan en el enlace glicosídico.
La
lactosa,
un disacárido compuesto por una molécula de
galactosa y una molécula de
glucosa,
estará presente naturalmente sólo en la
leche.
El nombre sistemático para la lactosa es O-β-D-galactopiranosil-(1->4)-D-glucopiranosa.
Otro disacárido notable incluyen la
maltosa
(dos
glucosa enlazadas α-1,4) y la celobiosa (dos
glucosa
enlazadas β-1,4). (Ver
más de los disacáridos)
Son los compuestos que por
hidrólisis dan 2 a 10 moléculas de
monosacárido. Destacamos
que cuando los monosacáridos
van de dos a tres cadenas de carbonos son considerados cómo
oligosacáridos.
Están constituidos por
cadenas cortas de monosacáridos. Dentro de los
oligosacáridos, los más
importantes son los disacáridos, formados por dos moléculas de
monosacáridos, utilizando habitualmente la
sacarosa,
lactosa
y
maltosa.
Los
oligosacáridos están
compuestos por entre tres y nueve moléculas de
monosacáridos que al
hidrolizarse se liberan. No obstante, la definición de cuan largo debe
ser un glúcido para ser considerado oligo o
polisacárido varía según los
autores. Según el número de monosacáridos de la cadena se tienen los trisacáridos (como la rafinosa ), tetrasacárido (estaquiosa),
pentasacáridos, etc.
Los
oligosacáridos se
encuentran con frecuencia unidos a
proteínas, formando las glucoproteínas, como una forma común de modificación tras la síntesis
proteica. Estas modificaciones post traduccionales incluyen los
oligosacáridos de Lewis, responsables por las incompatibilidades de los
grupos sanguíneos, el epítope alfa-Gal responsable del rechazo
hiperagudo en xenotrasplante y O-GlcNAc modificaciones. (Ver
más de los oligosacáridos)
Son aquellos
carbohidratos que dan al ser hidrolizados, más de 10 moléculas de
monosacáridos. Los
almidones y las dextrinas son un ejemplo claro de
ellas. Según la naturaleza de los
monosacáridos a que dan origen por
hidrólisis, en ocasiones se les denomina cómo hexosanos (azúcares de 6
átomos) y pentosanos (azúcares de cinco átomos). Tienen cómo
característica general la de no tener un sabor azucarado, no ser
cristales y no ser solubles en agua. Son producto de la
actividad fisiológica, que cuando se dispersan en el agua forman
sistemas coloidales o suspensiones, que constituye la matriz de
protoplasma fundamental.
Los
polisacáridos resultan
de la condensación de muchas moléculas de
monosacáridos con la pérdida
de varias moléculas de agua. Su fórmula empírica es: (C6H10O5)n. Los
polisacáridos son
cadenas, ramificadas o no, de más de diez
monosacáridos. Los
polisacáridos representan una clase importante de polímeros biológicos.
Su función en los organismos vivos está relacionada usualmente con
estructura o almacenamiento. El
almidón
es usado como una forma de almacenar
monosacáridos en las plantas,
siendo encontrado en la forma de amilosa y la amilopectina (ramificada).
En animales, se usa el
glucógeno en vez de
almidón
el cual es estructuralmente similar pero más densamente ramificado. Las
propiedades del
glucógeno le permiten ser metabolizado más rápidamente, lo cual se
ajusta a la vida activa de los animales con locomoción.
Inicialmente solamente se
les dio un papel estructural y energético, pero se han reconocido nuevas
funciones celulares como decir que son combustibles o reservas
energéticas celulares.
La celulosa y la quitina
son ejemplos de polisacáridos estructurales. La celulosa es usada en la
pared celular de plantas y otros organismos y es la molécula más
abundante sobre la tierra. La quitina tiene una estructura similar a la
celulosa, pero tiene nitrógeno en sus ramas incrementando así su fuerza.
Se encuentra en los exoesqueletos de los artrópodos y en las paredes
celulares de muchos hongos. Tiene diversos de usos, por ejemplo en hilos
para sutura quirúrgica. Otros
polisacáridos incluyen la callosa, la lamiña, la rina, el xilano y la galactomanosa.
Se distinguen dos tipos de
polisacáridos según su composición:
-
Homopolisacáridos:
están formados por la repetición de un
monosacárido.
-
Heteropolisacáridos:
están formados por la repetición ordenada de un
disacárido formado por dos
monosacáridos distintos
(o, lo que es lo mismo, por la alternancia de dos
monosacáridos). Algunos
heteropolisacáridos participan junto a polipéptidos (cadenas de
aminoácidos) de diversos polímeros mixtos llamados peptidoglucanos,
mucopolisacáridos o proteoglucanos. Se trata esencialmente de
componentes estructurales de los tejidos, relacionados con paredes
celulares y matrices extracelulares. Están formados por
diferentes monosacáridos o derivados de los mismos. Aquí se encuentran
compuestos como el
ácido hialurónico, que forma parte del tejido
conectivo; la condroitina, que constituye los cartílagos de los huesos;
la heparina que se localiza en hígado y pulmón, así como el
agar-agar,
las gomas, las pectinas, los alginatos y la hemicelulosa. Estos
polisacáridos no
digeribles, si bien no pueden ser utilizados como fuente energética,
tienen gran importancia al formar parte de la
fibra alimentaria.
(Ver
más de los polisacáridos)
Función de los glúcidos:
Los glúcidos desempeñan
diversas funciones, siendo la de reserva energética y formación de las
dos estructuras más importantes. Así, la glucosa aporta energía
inmediata a los organismos, y es la responsable de mantener la actividad
de los músculos, la temperatura corporal, la tensión arterial, el
correcto funcionamiento del intestino y la actividad de las neuronas.
La ribosa y la
desoxirribosa son constituyentes básicos de los nucleótidos, monómeros
del ARN y del ADN .
Las funciones que los
glúcidos cumplen en el organismo son, energéticas, de ahorro de
proteínas, regulan el metabolismo de las
grasas y estructural.
-
Energeticamente,
los carbohidratos aportan 4 KCal (kilocalorías) por gramo de peso
seco. Esto es, sin considerar el contenido de agua que pueda tener el
alimento en el cual se encuentra el carbohidrato. Cubiertas las
necesidades energéticas, una pequeña parte se almacena en el hígado y
músculos como glucógeno (normalmente no más de 0,5% del peso del
individuo), el resto se transforma en
grasas y se acumula en el
organismo como
tejido adiposo.
Se suele recomendar que mínimamente se efectúe una ingesta diaria de
100 gramos de hidratos de carbono para mantener los procesos
metabólicos.
-
Ahorro de proteínas:
Si el aporte de carbohidratos es insuficiente, se utilizarán las
proteínas para fines energéticos, relegando su función plástica.
-
Regulación del
metabolismo de las grasas: En caso de ingestión deficiente de
carbohidratos, las
grasas se metabolizan anormalmente acumulándose en
el organismo cuerpos cetónicos, que son productos intermedios de este
metabolismo provocando así problemas (cetosis).
-
Estructuralmente,
los carbohidratos constituyen una porción pequeña del peso y
estructura del organismo, pero de cualquier manera, no debe excluirse
esta función de la lista, por mínimo que sea su indispensable aporte.
Nutrición:
Los glúcidos en una persona
suponen de 8,3 y 14,5 g/kg de su peso corporal. Se propone que el 55-60%
de la energía diaria que necesita el organismo humano debe provenir de
los carbohidratos, ya sea obtenidos de alimentos ricos en
almidón
como las pastas o de las reservas del cuerpo (glucógeno).
Se desaconseja, en cambio, el consumo abusivo de glúcidos tipo
azúcar
por su actividad altamente oxidante (las dietas con muchas calorías o
con mucha
glucosa
aceleran el envejecimiento celular. Se sobreentiende que sí pueden ser
necesarias dietas hipercalóricas en climas gélidos o en momentos de gran
desgaste energético muscular). Nótese que el sedentarismo o la falta de
los suficientes movimientos cotidianos del cuerpo humano provocan una
mala metabolización de las
grasas y de los carbohidratos.
Los glúcidos requieren
menos agua para digerirse que las
proteínas o
grasas y son la fuente más común de energía. Las
proteínas y
grasas son componentes vitales para la construcción de
tejido corporal y células, y por lo tanto debería ser recomendado no
malgastar tales recursos usándolos para la producción de energía.
Los carbohidratos no son
nutrientes esenciales: el cuerpo puede tener toda su energía a partir de
las
proteínas y
grasas. El cerebro no puede quemar
grasas y necesita
glucosa
para energía, del organismo puede sintetizar esta glucosa a partir de
proteínas. La metabolización de las
proteínas aportan 4 kcal por gramo mientras que las
grasas contienen
9 kilocalorías y el
alcohol
contiene 7 kcal por gramo.
En una alimentación variada
y equilibrada aproximadamente unos 300gr./día de hidratos de carbono
deben provenir de frutas y
verduras, las cuales no solo nos brindan carbohidratos, sino que
también nos aportan
vitaminas, minerales y abundante cantidad de fibras vegetales.
Otros 50 a 100 gr. diarios
deben ser complejos, es decir,
cereales y sus derivados. Siempre preferir a todos aquellos
cereales que conservan su corteza, los
integrales. Los mismos son ricos en
vitaminas del complejo B, minerales,
proteínas
de origen vegetal y
obviamente
fibra.
La
fibra debe estar siempre presente, en una cantidad de 30 gr.
diarios, para así prevenir enfermedades y trastornos de peso como la
obesidad.
En todas las dietas
hipocalóricas las frutas y
verduras son de gran ayuda, ya que aportan abundante cantidad de
nutrientes sin demasiadas calorías.
Alimentos con altos
contenidos en carbohidratos son
pastas,
patatas,
fibra,
cereales y
legumbres.
La importancia de los
hidratos de carbono en la dieta de los deportistas es bien conocida. Los
carbohidratos han sido reconocidos como los macronutrientes más
importantes durante la preparación física, mientras que la importancia
de las
proteínas de la dieta como fuente de energía y para el desarrollo
muscular ha sido sobrevalorada.
En condiciones normales se
considera que una dieta sana es la que suministra al menos un 50% de
carbohidratos, 35% o menos de
grasa y el resto en forma de
proteínas. En
deportistas se considera adecuada una dieta que tenga alrededor de un
60% en forma de hidratos de carbono, 30% o menos de
grasas y un 10-15%
de proteínas, esta distribución dietética asegura la capacidad de
resistencia al ejercicio preservando los depósitos de glucógeno
muscular.
Si durante la digestión, la
degradación de carbohidratos es deficiente a causa de alguna enfermedad
intestinal hereditaria, un trastorno intestinal, desnutrición o fármacos
que lesionan la mucosa del intestino delgado, el carbohidrato no
digerido llega al intestino grueso, donde produce diarrea osmótica. La
fermentación bacteriana de los compuestos produce grandes volúmenes de
CO2 y H2, lo que ocasiona cólicos abdominales.
Cuando nos alimentamos
normalmente, incorporamos entonces carbohidratos simples y complejos,
proteínas y
lípidos además de las
vitaminas y minerales contenidos en
ellos.
La digestión de los
carbohidratos complejos, comienza en la boca, a través de la saliva, la
cual descompone los
almidones.
Luego en el estómago,
gracias a la acción del acido clorhídrico, la digestión continúa, y
termina en el intestino delgado. Allí una enzima del jugo pancreático
llamada amilasa, actúa y trasforma al
almidón
en
maltosa (dos moléculas de
glucosa). La
maltosa, en la pared intestinal, vuelve a ser trasformada en
glucosa.
Estas mismas enzimas
intestinales son las encargadas de trasformar a todos los carbohidratos,
como por ejemplo la
lactosa,
sacarosa, etc. Entonces todos serán convertidos en
monosacáridos:
glucosa,
fructosa y
galactosa.
Ya en forma de
monosacáridos es como nuestro organismo los absorbe, pasando al hígado
donde posteriormente serán transformados en
glucosa.
La
glucosa pasa al torrente sanguíneo, y es oxidada en las
células proporcionándonos 4 kilocalorías por cada gramo. La
glucosa que
no es oxidada (quemada) dentro de las células, se transforma en
glucógeno, el cual se almacena en hígado y en músculos.
El resto de la
glucosa se transforma en
grasa que se acumula generando un
aumento de peso corporal.
Siempre que se mantenga una
vida muy sedentaria, y se ingiera más
glucosa de lo que se gasta o quema, la misma se depositará
como
grasa, ya sea entre los órganos vitales, o bajo la piel.
Clasificación
Los nutricionistas y
dietistas antiguamente clasificaban los carbohidratos como simples
(monosacáridos y
disacáridos) o complejos (oligosacáridos y
polisacáridos). El término carbohidrato complejo fue usado por primera
vez en la publicación Dietary Goals for the United States (1977) del
Comité seleccionado del Senado, donde los denominaron "frutas, vegetales
y granos enteros". Las guías dietéticas generalmente recomiendan que los
carbohidratos complejos los nutrientes ricos en carbohidratos simples
tales como frutas y productos lácteos deberían cubrir el grueso del
consumo de carbohidratos. Las guías dietéticas para los americanos 2005
de la USDA prescindió de la distinción entre simple/complejo, en vez
recomienda alimentos ricos en
fibra y de granos completos.
El índice glicémico y el
sistema de la carga de glicemia son populares métodos de clasificación
alternativos los cuales clasifican los alimentos ricos en carbohidratos
basados en su efecto sobre los niveles de glucosa sanguínea. El índice
de insulina es un método de clasificación similar, más reciente el cual
clasifica los alimentos basado en su efecto sobre los niveles de
insulina. Este sistema asume que los alimentos con índice glicémico alto
puede ser declarados para ser la ingesta de alimentos más aceptable.
El informe conjunto de
expertos de la WHO y la FAO, en Dieta, Nutrición y Prevención de
Enfermedades Crónicas (serie de informes técnicos de la WHO 916),
recomienda que el consumo de carbohidratos suponga el 55-75% de la
energía diaria, pero restringe el consumo de "azúcar libre" a un 10%.
Aplicaciones
Los carbohidratos se
utilizan para fabricar tejidos, películas fotográficas, plásticos y
otros productos. La celulosa se puede convertir en rayón de viscosa y
productos de papel. El nitrato de celulosa (nitrocelulosa) se utiliza en
películas de cine, cemento, pólvora de algodón, celuloide y tipos
similares de plásticos. El
almidón
y la
pectina, un agente cuajante, se usan en la preparación de alimentos
para el hombre y el ganado. La
goma arábiga se usa en medicamentos
demulcentes. El agar, un componente de algunos laxantes, se utiliza como
agente espesante en los alimentos y como medio para el cultivo
bacteriano; también en la preparación de materiales adhesivos, de
encolado y emulsiones. La hemicelulosa se emplea para modificar el papel
durante su fabricación. Los dextranos son
polisacáridos utilizados en
medicina como expansores de volumen del plasma sanguíneo para
contrarrestar las conmociones agudas. Otro hidrato de carbono, el
sulfato de heparina, es un anticoagulante de la sangre.
Metabolismo de los glúcidos
Los glúcidos representan
las principales moléculas almacenadas como reserva en los vegetales. Los
vegetales almacenan grandes cantidades de
almidón
producido a partir de la
glucosa
elaborada por fotosíntesis, y en mucha menor proporción,
lípidos (aceites
vegetales).
Los animales almacenan
básicamente
triglicéridos (lípidos). Al contrario que los glúcidos, los
lípidos sirven para almacenar y obtener energía a más largo plazo.
También almacenan cierta cantidad de
glucógeno, sobre todo en el músculo y en el hígado. Aunque muchos
tejidos y órganos animales pueden usar indistintamente los glúcidos y
los lípidos como fuente de energía, otros, principalmente los
eritrocitos y el tejido nervioso (cerebro), no pueden catabolizar los
lípidos y deben ser continuamente abastecidos con
glucosa.
En el tubo digestivo los
polisacáridos de la dieta (básicamente
almidón)
son hidrolizados por las glucosidasas de los jugos digestivos,
convirtiéndose en monosacáridos, que son los productos digestivos finales; éstos son
absorbidos por las células del epitelio intestinal y penetran en el
hígado a través de la vena porta, donde, alrededor del 60%, son
metabolizados. En el hígado, la
glucosa
también se puede transformar en
lípidos que se transportan
posteriormente al tejido adiposo.
El músculo es un tejido en
el que la fermentación representa una ruta metabólica muy importante ya
que las células musculares pueden vivir durante largos períodos de
tiempo en ambientes con baja concentración de oxígeno. Cuando estas
células están trabajando activamente, su requerimiento de energía excede
su capacidad de continuar con el metabolismo oxidativo de los hidratos
de carbono puesto que la velocidad de esta oxidación está limitada por
la velocidad a la que el oxígeno puede ser renovado en la sangre. El
músculo, al contrario que otros tejidos, produce grandes cantidades de
lactato que se vierte en la sangre y retorna al hígado para ser
transformado en
glucosa.
Por lo tanto las
principales rutas metabólicas de los glúcidos son:
Glicólisis.
Oxidación de la
glucosa
a piruvato.
Gluconeogénesis. Síntesis de
glucosa
a partir de precursores no glucídicos.
Glucogénesis. Síntesis de
glucógeno.
Ciclo de las pentosas. Síntesis de pentosas para los nucleótidos.
En el metabolismo oxidativo
encontramos rutas comunes con los
lípidos como son el ciclo de Krebs y
la cadena respiratoria. Los oligo y
polisacáridos son degradados
inicialmente a monosacáridos por enzimas llamadas glicósido hidrolasas.
Entonces los gúcidos pueden entrar en las rutas catabólicas de los
monosacáridos.
La principal hormona que
controla el metabolismo de los hidratos de carbono es la insulina.
Hidratos de carbono y salud
Basado en la evidencia del
riesgo a la cardiopatía y obesidad, el Instituto de Medicina (Estados
Unidos) recomienda que los adultos estadounidenses y canadienses
obtengan el 40 al 65% de energía de la dieta a partir de los
carbohidratos. La FAO (Food and Agriculture Organization) y la WHO
(World Health Organization) recomiendan que las guías de alimentación
nacional establezcan la meta de 55 a 75% del total de la energía a
partir de carbohidratos, pero sólo 10% de descenso a partir de azúcar
libre (glúcidos simples).
La distinción entre
"carbohidratos buenos" y "carbohidratos malos" es una distinción carente
de base científica. Aunque estos conceptos se han usado en el diseño de
las dietas cetogénicas como las dietas bajas en carbohidratos, las
cuales promueven una reducción en el consumo de cereales y
almidones en favor de
proteínas. El resultado es una reducción en los niveles de insulina
usada para metabolizar el azúcar y un incremento en el uso de
grasas para energía a través de la cetosis, un proceso también conocido como
hambre de conejo.
El consumo excesivo de
hidratos de carbono ha sido relacionado con la aparición de una serie de
enfermedades.
Se ha sugerido que los
carbohidratos y los azúcares en particular, pudieran estar involucrados
en la aparición de la diabetes mellitus no insulinodependiente. En el
momento parece que el azúcar no es un factor involucrado en el
desarrollo de esta enfermedad.
Pero sin embargo, una dieta
rica en
almidón y en
fibra parece jugar un papel protector en su desarrollo.
En los pacientes con
diabetes, hace algunos años se recomendaba la supresión total de los
azúcares y la restricción de ciertos carbohidratos complejos. En la
actualidad esto ha cambiado, de forma que se pretende asegurar el
balance energético aportando una cantidad suficiente (alrededor del 60%
del aporte energético) de carbohidratos con bajo índice glicemico y
ricos en
fibra lo que facilita el control de la glucemia en sangre y reduce
los niveles de
LDL-colesterol, incluso se permite el consumo cantidades
moderadas de azúcar.
En las sociedades en las
que la dieta estaba basada en el consumo de carbohidratos las
enfermedades cardiovasculares eran prácticamente desconocidas. Mientras
que la incorporación a la dieta de mayores cantidades de
grasa, en
especial de origen animal, ha hecho aumentar su incidencia.
Los hidratos de carbono
tiene un efecto protector ante las enfermedades cardiovasculares. Este
efecto podría ser el resultado de diversos factores como son el
mantenimiento de la sensibilidad a la insulina, el aporte de otros
micronutrientes y, sobre todo, incrementan la sensación de saciedad
disminuyendo la densidad energética (grasas saturadas) y por lo tanto la
probabilidad de obesidad.
Algunos hidratos de Carbono
Monosacáridos:
Gliceraldehído:
aldosa, encargada de ser intermediaria en el proceso de respiración
celular.
Dihidroxiacetona: cetosa.
Eritrosa: aldosa,
que participa en la fotosíntesis.
Eritrulosa : cetosa.
Xilosa: aldosa, que
se encuentra en gomas vegetales y peptidoglucanos. Es un constituyente
de las glucoproteínas. Se encuentra como componente en la madera.
Ribosa: es una aldosa, encargada de formar parte de moléculas
mayores tales cómo las coenzimas, quienes son nucleótidos encargados de
transferir átomos en reacciones metabólicas ; otra función es la de
formar ácidos nucleicos, quienes forman los esenciales sistemas
genéticos. Es un constituyente de los ácidos nucleicos
Arabinosa: aldosa, que deriva de la acción hidratante sobre los
ácidos diluidos en
goma arábiga o también en la goma de los
cerezos y
ciruelas. Es importante porque constituye las glucoproteínas, quienes
son esenciales para tejidos gangliósidos y cerebrósidos. Forma parte de
las gomas, mucilagos y
pectinas (de este grupo, estas son las únicas que
normalmente ingerimos dentro de mermeladas y dulces).
Desoxirribosa: aldosa, encargada de formar ácidos nucleicos,
quienes forman los esenciales sistemas genéticos.
Ribulosa: cetosa, que participa en la fotosíntesis, siendo
intermediario de ella.
D-glucosa:
aldosa, fuente principal de combustible celular,
aparece en los frutos maduros, sangre y tejidos animales. Esta
constituye el azúcar del organismo, es muy soluble en agua, y es el
carbohidrato que transporta la sangre y el que principalmente utilizan
los tejidos. Se encuentra en el jugo de frutos, o también por hidrólisis
de la
azúcar de caña,
maltosa
y la
lactosa. (Ver
más de la glucosa)
D-manosa Siempre aparece combinado en la naturaleza. Nunca libre
por tanto preferimos no enunciar ningún componente.
D-galactosa: aldosa, que es combustible celular. El hígado la
puede convertirla en
glucosa
y en esta forma la metaboliza el organismo. Es sintetizada por las
glándulas mamarias para formar
lactosa
de la
leche.
Es también constituyente de las glucoproteínas y glucolípidos. Aparece en
lípidos complejos. (Ver
más de la galactosa)
D-fructosa: cetosa, se lo denomina azúcar de frutas, se
encuentra asociada en muchos frutos a la
glucosa,
y tiene un sabor más dulce que ésta. Participa en la respiración celular
y constituye otras moléculas cómo
polisacáridos. El hígado y el
intestino la transforman en
glucosa
y la usan de esta manera. Aparece libre en la
miel
y en los zumos de frutas. Tiene un sabor muy dulce. (Ver
más de la fructosa)
Sorbosa: cetosa, combustible celular.
Sedoheptulosa:
cetosa, participa en la fotosíntesis cómo intermediario.
Amino azúcares:
corresponden a monosacáridos en los cuales la función de
alcohol
ha sido reemplazada por un grupo amino. Destacamos que varios
antibióticos contienen Amino azúcares y se cree que su actividad está
relacionada con su actividad.
Glucosamina: constituyente de un
polisacárido complejo llamado
quinina,
también del ácido hialuronico.
Galactosamina: integra el
polisacárido complejo llamado ácido condroitinsulfúrico.
Alcoholazúcares: son aquellos en los cuales la función aldehído o
cetona se ha cambiado por un
alcohol,
eso sí que más reducida.
Sorbitol: derivado de la
glucosa.
(Ver
más de sorbitol)
Glicerol: derivado del gliceraldehído, es importantisímo en
constituir lípidos.
(Ver
más del glicerol)
Ácidoazúcares: son aquellos en los cuales una función aldehído o
alcohol
se ha cambiado por un ácido carboxílico.
Vitamina C: esencial en el proceso de prevención de resfríos o
enfermedades infecciosas. (Ver
más de la vitamina C)
Disacáridos:
Maltosa:
Aparece en la
malta
o
cebada
germinada y es muy soluble en agua. Se obtiene por la
digestión con amilasa o la hidrólisis del
almidón.
Cereales germinantes y la
malta.
Se compone de dos
glucosa
con la eliminación de una molécula de agua. Es considerada el
azúcar
de malta.(Ver
más de la maltosa)
Lactosa: se encuentra en la
leche
de los mamíferos. Durante el embarazo suele aparecer en la orina. Se
forma por la unión entre la
glucosa
y la
galactosa. Es el
azúcar
de la leche y es poco soluble en agua. (Ver
más de la lactosa)
Sacarosa: Es el azúcar de mesa. Se obtiene de la
caña de azúcar y de la
remolacha, y como todos saben, es muy soluble en agua.
Se forma por la unión de la
glucosa
más
fructosa. Constituye el azúcar común. Su deficiencia produce diarrea
y flatulencia.(Ver
más de la sacarosa)
Oligosacáridos:
Trisacáridos: La
rafinosa se encuentra en las
legumbres y en
las melazas de remolacha, pudiendo separarse fácilmente porque es muy
soluble en
metanol.
Se forma por la unión entre la
glucosa,
fructosa y
galactosa.
Tetrasacáridos: La esteaquiosa, el más estudiado, se encuentra en
las semillas de
soja.
Polisacáridos:
Almidón:
Compuesto que sólo produce
glucosa
en su hidrólisis, es un homopolímero llamado glucosano o glucano.
Constituye la fuente más importante de carbohidratos en los alimentos y
se halla en
cereales,
patatas,
legumbres, y otros constituyentes. Las dos constituyentes
principales son: amilosa y amilo pectina. El
almidón
se forma en las hojas de los vegetales, acumulándose en diversos
órganos, principalmente en las raíces o en los frutos, constituyendo
reservas nutritivas vegetales. Destacamos que cuando procede de en
raíces de dalias,
alcachofas y del diente de león se llama inulina, Por hidrólisis de
él se obtiene
fructosa; es fácilmente soluble en agua caliente y se usa
en fisiología para determinar la velocidad de filtración glomerular.
Cuando el
almidón
procede de la
patata,
se llama fécula. Este se encuentra en los vegetales en forma de granos,
ya que son la reserva nutritiva de ellos. Aparecen en la
patata,
arroz,
maíz,
y demás
cereales. (Ver
más del almidón)
Glucógeno: Se encuentra en los tejidos animales, donde desempeña
la función de reserva nutritiva. Aparece en el hígado y en los músculos.
Es el polisacárido que se almacena en el organismo animal, que el caso
de humanos se almacena en hígado y músculos. Se forma en los seres
vivos, tal cómo los hongos y animales, no asimilan el carbono, de modo
análogo a cómo lo hacen los vegetales. Es la macromolécula de reserva
energética animal. (Ver
más del glucógeno)
Celulosa: Cumple funciones estructurales en los vegetales.
Constituyente principal de las paredes celulares. No es soluble en los
solventes ordinarios. No puede ser digerida por numerosos mamíferos,
incluso el ser humano. Es fuente importante del volumen en la
alimentación. En el intestino de los rumiantes y otros herbívoros, hay
microorganismos que pueden atacar el enlace beta que une a las moléculas
de celulosa haciéndola accesible para usarse cómo fuente energética
importante. Este proceso puede tener lugar a un grado limitado en el
colón humano. Industrialmente forma parte del hilo, algodón, y papel en
su totalidad. Representa más del 50 % del carbono orgánico en dichos
organismos.
Dextranos: sustancias que se producen durante el proceso de
desintegración hidrolítica del almidón. Son los primeros productos que
se forman cuando la hidrólisis alcanza cierto grado de las
ramificaciones. Son la macromolécula de reserva energética bacteriana y
también en
levaduras.
Inulina: Aparece en los tubérculos de dalia, en alcauciles,
ajos y
cebollas.
Liquenina: Aparece en los musgos y líquenes.
Mucopolisacáridos: Cumplen función de sostén, nutrición y
comunicación intercelular.
Quitina: polímero de
acetilglucosamina que estructura a los invertebrados. Se halla por
ejemplo en el exosqueleto de los crustáceos e insectos.
Pectinas: son polímeros de ácido galacturónico; forman parte de
la matriz cementante que rodea las paredes celulares en algunos
vegetales.
Hemicelulosa: polímero de xilosa con cadenas laterales de
arabinosa. Forman parte de paredes celulares en vegetales.
Ácido hialurónico: presente en la sustancia fundamental del
tejido conectivo. Es glucosaminoglucano, que están relacionados con
elementos estructurales de los tejidos cómo el hueso, la elastina, y la
colágena. (Ver
más del ácido hialurónico)
Ácido condroitinsulfúrico: componente principal del cartílago y
huesos. Es también un glucosaminoglucano.
Heparina: tiene funciones anticoagulantes.
DOCUMENTACIÓN
Y REFERENCIAS
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