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Hidratos de carbono
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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.

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.

Según el número de cadenas de carbono:

Una: monosacáridos.
Dos: disacáridos-
Tres: trisacáridos.
Más de tres: polisacáridos.

A su vez los glúcidos se dividen en monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos.:

Monosacáridos

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)

  1. 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.

  1. 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.

Disacáridos

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)

Oligosacáridos

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)

Polisacáridos

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.

Digestión de los carbohidratos

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.

Diabetes

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.

Enfermedades cardiovasculares

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:

Triosas: con tres carbonos en su estructura.

  • Gliceraldehído: aldosa, encargada de ser intermediaria en el proceso de respiración celular.
  • Dihidroxiacetona: cetosa.

Tetrosas: con cuatro carbonos.

  • Eritrosa: aldosa, que participa en la fotosíntesis.
  • Eritrulosa : cetosa.

Pentosas: de cinco carbonos. Comúnmente son cuerpos que se encuentran en el reino vegetal y se forman fijando sobre las pentosanas (polisacáridos que al hidrolizarse producen monosacáridos de cinco átomos de carbono), n moléculas de agua para formar n moléculas de pentosas.

  • 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.

Hexosas con seis carbonos, se producen por hidrólisis de azúcares de doce o de 18 átomos de carbono. (son 24 pero, solamente 4 tienen importancia biológica)

  • 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.

Heptosas: con siete carbonos.

  • Sedoheptulosa: cetosa, participa en la fotosíntesis cómo intermediario.

Derivados

  • 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:

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

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