CARBOHIDRATOS
Los glúcidos, carbohidratos, hidratos de carbono o
sacáridos, son biomoléculas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno, cuyas
principales funciones en los seres vivos son el prestar energía inmediata y
estructural. La glucosa y el glucógeno son las formas biológicas primarias de
almacenamiento y consumo de energía; la celulosa cumple con una función
estructural al formar parte de la pared de las células vegetales, mientras que
la quitina es el principal constituyente del exoesqueleto de los artrópodos.
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 como carbonilo e hidroxilo. 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 ≥ 3). De aquí que
el término "carbono-hidratado" se haya mantenido, si bien
posteriormente se demostró que no lo eran. 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.
Los glúcidos
pueden sufrir reacciones de esterificación, aminación, reducción, oxidación, lo
cual otorga a cada una de las estructuras una propiedad específica, como puede
ser de solubilidad.
CARACTERÍSTICAS
Los glúcidos son compuestos formados en su mayor parte
por átomos de carbono e hidrógeno y, en una menor cantidad, de oxígeno. Tienen
enlaces químicos difíciles de romper de tipo covalente, pero que almacenan gran
cantidad de energía, que es liberada cuando la molécula es oxidada. En la
naturaleza son un constituyente esencial de los seres vivos, formando parte de
biomoléculas aisladas o asociadas a otras como las proteínas y los lípidos,
siendo los compuestos orgánicos más abundantes en la naturaleza.
Los glúcidos
cumplen dos papeles fundamentales en los seres vivos. Por un lado son moléculas
energéticas de uso inmediato para las células (glucosa) o que se almacenan para
su posterior consumo (almidón y glucógeno); 1g proporciona 4 kcal. Por otra
parte, algunos polisacáridos tienen una importante función estructural ya que
forman parte de la pared celular de los vegetales (celulosa) o de la cutícula
de los artrópodos.
TIPOS
DE GLÚCIDOS
Los glúcidos se dividen en monosacáridos, disacáridos,
oligosacáridos y polisacáridos.
Ø
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 límite es de 7
carbonos. 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. Por tanto se definen químicamente como
polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas.
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; aquellos con cuatro son llamados tetrosas, lo que poseen cinco
son llamados pentosas, seis son llamados hexosas y así sucesivamente.
Uso de los
monosacáridos 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.
La ribosa y la
desoxirribosa son componentes estructurales de los ácidos nucléicos.
Ø 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.
Algunos
disacáridos comunes son:
- 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.
- Lactosa. Es el azúcar de la leche. Es un disacárido compuesto por una molécula de galactosa y una molécula de glucosa; está presente de modo natural sólo en la leche. El nombre sistemático para la lactosa es O-β-D-galactopiranosil-(1→4)-D-glucopiranosa.
- Maltosa. Es un disacárido formado por dos glucosa con enlace α-1,4; se obtiene de la hidrólisis del almidón.
- Celobiosa. Es un disacárido formado dos glucosa con enlace β-1,4; se obtiene de la hidrólisis de la celulosa.
Ø
Oligosacáridos
Los oligosacáridos
están compuestos por tres a 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.
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.
Ø Polisacáridos
Los
polisacáridos son cadenas, ramificadas o no, de más de diez monosacáridos,
resultan de la condensación de muchas moléculas de monosacáridos con la pérdida
de varias moléculas de agua. Su fórmula empírica es: (C6 H10 O5)n. Los
polisacáridos representan una clase importante de polímeros biológicos y su
función en los organismos vivos está relacionada usualmente con estructura o
almacenamiento.
El almidón es la
manera en que las plantas almacenan monosacáridos; es una mezcla de dos
polímeros de glucosa, la amilosa y la amilopectina (ramificada).
Los animales
usan 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.
La celulosa y la
quitina son ejemplos de polisacáridos estructurales. La celulosa forma la pared
celular de plantas y otros organismos y es la molécula orgánica más abundante
de la Tierra. La quitina tiene una estructura similar a la celulosa, pero tiene
nitrógeno en sus ramas incrementando así su fuerza; se encuentra en el
exoesqueleto de los artrópodos y en las paredes celulares de muchos hongos.
FUNCIÓN
DE LOS GLÚCIDOS
Los glúcidos
desempeñan diversas funciones, entre las que destacan la energética y la
estructural.
Glúcidos energéticos
Los mono y disacáridos, como la glucosa, actúan como
combustibles biológicos, aportando energía inmediata a las células; es la
responsable de mantener la actividad de los músculos, la temperatura corporal,
la presión arterial, el correcto funcionamiento del intestino y la actividad de
las neuronas. Los glúcidos aparte de tener la función de aportar energía
inmediata a las células, también proporcionan energía de reserva a las células.
Glúcidos estructurales
Algunos polisacáridos forman estructuras esqueléticas
muy resistentes, como la celulosa de las paredes de células vegetales y la
quitina de la cutícula de los artrópodos.
NUTRICIÓN
La concentración
de glúcidos en una persona, varían desde los 8,3 a 14,5 g por cada kilogramo de
peso corporal. Se propone que el 55-60% de la energía diaria que necesita el
organismo humano debe provenir de los glúcidos, ya sea obtenidos de alimentos
ricos en almidón como las pastas o de las reservas del cuerpo (glucógeno). No
es recomendable 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 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
glúcidos.
Los glúcidos,
por su fuerte carácter hidrofílico se rodean de partículas de agua ocupando más
espacio en las células y son atacados más fácilmente por las peores enzimas
hidrolíticas que las proteínas o las grasas y por eso son una fuente de
obtención rápida 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 glúcidos no
son nutrientes esenciales, ya que el cuerpo puede tener toda su energía a
partir de la síntesis de proteínas y grasas. El cerebro no puede quemar grasas
y necesita glucosa para obtener energía del organismo, y así puede sintetizar
esta glucosa a partir de proteínas. La metabolización de las proteínas aporta 4
kcal por gramo, mientras que las grasas contienen 9kcal y el alcohol 7 kcal por
gramo.
Alimentos con
altos contenidos en glúcidos son pastas, patatas, fibra, cereales y legumbres.
Los glúcidos ayudan a la desmaterialización de azúcares en la sangre, y gracias
a ellos conseguimos que no baje el porcentaje medio de insulina en la sangre.
Basado en la evidencia del riesgo a la cardiopatía y obesidad.
La distinción
entre "glúcidos buenos" y "glúcidos malos" es una
distinción carente de base científica. Aunque estos conceptos se han utilizado
en el diseño de las dietas cetogénicas como las dietas bajas en glúcidos, las
cuales promueven una reducción en el consumo de granos 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.
