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Carbohidratos - Antecedentes históricos, Carbohidratos, Estructura química, Tipos de Glúcidos, Monosacáridos, Disacáridos, Oligosacáridos, Amilopectina



Carbohidratos
(Glucidos)

Los carbohidratos, hidratos de carbono o sacáridos 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 biomoleculas son las grasas y, en menor medida, las proteínas.
Las plantas sintetizan los glúcidos o carbohidratos gracias a la intervención del pigmento llamado clorofila produce monosacáridos a partir de la energía solar y de su capacidad de captación osmótica de sus propios nutrientes. Por esta razón, los vegetales reciben el nombre de autótrofos puesto que son capaces de transformar materiales inorgánicos en recursos orgánicos.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 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. Los monosacáridos poseen siempre un grupo carbonilo en uno de sus átomos de carbono y grupos hidroxilo en el resto, por lo quepueden considerarse polialcoholes.
Los carbohidratos complejos están hechos de moléculas de azúcar que se extienden juntas en complejas cadenas largas. Dichos carbohidratos se encuentran en alimentos tales como guisantes, fríjoles, granos enteros y hortalizas. Tanto los carbohidratos complejos como los carbohidratos simples se convierten en glucosa en el cuerpo y son usados como energía. La glucosa es usada en las células del cuerpo y del cerebro y la que no se utiliza se almacena en el hígado y los músculos como glucógeno para su uso posterior.
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.


Glucosa: Lo usual es que forme parte de cadenas de almidón o disacáridos. Pertenece al grupo los carbohidratos denominados simples o monosacáridos. Su molécula posee 6 átomos de carbono (hexosas), por lo que pertenece al subgrupo de las aldohexosas que son de alto interés biológico.
Fructuosa: Al igual que la glucosa, la fructosa pertenece al grupo los carbohidratos denominados simples o monosacáridos. Su molécula es una hexosa y su fórmula empírica es C6H12O6. Pertenece al subgrupo de las cetohexosas que son de alto interés biológico.Galactosa: Es convertida en glucosa en el hígado y es sintetizada en las glándulas mamarias para producir la lactosa materna, conjuntamente con la glucosa.
Sacarosa: Estos azúcarespueden ser metabolizados con la adición de moléculas de agua. La unión molecular de este disacárido se rompe mediante la acción de una enzima llamada sacarosa, liberándose la glucosa y la fructosa para su asimilación directa.
Maltosa: Estos azúcares pueden ser metabolizados con la adición de moléculas de agua. Es fácilmente separable en moléculas simples de glucosapara su rápida utilización por el cuerpo. La maltosa puede ser obtenida a partir de los almidones. Los almidones son desagregados en sus componentes simples mediante la enzima amylase salivar que en la boca los convierte en dextrinas, almidones de cadena corta, las cuales a su vez mediante la intervención de la enzima amylase pancreática es transformada en maltosa en el intestino grueso con el apoyo de la enzima maltase, la que finalmente es sintetizada en glucosa en las paredes intestinales.
Lactosa: Estos azúcares pueden ser metabolizados con la adición de moléculas de agua. Para separar la lactosa de la lechey ser asimilada se necesita la acciónde un enzima llamada lactasa, que separa la lactosa en el intestino grueso en sus componentes más simples: la fructosa y la galactosa.
Glucógeno: Es un polisacárido propio de reserva de los animales, como el almidón es el polisacárido de reserva propio de los vegetales.

Antecedentes históricos

Los hidratos de carbonohan sido un importante componente en la dieta humana, desde nuestros tiempos más remotos.
De los granos de cereales y tubérculos se obtenía el almidón, mientras que de alimentos como la fruta, miel y vegetales se obtenían azúcares simples, como glucosa y fructosa. Debido a los métodos desarrollados para el refinamiento desacarosa (azúcarcomún) a partir del azúcar de caña y remolacha, la glucosa y fructosa, se han incrementado en la dieta en relación con el almidón.
Al contrario que los informes contemporáneos, la introducciónde jarabes con elevado contenido de fructosa (también conocidos, como HFCS:High Fructose Corn Syrup, y Isoglucosa) en el último cuarto del siglo XX, realmente cambió muy poco la proporción de consumode azúcares simples en relación con el almidón, o la relación del consumo de glucosa con fructosa.
La fructosa pura cristalina, fue permitida por primera vez para uso en alimentación y bebidas hace 20 años, habiendo sido comercializada previamente como suplemento para la salud. La fructosa cristalina pura, ha tenido un efecto insignificante en la composición de carbohidratos en la dieta, debido al pequeño volumen que produce este azúcar en relación con otros almidones, jarabes y edulcorantes naturales y añadidos.
Los científicos en alimentación están a favor de la fructosa cristalina pura y los edulcorantes que contienen fructosa, como el HFS, porque poseen propiedades funcionales más allá de su dulzor inherente, el cual aumenta su utilidaden alimentos y bebidas.

Carbohidratos
Los carbohidratos, hidratos de carbono o sacáridos 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 almacenamientoy consumo de energía. Otras biomoleculas son las grasas y, en menor medida, las proteínas.


El término hidrato de carbono o carbohidrato es poco apropiado, ya que estas moléculas noson 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 químicadel 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.
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.
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Entre los generales se encuentran

MONOSACARIDOS: Son los glúcidos más elementales, constituidos por una sola molécula.

DISACARIDOS: Es la combinación de 2 azúcares simples o monosacáridos.OLIGOSACARIDOS: Cadena corta de azúcares. Contienen hasta 10 moléculas de monosacáridos.

POLISACARIDOS: Cadena compleja de azúcares. Contienen más de 10 moléculas de monosacáridos y hasta miles.

Sinónimos
Carbohidratos o hidratos de carbono: ha habido intentos para sustituir el término de hidratos de carbono.
Azúcares: este término sólo puede usarse para los monosacáridos (aldosas y cetosas) y los oligosacáridos inferiores (disacáridos). En singular (azúcar) se utiliza para referirse a la sacarosa o azúcar de mesa.

Fuente de glúcidos
Las plantassintetizan los glúcidos o carbohidratos gracias a la intervención del pigmento llamado clorofila produce monosacáridos a partir de la energía solar y de sucapacidad de captación osmótica de sus propios nutrientes. Por esta razón, los vegetales reciben el nombre de autótrofos puesto que son capaces de transformar materiales inorgánicos en recursosorgánicos.Por el contrario, los seres animales y algunos vegetales sin clorofila, como las algas y los hongos, son heterótrofos y no pueden sintetizar material orgánico a partir de materiales inorgánicos, por lo que es necesario de una alimentación orgánica para poder realizar su transformación vital.

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 biomoleculas aisladas o asociadas a otras como las proteínas y los lípidos.

Tipos de Glúcidos
Carbohidratos simples
Los carbohidratos simples son descompuestos rápidamente por el cuerpo para ser usados como energía y se encuentran en forma natural en alimentos como las frutas, la leche y sus derivados, al igual que en azúcares procesados y refinados como los dulces, el azúcar común, los almíbares y las gaseosas. La mayor parte de la ingesta de carbohidratos debe provenir de carbohidratos complejos (almidones) y azúcares naturales, en lugar de azúcares procesados o refinados.
Entre estos se Encuentran

Monosacáridos
Los glúcidos más simples, los monosacáridos, estánformados 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. 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 sistemasde 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 átomode 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 , de la cual, exceptuando dos de sus seis átomos de carbono, todos soncentros 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 -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.
Glucosa.
Función:  Aporte energético celular. La glucosa es el más común y abundante de los monosacáridos y constituye el más importante nutriente de las células del cuerpo humano. Es transportada por la sangrey constituye el principal azúcar utilizado como fuente de energía por los tejidos y las células. De hecho, el cerebro y el sistemanervioso solamente utilizan glucosa para obtener energía.Química: Lo usual es que forme parte de cadenas de almidón o disacáridos. Pertenece al grupo los carbohidratos denominados simples o monosacáridos. Su molécula posee 6 átomos de carbono (hexosas), por lo que pertenece al subgrupo de las aldohexosas que son de alto interés biológico.Formaciones: Puede ser metabolizada a partir de la sucrosa o azúcar de caña, de la lactosa o azúcar de la leche o de la maltosa o azúcar de la cerveza o del sirope o de la galactosa y en general de cualquier otro glúcido. Al polimerizarse da lugar a polisacáridos con funciónenergética (almidón y glucógeno) o con función estructural, como la celulosa de lasplantas. Forma parte molecular de todos los glúcidos, tanto de los disacáridos como de los polisacáridos.
Alerta:  Un alto nivel de glucosa puede ser señal de diabetes, con responsabilidad de la hormona pancreática insulina. Fuentes: No suele encontrarse en los alimentos en estadolibre, salvo en la miel y en algunas frutas, especialmente uvas.
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Fructosa.Función: Aporte energético celular. Glúcido disponible de rápida absorción como fuente de energía por el organismo.Química: Al igual que la glucosa, la fructosa pertenece al grupo los carbohidratos denominados simples o monosacáridos. Su molécula es una hexosa y su fórmula empírica es C6H12O6. Pertenece al subgrupo de las cetohexosas que son de alto interés biológico.Formaciones: Es transformada rápidamente en glucosa en el hígado y en el intestino grueso para ser utilizada como fuente rápida de energía. Forma parte de la sacarosa, junto con la glucosa.
Alerta: Es mucho más dulce que el azúcar de caña.Fuentes: Es encontrada en la mayoría de las frutas y también en la miel y algunos vegetales. El azúcar de caña es metabolizada en fructosa y glucosa.
Galactosa.Función: Aporte energético celular.
Química: Al igual que la glucosa, la galactosa pertenece al grupo los carbohidratos denominados simples o monosacáridos. Igualmente, su molécula posee 6 átomos de carbono (hexosas), por lo que pertenece al subgrupo de las aldohexosas que son de alto interés biológico.
Formaciones: Es convertida en glucosa en el hígado y es sintetizada en las glándulas mamarias para producir la lactosa materna, conjuntamente con la glucosa.
Alerta: Proviene de la leche, de la cual el organismo la aprovecha abriendolos glúcidos en glucosa y galactosa.
Fuentes: Leche.

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.
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-a-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 a-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 incluye la maltosa (dos glucosas enlazadas a-1 ) y la celobiosa (dos glucosas enlazadas β-1,4).
Sacarosa (sucrosa).
Función: Aporte energético celular.
Química: Disacárido formado por una molécula deglucosa y otra de fructosa, mediante enlace dicarbonílico (entre 2 carbonos anoméricos).Formaciones: Estos azúcares pueden ser metabolizados con la adición de moléculas de agua. La unión molecular de este disacárido se rompe mediante la acción de un enzima llamado sacarosa, liberándose la glucosa y la fructosa para su asimilación directa.
Alerta: Su forma cristalizada y refinada azúcar blanca de mesa es excesivamente utiliza dada por nuestra civilización. Su uso no sólo abarca como endulcorante directo de las bebidas, sino su ubicuidad es omnipresente: alimentos conservados, mayonesas, salsas, ensaladas, alimentos para bebés, suplementos con cereales inflados, platos cocinados, etc
Fuentes: Es el componente principal del azúcar de caña o de la remolacha azucarera. Piñas o ananas.
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Maltosa.
Función: Aporte energético celular.
Química: Disacárido formado por 2 unidades de glucosa, mediante enlace monocarbonílico (entre 1carbono anomérico de un monosacárido y 1 carbono no anomérico de otro monosacárido).Formaciones: Estos azúcares pueden ser metabolizados con la adición de moléculas de agua. Es fácilmente separable en moléculas simples de glucosa para su rápida utilización por el cuerpo. La maltosa puede ser obtenida a partir de los almidones. Los almidones son desagregados en sus componentes simples mediante la enzima amylase salivar que en la boca los convierte en dextrinas, almidones de cadena corta, las cuales a su vez mediante la intervención de la enzima amylase pancreática es transformada en maltosa en el intestino grueso con el apoyo de la enzima maltase, la que finalmente es sintetizada en glucosa en las paredesintestinales.
Fuentes: Es obtenida por el organismo por la transformación de almidones o féculas contenidas en muchos cereales. Cerveza.
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Lactosa.
Función: Aporte energético celular.
Química: Disacárido formado por una molécula de glucosa y otra de galactosa, mediante enlace monocarbonílico.
Formaciones: Estos azúcares pueden ser metabolizados con la adición de moléculas de agua. Para separar la lactosa de la leche y ser asimilada se necesita la acción de un enzima llamada lactasa, que separa la lactosa en el intestino grueso en sus componentes más simples: la fructosa y la galactosa.
Alerta: Normalmente el enzima lactasa para separar la lactosa de la leche está presente sólo durante la lactancia, por lo es causa de que muchas personas tengan problemas para digerir la leche especialmente de otro origen que la materna.
Fuentes: Es el único azúcar de origen animal, el azúcar de la leche materna.
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Oligosacáridos
Estaquiosa, tetrasacárido formado por una glucosa, dos galactosas y una fructosa
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 glicoproteínas, como una forma común de modificación tras la síntesis proteica. Estas modificaciones post traduccionales incluyen los oligosacáridos de Lewis, responsables por lasincompatibilidades de los grupos sanguíneos, el epítope alfa-Gal responsable del rechazo hiperagudo en xenotrasplante y O-GlcNAc modificaciones.

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Carbohidratos complejos
Los carbohidratos complejos están hechos de moléculas de azúcar que se extienden juntas en complejas cadenas largas. Dichos carbohidratos se encuentran en alimentos tales como guisantes, fríjoles, granos enteros y hortalizas. Tanto los carbohidratos complejos como los carbohidratos simples se convierten en glucosa en el cuerpo y son usados como energía. La glucosa es usada en las células del cuerpo y del cerebro y la que no se utiliza se almacena en el hígado y los músculos como glucógeno para su uso posterior. Los alimentos que contienen carbohidratos complejos suministran vitaminas y mineralesque son importantes para la salud de una persona. La mayoría de la ingesta de carbohidratos debe provenir de los carbohidratos complejos (almidones) y azúcares naturales en lugar de azúcares procesados y refinados.

Polisacáridos
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 estructurao 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 conlocomoción.

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Amilopectina
La celulosa y la quitina son ejemplos de polisacáridos estructurales.
La celulosa y 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.

Los glúcidos desempeñan diversas funciones, siendo la de reserva energética y formación de estructuras las dos más importantes. Así, la glucosa aporta energía inmediata a los organismos, y es la responsable de mantener la actividad de los músculos, la temperaturacorporal, 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 .
Almidones o féculas.
Función: Aporte energético celular. Es el polisacárido de reserva propio de los vegetales. Aporta un más consistente nivel de azúcar en la sangre que los azúcares simples.
Química: Polisacáridos con enlaces a-glucosídico de muchas uniones de glúcidos monosacáridos o glucosa.
Formaciones: Están formados básicamente por 2 tipos de polímeros: la amilasa, polisacárido de cadena larga está formada por unidades de maltosa unidas mediante enlaces (1-4), presenta estructura helicoidal; la amilopectina, que es uno de los polisacáridos más comunes, es de cadena corta yramificada, está formada también por unidades de maltosa unidas mediantes enlaces (1-4), con ramificaciones en posición a (1-5). La amilasa es fácilmente separada por el enzima amilase. Los almidones son desagregados en sus componentes simples mediante la enzima amylase salivar que en la boca los convierte en dextrinas, almidones de cadena corta, las cuales a su vez mediante la intervención de la enzima amylase pancreática es transformada en maltosa en el intestino grueso con el apoyo de la enzima maltase, la que finalmente es sintetizada en glucosa en las paredes intestinales.
Fuentes: Papas, cereales: trigo, arroz, maíz, legumbres, raíces de vegetales. Plátanos.
Celulosa y fibras.
Función: Estos glúcidos no son digeribles, pero son necesarios para una buena digestión, motilidad intestinal y funciones excretorias terminales.
Química: Polisacáridos formado por la unión de muchos glúcidos monosacáridos. La celulosa está constituida por unidades de b-glucosa, por lo que esta peculiaridad hace a la celulosa inatacable por los enzimas digestivos humanos, y por consiguiente que carezca de interés nutricional.
Formaciones: La celulosa forma la pared celular de la célula vegetal. Esta pared, constituye un verdadero estuche en el que queda encerrada la célula y que persiste tras la muerte de ésta.Alerta:  Una dieta desprovista de fibras es causa de diverticulosis, problemas gastrointestinales diversos, cáncer de colon y de constipación o estreñimiento, frecuentemente crónico y causa crítica de la mayoría de las enfermedadesdel ser humano. También las fibras previenen la apendicitis.
Fuentes:  Salvados de trigo, avena. Manzana, Frutas cítricas, verdurasverdes y en general la piel y los envoltorios de las células de las plantas.





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