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Glúcidos (carbohidratos)

Terminología:

Hidratos de carbono El término hidrato de carbono es poco apropiado, ya que estas moléculas no son átomos de carbono hidratados, es decir, enlazados a moléculas de agua, sino de átomos de carbono unidos a otros grupos funcionales químicos. Este nombre proviene de de la nomenclatura química del siglo XIX, ya que las primeras sustancias aisladas respondían a la fórmula elemental Cn(H20)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.

Se utilizan sinónimos para los hidratos de carbono como:

  • Carbohidrato: aunque ha habido intentos para sustituir los términos de hidratos de carbono y de carbohidratos, se recomienda el término carbohidrato y desaconseja el de hidratos de carbono.
  • Glúcido: 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 oligosacáridos inferiores (disacáridos). En singular (azúcar) se utiliza para referirse a la sacarosa o azúcar de mesa.

Estructura química

Los carbohidratos son moléculas compuestas en su mayor parte por átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno en una proporción aproximada a ’Cn H2n On’.

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 carbohidratos no son moléculas cuyos carbonos están hidratados, sino enlazados a grupos alcohólicos o hidroxilos (-OH), y a radicales hidrógeno (-H). Además siempre hay un grupo funcional como una grupo cetónico (-C=O-) o un grupo aldheído (-CH=O)

 

Función de los hidratos de carbono

Los carbohidratos desempeñan diversas funciones, siendo las de reserva energética y formación de estructuras las dos más importantes, pero, ¿cuál es su verdadera función? la función de estos "hidratos de carbono" es mantener la actividad muscular, la temperatura corporal, la tensión arterial, el correcto funcionamiento del intestino y la actividad neuronal.

Metabolismo de hidratos de carbono

Los carbohidratos representan las principales moléculas almacenadas como reserva en los seres vivos junto con los lípidos.

Los glúcidos son las principales sustancias elaboradas en la fotosíntesis y son almacenados en forma de almidón en cantidades elevadas en las plantas. El producto equivalente en los animales es el glucógeno, almacenado también en cantidades importantes en el músculo y en el hígado. En el músculo proporciona una reserva que puede ser inmediatamente utilizada como fuente de energía para la contracción muscular y en el hígado sirve como reservorio para mantener la concentración de glucosa en sangre.

Al contrario que los carbohidratos, los lípidos sirven para almacenar y obtener energía a más largo plazo. Aunque muchos tejidos y órganos animales pueden usar indistintamente los carbohidratos y los lípidos como fuente de energía, otros, principalmente los eritrocitos y el tejido nervioso (cerebro), no pueden catalizar los lípidos y deben ser continuamente abastecidos con glucosa.

Los monosacáridos son los productos digestivos finales de los glúcidos que ingresan a través de la circulación portal al hígado donde, alrededor del 60%, son metabolizados. En el hígado, la glucosa también se puede transformar en lípidos que se transportan posteriormente al tejido adiposo.

Tanto los organismos aerobios como los anaerobios consumen la glucosa y la ruta metabólica inicial, la glucólisis es universal, una fermentación de la glucosa.

En los seres vivos, la vía de metabolización preferente de la glucosa implica la división de la molécula en dos de lactato. Esta metabolización o fermentación, llamada homoláctica, tiene lugar también entre muchas especies de microorganismos y es característica de las células musculares.

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 hidratos de carbono.

Por lo tanto las principales rutas metabólicas de los glúcidos son:

En el metabolismo oxidativo encontramos rutas comunes con los lípidos como son el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria.

La principal hormona que controla el metabolismo de los hidratos de carbono es la insulina.

 

Tipos de hidratos de carbono

Los glúcidos tienen estructuras más o menos complejas, pero siempre son producto de la unión de monómeros llamados monosacáridos, de los cuales el representante-tipo es la glucosa. Son, pues, polímeros de los monosacáridos.

Los monosacáridos son heterociclos de tres (triosa), cuatro (tetrosa), cinco (pentosas), seis (hexosas) o más átomos de carbono.

Glucosa

Molécula carbohidrogenada, (C6H12O6) es una Aldohexosa (Aldehído pentahidroxilado) y un monosacárido. La glucosa es el compuesto orgánico más abundante de la naturaleza. Es la fuente principal de energía de las células, mediante la degradación catabólica, y es el componente principal de polímeros de importancia estructural como la celulosa y de polímeros de almacenamiento energético como el almidón.

 

La estructura de un monosacárido puede considerarse como derivada de una cadena carbonada en la que uno de los átomos de carbono contiene un grupo aldehído (-CH=O) si está en un extremo de la cadena, o un grupo cetona (>C=O) si no lo está

Salvo que el monosacárido esté disuelto en agua, caso en el oscila entre los dos estados que ilustran las dos primeras figuras del esquema siguiente, esta cadena es inestable

Para lograr la estabilidad, el grupo cetona (>C=O) o el grupo aldehído (-CH=O) reaccionan con un radical alcohol (-OH) y cierran la cadena formando un heterociclo, comúnmente de unos cuatro o cinco átomos de carbono y uno de oxígeno. La tercera figura del esquema anterior ilustra cómo se representa abreviadamente un monosacárido, sustituyendo los símbolos del carbono por los ángulos del hexaedro.

Los disacáridos son el producto de la unión de dos monosacáridos. Los oligosacáridos, de menos de diez. Los polisacáridos contienen entre diez y varios miles de monosacáridos.

Los polisacáridos más importantes son los polímeros de la glucosa, que es el monosacárido más importante. Destacan el almidón y la celulosa entre los de origen vegetal y el glucógeno entre los de origen animal.

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