Carbohidratos

Los carbohidratos están ampliamente distribuidos en vegetales y animales; tienen importantes funciones estructurales y metabólicas, por lo que en los vegetales, la glucosa se sintetiza a partir de dióxido de carbono y agua por medio de fotosíntesis, y es almacenada como almidón o usada para sintetizar la celulosa de las paredes de las células vegetales; mientras que en los animales pueden sintetizar carbohidratos a partir de aminoácidos, pero casi todos se derivan finalmente de vegetales, por otra parte, estos cumplen diferentes funciones en los organismos vivos y además pueden ser clasificado de diversas formas y dependienta de su complejidad.

 

En este sentido, para Bourgues en 1987 (Citado en González 2004) dice que los carbohidratos son compuesto de carbono (C), hidrogeno (H) y oxígeno (O) y contribuyen a la principal fuente energética en la dieta (40 al 80% del aporte energético), Shil, Olson, Shike y Ross en 2002 (ob. cit) coincide con Bourgues, argumentando que estos son un tipo de sustancias que poseen la fórmula Cn(H2O)n; en mi opinión los carbohidratos son bioelementos que están formados fundamentalmente por C, H y O, aunque a veces suelen tener N, S o P, y son las sustancias más abundantes porque están distribuidos tanto en el tejido animal como vegetal.

 

Características

Cota (2013) describe las siguientes características de los carbohidratos: (a) Son compuestos ternarios, (b) su formula general es CH2On, (c) Mayormente solubles en agua, (d) Poseen distintos nombres (hidratos de carbono, glúcidos, carbohidratos, azucares o sacáridos, Ozas), (e) Tienen origen en la fotosíntesis.

 

Funciones

Cota (ob. cit) describe 3 funciones principales de los carbohidratos el cual son: (1) Función Energética puesto que aporta 4Kcal/g, (2) Función de Reserva como lo es el glucógeno en los animales que se encuentra en el hígado y los músculos; y el almidón que se encuentran en las plantas y (3) Función Estructural como la celulosa el cual se encuentra en la pared celular de las plantas; y la quitina que es el componente principal para el exoesqueleto de los artrópodos y la estructura de los hongos.

 

Clasificación

Bender (2010) clasifica a los carbohidratos en:
*Monosacáridos: Son azucares más simples con una sola cadena de carbono, que no se pueden hidrolizar hacia carbohidratos más simples y es el único capaz de desviar la luz, se nombran haciendo referencia al nº de carbonos (3-12), terminado en el sufijo osa. Dentro de sus propiedades se tienen que a partir de 7ºC son inestables, son solubles en agua, dulces, cristalinos y blancos, cuando son atravesados por luz polarizada desvían el plano de vibración de esta.

 

Asimismo, Dra. Cardellá y Dr. Hernández (2007) mencionan las funciones de los monosacáridos los cuales cumplen con el principio de multiplicidad de utilización debido a que: (a) Forman parte de otras moléculas (nucleótidos, coenzimas), (b) Constituyen fuente de energía, (c) Son fuente carbonada (sus carbonos pueden formar parte de otras biomoléculas) y (d) Son los precursores de los oligosacáridos y polisacáridos.

 

Además, el Dr Oñativia (2011) menciona que los monosacáridos se pueden clasificar de la siguiente forma: (1) Según número de átomos de carbonos: 2C (diosa), 3C (triosa), 4C (tetrosa), 5C (pentosa), 6C (hexosa), etc; (2) Según grupo carbonilo o funcional: el cual puede ser: (a) aldosas que son las que tienen un grupo aldehído, ejemplo Glicerahldehído y (b) cetosas que son las que tienen un grupo cetona, ejemplo Dihidroxiacetona; (3) Según ambos criterios: primero se nombra el grupo funcional y luego el numero de átomos de carbonos. Ejemplo: aldotetrosa, aldohexosa, cetopentosa, cetotriosa; y (4) Según la modificación de la estructura los cuales pueden ser: (a) Aminoazúcares: un grupo amino (NH2) sustituye a uno de los grupos hidroxilos (OH) en monosacárido original, ejemplo la β-D-Glucosamina, y (b) Desoxiazúcares: un átomo de hidrogeno sustituye a uno de los grupos hidroxilos (OH), es decir, se elimina el O2, dejando el H2. El grupo CH2OH se convierte en CH2 o CH3, ejemplo la Desoxirribosa.

 

Por otra parte, Cardellá y Hernández mencionan las configuraciones D y L de los monosacáridos describen que la disposición del grupo -OH a la derecha en el C asimétrico determina el isómero D, si está situado a la izquierda es un isómero L. Por otro lado, Al tener uno o más carbonos asimétricos, desvían el plano de luz polarizada cuando esta atraviesa una disolución de los mismos. Si lo hacen a la derecha son dextrógiros (+), hacia la izquierda levógiros (-). Además, la estructura cíclica de los monosacáridos depende de los grupos aldehídos o cetonas pueden reaccionar con un hidroxilo de la misma molécula convirtiéndola en anillo, puesto que si el aldehído o cetona reacciona con el -OH se forma un hemiacetal, dando enlaces intra moleculares lo cual el anillo puede ser furanósico (por su semejanza al furano), o piranóxico (por su semejanza al pirano).

 

No obstante, las formas anoméricas  en las formas cíclicas aparece un nuevo carbono asimétrico o anómero (el que antes tenía el aldehído o cetona) produciendo que los anómeros serán α si el -OH de este nuevo carbono asimétrico queda hacia abajo y β si lo hace hacia arriba en la forma cíclica. Cabe mencionar, que al no ser plano el anillo de piranosa, puede  adoptar dos conformaciones en el espacio ya sea la forma «cis» o de nave y la «trans» o silla de montar.

 

*Disacáridos: Son glúcidos formados por la unión de dos monosacáridos con pérdida de una molécula de agua; esta unión se forma a expensas del grupo oxidrilo del aldehído o cetona potencial de un monosacárido y de un oxidrilo de un grupo alcohólico secundario del otro. Ej.: lactosa (galactosa + glucosa); sacarosa (glucosa + fructosa); maltosa (glucosa + glucosa). Cabe resaltar, que estos pueden clasificarse en: (a) reductores que son azúcares que contienen un grupo carbonilo reactivo, siendo oxidados con facilidad a diversos productos por tratamiento con soluciones alcalinas de iones metálicos, ejemplos: maltosa, celobiosa, lactosa, gentobiosa; y (b) No reductores que no son oxidados con facilidad, debido a que sus átomos de carbono anomeros están fijos en un enlace glucosídico y no reducen los iones metálicos, ejemplos: sacarosa, trehalosa.

 

*Oligosacáridos: Son productos de condensación de 3 a 10 monosacáridos; cabe mencionar que Cota clasifica los disacáridos dentro de los oligosacáridos.
*Polisacáridos: Son productos de condensación de más de 10 unidades de monosacáridos, además estos son macromoléculas formadas por enlaces O-glucosídicos con pérdida de una molécula de agua por enlace, y son las biomoléculas más abundantes de la tierra. También, describe las siguientes características que poseen estos compuestos: (1) Peso molecular elevado, (2) No tienen sabor dulce, (3) Pueden ser insolubles o formar dispersiones coloidales, (4) No poseen poder reductor, (5) No reducen los óxidos metálicos, (6) Por hidrólisis con ácidos o enzimas, producen monosacáridos sencillos, y/o derivados sencillos de monosacáridos, (7) Se hidrolizan por el grupo de enzimas “Polisacaridasas” y (8) La D-glucosa es la unidad monosacárida predominante.

 

Por otro lado, Bender (2010) los clasifica en dos (1) Homopolisacáridos que son formados por monosacáridos de un solo tipo y se clasifican en (a) Homopolisacaridos  de Reserva los cuales lo componen los homoglucanos [Almidón (amilosa y amilopectina) y Glucogeno] y el homofructano (Inulina); y (b) Homopolisacaridos  Estructurales los cuales son la celulosa y quitina. Y (2) Heteropolisacárido el cual los polímeros lo forman más de un tipo de monosacárido los cuales son la (a) Pectina  (de reserva), (b) Ácido Hialurónico, (c) Sulfato de Condroitina, y (d) Heparina.

 

A todo esto, los carbohidratos son elementos principales en la alimentación, se encuentran principalmente en azúcares, almidones y fibra; su función principal es el aporte energético porque son una de las sustancias principales que necesita los organismos, junto a las grasas y las proteínas; además de cumplir la función de reserva en los vegetales, puesto que, la glucosa es el carbohidrato más importante, debido a que casi todo el carbohidrato de la dieta se absorbe hacia el torrente sanguíneo como glucosa se forma mediante la hidrólisis del almidón y los disacáridos de la dieta, y otros azúcares se convierten en glucosa en el hígado. Además, es el principal combustible metabólico de mamíferos (excepto de los rumiantes), y un combustible universal del feto. No obstante, es el precursor para la síntesis de todos los otros carbohidratos en el cuerpo, incluso glucógeno para almacenamiento; ribosa y desoxirribosa en ácidos nucleicos; galactosa en la lactosa de la leche, en glucolípidos, y en combinación con proteína en glucoproteínas y proteoglucanos. Para finalizar, que las enfermedades relacionadas con el metabolismo de los carbohidratos son diabetes mellitus, galactosemia, enfermedades por depósito de glucógeno e intolerancia a la lactosa.

 

Referencias

Bender, D. (2010). Harper. Bioquímica Ilustrada. México, D.F.: McGRAW-HILL
Dra. Cardellá, L. y Dr. Hernández, R. (2007). Bioquímica Humana. Cuba: Editorial Ciencias Médicas
Dr Oñativia, A. (2011). Cartilla de Bioquímica Tomo I.
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