Glúcidos

Glúcidos
Los glúcidos, carbohidratos, hidratos de carbono o sacáridos (del griego σάκχαρ "azúcar")
son biomoléculas compuestas porcarbono, hidrógeno y oxígeno y cuyas principales funciones
en los seres vivos son el prestar energía inmediata y estructural.
Glucosa - forma dextrógira Fructosa - forma dextrógira

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.
• 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 oligosacáridos inferiores
(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, oligosacáridos y polisacáridos).

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.
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. 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.
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.

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.
• La ribosa y la desoxirribosa son componentes estructurales de los ácidos
nucléicos.
DISACARIDOS

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-α-D-glucopiranosil-(1→2)- β-D-
fructofuranósido, indica cuatro cosas:
• Sus monosacáridos: Glucosa y fructosa.Los glúcidos, carbohidratos, hidratos de
carbono o sacáridos (del griego σάκχαρ "azúcar") son biomoléculas
compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno. La glucosa, el glucógeno y el
almidón son las formas biológicas primarias de almacenamiento y consumo de
energía; la celulosa forma la pared celular de las células vegetales y la quitina
es el principal constituyente del exoesqueleto de los artrópodos.
• 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.
• Disposición de las moléculas en el espacio: La glucosa adopta la
forma piranosa y la fructosa una furanosa.

Unión de los monosacáridos:
• El carbono anomérico uno (C1) de α-glucosa está enlazado en alfa al C2 de la
fructosa formando 2-O-(alfa-D-glucopiranosil)-beta-D-fructofuranosido y
liberando una molécula de agua.
• El sufijo -ósido 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).

Oligosacáridos
• Los oligosacáridos están compuestos por tres a nueve moléculas de
monosacáridos2 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 disacaridos (como la lactosa ), 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.

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 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.
• 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 usos: en hilos para sutura quirúrgica.
• Otros polisacáridos incluyen la calosa, la laminarina, la maltodextrina,
el xilano y la galactomanosa.

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.
• Otras funciones
• La ribosa y la desoxirribosa son constituyentes básicos de
los nucleótidos, monómeros del ARN y del ADN.
• Los oligosacáridos del glicocáliz tienen un papel fundamental en el reconocimiento
celular.

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, rindiendo
monosacáridos, que son los productos digestivos finales; éstos son absorbidos por las
células del epitelio intestinal e ingresan en el hígado a través de la circulación portal,
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, proceso metabólico conocido como ciclo de Cori.

• Las principales rutas metabólicas de los glúcidos son:
• Glicólisis. Oxidación de la glucosa a piruvato.
• Fermentación. La glucosa se oxida a lactato (fermentación láctica),
o etanol y CO2 (fermentación alcohólica).
• 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 monosacáridos pueden entrar en las rutas catabólicas
de la glucosa.
• La principal hormona que controla el metabolismo de los glúcidos es la insulina.

Nutrición
Los productos derivados del cereal son fuentes ricas de carbohidratos
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
lacardiopatía 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 glúcidos.3 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 glúcidos, pero sólo 10% de
alimentos a partir de azúcar libre (glúcidos simples).4
• 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.

• Enfermedades durante la digestión
• 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.[

• Clasificación
• Los nutricionistas y dietistas clasificaban anteriormente 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".5 Las pautas dietéticas generalmente recomiendan
que los carbohidratos complejos y las fuentes de carbohidratos simples ricas en
nutrientes, como frutas y productos lácteos deberían cubrir el grueso del consumo de
carbohidratos. Las guías dietéticas para los americanos USDA 2005 prescindieron de la
distinción entre simple/complejo, en su lugar recomiendan alimentos integrales y ricos
en fibra.6
• 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 pueden 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.

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