Tema Nº1: Carbohidratos

Casi todo el mundo sabe lo que son los carbohidratos:  Son las biomoléculas más abundantes en la naturaleza, están presentes en el reino vegetal y en los animales. 

Los carbohidratos son las biomoléculas más abundantes de la alimentación; son también la principal fuente de energía de los seres vivos. Las plantas y algunos animales también usan carbohidratos para formar parte de su estructura.

Los carbohidratos también son conocidos con otros nombres como hidratos de carbono, glucídos y azúcares, pero este ultimo termino se utiliza más para referirse a los monosacáridos y algunos oligosacáridos de sabor dulce. 

Composición y fórmula de los carbohidratos

Los carbohidratos están constituidos esencialmente de carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O). Su fórmula general  es Cn(H2O)n el subíndice n indica el número de subunidades CH2O en una cadena. Poseen en su estructura varios grupos hidroxi por esta razón también son llamados hidratos de carbono, ademas pueden poseer un grupo aldehído (-CH=O) o un grupo cetona (-COC-).

Clasificación de los carbohidratos

Los carbohidratos se clasifican de la siguiente manera: monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos.

• Monosacáridos

Los monosacáridos son carbohidratos que no pueden ser hidrolizados a carbohidratos más pequeños. Son sólidos, cristalinos, incoloros, solubles en agua y de sabor dulce. Hace algunos años se acordó que los azúcares deben nombrarse con la terminación osa.

Fischer y otros investigadores establecieron los fundamentos de la terminología que se utiliza

hasta ahora, basada en los nombres de triosa, tetrosa, pentosa, hexosa, etc. 

Estos dan origen a la clasificación basada en numero de átomos de carbonos presentes en la cadena hidrocarbonada. se utilizan nombres con prefijos numerales que señalan la cantidad de carbonos, siendo las más comunes las moléculas de tres a seis carbonos: 

Triosas (Azúcares con 3 átomos de carbono)

Tetrosas (Azúcares con 4 átomos de carbono)

Pentosas (Azúcares con 5 átomos de carbono)

Hexosas (Azúcares con 6 átomos de carbono)

También apoyó la propuesta de Armstrong de clasificar los azúcares según el grupo funcional carbonilo que puede ser aldehído o cetona , se clasifican en aldosas y cetosas respectivamente.

Además Fisher introdujo la ahora clásica proyección que lleva su nombre, que consiste en cadenas de carbono verticales y el grupo carbonilo en la parte superior.

En la siguiente tabla se muestran tres diferentes formas de representación de algunos monosacáridos. Las de la parte superior están desarrolladas,las del centro están simplificadas y en la parte inferior está su fórmula molecular.

Los átomos de carbono se numeran de arriba hacia abajo.

Ejemplos: Si un monosacárido posee el grupo aldehído y 5 átomos de carbono se trata de una aldopentosa. En cambio, si el grupo funcional es de una cetona y tiene 6 átomos de carbono, se trata de una cetohexosa.

Los monosacáridos más pequeños son de 3 átomos de carbono. Los dos más importantes para los seres vivos son la glicerosa (comúnmente más conocida como gliceraldehído) y la dihidroxiacetona.

Dentro de los monosacáridos de 4 átomos de carbono más importantes se encuentra la eritrosa. Los de importancia fisiológica de 5 átomos de carbono son la lixosa, xilosa, xilulosa, ribulosa, arabinosa, ribosa y desoxirribosa. 

La glucosa, la manosa, la fructosa y la galactosa son las hexosas de mayor importancia fisiológica. La sedoheptulosa es el monosacárido de 7 átomos de carbono más importante.

La glucosa es el carbohidrato más importante, la mayor parte de los carbohidratos que ingerimos en la dieta diaria se absorbe al torrente sanguíneo como glucosa; otros azúcares son convertidos a glucosa en el hígado.

La glucosa es el combustible metabólico más importante de los mamíferos. Es el precursor en la síntesis de todos los demás carbohidratos en el cuerpo.

Las enfermedades que se relacionan con el metabolismo de los carbohidratos son la diabetes mellitus, galactosemia, enfermedades del almacenamiento del glucógeno e intolerancia a la lactosa.

La fórmula desarrollada más simple de la glucosa (formada por 6 carbonos, 12 oxígenos y 6 hidrógenos), muestra una molécula de cadena recta con cinco carbonos que tienen unidos funciones alcohólicas y uno con una función aldehído. Recuerda que el grupo aldehído se encuentra en el carbono de un extremo de la molécula.

• Oligosacáridos

Los oligosacáridos son carbohidatos que al hidrolizarse producen desde dos hasta diez unidades de monosacáridos, entre los más importantes están los disacáridos.

• Disacáridos 

Los disacáridos están formados por dos monosacáridos unidos mediante un enlace glucosídico, por lo que la hidrólisis de un disacárido libera 2 moléculas de monosacáridos. Los disacáridos de importancia fisiológica son la maltosa, la sacarosa y la lactosa.

La maltosa (azúcar de malta) está formada de la unión de dos glucosas. La maltosa no existe libre en la naturaleza, se obtiene mediante hidrólisis parcial del almidón y del glucógeno.

La lactosa (azúcar de la leche) está integrada por la unión de una molécula de  glucosa y una de galactosa. Es producida en las glándulas mamarias de los mamíferos.

La sacarosa (azúcar de mesa) está constituida de la unión de una glucosa y una fructosa. El enlace glucosídico en este disacárido es 1-2 porque se unen el carbono 1 de la alfa-glucosa con el carbono 2 de la beta-fructosa.

La lactosa, la maltosa y la celobiosa son azúcares reductores porque contienen un grupo carbonilo libre. En cambio, la sacarosa es un azúcar no reductor ya que no presenta un grupo carbonilo libre.

• Polisacáridos

Los polisacáridos también son llamados glicanos y están formados desde 10 hasta muchos miles de moléculas de monosacáridos y pueden alcanzar pesos moleculares de varios millones. Tienen funciones estructurales y de reserva. Los polisacáridos se diferencian entre sí por el tipo de monosacáridos, lo largo de la cadena, la unión química entre los mismos y el grado de ramificación.

Se dice que son homopolisacáridos cuando el monosacárido que lo forma (que se repite), es el mismo, pero si son dos monosacáridos diferentes los que integran al polisacárido, se le llama heteropolisacárido.

Los homopolisacáridos de glucosa son almidón, glucógeno y celulosa, mientras que el homopolisacárido de fructosa es la inulina.