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¿Qué son los carbohidratos?
- Los carbohidratos son un grupo de compuestos carbonílicos naturales (aldehídos o cetonas) que también contienen varios grupos hidroxilo.
- También puede incluir sus derivados que producen tales compuestos por hidrólisis.
- Son las moléculas orgánicas más abundantes en la naturaleza y también se las denomina “sacáridos”.
- Los carbohidratos que son solubles en agua y de sabor dulce se denominan “azúcares”.
Estructura de los carbohidratos
- Los carbohidratos consisten en carbono, hidrógeno y oxígeno.
- La estructura empírica general de los carbohidratos es (CH 2 O) n .
- Son compuestos orgánicos organizados en forma de aldehídos o cetonas con múltiples grupos hidroxilo que salen de la cadena de carbono.
- Los componentes básicos de todos los carbohidratos son azúcares simples llamados monosacáridos.
- Un monosacárido puede ser un polihidroxialdehído (aldosa) o una polihidroxicetona (cetosa).
Los carbohidratos se pueden representar estructuralmente en cualquiera de las tres formas:
- Estructura de cadena abierta.
- Estructura de hemiacetal.
- Estructura de Haworth.
Estructura de cadena abierta : es la forma de cadena lineal larga de los carbohidratos.
Estructura de hemiacetal : aquí el primer carbono de la glucosa se condensa con el grupo -OH del quinto carbono para formar una estructura de anillo.
Estructura de Haworth : es la presencia de la estructura del anillo de piranosa.
Propiedades de los carbohidratos
Propiedades físicas de los carbohidratos
- Estereoisomería : el compuesto tiene la misma fórmula estructural pero difieren en la configuración espacial. Ejemplo: la glucosa tiene dos isómeros con respecto al penúltimo átomo de carbono. Son D-glucosa y L-glucosa.
- Actividad óptica : es la rotación de la luz polarizada en el plano que forma (+) glucosa y (-) glucosa.
- Isómeros diastereo – Es el cambio de configuración con respecto a C2, C3 o C4 en la glucosa. Ejemplo: manosa, galactosa.
- Anomerismo : es la configuración espacial con respecto al primer átomo de carbono en las aldosas y al segundo átomo de carbono en las cetosis.
Propiedades químicas de los carbohidratos
- Formación de Osazona : Las Osazonas son derivados de carbohidratos cuando los azúcares reaccionan con un exceso de fenilhidrazina. p.ej. Glucosazona
- Prueba de Benedict: los azúcares reductores cuando se calientan en presencia de un álcali se convierten en poderosas especies reductoras conocidas como enodioles. Cuando la solución de reactivo de Benedict y los azúcares reductores se calientan juntos, la solución cambia de color a rojo anaranjado / rojo ladrillo.
- Oxidación: Los monosacáridos son azúcares reductores si sus grupos carbonilo se oxidan para dar ácidos carboxílicos. En la prueba de Benedict, la D-glucosa se oxida a ácido D-glucónico, por lo que la glucosa se considera un azúcar reductor.
- Reducción a alcoholes: Los grupos C = O en formas de carbohidratos de cadena abierta se pueden reducir a alcoholes mediante borohidruro de sodio, NaBH 4 o hidrogenación catalítica (H2, Ni, EtOH / H2O). Los productos se conocen como “alditoles”.
Propiedades de los monosacáridos
- La mayoría de los monosacáridos tienen un sabor dulce (la fructosa es más dulce; 73% más dulce que la sacarosa).
- Son sólidos a temperatura ambiente.
- Son extremadamente solubles en agua: – A pesar de sus altos pesos moleculares, la presencia de un gran número de grupos OH hace que los monosacáridos sean mucho más solubles en agua que la mayoría de moléculas de PM similar.
- La glucosa se puede disolver en pequeñas cantidades de agua para formar un jarabe (1 g / 1 ml de H2O).
Clasificación de carbohidratos (tipos de carbohidratos)
Los carbohidratos simples incluyen azúcares simples (monosacáridos) y polímeros, oligosacáridos y polisacáridos.
Monosacáridos
- El grupo más simple de carbohidratos y, a menudo, se denomina azúcares simples, ya que no se pueden hidrolizar más.
- Sólido cristalino incoloro que es soluble en agua e insoluble en un solvente no polar.
- Estos son compuestos que poseen un grupo aldehído o cetona libre.
- La fórmula general es C n (H2O) n o C n H 2n O n .
- Se clasifican según el número de átomos de carbono que contienen y también según el grupo funcional presente.
- Los monosacáridos así con 3, 4, 5, 6, 7… carbonos se denominan triosas, tetrosas, pentosas, hexosas, heptosas, etc., y también como aldosas o cetosas según contengan aldehído o grupo cetona.
- Ejemplos: glucosa, fructosa, eritrulosa, ribulosa.
Oligosacáridos
- Los oligosacáridos son azúcares compuestos que producen de 2 a 10 moléculas del mismo o diferentes monosacáridos en la hidrólisis.
- Las unidades de monosacárido están unidas por enlaces glicosídicos.
- Según el número de unidades de monosacárido, se clasifica además como disacárido, trisacárido, tetrasacárido, etc.
- Los oligosacáridos que producen 2 moléculas de monosacáridos por hidrólisis se conocen como disacáridos, y los que producen 3 o 4 monosacáridos se conocen como trisacáridos y tetrasacáridos, respectivamente, y así sucesivamente.
- La fórmula general de los disacáridos es C n (H2O) n-1 y la de los trisacáridos es C n (H2O) n-2 y así sucesivamente.
- Ejemplos: Los disacáridos incluyen sacarosa, lactosa, maltosa, etc.
- Los trisacáridos son rafinosa, rabinosa.
Polisacáridos
- También se les llama “glicanos”.
- Los polisacáridos contienen más de 10 unidades de monosacáridos y pueden tener cientos de unidades de azúcar de longitud.
- Producen más de 10 moléculas de monosacáridos por hidrólisis.
- Los polisacáridos se diferencian entre sí en la identidad de sus unidades de monosacáridos recurrentes, en la longitud de sus cadenas, en los tipos de unidades de enlace y en el grado de ramificación.
- Se preocupan principalmente por dos funciones importantes, es decir. Funciones estructurales y almacenamiento de energía.
- Se clasifican además según el tipo de moléculas producidas como resultado de la hidrólisis.
- Pueden ser homopolisacáridos e, que contienen monosacáridos del mismo tipo o heteropolisacáridos , es decir, monosacáridos de diferentes tipos.
- Ejemplos de homopolisacáridos son almidón, glucógeno, celulosa, pectina.
- Los heteropolisacáridos son ácido hialurónico, condroitina.
Funciones
Los carbohidratos son moléculas ampliamente distribuidas en tejidos vegetales y animales. En plantas y artrópodos, carbohidratos de las estructuras esqueléticas, también sirven como reservas de alimentos en plantas y animales. Son una importante fuente de energía requerida para diversas actividades metabólicas, la energía se deriva por oxidación.
Algunas de sus funciones principales incluyen:
- Los organismos vivos utilizan los carbohidratos como energía accesible para alimentar reacciones celulares. Son la fuente de energía dietética más abundante (4 kcal / gramo) para todos los seres vivos.
- Los carbohidratos, además de ser la principal fuente de energía, en muchos animales, son fuentes instantáneas de energía. La glucosa se descompone mediante glucólisis / ciclo de Kreb para producir ATP.
- Sirven como reservas de energía, combustibles e intermediarios metabólicos. Se almacena como glucógeno en animales y almidón en plantas.
- Los carbohidratos almacenados actúan como fuente de energía en lugar de proteínas.
- Forman componentes estructurales y protectores, como en la pared celular de plantas y microorganismos. Elementos estructurales en las paredes celulares de bacterias (peptidoglicano o mureína), plantas (celulosa) y animales (quitina).
- Los carbohidratos son intermediarios en la biosíntesis de grasas y proteínas.
- Los carbohidratos ayudan en la regulación del tejido nervioso y son la fuente de energía para el cerebro.
- Los carbohidratos se asocian con lípidos y proteínas para formar antígenos de superficie, moléculas receptoras, vitaminas y antibióticos.
- Formación del marco estructural de ARN y ADN (ácido ribonucleico y ácido desoxirribonucleico).
- Están vinculados a muchas proteínas y lípidos. Dichos carbohidratos enlazados son importantes en la comunicación célula-célula y en las interacciones entre células y otros elementos del entorno celular.
- En los animales, son un componente importante de los tejidos conectivos.
- Los carbohidratos ricos en fibra ayudan a prevenir el estreñimiento.
- Además, ayudan en la modulación del sistema inmunológico.
Dr. Martin Passen, a dedicated nutrition educator with a master’s in nutrition education and nearing completion of a clinical nutrition and dietetics master’s. Passionate about sharing valuable information effectively.