¿Qué son los hidratos de carbono? ¿Qué importancia tienen dentro de la célula?

Los carbohidratos o sacáridos (del griego: sakcharon, azúcar) son las moléculas biológicas más abundantes. Son químicamente más simples que los nucleótidos o los aminoácidos: contiene solo tres elementos- carbono, hidrogeno y oxigeno- combinados de acuerdo con la formula (CH2O)n donde n es 3. Las unidades básicas de los carbohidratos se llaman monosacáridos. Además, los monosacáridos pueden estar engarzados de una cantidad ilimitada de maneras para formar los polisacáridos.

Hasta 1960 se pensó que los carbohidratos tenían un solo papel pasivo, como fuentes de energía (p.ej., glucosa y almidón) y como materiales estructurales (p.ej., celulosa). Los carbohidratos no catalizan reacciones químicas complejas como las proteínas, ni se replican por si solos como los ácidos nucleicos. (Voet &Pratt, 2009)

Los hidratos de carbono incluyen aldehídos y cetonas polihidricos, y grandes moléculas que pueden ser degradadas y formar la misma clase de compuestos. Estos compuestos incluyen azucares, glucógeno, almidones, celulosa, dextrinas y gomas, por lo regular son solubles en agua y algunos tiene aspecto dulce. Son importantes en las funciones estructurales de la célula y como almacenamiento de energía, los carbohidratos se hallan principalmente en las plantas de las cuales constituyen el 75% del material sólido. Funciona como parte de la estructura que sostiene la planta, y como almacén de energía de la misma. Por lo regular los Hidratos de carbono son la mayoría de los azucares que se encuentran e en todas las células. Los HC se dividen en grupos según el número de moléculas de azúcar que contienen.

FUNCIONES DE LOS HIDRATOS DE CARBONO

HIDRATOS DE CARBONO.

FUNCION ENERGETICA

Los hidratos de carbono (HC) representan en el organismo el combustible de uso inmediato. Los HC se utilizan como combustibles de uso inmediato. La degradación de los HC puede tener lugar en condiciones anaerobias (fermentación) o aerobias (respiración). Todas las células vivas conocidas son capaces de obtener energía mediante la fermentación de la glucosa. Cubiertas las necesidades energéticas, una pequeña parte de la ingesta de carbohidratos se almacena como glucógeno en el hígado y músculos.

FUNCION ESTRUTURAL

Los carbohidratos constituyen una porción pequeña del peso y estructura del organismo. El papel estructural de los HC se desarrolla allá donde se necesiten matrices hidrofílicas capaces de interaccionar con medios acuosos. Las paredes celulares de plantas, hongos y bacterias están constituidas por HC o derivados de los mismos. La celulosa, que forma parte de la pared celular de las células vegetales, es la molécula orgánica más abundante de la biósfera.

FUNCION INFORMATIVA

Los HC pueden unirse a lípidos o a proteínas de la superficie de la célula. Las glicoproteínas y glicolípidos sirven como señales de reconocimiento para hormonas, anticuerpos, bacterias, virus u otras células. Los HC son los responsables antigénicos de los grupos sanguíneos.

FUNCION DE DETOXIFICACION

En muchos organismos, ciertas rutas metabólicas producen compuestos potencialmente muy tóxicos, por ello el organismo debe defenderse de la toxicidad de:

1. Productos producidos por otros organismos (los llamados metabolitos secundarios: toxinas vegetales, antibióticos).

2. Compuestos de procedencia externa (xenobioticos: fármacos, drogas, insecticidas, aditivos alimentarios, etc).

Una forma de deshacerse de estos compuestos es conjugarlos con ácido glucurónico (un derivado de la glucosa) para hacerlos más solubles en agua y así eliminarlos fácilmente por la orina o por otras vías.

§ FUENTES ALIMIENTICIAS

Los hidratos de carbono que contiene vitaminas y minerales se encuentran de forma natural en:

§ Las frutas§ La leche y sus derivados§ Las verduras

Los carbohidratos simples también se encuentran en los azucares procesados y refinados como:

§ Las golosinas§ Las bebidas carbonatadas (no dietéticas) regulares, como las bebidas

gaseosas§ Los jarabes (sin incluir los naturales como el de arce)§ El azúcar de mesa

C L A S I F I C A C I O N

MONOSACÁRIDOS .

Tipos de azucares De donde proviene Donde se encuentra

Hidratos de carbono simples

Fructosa se encuentra en las frutas

Galactosa se encuentra en los productos lácteos

Hidratos de carbono dobles

Lactosa se encuentra en los productos lácteos

Frutas y verduras fuente de carbohidratosMaltosa se encuentra en ciertas

verduras y en la cervezaSacarosa azúcar de mesaLa miel

Hidratos de carbonos complejos

Las legumbresLas verduras ricas en almidónLos panes y cereales integrales

Son azucares simples que están constituida por una sola molécula. No pueden hidrolizarse en moléculas más pequeñas. Los monosacridos simples son solidos blancos y cristalinos, altamente solubles en agua como resultado de su grupo hidroxilo polares. La mayor parte de los monosacáridos tiene un sabor dulce.

Algunos ejemplos de monosacáridos son: glucosa, fructosa, galactosa, ribosa y desoxirribosa.

Estructura de Haworth

Nombre Estructura Estructura de Haworth Diferencias

GLUCOSA

La diferencia entre la

glucosa y galactosa es su C-4

GALACTOSA

FRUCTUOSA

RIBOSA

La diferencia entre la

ribosa y la

desoxirribosa está en

el C-2DESOXIRRIBOSA

GLUCOSA:

La glucosa (conocida también como azúcar de la sangre, azúcar de uvas y dextrosa), es la más común de las hexosas. Es la fuente inmediata de energía para las reacciones celulares que la requieran como la reparación y síntesis de los tejidos, la contracción muscular y la transmisión nerviosa. La glucosa forma parte de muchos polisacáridos y puede ser producida por la hidrolisis de dichos compuestos.

POSICION alfa Y beta

Las formas cíclicas de la glucosa dependen de la colocación de los grupos hidrogeno e hidroxilo, en el Carbono 1. Si el grupo hidroxilo está por debajo del plano del anillo, se trata de la forma cis o alfa; si aparece por encima del anillo, se trata de forma trans o beta.

FRUCTOSA

La fructosa (llamada también levulosa o azúcar de fruta) es una cetohexosa que se halla en muchos jugos de fruta y en la miel, es el azúcar más dulce que se conoce, mucho más dulce que la azúcar de mesa. La fructosa es parte del disacárido sacarosa (o azúcar de caña) y es producida por la hidrolisis del polisacárido inulina.

POSICION alfa O beta

GALACTOSA

La galactosa no se encuentra como un monosacárido libre natural, pero puede ser formada por la hidrolisis de carbohidratos de mayor tamaño es parte de la lactosa, que ese el azúcar que se encuentra en la leche. La galactosa se encuentra también en los glucolipidos, que son sustancias semejantes a las grasas y que forman parte del cerebro y sistema nervioso.

RIBOSA Y DEXOSIRRIBOSA

Por lo general, el ADN se localiza en el núcleo de las células, en tanto que el ARN se encuentra en el núcleo y en el citoplasma. Los ácidos nucleicos están formados por unidades estructurales llamadas nucleótidos. Cada nucleótido se encuentra formado por una pentosa o azúcar de cinco carbonos, unida a una molécula de fosfato y una base nitrogenada.

Las pentosas pueden ser de dos tipos:

Ribosa: cuando se trata del ácido ribonucleico o ARN Desoxirribosa: que forma el ácido desoxirribonucleico o ADN

Las bases nitrogenadas son moléculas orgánicas cíclicas de reacción alcalina y puede ser de dos clases:

Las pirimídicas: citocina,timina y uraciloLas púricas: adenina y guanina (Cervantes & Hernandez, 2009)

DISACÁRIDOS.

Están formados por dos unidades de monosacáridos, lo cual resulta un azúcar doble. Los disacáridos se forman por una reacción de condensación entre dos monosacáridos. Esta reacción implica la formación de un acetal, procedente de un hemiacetal y un alcohol. Ejemplos de disacáridos son: lactosa, maltosa y sacarosa.

Estructura de Haworth

Nombre Estructura

Lactosa

Maltosa

Sacarosa

ENLACE GLUCOSIDICO

En el ámbito de los carbohidratos, el enlace glucosídico o glicosídico es el enlace para unir monosacáridos con el fin de formar disacáridos o polisacáridos.

TIPOS DE ENLACE GLUSODICO

1. O GLUCOSIDICO:

El enlace llamado O-glucosídico, es el enlace mediante el cual se unen monosacáridos para formar disacáridos o polisacáridos. En este tipo de enlace, un grupo OH de un carbono anomérico de un monosacárido reacciona con un grupo OH de otro monosacárido, desprendiéndose una molécula de agua. Se puede decir entonces que en este tipo de reacción ocurre condensación o deshidratación. Los monosacáridos quedan unidos por un átomo de oxígeno, de ahí el nombre del enlace (O-glucosídico).

2. N glucosídico:

El enlace N glucosídico es el que se da entre un monosacárido y un compuesto aminado. El grupo OH de uno de los carbonos del azúcar se pierde, y en su lugar se coloca el grupo amino, generándose un amino azúcar.

MALTOSA

La maltosa (azúcar de malta) es un disacárido compuesto de dos unidades de glucosa. Se produce por la hidrolisis incompleta del almidón, glucógeno o dextrinas. En esta reacción de condensación, una unidad de monosacárido actúa como hemiacetal y la otra como alcohol. El enlace que se forma se llama enlace glucosidico (o enlace acetal) y es más estable que el hemiacetal. El enlace glucosidico en la maltosa tiene lugar entre el carbono 1 de una molécula de glucosa en forma alfa y el carbono 4 en la otra glucosa este se llama un enlace α-1,4.

LACTOSA

La lactosa (azúcar de leche) se halla en la leche de los mamíferos de la glucosa de la sangre, es sintetizada por las glándulas mamarias. La lactosa, en sí misma, es un polvo incoloro, casi insípido. La lactosa se forma por una reacción de condensación entre la glucosa y la galactosa. El enlace se realiza entre el Carbono de la galactosa en forma beta y el Carbono 4 de la glucosa, de donde resulta un enlace β-1,4.

SACAROSA

La sacarosa (también llamada azúcar de mesa, azúcar de caña o azúcar de remolacha) se encuentra en los jugos de fruta y vegetales, en la miel. La sacarosa está compuesta de una unidad de glucosa y una de fructosa. El enlace ocurre entre el grupo aldehído de la glucosa y el grupo cetona de la fructosa. La sacarosa no tiene grupo aldehído, ni grupo cetona, potencialmente libres, y no es un azúcar reductor.

OLIGOSACÁRIDOS.

Son componentes constituidos por unidades de bajo peso molecular (dos a veinte moléculas de azúcares) que son rápidamente solubles en agua y de bajo poder endulzante. Son resistentes a la acidez del intestino y a las enzimas del intestino delgado. Llegan al intestino grueso sin ser modificadas, luego son fermentadas por las bacterias presentes en el colon. Son aquellos que están formados de dos a seis moléculas de azucares simples. Son polímeros hidrolizables.

RAFINOSA

Es un hidrato de carbono complejo formado por la unión de fructosa, galactosa y glucosa. Aparece en la composición de alimentos como las judías, los coles de brúcela, los coles, el brócoli, los espárragos, cereales integrales, y otros vegetales.

ESTAQUIOSA

Es un hidrato de carbono formado por dos moléculas de galactosa, glucosa y fructosa. Aparece en numerosos vegetales, especialmente en las legumbres, como judías o soja.

POLISACÁRIDOS.

Los polisacáridos son polímeros que contienen tres o más unidades de monosacáridos. Se utiliza como un medio de almacenar energía y como parte de los tejidos estructurales del organismo. Aquellos que son insolubles. Ejemplos de ellos son el glucógeno y almidón.

Estructura de Haworth

Nombre Estructura

Almidón

Glucógeno

ALMIDON

El almidón es la forma almacenada de glucosa, que utilizan los vegetales, los almidones naturales son una mezcla de dos tipos de polisacáridos: la amilosa y la amilopectina. La amilosa es un polisacárido lineal, cuyas unidades de glucosa están unidas por enlaces α-1,4. La amilopectina es un polímero de glucosa muy ramificado. La ramificación tiene lugar cada 20 o 24 unidades de glucosa y es el resultado de los enlaces α-1,6, entre las unidades de glucosa.

GLUCOGENO

Es una molécula muy ramificada que es la forma de almacenamiento de la glucosa en los animales. Las estructuras de una molécula de glucógeno es semejante a una amilopectina. Consta de cadenas rectas de glucosa conectadas por enlaces α-1,4. La ramificación por enlaces α-1,6, entre las unidades de glucosa en la molécula de glucógeno, es más frecuente que en la amilopectina, pues en este caso tiene lugar en cada 8 a 12 unidades de glucosa. La gran molécula ramificada de glucógeno es ideal para el almacenamiento por que no puede atravesar las membranas de las células.

EFECTOS SECUNDARIOS

Obtener demasiados carbohidratos puede llevar a un incremento en las calorías totales, causando obesidad. La mayoría de las personas deben obtener entre el 40 y el 60 por ciento de las calorías totales de los carbohidratos, preferiblemente de los carbohidratos complejos (almidones) y de los azúcares naturales. Los carbohidratos complejos suministran calorías, vitaminas, minerales y fibra. Los alimentos con alto contenido de azúcares simples procesados y refinados suministran calorías, pero muy poca nutrición.

Para incrementar los carbohidratos complejos y nutrientes saludables:

Comer más frutas y verdurasComer más arroz, panes y cereales integralesComer más legumbres (fríjoles, lentejas y arvejas secas)

REFERENCIAS

(s.f.). Recuperado el 01 de Febrero de 2015, de http://biblio3.url.edu.gt/Libros/2011/bio_fun/2.pdf

Cervantes, M., & Hernandez, M. (2009). Biologia General. Mexico: Patria.

The medical biochemistry page. (18 de Diciembre de 2014). Recuperado el 01 de Febrero de 2015, de The medical biochemistry page: http://themedicalbiochemistrypage.org/es/carbohydrates-sp.php

Voet, D. V., & Pratt, C. (2009). Fundamentos de Bioquimica: La vida a nivel molecular. Buenos Aires: Médica Panamericana.

http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/enlace- glucosidico#ixzz3ROGfE1EU

https://carbohidratosmozartciencia.wordpress.com/2011/06/30/enlace- glucosidico/

http://www.botanical-online.com/clasesdehidratosdecarbono.htm