CARBOHIDRATOS
Los carbohidratos, (hidratos de carbono o glúcidos), son compuestos orgánicos formados por carbono, hidrógeno y oxígeno, aunque en algunos tipos intervienen también el azufre y el nitrógeno.
Su nombre se debe a que muchos azúcares tiene la formula empírica (CnH2nOn) o Cn(H2O)n de donde se tomó la designación original de Hydrate de Carbone.
En forma de celulosa, los glúcidos constituyen el tejido de sostén de los vegetales; como almidón sirven de alimento al hombre y a los animales y forman los materiales de reserva de las plantas.
Estos compuestos forman parte de los tres grandes grupos de alimentos energéticos y su participación en los procesos biológicos es extraordinaria.
Químicamente, son compuestos que contienen función mixta, por estar formada se molécula de polialcoholes con grupos funcionales de aldehído o cetona.
Los glúcidos según se hidrolicen o no en sacáridos más sencillos se clasifican en monosacáridos, disacáridos y polisacáridos.
Los monosacáridos como la glucosa, son compuestos que no pueden descomponerse en sacáridos más sencillos; en cambio los disacáridos, como la sacarosa (azúcar de caña o remolacha), lactosa (azúcar de leche), maltosa (azúcar de malta), etc. y los polisacáridos, como el almidón y la celulosa, al hidrolizarse, se transforman en monosacáridos.
Por la función aldehídica o cetónica, los monosacáridos se dividen en aldosas (cuando son derivados de los aldehídos) y cetosas (cuando provienen de la cetona).
Por el número de carbonos que forman la molécula se clasifican triosas, dextrosas, pentosas, hexosas, etc.
Los monosacáridos naturales, en su mayoría son aldo o ceptopentosas y aldo o cetohexosas.
Cuando el monosacárido está constituido por seis átomos de carbono con función aldehído, recibe el nombre de aldehexosa; pero si la función es cetónica, entonces será cetohexosa.
De los monosacáridos, los más importantes son la aldehexosa o glucosa y la cetohexosa o fructuosa, cuyas formulas estructurales son las siguientes:
Aldohexosa o Glucosa Cetohexosa o Fructuosa
La fórmula general de los monosacáridos es CnH2nOn.
Ejemplos de carbohidratos:
Glucosa (C6H12O6)
La glucosa, también conocida con el nombre de dextrosa o azúcar de uva, es el monosacárido más ampliamente distribuido; es un sólido cristalino, incoloro, soluble en agua, que se emplea en forma de miel para endulzar; en el organismo es fuente de energía; industrialmente se usa para el plateado de espejos; producción de alcohol etílico y otros productos.
Sacarosa (C12H22O11)
Se encuentra en la remolacha y en la caña de azúcar; vulgarmente se le conoce con el nombre de azúcar y se le caracteriza por ser un sólido blanco, cristalino y soluble en agua. Se emplea en la elaboración de alimentos, refrescos embotellados, caramelos, licores, pastelería, etc.
Almidón (C6H10O5)n
Es un polisacárido que se encuentra en la semilla de los cereales y en los tubérculos de las plantas, como una reserva alimenticia que se utiliza durante la germinación de la semilla, se caracteriza por se una sustancia blanca, pulverulenta, lustrosa, insoluble en agua fría y con el agua caliente forma el engrudo. Se emplea en la preparación de alimentos, fabricación de glucosa; como reactivo en el laboratorio, etc.
Celulosa (C6H10O5)n
La celulosa se encuentra muy distribuida en la naturaleza, formando parte de las paredes celulares de las plantas. La celulosa tiene infinidad de aplicaciones, a partir de ellas se fabrican explosivos, seda artificial, celuloide, barnices, lacas, resinas sintéticas, tintas para imprenta, rayón, papel y muchos otros productos.
Los azúcares son sólidos solubles en agua, difíciles de cristalizar y que forman con facilidad soluciones sobresaturadas de tipo jaraboso.
Propiedades Generales de los Carbohidratos
Los carbohidratos, especialmente los denominados azúcares tienen muchas propiedades físicas, químicas y biológicas comunes; entre las más importantes se encuentran las siguientes:
Solubilidad.-Se puede decir que la solubilidad de los carbohidratos está en razón inversa a su peso molecular, siendo más solubles los monosacáridos que los polisacáridos; hay excepciones importantes como las del glucógeno, que es soluble en agua. Habitualmente los carbohidratos son solubles en alcohol, al grado de que es posible precipitarlos de sus soluciones acuosas por medio de la adición del alcohol, fenómeno de utilidad en la purificación del glucógeno.
Sabor.-Aunque la costumbre ha establecido el término azúcar como sinónimo de carbohidrato y a los azúcares se atribuye genéricamente la propiedad de ser dulces, en la práctica la mayor parte de ellos no lo son.
Tabla del sabor dulce de distintas sustancias
Lactosa 1
Galactosa 3
Maltosa 3
Xilosa 4
Sorbitol 5
Sacarosa 10
Glicerol 11
Fructuosa 17
Sacarina 5500
Esta tabla se graduó arbitrariamente alrededor de la sacarosa, a la que se le asignó un valor de 10. Se agrega a la tabla, con fines comparativos, la sacarina, sustancia de síntesis, empleada para endulzar cuando está contraindicado la ingestión de azúcar, y es tan activa que su sabor dulce se reconoce hasta en soluciones al 1:70,000.
Estereoisomería.- Si se comparan las fórmulas de las hexosas, glucosa, galactosa y manosa se observa que las tres tienen el mismo número de átomos de carbono, un grupo alcohólico primario, un grupo aldehído, CH=O, en su otro extremo, y cuatro grupos alcohólicos secundarios en el resto de la molécula. Sin embargo, las tres sustancias tienen distintas propiedades físicas, químicas y biológicas, esto sólo puede explicarse aceptando que la distribución espacial de los átomos de H y OH en los 4 carbonos intermedios es distinta para cada hexosa, tal como se observa en las siguientes fórmulas:
D. Glucosa D. Galactosa D. Manosa
Este diferente arreglo de los grupos de átomos en el espacio constituye el fenómeno de estereoisomerismo, o isomería en el espacio. Los tres azúcares ejemplificados son, por lo tanto estereoisómeros.
Más aún, no sólo estas 3 hexosas tienen fórmula general común, sino que otras 13 más, hasta hacer un total de 16 muestran parecida estructura que sólo difiere en la distribución de los citados H y OH en los 4 carbonos intermedios.
Los carbohidratos tienen una gran diversidad de funciones útiles en los seres vivientes. Las más importantes son de 3 tipos: energéticas, de reserva y estructurales.
Desde el punto de vista energético, uno de los carbohidratos más sencillos, la glucosa, constituye la sustancia de aprovechamiento más rápido y efectivo en los seres vivos, y cuya combustión satisface, en parte importante, las necesidades calóricas en los animales.
Como materiales de reserva, los carbohidratos existen en el reino vegetal en forma de almidones, y en el reino animal como glucógeno; tanto en uno como otro son susceptibles de convertirse en glucosa para ser utilizados. Los almidones abundan en las gramíneas, las leguminosas y numerosos tubérculos que, en conjunto, constituyen el acopio más importante en la dieta del ser humano. En los animales, el glucógeno es material de reserva que proporciona glucosa cuando las condiciones fisiológicas lo requieren. La sacarosa o azúcar de caña es también un material de reserva, presente sobre todo en los vegetales (caña de azúcar, remolacha, frutas, etc.) pero de gran importancia alimenticia para el hombre.
Es de interés señalar que, aun cuando desde el punto de vista nutriológico se integra una gran diversidad de alimentos que contienen almidones, dextrinas, sacarosa y otros carbohidratos, en el interior del organismo todos se transforman en glucosa directamente utilizable.
Por lo que se refiere al aspecto estructural, los carbohidratos llenan también funciones definidas en los animales y en las plantas; en estas últimas, constituyen los importantes grupos de las células que forman la estructura fibrosa y leñosa de los vegetales, o sea, su esqueleto propiamente dicho. En los animales, algunos carbohidratos de gran peso molecular, forman sustancias como la quitina, el ácido condroitín sulfúrico y el ácido hialurónico, que constituyen parte de los tejidos de sostén de ciertos organismos.
La importancia de los carbohidratos no termina aquí; son precursores biológicos de otras sustancias orgánicas, como ciertos lípidos y proteínas; dos factores vitamínicos, el ácido ascórbico y el inositol, están estrechamente relacionados, desde el punto de vista estructural, a carbohidratos comunes; los carbohidratos intervienen, así mismo, en los compuestos denominados glucósidos, (que se obtiene al mezclar un acetal con glucosa; el acetal proviene de la reacción de un aldehído con dos moléculas de alcohol), entre los cuales existen pigmentos naturales y drogas con actividad terapéutica notable.