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Universidad Santa María
Núcleo de Oriente
Facultad de Farmacia
Cátedra Bioquímica I
Unidad N° 1
CARBOHIDRATOS
✓ (del griego σάκχαρον que significa "azúcar") son moléculas orgánicas compuestas por
carbono, hidrógeno y oxígeno.
✓ Los carbohidratos o hidratos de carbono están formados por carbono ( C ), hidrógeno
( H ) y oxígeno ( O ) con la formula general (CH2O)n.
✓ Los carbohidratos incluyen azúcares, almidones, celulosa, y muchos otros
compuestos que se encuentran en los organismos vivientes.
✓ Los carbohidratos básicos o azúcares simples se denominan monosacáridos.
✓ Los carbohidratos con dos azúcares simples se llaman disacáridos los carbohidratos
que consisten de dos a diez azúcares simples se llaman oligosacáridos , y los que
tienen un número mayor se llaman polisacáridos.
✓ Son solubles en agua y se clasifican de acuerdo a la cantidad de carbonos o por el grupo funcional aldehído. ✓ Estructuralmente, un carbohidrato es una cadena hidrocarbonada polialcohólica que contiene en uno de sus carbonos un grupo carbonilo
Los carbohidratos se clasifican como:
Los hidratos de carbono están representados por moléculas de diferentes tamaños moleculares:
- Monosacáridos
- Oligosacáridos
- Polisacáridos
Monosacáridos:
También llamados azúcares simples son los glúcidos más sencillos, que no se hidrolizan, es
decir, que no se descomponen para dar otros compuestos, conteniendo de tres a seis
átomos de carbono.
Los glúcidos más simples, los monosacáridos, están formados por una sola molécula; no pueden ser hidrolizados a glúcidos más pequeños. 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)
Su fórmula empírica es (CH2O) n
- Se clasifican según los siguientes criterios:
- Número de átomos de carbono.
- Naturaleza química (grupo funcional)
- Estereoisomería. Clasificación según número de átomos de carbono Se nombran con un prefijo que hace referencia al número de carbonos (tri, tetra, penta…) y el sufijo (-osa): 3 Triosas 4 Tetrosas 5 Pentosas 6 Hexosas 7 Heptosas 8 Octosas Clasificación según grupo funcional Se clasifican en aldosas y cetosas Conectando con la clasificación anterior, tomando a las hexosas como ejemplo, tendríamos: Aldohexosas y cetohexosas
Formulas lineales de algunos monosacáridos Derivados de los monosacáridos
- Desoxiazucares Se forman por la reducción y pérdida de algún OH en uno de los carbonos.
- Polialcoholes Se forman por la reducción del grupo aldehído a alcohol.
- Glucoácidos o azucares ácidos Se forman por la oxidación de un grupo alcohol o aldehído a ácido. Por ejemplo el ácido glucoronico.
- Aminoazucares Se sustituye un grupo OH por un grupo amino. Fosfatos de azucares (esteres fosforicos) Son monosacáridos unidos mediante enlace ester a un grupo fosfato Clasificación según su isomería
Los monosacáridos se pueden presentarse en 3 tipos de isómeros:
Enantiomeros.
Epimeros.
Anomeros.
Enantiomeros:
Se clasifican en D y L :
Todos los monosacaridos a excepción de la dihidroxiacetona pueden presentar
esteroisomeros D y L de acuerdo a el carbono asimetrico mas alejado del grupo aldehido o
cetona dirija el grupo OH.
Ejemplo: Isómero D- de una hexosa, la D-manosa, con el grupo OH del penúltimo carbono
hacia la derecha.
Epimeros:
Se presentan cuando ambos compuestos tienen una configuracion diferente en uno solo de
sus centros quirales
Es un estereoisómero de otro compuesto que sólo se diferencia en uno de sus centros quirales
Se presenta en las formas cíclicas (Proyecciones de Haworth). Diferencia en la orientación del OH del primer carbono.
Anomeros:
un Carbono Anomérico hace referencia al carbono carbonílico que se transforma en un
nuevo centro quiral tras una ciclación hemicetal o hemiacetal. puede asumir dos
orientaciones en el espacio, que se designan con las letras griegas α (alfa) y β (beta), siendo
alfa su ubicación bajo el plano y beta su ubicación por encima de este.
Quiralidad es la propiedad que posee un objeto de no ser superponible con su imagen especular. Un carbono quiral o carbono asimétrico es un átomo de carbono que está enlazado con cuatro sustituyentes o elementos diferentes
Disacáridos
- Los disacáridos son glúcidos formados por dos moléculas de monosacáridos y, por tanto, al hidrolizarse producen dos monosacáridos libres. La sacarosa es el disacárido más abundante y la principal forma en la cual los glúcidos son transportados en las plantas y la lactosa. Complejos (oligosacáridos y polisacáridos). • Oligosacáridos
- Los oligosacáridos están compuestos por tres a diez moléculas de monosacáridos que al hidrolizarse se liberan
- Los oligosacáridos se encuentran con frecuencia unidos a proteínas, formando las glucoproteínas, como una forma común de modificación tras la síntesis proteica.
- 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 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. CARACTERISTICAS Y FUNCIONES
- 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. Por su fuerte carácter hidrofílico se rodean de partículas de agua ocupando más espacio en las células y son atacados más fácilmente por las enzimas hidrolíticas que las proteínas o las grasas y por eso son una fuente de obtención rápida de energía.
- 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.
- 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. DIGESTION Y ABSORCION
- La digestión es importante por contener a la amilasa salival o ptialina, enzima que hidroliza diversos tipos de polisacáridos. El pH de la saliva es cercano a la neutralidad, por lo que en el
estómago esta enzima se inactiva totalmente, lo cual los carbohidratos no sufren modificaciones de importancia en este órgano. Es hasta el intestino donde los disacáridos y los polisacáridos deben ser hidrolizados en sus unidades monoméricas para poder atravesar la pared intestinal y tomar así el torrente sanguíneo para llegar a las células e ingresar al interior para ser utilizados en cualquiera de las funciones en que participan (energética, de reconocimiento, estructural o como precursor de otras moléculas).
- Los hidratos de carbono más presentes en la dieta, son lo ALMIDONES, son estructuras complejas formadas por múltiples moléculas de glucosa. Los ingerimos en el pan, pasta y arroz. También tomamos hidratos de carbono simples, como son los disacáridos, como la sacarosa (azúcar de caña), la galactosa y la lactosa (azúcar de la leche). Los almidones comienzan a digerirse a nivel de la boca por acción de la amilasa salivar o ptialina, cuya función es hidrolizar las cadenas largas, reduciéndolas a dextrinas. A continuación pasan al esófago y al estómago (el ácido clorhídrico no tiene importancia); en el duodeno actúa la amilasa pancreática y los acorta hasta producir el disacárido maltosa, sobre ésta actúa la maltasa producida en las células epiteliales (vellosidades intestinales) y ésta es transformada en dos moléculas de glucosa. La fructosa se absorbe mediante un mecanismo de difusión que no requiere energía. Se absorben a nivel de las vellosidades intestinales, se dirigen por el sistema porta por la sangre hacia el hígado, en el cual las moléculas de fructosa y galactosa quedan almacenadas como glucógeno. Azucares modificados Un edulcorante es un compuesto capaz de producir un sabor dulce en la boca dada su estereoquímica y facilidad para formar puentes de hidrógeno, así como la hidrofobia de sus moléculas para provocar un estímulo entre este y el sitio receptor de la boca. Los edulcorantes son aditivos alimentarios que confieren sabor dulce a los alimentos. Se le llama edulcorante a cualquier sustancia, natural o artificial, que edulcora, es decir, que sirve para dotar de sabor dulce a un alimento o producto que de otra forma tiene sabor amargo o desagradable. ¿PARA QUÉ SIRVEN? Las aplicaciones y funciones generales de los edulcorantes en la industria alimentaría son amplias y se mencionan a continuación:
- Se usan para aportar dulzor a un producto.
- Neutralizar sabor astringente (en jugo de uva) y picante (chocolate).
- Aprovechar el efecto preservativo (por su higroscopicidad), por lo que se reduce el crecimiento microbiano.
- En carnes curadas se emplean para aportar efecto preservativo y realzar sabor.
- Se emplean como fuente de carbono para levaduras y otros microorganismos, en procesos de fermentación (ejemplo en panificación, bebidas alcohólicas, vinagre, etcétera). • Contribuyen en el desarrollo de color y sabor en productos de panificación, cajeta, etc., debido a reacciones de caramelización y de obscurecimiento de Maillard.
- Proveen cuerpo, palatabilidad y textura en jarabes, dulces, helados, productos de panificación, etcétera.
- Mezclas de edulcorantes ayudan a mejorar propiedades funcionales, tales como el control del punto de congelación y cristalización en helados y dulces.
- Se mezclan en pequeñas cantidades con edulcorantes no nutritivos para enmascarar sabor picante, así como para proveer cuerpo al producto.
No procesados
- El azúcar sin refinar es granulado, sólido o grueso y de color café. Se obtiene por la evaporación de la humedad del jugo de la caña de azúcar.
- El azúcar moreno se fabrica a partir de los cristales de azúcar obtenidos del almíbar de la melaza.
- La fructosa es el azúcar que está en forma natural en todas las frutas. También se llama levulosa o azúcar frutal. • Se absorbe mas lentamente, pero no ha mostrado tener ninguna ventaja sobre la sacarosa en el uso prolongado.
- La glucosa se encuentra en las frutas pero en cantidades limitadas; también es un almíbar formado de la harina de maíz. • Su dulzor es la mitad del azúcar de mesa. Suele encontrarse comercialmente como dextrosa.
- La miel que producen las abejas es una combinación de fructosa, glucosa y agua. Al contrario de la creencia popular, no existe ninguna ventaja nutricional de la miel sobre el azúcar. Aunque la miel contiene vitaminas y minerales que no se encuentran en el azúcar.
- La lactosa (azúcar de la leche) es el carbohidrato que se encuentra en la leche y está compuesta de glucosa y galactosa. • Representa 1/3 de dulzor de la sacarosa
- La maltosa (azúcar de la malta) se produce durante el proceso de fermentación y se encuentra en la cerveza y el pan.
- El manitol es un subproducto de la producción de alcohol pero no contiene alcohol y tiene un efecto laxante, cuando se consume en grandes cantidades. Se emplea en productos alimenticios dietéticos.
- La melaza se obtiene del residuo del procesamiento de la caña de azúcar.
- El sorbitol se emplea en muchos productos alimenticios dietéticos. Es el azúcar del alcohol y aporta 4 kcal/g. • El organismo la absorbe a un ritmo mucho más lento que el azúcar. EDULCORANTES NUTRITIVOS O NATURALES Proporcionan energía, es decir, calorías. Consumidos aportan 4 kilocalorías por gramo. Tienen un valor calórico por unidad de peso idéntico al de la sacarosa (azúcar de mesa).
EDULCORANTES NO NUTRITIVOS O ARTIFICIALES
Son sustancias con poder endulzante que no aportan kilocalorías, o bien por la cantidad en que son utilizados, aportan muy pocas considerando a este valor despreciable. Se caracterizan por un sabor intensamente dulce
4 calorías por paquete. De acuerdo a la FDA, los que contienen menos de 5 cals, se etiquetan como Cero cals SUCRALOSA Es derivado del azúcar y para su manufactura se hacen algunos cambios en su estructura molecular, que impide que la sucralosa sea digerida Es 600 veces más dulce que el azúcar. Fue descubierta en 1976, es el único edulcorante de bajas calorías que se fabrica a partir del azúcar. La molécula pasa por el cuerpo sin alterarse, no se metaboliza, y se elimina en la orina prácticamente sin cambios después de consumida, por tanto, no provee energía, pues no se absorbe. La sucralosa es 600 veces más dulce que el azúcar. NO DEJA SABOR AMARGO Es estable al calor La Sucralosa no es reconocida por el organismo como un carbohidrato, por lo que no tiene efecto sobre la secreción de insulina o de los niveles de glucosa en sangre. Puede ser utilizada en embarazadas o lactantes. No tiene efectos de teratogenicidad ni toxicidad.
ACESULFAME-K (SAL POTÁSICA DEL ÁCIDO ACESULFÁMICO)
Es 200 veces más dulce que el azúcar y fue descubierto en 1967. Tiene un sabor dulce limpio que desaparece rápidamente sin dejar resabio. Este edulcorante no es metabolizado por el organismo y se excreta sin alteración en la orina, por lo que no provee energía. Ha demostrado ser un edulcorante no tóxico en estudios de laboratorio,incluyendo estudios de carcinogenicidad,mutagenicidad y teratogenicidad. Es estable al calor y se puede emplear para cocinar y hornear. se usa en combinación con otros edulcorantes tales como la sacarina, en bebidas carbonatadas bajas en calorías y otros productos.
