CARBOHIDRATOS.
El término hidrato de carbono es poco apropiado, ya que estas moléculas no son átomos de carbono hidratados, es decir, enlazados a moléculas de agua, sino de átomos de carbono unidos a otros grupos funcionales químicos. Este nombre proviene de la nomenclatura química del siglo XIX, ya que las primeras sustancias aisladas respondían a la fórmula elemental Cn(H2O)n (donde "n" es un entero=1,2,3... según el número de átomos). De aquí el término "carbono-hidratado" se haya mantenido, si bien posteriormente se vio que otras moléculas con las mismas características químicas no se corresponden con esta fórmula.
Los glúcidos son compuestos formados en su mayor parte por átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno, su función es producir energía.
Monosacáridos. son los que están formados por una molécula de azúcar
Los monosacáridos son los carbohidratos más simples, pues no pueden ser hidrolizados a carbohidratos más pequeños. La fórmula química general de un monosacárido no modificado es (C•H2O)n, donde n cualquier número igual o mayor a tres.
Los monosacáridos son clasificados de acuerdo a tres características diferentes: la posición del grupo carbonilo, el número de átomos de carbono que contiene y su quiralidad. Si el grupo carbonilo es un aldehido, el monosacárido es una aldosa; si el grupo carbonilo es una acetona, el monosacárido es una cetosa. El monosacárido más pequeño posible, aquellos que poseen tres átomos de carbono, son llamados y triosas. Aquellos con cuatro son llamados tetrosas, lo que poseen cinco son llamados pentosas, seis son llamados hexosas y así sucesivamente. Entre los sistemas de clasificación son frecuentemente combinados. Por ejemplo, la glucosa es una aldohexosa (un aldehido de seis átomos de carbono), la ribosa es una aldopentosa (un aldehido de cinco átomos de carbono) y la fructosa es una cetohexosa (una cetona de seis átomos de carbono).
Cada átomo de carbono posee un grupo de hidroxilo (-OH), con la excepción del primero y el último carbono, todos son asimétricos, haciéndolos centros estéricos con dos posibles configuraciones cada uno (el -H y -OH pueden estar a cualquier lado del átomo de carbono). Debido a esta asimetría un número de isómeros puede existir para cada monosacárido dado. Por ejemplo la aldohexosa D-glucosa, tienen la fórmula (C·H2O)6, de la cual exceptuando dos de sus seis átomos de carbono, todos son centros quirales, haciendo que la D-glucosa sea uno de los esteroisómeros posibles. En el caso del gliceraldehido, una aldotriosa, existe un par de posibles esteroisómeros, los cuales son enantiómeros y epímeros (1,3-dihidroxiacetona, la cetosa correspondiente es una molécula simétrica que no posee centros quirales). La designación D o L es realizada de acuerdo a la orientación del carbono asimétrico más alejados del grupo carbonilo: si el grupo hidroxilo está a la derecha de la molécula es un azúcar D, si está a la izquierda es un azúcar L. Como los D azúcares son los más comunes, usualmente la letra D es omitida
Conformación El grupo aldehido o cetona en una cadena lineal abierta de un monosacárido reaccionará reversiblemente con el grupo hidroxilo sobre un átomo de carbono diferente en la misma molécula para formar un hemiacetal o hemicetal, formando un anillo y heterocíclico, con un puente de oxígeno entre los dos átomos de carbono. Los anillos con cinco y seis átomos son llamados formas furanosa y piranosa respectivamente y existen en equilibrio con la cadena lineal abierta.
Durante la conversión de la forma lineal abierta a la forma cíclica, el átomo de carbono conteniendo el oxígeno carbonilo, llamado el carbono anomérico, se transforma en un centro quiral con dos posibles configuraciones: el átomo de oxígeno puede tomar una posición arriba o abajo del plano del anillo. El par esteroisómeros resultantes son llamados anómeros. En el α-anómero, el -OH sustituyente sobre el carbono anomérico sin cuenta en el lado opuesto del anillo (posición trans) a la cadena CH2OH. La forma alternativa en la cual el sustituyente CH2OH y el grupo hidroxilo sobre el carbono anomérico, están en el mismo lado (posición cis) del plano del anillo, es llamado β-anómero. Como el anillo y la forma abierta se Interconvierten, ambos anómeros existen en equilibrio.
Uso en células 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) y en biosíntesis. Cuando los monosacáridos no son necesitados por las células ellos son rápidamente convertidos en otra forma, tales como los polisacáridos.
Disacáridos. Al hidrolizarse producen dos monosacáridos.(2 moléculas de azúcar)
Los disacáridos son los polisacáridos más simples. Están compuestos de dos unidades de monosacárido mantenidas juntas por un enlace, covalente conocido como enlace glicosídico, formado vía una reacción de deshidratación, resultando en la pérdida de un átomo de hidrógeno a partir de un monosacárido y un grupo hidroxilo del otro monosacárido, de manera que la fórmula de los disacáridos no modificados es C12H22O11. Aunque existen numerosas clases en disacáridos, un grupo de disacáridos son particularmente notables.
La sacarosa, es el disacáridos más abundante y la principal forma en la cual los carbohidratos son transportados en las plantas. Está compuesto de una molécula de glucosa y una molécula de fructosa. El nombre sistemático de la sacarosa O-α-D-glucopiranosil-(1→2)-D-fructofuranosido, indique cuatro cosas: Sus monosacáridos: glucosa y fructosa. El tipo de sus anillos: glucosa es una piranosa y fructosa es una furanosa. Como están ligados juntos: el oxígeno sobre el carbono uno (C1) de α-glucosa está enlazado al C2 di la fructosa. El sufijo -osido indica que el carbono anomérico de ambos monosacáridos participan en el enlace glicosídico.
La lactosa, un disacárido compuesto por una molécula de galactosa y una molécula de glucosa, estará presente naturalmente sólo en la leche. El nombre sistemático para la lactosa O-β-D-galactopiranosil-(1→4)-D-glucopiranosa. Otro disacárido notable incluyen la maltosa (dos glucosa enlazadas α-1,4) y la celobiosa (dos glucosa enlazadas β-1,4).
Oligosacáridos. Al hidrolizarse se producen de tres a veinte moléculas de monosacáridos y Polisacáridos. Al hidrolizarse producen más de veinte moléculas de monosacáridos.(miles de moléculas de azúcar) .
Los oligosacáridos y polisacáridos están compuestas y largas cadenas de unidades de monosacáridos enlazadas juntas por enlaces glicosídicos. La diferencia entre estos dos está basada en el número de unidades de monosacáridos presentes en la cadena. Típicamente los oligosacáridos contienen entre 2 y 9 unidades que monosacáridosy los polisacáridos contienen más de 10 unidades que monosacáridos.
La definición de cuan largo debe ser un carbohidrato para caer en cualquiera de estas dos categorías varía de acuerdo a la opinión personal. Ejemplos de oligosacáridos incluyen los disacáridos mencionados antes, el trisacárido rafinosa y el tetrasacárido estaquiosa.
Los oligosacáridos se encuentran unidos a proteínas como una forma común de modificación post traduccional. Éstas modificaciones post traduccionales incluyen los oligosacáridos de Lewis, responsables por las incompatibilidades de los grupos sanguíneos, el epítope alfa-Gal responsable del rechazo hiperagudo en xenotrasplante y O-GlcNAc modificaciones.
Los polisacáridos representan una clase importantes de polímeros biológicos. Su función en organismos vivos está relacionada usualmente con estructura o almacenamiento. El almidón es usado como una forma de almacenar polisacáridos las plantas, siendo encontrado en la forma de amilosa y la amilopectina (ramificada). En animales, se usa el glucógeno en vez de almidón el cual es estructuralmente similar pero más densamente ramificado. Las propiedades del glucógeno le permiten ser protagonizado más rápidamente, lo cual se ajusta a la vida activa de los animales con locomoción.
La celulosa y la quitina son ejemplos de polisacáridos estructurales. La celulosa y es usada en la pared celular de plantas y otros organismos y es la molécula más abundante sobre la tierra.[2] La quitina tiene una estructura similar a la celulosa, pero tiene nitrógeno en sus ramas incrementando así su fuerza. Se encuentra en los exoesqueletos de los artrópodos y en las paredes celulares de algunos hongos. Tiene la variedad de usos por ejemplo en hilos para sutura quirúrgica. Otra polisacáridos incluyen la callosa la lamina rina xilano y galactomanosa.
FUNCIONES DE LOS CARBOHIDRATOS.
Los carbohidratos desempeñan diversas funciones, siendo la de reserva energética y formación de estructuras las dos más importantes. Por otro lado, es la encargada de mantener la actividad de los músculos, la temperatura corporal, la tensión arterial, el correcto funcionamiento del intestino y la actividad de las neuronas. Actúan también como elementos de protección. Los tipos comunes tienen una estructura fundamental de cinco o seis átomos de carbono que al disolverse tienden a formar una estructura anular, la ribosa y desoxirribosa son los monómeros de azúcar de ADN y ARN, tienen cada uno cinco átomos de carbono, la glucosa tiene seis átomos de carbono.
Los carbohidratos en una
persona ocupan de 8,3 y 14,5 g/kg de su peso corporal y el 55% de
la energía diaria que necesita el organismo humano debe provenir de carbohidratos ya sea obtenidos de alimentos ricos en almidón como las pastas, se desaconseja en cambio el consumo de glúcidos tipo azúcar por su actividad altamente oxidante (las dietas con muchas calorías o con mucha glucosa aceleran el envejecimiento celular; se sobreentiende que sí pueden ser necesarias dietas hipercalóricas en climas gélidos o en momentos de gran desgaste energético muscular). Nótese que el sedentarismo o la falta de los suficientes movimientos cotidianos del cuerpo humano provocan una mala metabolización de las grasas y de los hidratos de carbono, aparejada esta mala metabolización con enfermedades degenerativas.
Nutrición:
Los carbohidratos requieren menos agua para digerirse que las proteínas o grasas y son la fuente más común de energía. Las proteínas y grasas son componentes vitales para la construcción de tejido corporal y células, y por lo tanto debería ser recomendado no depletar tales recursos usando los para la producción de energía.
Los carbohidratos no son nutrientes esenciales: el cuerpo puede teñir toda su energía a partir de las proteínas y grasas[3] [4]. El cerebro no puede quemar grasas y necesita glucosa para energía, del organismo puede sintetizar esta glucosa a partir de proteínas. Los carbohidratos las proteínas contienen 4 kcal por gramo mientras que las grasas contienen 9 kilocalorías y el alcohol contiene 7 kcal gramo.
Los alimentos que son altos en carbohidratos incluyen dañes, pastas, granos, papas, fibra, arroz y cereales.
Basado en la evidencia del riesgo a la cardiopatía y obesidad, el Instituto de Medicina (USA) recomienda que adultos americanos y canadienses obtengan el 40 al 65% de energía de la dieta a partir de los carbohidratos [5]. La FAO (Food and Agriculture Organization) y laWHO (World Health Organization) recomiendan que las guías de alimentación nacional establezcan la meta de 55 a 75% del total de la energía a partir de carbohidratos, pero sólo 10% de descenso a partir de azúcar libre (carbohidratos simples).
La distinción entre "carbohidratos buenos" y "carbohidratos malos" es un atributo importante de las dietas bajas en carbohidratos, las cuales promueven una reducción en el consumo de granos y almidones en favor de proteínas. El resultado es una reducción en los niveles de insulina usada para metabólizar el azúcar y un incremento en el uso de grasas para energía a través de la cetosis, un proceso también conocido como hambre de conejo.
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Ph intestino delgado= 6.
