Carbohidratos: Estructura, Función y Clasificación en Biología
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Carbohidratos: estructura, función y clasificación
CH: el almidón, la lactosa y la sacarosa no son digeribles por los humanos; junto con la D-glucosa y la D-fructosa, son fuentes de energía que aportan entre el 70 y el 80 % de las calorías de la dieta. Su estructura química determina su función y las características de los alimentos.
Estructura y función
La glucosa es la forma de hidratos de carbono (HC) más importante en el metabolismo de las células. Se almacena como glucógeno (animal) o almidón (vegetal). Su combustión genera 4 cal/g.
La fibra cruda es la fracción de polisacáridos no digerible; no produce energía.
Oligosacáridos de importancia nutricional
Rafinosa: formada por sacarosa y galactosa. Es el principal oligosacárido de la soja, las habas y las legumbres, y provoca flatulencia.
Estaquiosa: tetrasacárido formado por 2 moléculas de galactosa, 1 de fructosa y 1 de glucosa. Se encuentra en las leguminosas y produce flatulencia.
Clasificación de los monosacáridos
Según el grupo funcional, los azúcares se clasifican en:
Aldosas: poseen grupo aldehído.
Cetosas: poseen grupo cetona.
La estructura de los carbohidratos se representa mediante proyecciones de Fischer.
Propiedades de los monosacáridos
Los monosacáridos son insolubles en etanol pero solubles en agua. La glucosa es el monosacárido más abundante en frutas y hortalizas.
Epímeros: azúcares que solo difieren en la estereoquímica de un carbono.
Estructura cíclica de los monosacáridos
Los azúcares o monosacáridos de 5 o 6 carbonos forman estructuras moleculares cíclicas. La ciclación resulta de la interacción entre grupos funcionales en carbonos distales. Las formas α y β se llaman anómeros.
Aminoazúcares
Se forman por sustitución de un grupo OH por un grupo amino.
La D-glucosamina es componente del ácido hialurónico.
La D-galactosamina es componente de la condroitina.
En general se encuentran en forma acetilada, formando la N-acetilglucosamina y la N-acetilgalactosamina.
No se encuentran en estado libre, sino incorporados a moléculas como glucolípidos y glucoproteínas.
En estado libre, las hexosaminas son tóxicas para las células hepáticas.
Forman parte de la glucoproteína de la leche, la caseína κ.
Forman parte de la pared celular de las bacterias gram positivas.
Desoxiazúcares
Se producen al reemplazar un grupo OH por un H. El más importante es la 2-desoxi-D-ribosa.
Azúcares alcoholes o polioles
Se producen por reducción de los grupos aldehído o cetona del azúcar, originando el hidroxilo correspondiente. Su poder edulcorante es variable, pero nunca superior al de la sacarosa.
Glucósidos
Cuando el grupo -OH del carbono anomérico (reductor) de un monosacárido se une a otro monosacárido, se genera un disacárido.
Oligosacáridos
El azúcar de remolacha, de caña, de mesa o simplemente azúcar es el compuesto orgánico de mayor venta en el mundo.
Sacarosa: enlace glucosídico lábil al calor y a los ácidos. Presenta alta solubilidad y alta capacidad de hidratación.
Azúcar invertido
Es una mezcla de azúcares producida cuando la sacarosa se hidroliza química o enzimáticamente.
Se produce de forma natural en la miel.
Se encuentra en jugos de fruta con pH ácido que sufren tratamiento térmico.
Tiene mayor poder endulzante que el azúcar común.
Dificulta la cristalización del agua.
Otros oligosacáridos
Maltosa: es el azúcar de la malta, un grano de cebada germinado que se usa en la elaboración de cerveza. Se obtiene por hidrólisis del almidón y del glucógeno. Posee 2 moléculas de glucosa unidas por enlace tipo α(1→4).
Lactosa: es el azúcar de la leche de los mamíferos. Es menos soluble que la sacarosa y presenta solo el 25 % de su poder edulcorante. Algunos individuos no la toleran.
Polisacáridos
Los polisacáridos presentes en los organismos suelen estar formados por unos cuantos tipos de monosacáridos.
Homopolisacáridos: formados por un solo tipo de monosacárido.
Heteropolisacáridos: formados por más de un tipo de monosacárido.
La celulosa y la quitina son polisacáridos con enlaces β-glucosídicos que constituyen materiales estructurales. El almidón y el glucógeno tienen enlaces α-glucosídicos y sirven como polímeros para el almacenamiento de carbohidratos en plantas y animales.