Los Carbohidrat

os

Introducción• Los organismos vivos producen compuestos orgánicos muy

diferentes de las sustancias inorgánicas de la tierra. Entre los primeros compuestos orgánicos estudiados, estaban aquellos producidos por organismos vivos, lo que explica el término orgánico. En la actualidad muchos compuestos orgánicos se producen de manera sintética en la industria. Ya sean sintéticos o producidos por organismos vivos, los compuestos orgánicos tienen una cosa en común. Todos contienen carbono. Los organismos vivos sintetizan muchos tipos de compuestos orgánicos. Algunos de los compuestos simples se usan como bloques de construcción para formar moléculas complejas y grandes llamadas Macromoléculas. Las macromoléculas son esenciales para la vida. Hay cuatro clases de ellas: Carbohidratos, Proteínas, Lípidos y Ácidos Nucleicos.

• Los carbohidratos son sustancias formadas por átomos de Carbono, Hidrógeno y Oxígeno en una proporción de 1 carbono, 2 hidrógenos y 1 oxígeno, aproximadamente. Debido a que el hidrógeno y el oxígeno están presentes en la misma proporción que el agua; además, tienen carbono se les llaman carbohidratos ya que hydros significa agua.

ObjetivosObjetivo general: • Definir los diferentes compuestos orgánicos

en la naturaleza, describiendo sus características generales que les permitan explicar distintas fuentes de obtención de carbohidratos para el ser humano.

Objetivos Específicos: • Clasificar los carbohidratos de acuerdo a su

grado de complejidad y según su función que cumplen en la naturaleza a fin de tener el dominio superior del contenido

Generalidades de los Carbohidratos

• Los carbohidratos son sustancias formadas por carbono, hidrógeno y oxígeno que son sintetizados a partir de CO2 y de H2O por los organismos fotosintéticos mediante el aprovechamiento de la energía de la luz

• La glucosa es el carbohidrato más abundante en la naturaleza. También se le conoce como azúcar sanguínea, azúcar de uva, o dextrosa. Los animales obtienen glucosa al comer plantas o al comer alimentos que la contienen. Las plantas obtienen glucosa por un proceso llamado fotosíntesis.

Los mamíferos pueden convertir la sacarosa (azúcar de mesa), lactosa (azúcar de la leche), maltosa y almidón en glucosa, la cual es oxidada para obtener energía, o la almacenan como glicógeno (un polisacárido). Cuando el organismo necesita energía, el glicógeno es convertido de nuevo a glucosa. La glucosa puede convertirse a grasas, colesterol y otros esteroides, así como a proteínas. Las plantas convierten el exceso de glucosa en un polímero llamado almidón (el equivalente al glicógeno), o celulosa, el principal polímero estructural.

El carbono es el elemento más abundante en las moléculas que forman a los seres vivos de los cuales constituye alrededor del 50 % de su peso. El hidrógeno es el elemento más ligero y está formado por un núcleo conteniendo un protón y un electrón que se encuentra en un orbital 1s. El oxígeno, constituye entre el 25 y el 30 % de las moléculas que forman a los seres vivos.

 Los carbohidratos están presentes fundamentalmente en los vegetales (frutas y hortalizas). En este grupo de alimentos, los carbohidratos son el grupo mayoritario después del agua. Pueden suponer entre un 2-20% de la composición total de los vegetales. El pepino, por ejemplo, tiene pocos carbohidratos, y los que más tienen son los vegetales amiláceos que son los que tienen una gran cantidad de concentración de almidón.

Los carbohidratos pueden ser diferentes en cuanto a su peso molecular, los hay simples y complejos. Los azúcares simples más importantes son la glucosa, la fructosa o la sacarosa. La importancia que tienen es por el sabor dulce que confiere a los alimentos lo que les hace mucho más atractivos.Otro azúcar importante pero este ya complejo es el almidón. Es la forma en la que el tejido vegetal reserva energía. El ser humano lo digiere y a veces lo almacena para energía.La mayor parte de los azúcares que se obtienen en nuestra dieta provienen de los añadidos a los productos elaborados que tienen más que los naturales.La sacarosa que se obtienen de la caña de azúcar o de la remolacha es la que más se utiliza. La lactosa es el más importante de origen animal.

Clasificación de los Carbohidratos

Clasificación Fórmula Ejemplos

Monosacáridos C6H12O6

BiosasTriosas

TetraosasPentosas

Hexosas

Oligasacáridos

C6H12O5

si, N(2,12)

DisacáridosTrisacaridos

Tetrasacaridos

Polisacáridos

C6H12O5Reserva

Estructurales

Gomas

OHC 6126 OHC 5106nOHC )(

5106

Los Monosacárid

osLos monosacáridos o azúcares, simples no pueden hidrolizarse para formar azúcares más simples; ya que son los carbohidratos más simples, conteniendo de 3 a 7 átomos de carbono nombrándose dando referencia el números de carbonos (3-12), terminando en el sufijo osa

Como ya esta señalado, en una primera aproximación, son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas. La estructua contiene pues, varios grupos hidroxilos y un grupo carbonilo. El sufijo que se utiliza al referirnos a ellos es "osa". Una hexosa es por tanto, un monosacárido de seis átomos de carbono. Si el carbonilo se presenta como aldehído será una aldohexosa y si se presenta de forma similar a una cetona, diremos es una cetohexosa. La mayoría de los monosacáridos naturales son pentosas o hexosas.

Están formados por 3, 4, 5, 6 ó 7 átomos de carbono. Químicamente son polialcoholes, es decir, cadenas de carbono con un grupo –OH cada carbono, en los que un carbono forma un grupo aldehído o un grupo cetona. En base al grupo funcional los monosacáridos se clasifican en dos grupos:

Aldosas: Contienen en su estructura un grupo formilo (grupo de aldehídos).

Cetosas: Contienen en su estructura un grupo oxo (grupo de cetonas. Ejemplos:

Los monosacáridos se nombran de acuerdo al número de carbonos que presenta la molécula:

Triosas: tres carbonos. Ejemplo el griceraldehído. Tetrosas: cuatro carbonos. Ejemplo la eritrosa Pentosas: cinco carbonos. Ejemplo la ribosa Hexosas: seis carbonos. Ejemplo la fructosa Heptosas: siete carbonos

• Los monosacáridos son inestables por naturaleza, para estabilizarse, se ciclan, para esto los grupos aldehídos o cetonas reaccionar con un hidroxilo de la misma molécula convirtiéndola en anillo. Las hexosas se ciclan en anillo piranóbico y las pentosas en anillo furanóbico

Características de los Monosacáridos

Azucares simplesCristalizablesSolubles en aguaPoco solubles en etanolAmplio espectro de dulzuraMutarrotaciónDesvían la luz polarizada

Estructura de los monosacáridos

Pentosas (C5)• Aldosas: ribosa, arabinosa, xilosa,

lixosa• Cetosa: ribulosa, xilulosa

Hexosas (C6):• Aldosas: glucosa, manosa, galactosa

HexosasGalactosa Leche, oligo y

polisacáridos

Glucosa Plantas y animales

Manosa Polisacáridos

L-ramnosa Gomas vegetales, glucosidos

Cetosas Nombre Fuente

Hexulosa D-fructosa Miel, Frutas

D-Psicosa Residuos de malazas

Heptulosa D-mano-2-hetulosa

Aguacate

Octulosa D-glicero, D-manosa, D-octulosa

Aguacate

Nonulosa D-éritro, L-gluco, 2-nonulosa

Aguacate

Monosacáridos ImportantesGLUCOSA . Es una aldohexosa conocida también conocida con el nombre de dextrosa. Es el azúcar más importante. Es conocida como “el azúcar de la sangre”, ya que es el más abundante, además de ser transportada por el torrente sanguíneo a todas las células de nuestro organismo.

La GalactosaEsta pequeña diferencia que podría parecer sin importancia, hace de estas dos moléculas compuestos de la misma familia, pero con características físicas y químicas diferentes. Igualmente su función bioquímica no es la misma. La estructura cíclica de la galactosa es:

La fructosa es una cetohexosa de fórmula . Es también un isómero de la glucosa y la galactosa. Su fórmula estructural y su estructura cíclica son:

La RibosaEs una aldopentosa presente en el adenosin trifosfato (ATP) que es una molécula de alta energía química, la cual es utilizada por el organismo. La ribosa y uno de sus derivados, la desoxirribosa, son componentes de los ácidos nucleicos ARN y ADN respectivamente.

Los Disacáridos• Los disacáridos o azúcares dobles son un tipo

de hidratos de carbono, o carbohidratos, formados por la unión de dos monosacáridos iguales o distintos mediante enlace O-glucosídico, mono o dicarbonílico

• Los disacáridos están formados por dos moléculas de monosacáridos que pueden ser iguales o diferentes.

• Los disacáridos no se utilizan como tales en el organismo, sino que éste los convierte a glucosa. En este proceso participa una enzima específica para cada disacárido, lo rompen y se producen los monosacáridos que los forman.

La SacarosaEste disacárido está formado por una unidad de glucosa y otra de fructuosa, y se conoce comúnmente como azúcar de mesa. La sacarosa se encuentra libre en la naturaleza; se obtiene principalmente de la caña de azúcar que contiene de 15-20% de sacarosa y de la remolacha dulce que contiene del 10-17%.  La caña de azúcar en América y la remolacha azucarera en Europa, son las dos principales fuentes de sacarosa. La estructura de la sacarosa es:

La Lactosa

Es un disacárido formado por glucosa y galactosa. Es el azúcar de la leche; del 5 al 7% de la leche humana es lactosa y la de vaca, contiene del 4 al 6%.La estructura de la lactosa es:

La MaltosaEs un disacárido formado por dos unidades de glucosa. Su fuente principal es la hidrólisis del almidón, pero también se encuentra en los granos en germinación. La Isomaltosa, Trehalosa, Celobiosa: Formadas por la unión de dos glucosas, son diferentes dependiendo de la unión entre las dos glucosas. Todas ellas tienen poder reductor, salvo la trehalosa. Su estructura es:

Los Polisacáridos• Son los

carbohidratos más complejos formados por muchas unidades de monosacáridos La masa molecular de los polisacáridos es de miles de gramos / mol.

Polisacáridos Más importantes

El AlmidónEste polisacárido está formado por unidades de glucosa, por tanto es un polímero de ésta. Se encuentra en los cereales como maíz, arroz y trigo, también se encuentra en las papas. El almidón es ampliamente utilizado en la industria. Algunos ejemplos son:

1. Industria del papel y cartón.2. Industria alimenticia Industria textil3. Industria farmacéutica y cosmética 4. Industria de los edulcorantes

La Celulosa

La celulosa, al igual que el almidón es un polímero de glucosa. El tipo de enlace que une las moléculas de glucosa en la celulosa, es diferente del enlace que une las del almidón, por esta razón la celulosa no se puede utilizarse por el organismo humano como alimento, ya que carece de las enzimas necesarias para romper ese tipo de enlace, pero tiene un papel importante como fibra en el intestino grueso.El algodón por ejemplo, es casi celulosa pura, la madera también es fuente de celulosa. La celulosa se utiliza principalmente en la industria textil y en la fabricación del papel.

Glucógeno

Es la reserva de carbohidratos en el reino animal. Se almacena especialmente en el hígado y en los músculos. Conforme el organismo lo va requiriendo, el glucógeno se convierte a glucosa la cual se oxida para producir energía.Desde el punto de vista calórico, los carbohidratos aportan alrededor de 4 kcal por gramo de energía. La reserva como glucógeno de los carbohidratos en realidad es pequeña. Si hay exceso de carbohidratos en la alimentación, se transforman en lípidos para almacenarse como grasa en el organismo.

Clasificación de los Polisacáridos según su

función biológicaPolisacáridos de Reserva• . Los polisacáridos de

reserva representan una forma de almacenar azúcares sin crear por ello un problema osmótico. La principal molécula proveedora de energía para las células de los seres vivos es la glucosa. Su almacenamiento como molécula libre, dado que es una molécula pequeña y muy soluble, daría lugar a severos problemas osmóticos y de viscosidad, incompatibles con la vida celular.

Polisacáridos Estructurales

• Estructura de la celulosa. Se trata de glúcidos que participan en la construcción de estructuras orgánicas. Los más importantes son los que constituyen la parte principal de la pared celular de plantas, hongos y otros organismos eucarióticos osmótrofos, es decir, que se alimentan por absorción de sustancias disueltas.

Según su compocisiónHomopolisacáridos:

están formados por la repetición de un monosacárido

Heteropolisacáridos: están formados por la repetición ordenada de un disacárido formado por dos monosacáridos distintos

Metabolismo de los carbohidratosSe define como metabolismo de los carbohidratos a los procesos bioquímicos de formación, ruptura y conversión de los carbohidratos en los organismos vivos. Los carbohidratos son las principales moléculas destinadas al aporte de energía, gracias a su fácil metabolismo. El carbohidrato más común es la glucosa; un monosacárido metabolizado por casi todos los organismos conocidos. La oxidación de un gramo de carbohidratos genera aproximadamente 4 Kcal de energía; algo menos de la mitad que la generada desde lípidos.

• El metabolismo de los carbohidratos consiste en:

• Digestión• Transporte• Almacenamiento• Degradación• Biosíntesis

• DIGESTIÓN DE CARBOHIDRATOS

• Los carbohidratos más abundantes en losalimentos son el almidón (en productos vegetales) y el glucógeno (en productos animales).

• Ambos, junto con otros carbohidratos minoritarios en los alimentos, se convierten en glucosa.

TRANSPORTE DE CARBOHIDRATOSLa glucosa se transporta del intestino al hígado y de este órgano al resto de los tejidos por el torrente sanguíneo.El lactato se transporta del músculo al hígado.

• DEGRADACIÓN DE CARBOHIDRATOS

• El glucógeno se degrada en la glucogenólisis produciendo glucosa.

• La glucosa se degrada en:• La glucólisis produciendo

piruvato y energía.• La ruta de las pentosas

fosfato, produciendo poder reductor y pentosas.

ALMACENAMIENTO DE CARBOHIDRATOSLos carbohidratos se almacenan en forma de glucógeno en hígado y músculo.Dada su mayor masa, el principal reservorio de carbohidratos es el músculo

• BIOSÍNTESIS DE CARBOHIDRATOS

• El glucógeno se sintetiza en la ruta conocida como Gluconeogénesis.

• La glucosa se sintetiza en dos rutas:

• La Gluconeogénesis.• El ciclo de Calvin en la

fotosíntesis, a partir del CO2 atmosférico.

Gluconeogénesis

• La Gluconeogénesis es la producción de nueva glucosa. Si molécula no es necesitada inmediatamente se almacena bajo la forma de Glucógeno. Generalmente en personas con requerimientos de glucosa bajos (poca actividad física), el glucógeno se encuentra almacenado en el hígado pero este puede ser utilizado y metabolizado por 2 enzimas la enzima desrramificante y la glucógeno fosforilasa.

Glicerol• El proceso empieza cuando

el glicerol (que viene desde el proceso de lipidolisis) se fosforila para obtener así el glicerol 3 fosfato. Este proceso es catalizado por la enzima Glicerol Quinasa, el glicerol 3 fosfato se convierte en dihidroxiacetona fosfato, este proceso es catalizado por la glicerol 3 fosfato óxido-reductasa, la dihidroxiacetona fosfato se convierte en fructosa 1,6 bisfofato, ésta pasa a por otra enzima convierte en glucosa por medio de la Glucosa

Desde ácidos grasos

• El mecanismo empieza cuando los ácidos grasos mediante el proceso de lipidolísis se degradan hasta propionato, luego éste mediante una serie de reacción, ingresa al ciclo de Krebs, mediante la molécula de Succinil S Coa (coenzima A) y luego pasa a fumarato, luego malato y es ahí en donde se produce un pequeño inconveniente, debido a que la membrana de la mitocondria no es permeable para malato.

Desde Láctico• El desplazamiento de las

moléculas de lactato y piruvato (en condiciones de requerimiento de energía) esta hacia piruvato esto es realizado por la enzima lactato dehidrogenasa, desde pirúvico es casi imposible detener el proceso y este se carboxila (mediante la piruvato carboxilasa) para poder entrar a la mitocondria como oxal acetato.

Importancia de los carbohidratos

• Los carbohidratos desempeñan diversas funciones, siendo las de reserva energética y formación de estructuras las dos más importantes

• Los carbohidratos representan las principales moléculas almacenadas como reserva en los seres vivos junto con los lípidos

Los glúcidos son las principales sustancias elaboradas en la fotosíntesis y son almacenados en forma de almidón en cantidades elevadas en las plantas. El producto equivalente en los animales es el glucógeno, almacenados también en cantidades importantes en el músculo y en el hígado. En el músculo proporciona una reserva que puede ser inmediatamente utilizada como fuente de energía para la contracción muscular y en el hígado sirve como reservorio para mantener la concentración de glucosa en la sangre

Los monosacáridos son los productos digestivos finales de los glúcidos que ingresan a través de la circulación portal al hígado donde, alrededor del 60%, son metabolizados. En el hígado, la glucosa también se puede transformar en lípidos que se transportan posteriormente al tejido adiposo

Categorías de los

carbohidratos

Carbohidratos Simples. Básicamente, azúcar o glucosa. Los alimentos que contienen los carbohidratos simples son dulces, como las galletas, la fruta, el azúcar, la miel, el caramelo, la torta, etc. Los carbohidratos simples son fáciles de digerir. Los carbohidratos pasan en su circulación sanguínea muy rápidamente. 

Carbohidratos

ComplejosÉstos se encuentran en granos y vegetales. Aunque los carbohidratos simples y complejos proporcionan la glucosa, los carbohidratos complejos proporcionan varias ventajas alimenticias. Las vitaminas, los minerales, fibra está también en los alimento que contienen los carbohidratos complejos. 

Conclusiones• Es muy importante en nuestra carrera,

saber diferenciar que sustancias pueden ingerir cierto organismo cual las pueden rechazar y como pueden reaccionar algunas con un cierto organismo metabolizándolas.

• Alimentos como por ejemplo: el pan, las pastas, las frutas, las verduras y otros alimentos contiene carbohidratos ya que son de suma importancia para nuestro organismo y así adquirir las fuerzas necesarias y realizando el metabolismo y funciones de nuestro cuerpo humano

• El cuerpo humano utiliza los carbohidratos en forma de glucosa. La glucosa también se puede transformar en glucógeno, un polisacárido similar al almidón, que es almacenado en el hígado y en los músculos como fuente de energía de la que el cuerpo puede disponer fácilmente. El cerebro necesita utilizar la glucosa como fuente de energía, ya que no puede utilizar grasas para este fin. Por este motivo se debe mantener constantemente el nivel de glucosa en sangre en un nivel óptimo. La glucosa puede provenir directamente de los carbohidratos de la dieta o de las reservas de glucógeno. Varias hormonas, entre ellas la insulina, trabajan rápidamente para regular el flujo de glucosa que entra y sale de la sangre y mantenerla a un nivel estable.

Gracias por su atención