3.5: Carbohidratos
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¿Qué son los carbohidratos?
Los carbohidratos son la clase más común de compuestos bioquímicos. Incluyen azúcares y almidones. Los carbohidratos se utilizan para proporcionar o almacenar energía, entre otros usos. Como la mayoría de los compuestos bioquímicos, los carbohidratos están construidos con pequeñas unidades repetitivas, o monómeros, que forman enlaces entre sí para formar moléculas más grandes, llamadas polímeros. En el caso de los carbohidratos, las pequeñas unidades repetitivas se conocen como monosacáridos. Cada monosacárido consta de seis átomos de carbono, como se muestra en el modelo de la glucosa monosacárido a continuación.
Azúcares
Los azúcares son el nombre general de los carbohidratos dulces, de cadena corta y solubles, que se encuentran en muchos alimentos. Su función en los seres vivos es proporcionar energía. Los azúcares más simples consisten en un solo monosacárido. Incluyen glucosa, fructosa y galactosa. La glucosa es un azúcar simple que es utilizado como energía por las células de los seres vivos. La fructosa es un azúcar simple que se encuentra en las frutas, y la galactosa es un azúcar simple que se encuentra en la leche.
Otros azúcares contienen dos moléculas de monosacáridos y se llaman disacáridos. Un ejemplo es la sacarosa o azúcar de mesa. Está compuesto por una molécula de fructosa y una molécula de glucosa. Otros disacáridos incluyen maltosa (dos moléculas de glucosa) y lactosa (una molécula de glucosa y una molécula de galactosa). La lactosa se encuentra naturalmente en la leche. Algunas personas no pueden digerir la lactosa. Si beben leche, provoca gases, calambres y otros síntomas desagradables a menos que la leche haya sido procesada para eliminar la lactosa.
Carbohidratos Complejos
Los azúcares simples forman la base de carbohidratos más complejos. Las formas cíclicas de dos azúcares se pueden unir entre sí por medio de una reacción de condensación. La siguiente figura muestra cómo una molécula de glucosa y una molécula de fructosa se combinan para formar una molécula de sacarosa. Un átomo de hidrógeno de una molécula y un grupo hidroxilo de la otra molécula se eliminan como agua, con un enlace covalente resultante que une los dos azúcares juntos en ese punto.
La glucosa y la fructosa se combinan para producir el disacárido sacarosa en una reacción de condensación como se muestra en la Figura\(\PageIndex{3}\). La sacarosa, comúnmente conocida como azúcar de mesa, es un ejemplo de un disacárido.
Un disacárido es un carbohidrato formado por la unión de dos monosacáridos. Otros disacáridos comunes incluyen lactosa y maltosa. La lactosa, un componente de la leche, se forma a partir de glucosa y galactosa, mientras que la maltosa se forma a partir de dos moléculas de glucosa. Durante la digestión, estos disacáridos se hidrolizan en el intestino delgado para formar los monosacáridos componentes, que luego se absorben a través de la pared intestinal y hacia el torrente sanguíneo para ser transportados a las células.
Algunos carbohidratos consisten en cientos o incluso miles de monosacáridos unidos en largas cadenas. Estos carbohidratos se llaman polisacáridos (“muchos sacáridos”). Los polisacáridos también se conocen como carbohidratos complejos. Los carbohidratos complejos que se encuentran en los seres vivos incluyen almidón, glucógeno, celulosa y quitina. Cada tipo de carbohidrato complejo tiene diferentes funciones en los organismos vivos pero generalmente o bien almacenan energía o conforman ciertas estructuras de los seres vivos.
Almidón
El almidón es un carbohidrato complejo que las plantas elaboran para almacenar energía. Por ejemplo, las papas que se muestran a continuación están llenas de almidones que consisten principalmente en unidades repetitivas de glucosa y otros azúcares simples. Las hojas de las plantas de papa producen azúcares por fotosíntesis, y los azúcares se transportan a tubérculos subterráneos donde se almacenan como almidón. Cuando comemos alimentos ricos en almidón como las papas, nuestro sistema digestivo los descompone los almidones en azúcares, los cuales proporcionan energía a nuestras células. Los almidones se digieren fácil y rápidamente con la ayuda de enzimas digestivas como la amilasa, que se encuentra en la saliva. Si mastica una galleta saltina con almidón durante varios minutos, puede comenzar a probar los azúcares liberados a medida que se digiere el almidón.
Glucógeno
Los animales no almacenan energía como almidón. En cambio, los animales almacenan la energía extra como el complejo glucógeno carbohidrato. El glucógeno es un polisacárido de la glucosa. Sirve como una forma de almacenamiento de energía tanto en hongos como en animales y es la principal forma de almacenamiento de glucosa en el cuerpo humano. En los seres humanos, el glucógeno se elabora y almacena principalmente en las células del hígado y los músculos. Cuando se necesita energía de cualquiera de los depósitos de almacenamiento, el glucógeno se descompone en glucosa para su uso por las células. El glucógeno muscular se convierte en glucosa para su uso por las células musculares, y el glucógeno hepático se convierte en glucosa para su uso en todo el resto del cuerpo. El glucógeno forma una reserva de energía que puede movilizarse rápidamente para satisfacer una necesidad repentina de glucosa, pero una que es menos compacta que las reservas de energía de los lípidos, que son la forma primaria de almacenamiento de energía en los animales.
El glucógeno juega un papel crítico en la homeostasis de los niveles de glucosa en la sangre. Cuando los niveles de glucosa en sangre aumentan demasiado, el exceso de glucosa se puede almacenar en el hígado convirtiéndolo en glucógeno. Cuando los niveles de glucosa en la sangre caen demasiado bajos, el glucógeno en el hígado puede descomponerse en glucosa y liberarse en la sangre.
Celulosa
La celulosa es un polisacárido que consiste en una cadena lineal de varios cientos a muchos miles de unidades de glucosa unidas. La celulosa es un componente estructural importante de las paredes celulares de las plantas y muchas algas. Los usos humanos de la celulosa incluyen la producción de cartón y papel, los cuales consisten principalmente en celulosa de madera y algodón. Las fibras de algodón que se muestran a continuación son aproximadamente 90 por ciento de celulosa.
Ciertos animales, incluyendo termitas y rumiantes como las vacas, pueden digerir la celulosa con la ayuda de microorganismos que viven en su intestino. Los humanos no pueden digerir la celulosa, pero sin embargo juega un papel importante en nuestra dieta. Actúa como un agente de carga atrayente de agua para las heces en el tracto digestivo y a menudo se le conoce como “fibra dietética”.
Quitina
La quitina es un polímero de cadena larga de un derivado de la glucosa. Se encuentra en muchos seres vivos. Por ejemplo, es un componente de las paredes celulares de los hongos, los exoesqueletos de artrópodos como crustáceos e insectos (incluido el escarabajo representado en la Figura\(\PageIndex{7}\)), y los picos y conchas internas de animales como calamares y pulpos. La estructura de la quitina es similar a la de la celulosa.
Probablemente sepas que debes comer mucha fibra, pero ¿sabes cuánta fibra necesitas, cómo contribuye la fibra a una buena salud o qué alimentos son buenas fuentes de fibra? La fibra dietética consiste principalmente en celulosa, por lo que se encuentra principalmente en alimentos de origen vegetal, incluyendo frutas, verduras, granos integrales y legumbres. La fibra dietética no puede ser descompuesta y absorbida por tu sistema digestivo. En cambio, pasa relativamente sin cambios a través de su tracto gastrointestinal y se excreta en las heces. Así es como te ayuda a mantenerte saludable.
La fibra en los alimentos se clasifica comúnmente como fibra soluble o insoluble.
- La fibra soluble se disuelve en agua para formar una sustancia similar a un gel a medida que pasa por el tracto gastrointestinal. Sus beneficios para la salud incluyen la disminución de los niveles sanguíneos de colesterol y glucosa. Las buenas fuentes de fibra soluble incluyen avena entera, guisantes, frijoles y manzanas.
- La fibra insoluble no se disuelve en agua. Este tipo de fibra aumenta la mayor parte de las heces en el intestino grueso y ayuda a mantener los desechos de alimentos en movimiento, lo que puede ayudar a prevenir o corregir el estreñimiento. Las buenas fuentes de fibra insoluble incluyen trigo integral, salvado de trigo, frijoles y papas.
¿Cuánta fibra necesitas para una buena salud? Eso depende de tu edad y sexo. El Instituto de Medicina recomienda la ingesta diaria de fibra para adultos que se muestra en la siguiente tabla. La mayoría de los dietistas recomiendan además una proporción de aproximadamente 3 partes de fibra insoluble por 1 parte de fibra soluble cada día. La mayoría de los alimentos ricos en fibra contienen ambos tipos de fibra, por lo que generalmente no es necesario realizar un seguimiento de los dos tipos de fibra siempre que su ingesta general de fibra sea adecuada.
Use etiquetas de alimentos y mostradores de fibra en línea para averiguar cuánta fibra total come en un día típico. ¿Estás consumiendo suficiente fibra para una buena salud? Si no, considera formas de aumentar tu ingesta de esta importante sustancia. Por ejemplo, sustituir los granos integrales por granos refinados, comer más legumbres como los frijoles, y tratar de consumir al menos cinco porciones de frutas y verduras cada día.
| Género | 50 años o menos | 51 años o más |
|---|---|---|
| Macho | 38 gramos | 30 gramos |
| Hembra | 25 gramos | 21 gramos |
Resumen
- Los carbohidratos son la clase más común de compuestos bioquímicos. El componente básico de los carbohidratos es el monosacárido, que consta de seis átomos de carbono.
- Los azúcares son carbohidratos dulces, de cadena corta, solubles que se encuentran en muchos alimentos y nos suministran energía. Los azúcares simples, como la glucosa, consisten en un solo monosacárido. Algunos azúcares, como la sacarosa, o el azúcar de mesa, constan de dos monosacáridos y se llaman disacáridos.
- Los carbohidratos complejos, o polisacáridos, consisten en cientos o incluso miles de monosacáridos. Incluyen almidón, glucógeno, celulosa y quitina. Generalmente o almacenan energía o forman estructuras, como las paredes celulares, en los seres vivos.
- El almidón es un carbohidrato complejo que las plantas elaboran para almacenar energía. Las papas son una buena fuente alimenticia de almidón dietético, que se descompone fácilmente en sus azúcares componentes durante la digestión.
- El glucógeno es un carbohidrato complejo que es elaborado por animales y hongos para almacenar energía. El glucógeno juega un papel crítico en la homeostasis de los niveles de glucosa en sangre en humanos.
- La celulosa es el compuesto bioquímico más común en los seres vivos. Forma las paredes celulares de las plantas y ciertas algas. Como la mayoría de los otros animales, los humanos no pueden digerir la celulosa, pero constituye la mayor parte de la fibra dietética crucial en la dieta humana.
- La quitina es un carbohidrato complejo, similar a la celulosa, que conforma estructuras orgánicas como las paredes celulares de los hongos y los exoesqueletos de insectos y otros artrópodos.
Revisar
- ¿Qué son los carbohidratos? Describir su estructura.
- Compara y contrasta azúcares y carbohidratos complejos.
- Identificar los cuatro tipos principales de carbohidratos complejos y sus funciones.
- Si masticas un alimento con almidón como una galleta salada durante varios minutos, puede comenzar a tener un sabor dulce. Explique por qué.
- Verdadero o Falso. La glucosa es almacenada principalmente por los lípidos en el cuerpo humano.
- Poner los siguientes carbohidratos en orden de menor a mayor: celulosa; fructosa; sacarosa
- Nombra tres carbohidratos que contengan glucosa como monómero.
- Los jeans están hechos de algodón resistente y duradero. Explica cómo crees que este tejido obtiene sus cualidades duras, en base a lo que sabes sobre la estructura de los carbohidratos.
- ¿Cuál crees que es más rápido de digerir: azúcares simples o carbohidratos complejos? Explica tu respuesta.
- Verdadero o Falso. La celulosa se descompone en el sistema digestivo humano en moléculas de glucosa.
- ¿Qué tipo de fibra se disuelve en agua? ¿Qué tipo no se disuelve en agua?
- ¿Cuáles son las similitudes y diferencias entre el glucógeno muscular y el glucógeno hepático?
- ¿Qué carbohidrato es utilizado directamente por las células de los seres vivos para obtener energía?
- ¿Cuál de los siguientes no es un carbohidrato complejo?
- quitina
- almidón
- disacárido
- ninguno de los anteriores
Explora más
Mire el video a continuación para conocer los impactos de los carbohidratos en la salud.
Atribuciones
- Pintura corporal de Cuerpos Pintados, licenciada CC BY 2.0 vía Wikimedia Commons
- Glucosa dominio público vía Wikimedia Commons
- Sacarosa de Christopher Auyeung y Joy Sheng, CC BY-NC 3.0, vía CK-12
- Patatas de Elza Fiuza/ABR, con licencia CC BY 3.0 vía Wikimedia Commons Brasil
- Algodón de KOs, liberado al dominio público a través de Wikimedia Commons
- Escarabajo de junio de diez líneas de Junkyardsparkle, dedicado CC0 vía Wikimedia Commons
- Tres polisacáridos por OpenStax College, con licencia CC BY 3.0 vía Wikimedia Commons Brasil
- Frijoles de Charles Brooking, liberados al dominio público vía Wikimedia Commons
- Texto adaptado de Biología Humana por CK-12 licenciado CC BY-NC 3.0