Carbohidratos

I. CARACTERISTICAS BIOQUIMICAS DE LOS HIDRATOS DE CARBONO

1.- Importancia biomédica

Los carbohidratos están ampliamente distribuidos en los vegetales y animales; tienen importantes funciones estructurales y metabolicas. En los vegetales, la glucosa se sintetiza a partir del CO2 y agua, por medio de fotosíntesis, y es almacenada como almidón o usada para sintetizar celulosa de la pared de las células vegetales. Los animales sintetizan carbohidratos a partir de aminoácidos, pero casi todos los carbohidratos vienen de los vegetales. Casi todo el carbohidrato de la dieta se absorbe al torrente sanguíneo como glucosa formada mediante hidrólisis del almidón y los disacáridos de la dieta, y otros azúcares se convierten en glucosa en el hígado.

2.- Clasificación

1. Monosacáridos, son azúcares que no se pueden metabolizar hacia carbohidratos más simples. Pueden clasificarse en triosas, tetrosas, pentosas, hexosas o heptosas, dependiendo del número de átomos de carbono, y como aldosas y cetosas,si tienen un grupo aldehído o cetona.

2. Disacáridos, son productos de condensación de los monosacáridos. Los ejemplos principales son: sacarosa (glucosa a1-2 fructosa), lactosa (galactosa b1-4 glucosa), maltosa (glucosa a1-2 glucosa).

3. Oligosacáridos, son producto de la condensación de 3 a 10 monosacáridos. Case ninguno es digerido por las enzimas del ser humano.

4. Polisacáridos, son productos de la condensación de más de 10 unidades de monosacáridos. Además de almidón y dextrina los alimentos contienen otros polisacáridos que se conocen en conjunto como polisacáridos no almidón; las enzimas del ser humano no los digieren, y son el principal componente de la fibra dietética.

3.- Monosacáridos de importancia fisiológica

Los derivados de triosas, tetrosas y pentosas, y un azúcar de 7 carbonos (sedoheptulosa) se forman como intermediarios metabólicos de la glucolisis y de la vía de la pentosa fosfato. Las pentosas son importantes en nucleótidos, ácidos nucleicos y varias coenzimas. La glucosa, galactosa, fructosa y manosa son las hexosas de mayor importancia fisiológica.

4.- Polisacáridos de importancia fisiológica

El almidón es un homopolímero de glucosa que forma una cadena a-glucosídica, llamada glusosano o glucano. Es el carbohidrato más importante de la dieta en cereales, papas, legumbres y otros. Los dos constituyentes principales son amilosa (13-20%), que tiene una estructura helicoidal no ramificada, y amilopectina (80-85%), que consta de cadenas ramificadas compuestas de 24-30 residuos de glucosa unidos por enlaces a1-4 en las cadenas, y por enlaces a1-6 en los puntos de ramificación. El grado al cual la amilasa hidroliza el almidón en los alimentos está determinado por su estructura, el nivel de cristalización o hidratación (resultado del cocinado), y por el hecho de si está encerrado en paredes de células vegetales intactas (indigeribles).

El glucógeno es el polisacárido de almacenamiento en animales. Es una estructura más ramificada que la amilopectina con cadenas de residuos 12-14 a-d-glucopiranosa (enlace a1-4 glucosídico) con ramificaciones mediante enlaces a1-6 glucosídicos.

La celulosa es el principal componente de las paredes de células vegetales. Es insoluble y consta de unidades de b-D-glucopiranosa unidas por enlaces b1-4 para formar cadenas largas y rectas fortalecidas por enlaces de hidrógeno que se entrecruzan. Los mamíferos carecen de enzimas que hidrolicen los enlaces b1-4; de esta manera no pueden digerir celulosa. Es una fuente importante de volumen en la dieta, y principal componente de la fibra de la misma. Los microorganimos que se encuentran en el intestino de los rumiantes y otros herbívoros pueden hidrolizar el enlace y fermentar los productos hacia ácidos grasos de cadena corta.

La quinitina es un polisacárido estructural en el exoesqueleto de crustáceos e insectos, y de hongos.

Los glucosaminoglucanos (mucopolisacáridos) son carbohidratos complejos que contienen azúcares amino y ácido urónico. Si están fijos a proteínas se llaman proteoglucanos. Los proteoglucanos proporcionan la sustancia fundamental. Sostienen grandes cantidades de agua y ocupan espacio, lo que amortigua o lubrica otras estructuras, debido al gran número de grupo –OH y cargas negativas en la molécula que, por repulsión, mantiene separadas las cadenas de carbohidratos. Los ejemplos son el ácido hialurónico, el condroitín sulfato y la heparina.

Las glucoproteínas son proteínas que contienen cadenas de oligosacáridos ramificadas o no ramificadas; se encuentran en membranas celulares y otras situaciones; la albumina sérica es una glucoproteína.

II. DIGESTION, ABSORCION Y METABOLISMO DE LOS HIDRATOS DE CARBONO

1. DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN

Cómo el organismo obtiene energía a partir de los principios inmediatos: orgánicos (hidratos de carbono, lípidos, proteínas…) o inorgánicos (agua, sales minerales).

La digestión es imprescindible para poder absorber los hidratos de carbono, ya que solo podremos hacerlo en forma de monosacáridos; debemos de convertir/degradar todos los hidratos que consumimos en monosacáridos para su posterior absorción.

Constituyen un 50% de la dieta en los países occidentales y hasta un 80% en los países menos desarrollados; por tanto, constituyen un % considerable (50-80%).

En una dieta sana se recomienda que representen entre el 50-60% de las calorías totales de la dieta (30% lípidos y 10% proteínas), no más de un 60% pues supondría un riesgo para la salud (obesidad), pero tampoco menos (forzaría la degradación de lípidos y de proteínas, siendo más grave la de estas últimas, pues no tenemos reserva de proteínas en nuestro cuerpo).

- Almidón: es el hidrato de carbono por excelencia que tomamos en la dieta (más del 60 % de los hidratos de carbono que tomamos). Es un polisacárido de reserva vegetal y es uno de los más saludables porque su digestión es de absorción lenta. Se encuentra en los cereales, pastas, patatas…

Es mejor comer polisacáridos (azúcares complejos) que monosacáridos porque los complejos son digeridos de forma lenta ya que habrá que degradarlos primero a monosacáridos para su posterior absorción, mientras que los azúcares simples o monosacáridos (glucosa, fructosa…) tienen una absorción rápida por lo que llegan inmediatamente a la sangre.

- Sacarosa: azúcar común, pastelería. No deseable pero es un componente importante.

- Lactosa: leche y derivados lácteos.

- Azucares libres (glucosa, fructosa… miel…): son requeridos en menores cantidades.

- Fibra (celulosa): se encuentra en vegetales, cereales integrales, frutas y verduras. Es un componente que no podemos utilizar ni digerir (los rumiantes sí pueden utilizarla), sin embargo, ayuda a eliminar/arrastrar residuos, ya que aumenta el volumen de las heces y facilita su eliminación, por eso hay que incluirla también en la dieta, aunque no en cantidades elevadas (20-30 gr).

Enzimas involucradas en el proceso de la digestión:

Se lleva a cabo con un tipo de enzimas, las GLICOSIDASAS (rompen, hidrolizan los enlaces O-glucosídicos que se forman entre los monosacáridos; catalizan la hidrólisis de enlaces O-glucosídicos). Existen 2 tipos fundamentales de glicosidasas: (1) la α-amilasa y (2) las oligosacaridasas

• α-amilasas: producidas por las glándulas salivales y el páncreas. pH de actuación neutro (6-7). Las de las glándulas salivales actúan en la boca y las del páncreas actúan en el intestino delgado (el páncreas vierte las enzimas que produce al intestino, donde actúan). Hidrolizan enlaces inespecíficos: α (1-4) entre glucosas, *siempre que no pertenezcan a un extremo de la molécula*. Por Ej., un disacárido no lo pueden hidrolizar.

 Oligosacaridasas: solo son producidas por las células del epitelio intestinal (células epiteliales); actúan en la superficie de esas células, y son totalmente específicas para un oligosacárido concreto. Las más importantes son las disacaridasas. Hidrolizan enlaces específicos: entre 2 monosacáridos (disacárido).

La digestión y absorción de los metabolitos tiene lugar en el intestino delgado:

 La mayor parte de la digestión tiene lugar en la 1ª y 2ª porción del intestino: duodeno y yeyuno

 La mayor parte de la absorción tiene lugar en la 2ª y 3ª porción del intestino: yeyuno e íleon.

1. 1.- Digestión del almidón. (análoga para el resto de polisacáridos).

- Boca: actuación de las (glicosidasas) α-amilasas de la saliva (por eso se recomienda para una mejor digestión el cocer los alimentos, para hidratarlos y así mejorar la actuación de estas enzimas).

- Intestino delgado: actuación de las (glicosidasas) α-amilasas producidas por el páncreas.

La acción de estas enzimas convertirán al polisacárido (almidón) en uniones de 2 y 3 glucosas: Unión de 2G = maltosas, Unión de 3G = maltotriosas, estructuras con ramas cortitas llamadas α-dextrinas o dextrinas límite (isomaltosa): pequeñas estructuras con 8-9 glucosas (pequeños polímeros de glucosa).

Las α-amilasas no pueden actuar sobre el resto, solo en los extremos.

Una vez sucedida la degradación previa por las α-amilasas, en la superficie del epitelio intestinal nos encontramos con las oligosacaridasas (disacaridasas), cada una de las cuales actuará sobre

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