Biomoléculas

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Introducción

Carbohidrato significa hidrato de catbono.

Este nombre se derivó de las investigaciones de los primeros químicos, quienes observaron que al calentar azúcares por un período prologado de tiempo, en un tubo de ensayo abierto, obtenían un resíduo negro, carbón y gotas de agua condensadas en las paredes del tubo.

Además, el análisis químico de los azúcares y otros carbohidratos indicaron que contenían únicamente carbono, hidrógeno y oxígeno y muchos de ellos tenían la fórmula general Cx(H2O)y.

Ahora se sabe que algunos carbohidratos contienen nitrógeno y azufre además de carbono, hidrógeno y oxígeno. No son compuestos hidratados, como lo son muchas sales inorgánicas (por ejemplo, CuSO4.5H2O. Actualmente, el nombre de carbohidratos se utiliza para designar una clase de compuestos que son aldehídos o cetonas polihidroxiladas, o sustancias que producen estos compuestos por hidrólisis (reacción con agua). Los carbohidratos son los principales componentes de casi todas las plantas, comprenden del 60 al 90% de su masa seca. En contraste, el tejido animal contiene una cantidad comparativamente pequeña de carbohidratos (por ejemplo, menos del 1% en el hombre). Los vegetales utilizan los carbohidratos tanto como fuente de energía así como tejido de sostén, de la misma manera que los animales emplean las proteínas. Los animales no realizan esta síntesis, por lo tanto, dependen del reino animal como fuente de estos compuestos vitales. El hombre, otra especie animal, no solo utiliza carbohidratos en su alimentación (aproximadamente del 60 al 65% en masa de la dieta mundial), sino también para su vestimenta (algodón, lino, rayón), habitación (madera), combustible (madera) y productos de papel (madera).

Clasificación

Los carbohidratos son polihidroxi aldehídos y polihidroxicentonas, o compuestos que se pueden hidrolizar para producir polihidroxi aldehídos y polihidroxi centonas. En los polihidroxi aldehídos, el primer átomo de carbono es el correspondiente al grupo aldehído (-CHO). Generalmente, hay dos a seis carbonos más en la cadena, Cada uno de estos átomos de carbono está unido a un grupo -OH. Las polihidroxi cetonas tienen un grupo carbonilo (C=O) en el segundo átomo de carbono; todos los demás átomos de carbono, en una polihlidroxi cetona, están unidos a un grupo -OH. El gliceraldehído y la dihidroxicentona son las moléculas de carbohidratos más sencillas. Tanto los gliceraldehídos como las dihidroxicetonas contienen tres átomos de carbono y dos grupos -OH; se diferencian con respecto de la ubicación del grupo carbonilo en la cadena. Los carbohidratos se clasifican según sus productos de hidrólisis ácida. Se aceptan tres categorías principales: Los monosacáridos (ejemplo, la glucosa), o azúcares simples, no pueden ser fragmentados en moléculas más pequeñas por hidrólisis. Los disacáridos (ejemplo, la sacarosa), producen dos moléculas de monosacárido por hidrólisis.

Los oligosacáridos producen de dos a diez unidades de monosacáridos Los polisacáridos (ejemplo, la amilosa que por ser tan grande, solo se muestra un segmento), forman muchas (más de diez) moléculas de monosacáridos por hidrólis.

Terminología General de Monosacáridos

Cuando se comentan temas químicos o bioquímicos es más frecuente referirse a los carbohidratos como sacáridos, de la palabra griega que significa algo dulce. Este término es un nombre inapropiado, pues muchos sacáridos, si no es que la mayor parte, no son dulces. Sin embargo, esta terminología nos permite hablar de manera conveniente acerca de unidades individuales de carbohidratos, los monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos. Los nombres generales de los monosacáridos se obtienen en forma análoga a la nomenclatura de compuestos orgánicos por el sistema UIQPA. El número de átomos de carbono de la molécula se denota mediante el prefijo adecuado; el sufijo osa es la designación genérica para todos los azúcares. Por ejemplo, los términos triosa, tetrosa, pentosa y hexosa indican que se trata de monosacáridos de 3, 4, 5, y 6 átomos de carbono, respectivamente. Además, aquellos monosacáridos que contienen un grupo aldehído reciben el nombre de aldosas; los que poseen un grupo cetónico se llaman cetosas. Combinando estos términos, se expresan fácilmente tanto el tipo de grupo carbonilo como el número de átomos de carbono de la molécula. Así, los monosacáridos suelen denominarse , aldopentosas, cetopentosas, cetohexosas.aldotetrosas. Entre las aldopentosas importantes están la D-ribosa y D-desoxirribosa. Entre las aldohexosas importantes están la D-glucosa, D-manosa y D-galactosa. Entre las aldocetosas importantes está la D-fructosa. La glucosa y la fructosa son ejemplos específicos de una aldosa y una cetosa.

Propiedades Físicas

Mono y disacáridos:

Casi todos los mono y disacáridos son sólidos cristalinos e incoloros. Aunque todos los monosacáridos son de sabor dulce, algunos son más dulces que otros. La D-fructosa es la más dulce, e incluso más dulce que la sacarosa (azúcar de mesa). Como pueden formarse puentes de hidrógeno entre sus grupos -OH polares y el agua. Todos los monosacáridos son muy solubles en agua. Son poco solubles en alcohol, y son insolubles en disolventes no polares como el éter dietílico.

Los polisacáridos

Frecuentemente son compuestos amorfos, insolubles e insípidos, con masas molares sumamente grandes.

Actividad Optica

Para comprender la actividad óptica es importante empezar con los estereoisómeros, los cuales son isómeros con la misma fórmula molecular pero diferente localización de sus átomos en el espacio. Los estereoisómeros tienen los mismos átomos entre sí en la misma secuencia; sin embargo, la forma en que los átomos están orientados con respecto a los demás es diferente. Otra clase de estereoisómeros son los enantiómeros. Los enantiómeros son estereoisómeros cuyas imágenes especulares no se pueden superponer entre sí. Consideremos una analogía de los enantiómeros antes de estudiar las moléculas de carbohidratos. ¿Qué ve usted cuando mantiene su mano izquierda frente a un espejo? Si observa cuidadosamente la imagen especular de su mano izquierda verá que ésta tiene la distribución de los dedos igual a los de su mano derecha. ¿Tiene la imagen especular de su mano izquierda la misma relación espacial que los dedos de esa mano? Definitivamente no; la imagen de la mano en el espejo (la misma configuración que su mano derecha) es la opuesta a su mano izquierda. Trate de alinear los dedos de ambas manos; no es posible. Puesto que no se pueden alinear, podemos concluir que la mano izquierda y su imagen especular son diferentes con respecto a sus orientaciones en el espacio. En otras palabras, tienen diferentes configuraciones. Es una propiedad característica de las moléculas quirales que consiste en la desviación del plano en el que vibra una luz polarizada hacia la derecha o hacia la izquierda. Una molécula quiral es aquella que tiene por lo menos un átomo de carbono con cuatro grupos diferentes. La medición de esta propiedad se realiza con un polarímetro. Puedes observar como la luz polarizada atraviesa una muestra constituida por una disolución de la sustancia quiral. La desviación del plano de la luz depende de:

    • Naturaleza de la Muestra
    • Concentración de la disolución
    • Longitud de la celdilla
    • Temperatura

La medida se realiza usando como fuente de luz una lámpara de sodio (línea D) a una determinada temperatura. Una vez anotada la lectura se aplica la fórmula... La lectura que da el aparato es en grados, la celdilla en donde se prepara la disolución suele tener una longitud de 1 dm, y si la solubilidad lo permite las disoluciones se prepara de manera que sea 1. La actividad óptica medida de esta manera se denomina rotación específica.

Estereoisomería

Debido a que todos los carbohidratos tienen átomos de carbono quirales, desde tiempo atrás se reconoció que es necesario un método estándar de representación para describir la estereoquímica de los carbohidratos. El método más difundido emplea las proyecciones de Fischer para describir los centros de quiralidad sobre una página plana. Recuerde que un átomo de carbono tetraédrico se representa en una proyección de Fischer con dos líneas cruzadas. Las líneas horizontales representan los enlaces que salen de la página, y las líneas verticales, los enlaces que están dentro de la misma página. Por convensión, el carbono se coloca en o cerca de la parte superior en las proyecciones de Fischer. Así, el (R)-gliceraldehído, el monosacárido más sencillo se representa de la siguienes formas: ( forma 1) ( forma 2).

Azúcares D, L

El gliceraldehído, la aldosa más sencilla, sólo tiene un centro de quiralidad, de suerte que posee dos formas enantiómeras (imágenes especulares). Sin embargo, sólo el enantiómero dextrorrotatorio se encuentra en forma natural; esto es, una muestra del gliceraldehído que se encuentra en la naturaleza en un polarímetro hace girar la luz polarizada en un plano en la dirección de las manecillas del reloj (+). Dado que se ha demostrado que el (+)-gliceraldehído tiene una configuración R en C2, y por razones históricas anteriores a la adopción del sistema R, S, nos referimos al (R)-(+)-gliceraldehído como D-gliceraldehído (D porque es dextrorrotatorio). El otro enantiómero, (S)-(-)-gliceraldehído se conoce como (L)-gliceraldehído (L por levorrotatorio, o levogiratorio). Debido a la forma en que los monosacáridos se biosintetizan en la naturaleza, la glucosa, la fructosa y casi todos los monosacáridos que se encuentran en la naturaleza tienen la misma configuración estereoquímica R que el D-gliceraldehído en el centro de quiralidad más alejado del grupo carbonilo. En las proyecciones de Fischer, la mayor parte de los azúcares naturales tiene el grupo hidroxilo en el centro inferior de quiralidad a la derecha. Nos referimos a todos estos azúcares como azúcares D. En contraste con los azúcares-D los azúcares-L tienen una configuración S en el centro de quiralidad inferior, con el grupo -OH apuntando hacia la izquierda en las proyecciones de Fischer. Así, un azúcar L es la imágen especular (enantiómero) del azúcar D correspondiente y tiene la configuración opuesta a dicho azúcar en todos los centros de quiralidad. Observe que las notaciones D y L no tienen relación con la dirección en que un azúcar dado hace rotar la luz polarizada en un plano; un azúcar D puede ser dextrorrotatorio o levorrotatorio. El prefijo D indica solamente que el grupo -OH en el centro de quiralidad más bajo esta a la derecha cuando la molécula se dibuja en una proyección de Fischer, con el grupo carbonilo en la parte superior o cerca de ella. Note también que en el sistema de nomenclatura D o L de carbohidratos sólo se describe la configuración de un centro de quiralidad y no se dice nada respecto a la configuración de otros posibles centros de quiralidad. La ventaja del sistema es que permite relacionar un azúcar con otro con rapidez y visualmente.

Configuración de las aldosas

Las aldotetrosas son azúcares de cuatro carbonos con dos centros de quiralidad. Hay 22 = 4 posibles aldotetrosas estereoisómeras, o dos pares de enantiómeros D, L, llamados eritrosa y tetrosa.

Las aldopentosas tienen tres centros de quiralidad y un total de dos elevado al cubo -8- posibles estereoisómeros, o cuatro pares D, L de enantiómeros. Estos cuatro pares se llaman ribosa, arabinosa, xilosa y lixosa. Todos excepto la lixosa, se encuentran en abundancia en la naturaleza. La D-ribosa es un constituyente importante del ARN (ácido ribonucleico), la L-arabinosa se encuentra en las plantas y la xilosa en la madera. Las aldohexosas tienen cuatro centros de quiralidad y un total de dos a la cuarta potencia -16- posibles estereoisómeros, u ocho pares de enantiómeros D, L. Los nombres son alosa, altrosa, glucosa, manosa, gulosa, idosa, galactosa y talosa. De las ocho sólo la D-glucosa (del almidón y la celulosa) y la D-galactosa (de gomas y pectinas) sen encuentran ampliamente en la naturaleza. La D-manosa y la D-talosa también se encuentran en la naturaleza, pero en menor abundancia.

Proyecciones de Fischer de las D-aldosas de tres, cuatro, cinco, y seis átomos de carbono.

Estructuras Cíclicas de Monosacáridos

Los monosacáridos contienen dos grupos funcionales reactivos, un grupo carbonilo y un grupo -OH. Los alcoholes reaccionan con los compuestos carbonílicos. Un aldehído se combina con una molécula de alcohol para producir un hemiacetal. Un hemiacetal es una molécula que contiene un grupo -OH y un grupo -OR unidos a un mismo átomo de carbono. La Reacción de formación de un hemiacetal puede ocurrir dentro de una simple molécula de monosacárido. Esta reacción se denomina reacción intramolecular, es decir, una reacción de un grupo funcional con otro dentro de la misma molécula. Las reacciones intramoleculares ocurren dentro de las moléculas y las reacciones intermoleculares ocurren entre diferentes moléculas. En solución, el grupo -OH del quinto átomo de carbono de la D-glucosa reacciona con el grupo carbonilo del primer átomo de carbono para producir 2 isómeros hemiacetálicos cíclicos de la glucosa, a-D-glucosa y ß-D-glucosa. Después de que ocurre la reacción, el primer átomo de carbono contiene el hemiacetal. En el átomo de carbono 1 se encuentra un grupo -OH y un grupo -OR. El grupo -OR contiene el átomo de oxígeno del quinto átomo de carbono y el grupo -R es la cadena carbonada de la glucosa. Las estructuras cíclicas de la a-D-glucosa y ß-D-glucosa se pueden entender más fácilmente a partir de la siguiente reacción. Las figuras anteriores ilustran las formas cíclicas de la glucosa como proyecciones de Haworth. En ellas el primer átomo de carbono siempre se escribe hacia la derecha del anillo de seis miembros. Los átomos de carbono del 1 al 5 y el átomo de oxígeno forman el anillo. unido al quinto átomo de carbono está el sexto átomo de carbono con sus dos átomos de hidrógeno y el grupo -OH. En una proyección de Haworth se supone que el segundo y tercer átomo de carbono del anillo están delante del plano de la página, y que el quinto átomo de carbono y el átomo de oxígeno están detrás del plano de la página. Los grupos -OH restantes se colocan encima o debajo del plano del anillo. Si se escribe un -OH hacia la derecha en una proyección de Fischer de la forma aldehído de la molécula, el -OH se escribe debajo del plano del anillo en una proyección Haworth. Si en la proyección de Fischer el -OH se escribe a la izquierda, éste se escribe encima del plano del anillo en una proyección de Haworth. La a-D-glucosa y la ß-D-glucosa difieren únicamente en la posición del grupo -OH del carbono hemiacetálico; por lo tanto, son diasteroisómeros. Estas son moléculas que poseen dos o más carbonos asimétricos y no son imágenes en el espejo una de otra (ver cuadro). En la estructura aldehídica de la glucosa, el primer átomo de carbono no es quiral porque sólo tiene tres grupos diferentes unidos a él. Sin embargo, después de que la D-glucosa forma el hemiacetal cíclico, el primer átomo de carbono se vuelve quiral, es decir tiene cuatru grupos. diferentes unidos a él. Este importante átomo de carbono quiral se denomina átomo de carbono anomérico. Si el grupo -OH del átomo de carbono anomérico se escribe hacia abajo del plano del anillo en la proyección de Haworth, entonces la estructura es la a-D-glucosa, y si el grupo -Oh se escribe hacia arriba del plano del anillo, entonces la estructura es la ß-D-glucosa. La a-D-glucosa y la ß-D-glucosa tienen propiedades diferentes. La a-D-glucosa se funde a 146° centígrados y tiene una rotción específica en el polarímetro de -112°. La ß-D-glucosa se funde a 150° C y tiene una rotación específica de +19°. Si se disuelve la a-D-glucosa y la ß-D-glucosa en agua, su rotación específica gradualmente cambia a +52.7°. El cambio gradual en la rotación específica se denomina mutarrotación. Los monosacáridos son azúcares reductores porque existen en equilibrio con aldehídos, hidroxi cetonas libres, que sufren oxidación y por lo tanto reducen los agentes oxidantes. Uno de los agentes oxidantes que comúnmente se utiliza para probar la presencia de monosacáridos es el reactivo de Tollens.

Disacáridos

Estructura de los disacáridos

Los disacáridos se producen cuando se combinan químicamente dos monosacáridos. Consideremos tres de los más importantes disacáridos: la maltosa, la lactosa y la sacarosa. La hidrólisis de estos tres disacáridos produce diferentes combinaciones de monosacáridos:

maltosa
glucosa + glucosa
lactosa
glucosa + galactosa
sacarosa
glucosa + fructosa

Un monosacárido se combina con otro y forma un acetal. Recordemos que los hemiacetales no son muy estables y pueden reaccionar con otra molécula de alcohol para producir una molécula más estable, un acetal. En esta ecuación el átomo de carbono anomérico, o carbono hemiacetálico se combina con una molécula de etanol para producir un glucósido, un acetal de la glucosa. En enlace que se forma se conoce como un enlace glucosídico, es decir, un enlace acetálico de la glucosa. En forma más general, este enlace se denomina enlace glicosídico, un enlace acetálico de cualquier carbohidrato, no solamente de la glucosa. Los enlaces glicosídicos también se denominan alfa o beta, dependiendo de si el átomo de oxígeno en el acetal está debajo (alfa) o encima (beta) del anillo. Para sintetizar la mayoría de las moléculas de disacáridos, el átomo de carbono anomérico (átomo de carbono 1) de uno de los monosacáridos reacciona con un grupo -OH del cuarto o sexto átomo de carbono de otro monosacárido (ver reacción).

Maltosa

La maltosa o azúcar de malta existe en pequeñas cantidades en la naturaleza. Sin embargo, la maltosa es muy importante puesto que es uno de los productos hidrolíticos del almidón. Cuando se produce maltosa en el tracto digestivo, ésta se hidroliza para dar dos moléculas de glucosa. Un enlace glucosídico a-1,4 une las dos moléculas de glucosa (vista 2d(vista 3d ).

Lactosa

La lactosa es el disacárido más importante en la leche: por lo tanto, a veces se denomina azúcar de leche. La hidrólisis hace que la lactosa produzca glucosa y galactosa. La estructura de la lactosa (vista 2d)(vista 3d ) es bastante diferente a la de la maltosa. El átomo de carbono anomérico de la galactosa está unido al cuarto átomo de la glucosa por un enlace glicosídico ß-1,4.

Sacarosa

La sacarosa o azúcar de mesa, es el agente edulcorante más utilizado en el mundo. Se conoce con nombres tales como azúcar de remolacha, azúcar de caña, o simplemente azúcar. La hidrólisis de la sacarosa produce glucosa y fructosa. Comparada con la maltosa y la lactosa, la sacarosa tiene un conjunto de propiedades únicas; no presenta mutarrotación y no es un azúcar reductor. Estas propiedades son el resultado de poseer una unión glicosídica a-1,2 en lugar de una unión glicosídica. Los átomos de carbono anoméricos de ambos azúcares están unidos por un enlace glicosídico a-1,2; por lo tanto, no hay ningún átomo de carbono anomérico que sufra mutarrotación u oxidación (vista 2d)(vista 3d). La sacarosa tiene una rotación específica de -66.5°, pero si se hidroliza produce cantidades iguales de glucosa y fructosa. Puesto que una mezcla en equilibrio de glucosa que tiene una rotación específica negativa mayor (-92.4°) que una mezcla en equilibrio de glucosa que tiene una rotación positiva (-52.7°), la rotación neta de los productos es levorrotatoria. La sacarosa es probablemente el compuesto orgánico de mayor venta en el mundo. El azúcar refinado es un sólido cristalino blanco; el azúcar sin procesar es de color pardo castaño y contiene entre 96 y 98% de sacarosa, el resto son melasas.

Polisacáridos

Los polisacáridos son el grupo más abundante de carbohidratos. Son los componentes estructurales principales y las reservas de energía de las plantas; constituyen entre el 60 y el 90% de la masa de las plantas. Los polisacáridos son casi exclusivamente polímeros de glucosa que están unidos por enlaces glicosídicos. Las masas moleculares de los polisacáridos van desde miles hasta millones. A diferencia de los carbohidratos de baja masa molecular, los polisacáridos no son dulces y no presentan mutarrotación. Como un grupo, generalmente no son reactivos puesto que sus grupos hemiacetálicos están unidos por enlaces glicosídicos.

Almidones

Los almidones (vista 3d ) son los más importantes polisacáridos de reserva de las plantas. Si un esceso de glucosa entra a una célula de la planta, se une por medio de una enzima al extremo de las moléculas de almidón y se almacena para un uso posterior. Cuando la célula no puede obtener la cantidad adecuada de glucosa del exterior, hidroliza el almidón para liberar la glucosa. El almidón se almacena en gránulos relativamente grandes en el citoplasma. Los almidones de consumo se encuentra en la papa, el arroz, el maíz y muchas otras fuentes de vegetales. Dos estructuras poliméricas diferentes componen los almidones: la amilosa y la amilopectina. Cerca del 20% de la mayoría de los almidones es amilosa y el 80% amilopectina. Las moléculas de amilosa están compuestas de aproximadamente 200 a 2000 moléculas de glucosa unidas por enlaces glicosídicos a-1,4 en cadenas no ramificadas. Las moléculas de glucosa en la amilosa (vista 2d)(vista 3d ) están enrolladas en forma de hélice. Hasta cierto grado, la amilosa es soluble en agua caliente. Realmente la solubilidad de la amilosa se debe a la formación de una suspensión coloidal. La estructura de la amilopectina (vista 2d)(vista 3d) es bastante diferente a la de la amilosa. Las moléculas de amilopectina contienen enlaces glicosídicos a-1,4 y a-1,6 regularmente espaciadas (cada 25-30 residuos de glucosa). Los enlaces glicosídicos unen las moléculas de glucosa en la cadena principal de amilopectina. Con frecuencia se encuentran ramificaciones de la cadena principal, las cuales se deben a los enlaces glicosídicos a-1,6 con otras moléculas de glucosa. Las moléculas de amilopectina son significativamente más grandes que las moléculas de amilosa; algunas contienen entre 10000 y 20000 unidades de glucosa. La amilopectina es esencialmente insoluble en agua caliente.

Glicógeno

El glicógeno, denominado a veces almidón animal, tiene estructura y funciones similares a las del almidón vegetal. Es útil como reserva de glucosa para muchos tejidos aunque principalmente está concentrado en el hígado y en los músculos. Cuando la concentración de glucosa en la sangre disminuye, el hígado hidroliza el glicógeno, el cual libera glucosa para remplazar la que se haya perdido. Si hay un exceso, el hígado la convierte en glicógeno. La estructura del glicógeno (vista 3d1 ) (vista 3d2 ) es semejante a la de la amilopectina, pero es mucho más ramificado. Las ramificaciones ocurren cada 8 a 10 moléculas de glucosa en la cadena principal. Al igual que la amilopectina, las cadenas son un resultado de los enlacs glicosídicos a-1,6. La mayoría de las moléculas de glicógeno tienen masas moleculares de varios millones.

Las reservas de glúcidos: el glicógeno

Prácticamente la totalidad de los glúcidos que consumimos son transformados en glucosa y absorbidos por el intestino. Posteriormente pasan al hígado donde son transformados a glucógeno, que es una sustancia de reserva de energía para ser usada en los períodos en que no hay glucosa disponible (entre comidas). Según se va necesitando, el glucógeno se convierte en glucosa, que pasa a la sangre para ser utilizada en los diferentes tejidos. También se almacena glucógeno en los músculos, pero esta reserva de energía sólo se utiliza para producir energía en el propio músculo ante situaciones que requieran una rápida e intensa actividad muscular (situaciones de huida o defensa). El glucógeno se almacena hasta una cantidad máxima de unos 100 gr. en el hígado y unos 200 gr. en los músculos. Si se alcanza este límite, el exceso de glucosa en la sangre se transforma en grasa y se acumula en el tejido adiposo como reserva energética a largo plazo. A diferencia de las grasas, el glucógeno retiene mucha agua y se mantiene hinchado en el cuerpo. Al consumir el glucógeno, tras un período de ayuno o ejercicio físico intenso, también se pierde el agua que retiene -1 kilo aproximadamente -, por lo que puede parecer que se ha disminuido de peso. Este agua se recupera en cuanto se vuelve a comer. Todos los procesos metabólicos en los que intervienen los glúcidos están controlados por el sistema nervioso central, que a través de la insulina retira la glucosa de la sangre cuando su concentración es muy alta. Existen otras hormonas, como el glucagón o la adrenalina, que tienen el efecto contrario. Los diabéticos son personas que, o bien han perdido la capacidad de segregar insulina, o las células de sus tejidos no son capaces de reconocerla. Los diabéticos no pueden utilizar ni retirar la glucosa de la sangre, por lo que caen fácilmente en estados de desnutrición celular y están expuestos a múltiples afecciones.

El índice glucémico

Cuando tomamos cualquier alimento rico en glúcidos, los niveles de glucosa en sangre se incrementan progresivamente según se van digiriendo y asimilando los almidones y azúcares que contienen. La velocidad a la que se digieren y asimilan los diferentes alimentos depende del tipo de nutrientes que lo componen, de la cantidad de fibra presente y de la composición del resto de alimentos presentes en el estómago e intestino durante la digestión. Para valorar estos aspectos de la digestión se ha definido el índice glucémico de un alimento como la relación entre el área de la curva de la absorción de 50 gr. de glucosa pura a lo largo del tiempo, con la obtenida al ingerir la misma cantidad de dicho alimento. Este índice es de gran importancia para los diabéticos, ya que deben evitar las subidas rápidas de glucosa en sangre.

Necesidades diarias de glúcidos

Los glúcidos deben aportar el 55 ó 60 por ciento de las calorías de la dieta. Sería posible vivir durante meses sin tomar carbohidratos, pero se recomienda una cantidad mínima de unos 100 gr. diarios, para evitar una combustión inadecuada de las proteínas y las grasas (que produce amoniaco y cuerpos cetónicos en la sangre) y pérdida de proteínas estructurales del propio cuerpo. La cantidad máxima de glúcidos que podemos ingerir sólo está limitado por su valor calórico y nuestras necesidades energéticas, es decir, por la obesidad que podamos tolerar.

Celulosa

La celulosa (vista 3d1 ) (vista 3d2 )es un polisacárido estructural; es el componente estructural de las paredes celulares de las plantas. Más del 50% del carbono contenido en las plantas forma parte de las moléculas de celulosa. Las fibras del algodón son casi celulosa pura mientras que aproximadamente la mitad de la madera es celulosa. La hidrólisis completa de la celulosa produce glucosa; las moléculas de celulosa son poco ramificadas y se parecen en su estructura general a la amilosa. Sin embargo, las moléculas de glucosa en la celulosa tienen uniones glicosídicas ß-1,4, en lugar de las uniones glicosídicas a-1,4 que se encuentran en el almidón y en el glicógeno. Puesto que los animales no tienen la enzima para hidrolizar los enlaces glicosídicos ß-1,4, la celulosa es inerte en la mayoría de los animales. Algunas bacterias que vivenen los intestinos de los animales sí poseen esta enzima; por lo tanto, en los animales ocurre una mínima hidrólisis de la celulosa. Esta tiene una función digestiva importante, la de agregar fibra a la dieta, la cual ayuda al movimiento de materiales a través delos intestinos y previene el extreñimiento. La celulosa es uno de los compuestos comerciales más valiosos que existen. Se utiliza en la ropa como algodón o se cambia químicamente a una forma modificada de la celulosa denominada rayón. El tratamiento químico de la celulosa puede dar com resultado el celofán. La celulosa de la madera se convierte en papel y en miles de productos derivados del papel. El componente principal de la fibra que ingerimos con la dieta es la celulosa. Está presente en las verduras, frutas, frutos secos, cereales integrales y legumbres enteras. Son moléculas tan complejas y resistentes que no somos capaces de digerirlas y llegan al intestino grueso sin asimilarse. Otros componentes habituales de la fibra dietética son la hemicelulosa, la lignina y las sustancias pécticas. Algunos tipos de fibra retienen varias veces su peso de agua, por lo que son la base de una buena movilidad intestinal al aumentar el volumen y ablandar los residuos intestinales. Debido al efecto que provoca al retrasar la absorción de los nutrientes, es indispensable en el tratamiento de la diabetes para evitar rápidas subidas de glucosa en sangre. También aporta algo de energía al absorberse los ácidos grasos que se liberan de su fermentación bajo la acción de la flora intestinal. Por último, sirve de lastre y material de limpieza del intestino grueso y delgado. Al cocer la fibra vegetal cambia su consistencia y pierde parte de estas propiedades, por lo que es conveniente ingerir una parte de los vegetales de la dieta crudos.

Evaluación de este unidad.

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