Un carbohidrato ( / ˌ k ɑːr b oʊ ˈ h aɪ d r eɪ t / ) es una biomolécula que consiste en átomos de carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O), usualmente con una proporción de átomos de hidrógeno-oxígeno de 2:1 (como en el agua) y por lo tanto con la fórmula empírica C m (H 2 O) n (donde m puede o no ser diferente de n ), lo que no significa que el H tenga enlaces covalentes con O (por ejemplo con CH 2 O , H tiene un enlace covalente con C pero no con O). Sin embargo, no todos los carbohidratos se ajustan a esta definición estequiométrica precisa (por ejemplo, ácidos urónicos , desoxi-azúcares como fucosa ), ni todos los químicos que se ajustan a esta definición se clasifican automáticamente como carbohidratos (por ejemplo, formaldehído y ácido acético ).
El término es más común en bioquímica , donde es sinónimo de sacárido (del griego antiguo σάκχαρον ( sákkharon ) 'azúcar' [1] ), un grupo que incluye azúcares , almidón y celulosa . Los sacáridos se dividen en cuatro grupos químicos: monosacáridos , disacáridos , oligosacáridos y polisacáridos . Los monosacáridos y disacáridos, los carbohidratos más pequeños (de menor peso molecular ), se denominan comúnmente azúcares. [2] Si bien la nomenclatura científica de los carbohidratos es compleja, los nombres de los monosacáridos y disacáridos muy a menudo terminan en el sufijo -osa , que originalmente se tomó de la palabra glucosa (del griego antiguo γλεῦκος ( gleûkos ) 'vino, mosto '), y se usa para casi todos los azúcares (por ejemplo, fructosa (azúcar de fruta), sacarosa ( azúcar de caña o remolacha ), ribosa , lactosa (azúcar de la leche)).
Los carbohidratos desempeñan numerosas funciones en los organismos vivos. [3] Los polisacáridos sirven como almacén de energía (p. ej., almidón y glucógeno ) y como componentes estructurales (p. ej., celulosa en plantas y quitina en artrópodos y hongos). El monosacárido de 5 carbonos ribosa es un componente importante de las coenzimas (p. ej., ATP , FAD y NAD ) y la columna vertebral de la molécula genética conocida como ARN . La desoxirribosa relacionada es un componente del ADN. Los sacáridos y sus derivados incluyen muchas otras biomoléculas importantes que desempeñan funciones clave en el sistema inmunológico , la fertilización , la prevención de la patogénesis , la coagulación sanguínea y el desarrollo . [4]
Los carbohidratos son fundamentales para la nutrición y se encuentran en una amplia variedad de alimentos naturales y procesados. El almidón es un polisacárido y es abundante en los cereales (trigo, maíz, arroz), las patatas y los alimentos procesados a base de harina de cereales , como el pan , la pizza o la pasta. Los azúcares aparecen en la dieta humana principalmente como azúcar de mesa (sacarosa, extraída de la caña de azúcar o la remolacha azucarera ), lactosa (abundante en la leche), glucosa y fructosa, ambas presentes de forma natural en la miel , muchas frutas y algunas verduras. El azúcar de mesa, la leche o la miel se añaden a menudo a las bebidas y a muchos alimentos preparados como mermeladas, galletas y pasteles.
La celulosa , un polisacárido que se encuentra en las paredes celulares de todas las plantas, es uno de los principales componentes de la fibra dietética insoluble . Aunque no es digerible por los humanos, la celulosa y la fibra dietética insoluble generalmente ayudan a mantener un sistema digestivo saludable [5] al facilitar los movimientos intestinales . Otros polisacáridos contenidos en la fibra dietética incluyen el almidón resistente y la inulina , que alimentan algunas bacterias en la microbiota del intestino grueso , y son metabolizados por estas bacterias para producir ácidos grasos de cadena corta . [6] [7]
En la literatura científica , el término "carbohidrato" tiene muchos sinónimos, como "azúcar" (en sentido amplio), "sacárido", "osa", [1] "glúcido", [8] "hidrato de carbono" o " compuestos polihidroxílicos con aldehído o cetona ". Algunos de estos términos, especialmente "carbohidrato" y "azúcar", también se utilizan con otros significados.
En la ciencia de los alimentos y en muchos contextos informales, el término "carbohidrato" suele referirse a cualquier alimento que sea particularmente rico en el complejo carbohidrato almidón (como los cereales, el pan y la pasta) o en carbohidratos simples, como el azúcar (que se encuentra en los dulces, las mermeladas y los postres). Esta informalidad a veces resulta confusa, ya que confunde la estructura química y la digestibilidad en los seres humanos.
A menudo, en las listas de información nutricional , como la Base de datos nacional de nutrientes del USDA , el término "carbohidrato" (o "carbohidrato por diferencia") se utiliza para todo lo que no sea agua, proteínas, grasas, cenizas y etanol. [9] Esto incluye compuestos químicos como el ácido acético o láctico , que normalmente no se consideran carbohidratos. También incluye la fibra dietética , que es un carbohidrato pero que no aporta energía alimentaria en los seres humanos, aunque a menudo se incluye en el cálculo de la energía alimentaria total como si lo hiciera (es decir, como si fuera un carbohidrato digerible y absorbible como un azúcar). En sentido estricto, " azúcar " se aplica a los carbohidratos dulces y solubles, muchos de los cuales se utilizan en la alimentación humana.
La historia del descubrimiento de los carbohidratos se remonta a hace unos 10.000 años en Papúa Nueva Guinea durante el cultivo de la caña de azúcar durante la revolución agrícola neolítica. [ cita requerida ] El término "carbohidrato" fue propuesto por primera vez por el químico alemán Carl Schmidt (químico) en 1844. En 1856, el fisiólogo francés Claude Bernard descubrió el glucógeno , una forma de almacenamiento de carbohidratos en los hígados de los animales . [ cita requerida ]
Antiguamente, el nombre "carbohidrato" se utilizaba en química para cualquier compuesto con la fórmula C m (H 2 O) n . Siguiendo esta definición, algunos químicos consideraron que el formaldehído (CH 2 O) era el carbohidrato más simple, [10] mientras que otros reclamaron ese título para el glicolaldehído . [11] Hoy en día, el término se entiende generalmente en el sentido de la bioquímica, que excluye los compuestos con solo uno o dos carbonos e incluye muchos carbohidratos biológicos que se desvían de esta fórmula. Por ejemplo, mientras que las fórmulas representativas anteriores parecerían capturar los carbohidratos comúnmente conocidos, los carbohidratos ubicuos y abundantes a menudo se desvían de esto. Por ejemplo, los carbohidratos a menudo muestran grupos químicos como: N -acetilo (p. ej., quitina ), sulfato (p. ej., glicosaminoglicanos ), ácido carboxílico y modificaciones desoxi (p. ej., fucosa y ácido siálico ).
Los sacáridos naturales generalmente están formados por carbohidratos simples llamados monosacáridos con la fórmula general (CH 2 O) n donde n es tres o más. Un monosacárido típico tiene la estructura H–(CHOH) x (C=O)–(CHOH) y –H, es decir, un aldehído o cetona con muchos grupos hidroxilo añadidos, normalmente uno en cada átomo de carbono que no forma parte del grupo funcional aldehído o cetona . Ejemplos de monosacáridos son la glucosa , la fructosa y los gliceraldehídos . Sin embargo, algunas sustancias biológicas comúnmente llamadas "monosacáridos" no se ajustan a esta fórmula (por ejemplo, los ácidos urónicos y los desoxiazúcares como la fucosa ) y hay muchos productos químicos que sí se ajustan a esta fórmula pero que no se consideran monosacáridos (por ejemplo, el formaldehído CH 2 O y el inositol (CH 2 O) 6 ). [12]
La forma de cadena abierta de un monosacárido a menudo coexiste con una forma de anillo cerrado donde el carbono del grupo carbonilo del aldehído / cetona (C=O) y el grupo hidroxilo (–OH) reaccionan formando un hemiacetal con un nuevo puente C–O–C.
Los monosacáridos se pueden unir entre sí para formar lo que se denomina polisacáridos (u oligosacáridos ) de diversas formas. Muchos carbohidratos contienen una o más unidades de monosacáridos modificados a los que se les han reemplazado o eliminado uno o más grupos. Por ejemplo, la desoxirribosa , un componente del ADN , es una versión modificada de la ribosa ; la quitina está compuesta de unidades repetidas de N-acetilglucosamina , una forma de glucosa que contiene nitrógeno .
Los carbohidratos son aldehídos polihidroxilados, cetonas, alcoholes, ácidos, sus derivados simples y sus polímeros que tienen enlaces de tipo acetal. Pueden clasificarse según su grado de polimerización , y pueden dividirse inicialmente en tres grupos principales, a saber, azúcares, oligosacáridos y polisacáridos. [13]
Los monosacáridos son los carbohidratos más simples, ya que no se pueden hidrolizar para formar carbohidratos más pequeños. Son aldehídos o cetonas con dos o más grupos hidroxilo. La fórmula química general de un monosacárido no modificado es (C•H2O ) n , que literalmente es un "hidrato de carbono". Los monosacáridos son moléculas combustibles importantes, así como componentes básicos de los ácidos nucleicos. Los monosacáridos más pequeños, para los cuales n=3, son la dihidroxiacetona y los D- y L-gliceraldehídos.
Los anómeros α y β de la glucosa. Nótese la posición del grupo hidroxilo (rojo o verde) en el carbono anomérico en relación con el grupo CH2OH unido al carbono 5: tienen configuraciones absolutas idénticas (R,R o S,S) (α), o configuraciones absolutas opuestas (R,S o S,R) (β). [14]
Los monosacáridos se clasifican según tres características diferentes: la colocación de su grupo carbonilo , el número de átomos de carbono que contiene y su quiralidad . Si el grupo carbonilo es un aldehído , el monosacárido es una aldosa ; si el grupo carbonilo es una cetona , el monosacárido es una cetosa . Los monosacáridos con tres átomos de carbono se denominan triosas , los que tienen cuatro se denominan tetrosas , cinco se denominan pentosas , seis son hexosas , y así sucesivamente. [15] Estos dos sistemas de clasificación a menudo se combinan. Por ejemplo, la glucosa es una aldohexosa (un aldehído de seis carbonos), la ribosa es una aldopentosa (un aldehído de cinco carbonos) y la fructosa es una cetohexosa (una cetona de seis carbonos).
Cada átomo de carbono que lleva un grupo hidroxilo (-OH), con la excepción del primer y último carbono, son asimétricos , lo que los convierte en estereocentros con dos configuraciones posibles cada uno (R o S). Debido a esta asimetría, pueden existir varios isómeros para cualquier fórmula de monosacárido dada. Usando la regla de Le Bel-van't Hoff , la aldohexosa D-glucosa, por ejemplo, tiene la fórmula (C·H 2 O) 6 , de la cual cuatro de sus seis átomos de carbono son estereogénicos, lo que hace que la D-glucosa sea uno de los 2 4 = 16 estereoisómeros posibles . En el caso de los gliceraldehídos , una aldotriosa, hay un par de estereoisómeros posibles, que son enantiómeros y epímeros . La 1, 3-dihidroxiacetona , la cetosa correspondiente a los gliceraldehídos de aldosa, es una molécula simétrica sin centros estereoscópicos. La asignación de D o L se realiza según la orientación del carbono asimétrico más alejado del grupo carbonilo: en una proyección estándar de Fischer, si el grupo hidroxilo está a la derecha, la molécula es un azúcar D; de lo contrario, es un azúcar L. Los prefijos "D-" y "L-" no deben confundirse con "d-" o "l-", que indican la dirección en la que gira el azúcar en el plano de la luz polarizada . Este uso de "d-" y "l-" ya no se sigue en la química de los carbohidratos. [16]
El grupo aldehído o cetona de un monosacárido de cadena lineal reaccionará de forma reversible con un grupo hidroxilo en un átomo de carbono diferente para formar un hemiacetal o hemicetal , formando un anillo heterocíclico con un puente de oxígeno entre dos átomos de carbono. Los anillos con cinco y seis átomos se denominan formas furanosa y piranosa , respectivamente, y existen en equilibrio con la forma de cadena lineal. [17]
Durante la conversión de la forma de cadena lineal a la forma cíclica, el átomo de carbono que contiene el oxígeno del carbonilo, llamado carbono anomérico , se convierte en un centro estereogénico con dos configuraciones posibles: El átomo de oxígeno puede tomar una posición por encima o por debajo del plano del anillo. El posible par de estereoisómeros resultante se llama anómeros . En el anómero α , el sustituyente -OH en el carbono anomérico descansa en el lado opuesto ( trans ) del anillo de la rama lateral CH2OH . La forma alternativa, en la que el sustituyente CH2OH y el hidroxilo anomérico están en el mismo lado (cis) del plano del anillo, se llama anómero β .
Los monosacáridos son la principal fuente de combustible para el metabolismo , y se utilizan tanto como fuente de energía ( la glucosa es la más importante en la naturaleza, ya que es el producto de la fotosíntesis en las plantas) como en la biosíntesis . Cuando los monosacáridos no se necesitan inmediatamente, a menudo se convierten en formas más eficientes en cuanto al espacio (es decir, menos solubles en agua), a menudo polisacáridos . En muchos animales, incluidos los humanos, esta forma de almacenamiento es el glucógeno , especialmente en las células del hígado y los músculos. En las plantas, el almidón se utiliza para el mismo propósito. El carbohidrato más abundante, la celulosa , es un componente estructural de la pared celular de las plantas y muchas formas de algas. La ribosa es un componente del ARN . La desoxirribosa es un componente del ADN . La lixosa es un componente de la lixoflavina que se encuentra en el corazón humano. [18] La ribulosa y la xilulosa se encuentran en la vía de las pentosas fosfato . La galactosa , un componente de la lactosa, un azúcar de la leche , se encuentra en los galactolípidos de las membranas celulares de las plantas y en las glicoproteínas de muchos tejidos . La manosa está presente en el metabolismo humano, especialmente en la glicosilación de ciertas proteínas. La fructosa , o azúcar de la fruta, se encuentra en muchas plantas y en los seres humanos, se metaboliza en el hígado, se absorbe directamente en los intestinos durante la digestión y se encuentra en el semen . La trehalosa , un importante azúcar de los insectos, se hidroliza rápidamente en dos moléculas de glucosa para mantener el vuelo continuo.
Dos monosacáridos unidos se denominan disacáridos , el tipo más simple de polisacárido. Algunos ejemplos son la sacarosa y la lactosa . Están compuestos por dos unidades de monosacáridos unidas entre sí por un enlace covalente conocido como enlace glucosídico formado a través de una reacción de deshidratación , que da como resultado la pérdida de un átomo de hidrógeno de un monosacárido y un grupo hidroxilo del otro. La fórmula de los disacáridos no modificados es C 12 H 22 O 11 . Aunque existen numerosos tipos de disacáridos, un puñado de ellos son particularmente notables.
La sacarosa , que se muestra en la imagen de la derecha, es el disacárido más abundante y la principal forma en la que se transportan los carbohidratos en las plantas. Está compuesta por una molécula de D-glucosa y una molécula de D-fructosa . El nombre sistemático de la sacarosa, O -α-D-glucopiranosil-(1→2)-D-fructofuranósido, indica cuatro cosas:
La lactosa , un disacárido compuesto por una molécula de D-galactosa y una molécula de D-glucosa , se encuentra de forma natural en la leche de los mamíferos. El nombre sistemático de la lactosa es O -β-D-galactopiranosil-(1→4)-D-glucopiranosa. Otros disacáridos notables son la maltosa (dos D-glucosas unidas por α-1,4) y la celobiosa (dos D-glucosas unidas por β-1,4). Los disacáridos se pueden clasificar en dos tipos: disacáridos reductores y no reductores. Si el grupo funcional está presente en unión con otra unidad de azúcar, se denomina disacárido reductor o biosa.
Los oligosacáridos son polímeros sacáridos compuestos de tres a diez unidades de monosacáridos, conectados a través de enlaces glucosídicos , similares a los disacáridos . Por lo general, están unidos a lípidos o aminoácidos por enlace glucosídico con oxígeno o nitrógeno para formar glicolípidos y glucoproteínas , aunque algunos, como la serie de la rafinosa y los fructooligosacáridos , no lo hacen. Tienen funciones en el reconocimiento celular y la adhesión celular .
Los carbohidratos consumidos en los alimentos producen 3,87 kilocalorías de energía por gramo para los azúcares simples, [19] y de 3,57 a 4,12 kilocalorías por gramo para los carbohidratos complejos en la mayoría de los demás alimentos. [20] Los niveles relativamente altos de carbohidratos se asocian con alimentos procesados o alimentos refinados hechos de plantas, incluidos dulces, galletas y caramelos, azúcar de mesa, miel, refrescos, panes y galletas saladas, mermeladas y productos de fruta, pastas y cereales para el desayuno. Las cantidades más bajas de carbohidratos digeribles generalmente se asocian con alimentos no refinados, ya que estos alimentos tienen más fibra, incluidos frijoles, tubérculos, arroz y fruta sin refinar [ dudoso - discutir ] . [21] Los alimentos de origen animal generalmente tienen los niveles más bajos de carbohidratos, aunque la leche contiene una alta proporción de lactosa .
Los organismos normalmente no pueden metabolizar todos los tipos de carbohidratos para producir energía. La glucosa es una fuente de energía casi universal y accesible. Muchos organismos también tienen la capacidad de metabolizar otros monosacáridos y disacáridos, pero la glucosa a menudo se metaboliza primero. En Escherichia coli , por ejemplo, el operón lac expresará enzimas para la digestión de la lactosa cuando está presente, pero si están presentes tanto lactosa como glucosa, el operón lac se reprime, lo que da como resultado que la glucosa se use primero (ver: Diauxie ). Los polisacáridos también son fuentes comunes de energía. Muchos organismos pueden descomponer fácilmente los almidones en glucosa; la mayoría de los organismos, sin embargo, no pueden metabolizar la celulosa u otros polisacáridos como la quitina y los arabinoxilanos . Estos tipos de carbohidratos pueden ser metabolizados por algunas bacterias y protistas. Los rumiantes y las termitas , por ejemplo, utilizan microorganismos para procesar la celulosa. Aunque estos carbohidratos complejos no son muy digeribles, representan un elemento dietético importante para los humanos, llamado fibra dietética . La fibra mejora la digestión, entre otros beneficios. [22]
El Instituto de Medicina recomienda que los adultos estadounidenses y canadienses obtengan entre el 45 y el 65 % de su energía alimentaria a partir de carbohidratos integrales. [23] La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura y la Organización Mundial de la Salud recomiendan conjuntamente que las directrices dietéticas nacionales establezcan una meta del 55 al 75 % de la energía total a partir de carbohidratos, pero solo el 10 % directamente de azúcares (su término para carbohidratos simples). [24] Una revisión sistemática Cochrane de 2017 concluyó que no había evidencia suficiente para respaldar la afirmación de que las dietas a base de granos integrales pueden afectar las enfermedades cardiovasculares. [25]
Los nutricionistas suelen referirse a los carbohidratos como simples o complejos. Sin embargo, la distinción exacta entre estos grupos puede ser ambigua. El término carbohidrato complejo se utilizó por primera vez en la publicación Dietary Goals for the United States (1977) del Comité Selecto de Nutrición y Necesidades Humanas del Senado de los Estados Unidos, donde se pretendía distinguir los azúcares de otros carbohidratos (que se percibían como nutricionalmente superiores). [26] Sin embargo, el informe colocó "frutas, verduras y cereales integrales" en la columna de carbohidratos complejos, a pesar del hecho de que estos pueden contener azúcares además de polisacáridos. Esta confusión persiste ya que hoy en día algunos nutricionistas utilizan el término carbohidrato complejo para referirse a cualquier tipo de sacárido digerible presente en un alimento completo, donde también se encuentran fibra, vitaminas y minerales (a diferencia de los carbohidratos procesados, que proporcionan energía pero pocos otros nutrientes). Sin embargo, el uso estándar es clasificar los carbohidratos químicamente: simples si son azúcares ( monosacáridos y disacáridos ) y complejos si son polisacáridos (u oligosacáridos ). [27]
En cualquier caso, la distinción química entre carbohidratos simples y complejos tiene poco valor para determinar la calidad nutricional de los carbohidratos. [27] Algunos carbohidratos simples (por ejemplo, la fructosa ) aumentan la glucosa en sangre rápidamente, mientras que algunos carbohidratos complejos (almidones) aumentan el azúcar en sangre lentamente. La velocidad de la digestión está determinada por una variedad de factores, incluidos qué otros nutrientes se consumen con el carbohidrato, cómo se prepara el alimento, las diferencias individuales en el metabolismo y la química del carbohidrato. [28] Los carbohidratos a veces se dividen en "carbohidratos disponibles", que se absorben en el intestino delgado y "carbohidratos no disponibles", que pasan al intestino grueso , donde están sujetos a fermentación por la microbiota gastrointestinal . [29]
Las Pautas Alimentarias para Estadounidenses 2010 del USDA recomiendan un consumo moderado a alto de carbohidratos en una dieta equilibrada que incluya seis porciones de una onza de alimentos a base de granos por día, al menos la mitad de fuentes de granos integrales y el resto de fuentes enriquecidas . [30]
Los conceptos de índice glucémico (IG) y carga glucémica se han desarrollado para caracterizar el comportamiento alimentario durante la digestión humana. Clasifican los alimentos ricos en carbohidratos en función de la rapidez y magnitud de su efecto sobre los niveles de glucosa en sangre . El índice glucémico es una medida de la rapidez con la que se absorbe la glucosa de los alimentos, mientras que la carga glucémica es una medida de la glucosa total absorbible en los alimentos. El índice de insulina es un método de clasificación similar, más reciente, que clasifica los alimentos en función de sus efectos sobre los niveles de insulina en sangre , que son causados por la glucosa (o almidón) y algunos aminoácidos presentes en los alimentos.
Las dietas bajas en carbohidratos pueden perder las ventajas para la salud (como el aumento de la ingesta de fibra dietética ) que ofrecen los carbohidratos de alta calidad que se encuentran en las legumbres , los cereales integrales , las frutas y las verduras. [31] [32] Un "metaanálisis, de calidad moderada", incluyó como efectos adversos de la dieta la halitosis , el dolor de cabeza y el estreñimiento . [33] [ se necesita una mejor fuente ]
Las dietas restringidas en carbohidratos pueden ser tan efectivas como las dietas bajas en grasas para ayudar a lograr la pérdida de peso a corto plazo cuando se reduce la ingesta calórica general. [34] Una declaración científica de la Endocrine Society dijo que "cuando la ingesta calórica se mantiene constante [...] la acumulación de grasa corporal no parece verse afectada ni siquiera por cambios muy pronunciados en la cantidad de grasa frente a carbohidratos en la dieta". [34] A largo plazo, la pérdida o el mantenimiento efectivos del peso dependen de la restricción calórica , [34] no de la proporción de macronutrientes en una dieta. [35] El razonamiento de los defensores de la dieta de que los carbohidratos causan una acumulación indebida de grasa al aumentar los niveles de insulina en sangre , y que las dietas bajas en carbohidratos tienen una "ventaja metabólica", no está respaldado por evidencia clínica . [34] [36] Además, no está claro cómo la dieta baja en carbohidratos afecta la salud cardiovascular , aunque dos revisiones mostraron que la restricción de carbohidratos puede mejorar los marcadores lipídicos del riesgo de enfermedad cardiovascular . [37] [38]
Las dietas restringidas en carbohidratos no son más efectivas que una dieta saludable convencional para prevenir la aparición de diabetes tipo 2 , pero para las personas con diabetes tipo 2, son una opción viable para perder peso o ayudar con el control de la glucemia . [39] [40] [41] Existe evidencia limitada que apoya el uso rutinario de dietas bajas en carbohidratos para controlar la diabetes tipo 1. [42] La Asociación Estadounidense de Diabetes recomienda que las personas con diabetes adopten una dieta generalmente saludable, en lugar de una dieta centrada en carbohidratos u otros macronutrientes. [41]
Una forma extrema de dieta baja en carbohidratos, la dieta cetogénica , se establece como una dieta médica para tratar la epilepsia . [43] A través del respaldo de celebridades durante el siglo XXI, se convirtió en una dieta de moda como un medio para perder peso, pero con riesgos de efectos secundarios indeseables , como niveles bajos de energía y aumento del hambre, insomnio , náuseas y malestar gastrointestinal . [ cita científica requerida ] [43] La Asociación Dietética Británica la nombró una de las "5 peores dietas de celebridades que se deben evitar en 2018". [43]
La mayoría de los carbohidratos de la dieta contienen glucosa, ya sea como su único componente básico (como en los polisacáridos almidón y glucógeno), o junto con otro monosacárido (como en los heteropolisacáridos sacarosa y lactosa). [44] La glucosa no unida es uno de los principales ingredientes de la miel. La glucosa es extremadamente abundante y se ha aislado de una variedad de fuentes naturales en todo el mundo, incluidos los conos masculinos del árbol conífero Wollemia nobilis en Roma, [45] las raíces de las plantas Ilex asprella en China, [46] y la paja de arroz en California. [47]
^A El valor de los carbohidratos se calcula en la base de datos del USDA y no siempre corresponde a la suma de los azúcares, el almidón y la "fibra dietética".
El metabolismo de los carbohidratos es la serie de procesos bioquímicos responsables de la formación , descomposición e interconversión de los carbohidratos en los organismos vivos .
El carbohidrato más importante es la glucosa , un azúcar simple ( monosacárido ) que es metabolizado por casi todos los organismos conocidos. La glucosa y otros carbohidratos son parte de una amplia variedad de vías metabólicas en todas las especies: las plantas sintetizan carbohidratos a partir de dióxido de carbono y agua mediante la fotosíntesis almacenando la energía absorbida internamente, a menudo en forma de almidón o lípidos . Los componentes de las plantas son consumidos por animales y hongos , y utilizados como combustible para la respiración celular . La oxidación de un gramo de carbohidrato produce aproximadamente 16 kJ (4 kcal) de energía , mientras que la oxidación de un gramo de lípidos produce alrededor de 38 kJ (9 kcal). El cuerpo humano almacena entre 300 y 500 g de carbohidratos dependiendo del peso corporal, y el músculo esquelético contribuye a una gran parte del almacenamiento. [49] La energía obtenida del metabolismo (por ejemplo, la oxidación de la glucosa) generalmente se almacena temporalmente dentro de las células en forma de ATP . [50] Los organismos capaces de respiración anaeróbica y aeróbica metabolizan glucosa y oxígeno (aeróbica) para liberar energía, con dióxido de carbono y agua como subproductos.
El catabolismo es la reacción metabólica que llevan a cabo las células para descomponer moléculas de mayor tamaño y extraer energía. Existen dos vías metabólicas principales del catabolismo de los monosacáridos : la glucólisis y el ciclo del ácido cítrico .
En la glucólisis, los oligo y polisacáridos se escinden primero en monosacáridos más pequeños por enzimas llamadas glicósido hidrolasas . Las unidades de monosacáridos pueden luego entrar en el catabolismo de monosacáridos. Se requiere una inversión de 2 ATP en los primeros pasos de la glucólisis para fosforilar la glucosa a glucosa 6-fosfato ( G6P ) y la fructosa 6-fosfato ( F6P ) a fructosa 1,6-bifosfato ( FBP ), impulsando así la reacción hacia adelante de manera irreversible. [49] En algunos casos, como en los humanos, no todos los tipos de carbohidratos son utilizables ya que las enzimas digestivas y metabólicas necesarias no están presentes.
La química de los carbohidratos es una rama importante y económica de la química orgánica. Algunas de las principales reacciones orgánicas que involucran carbohidratos son:
La síntesis de carbohidratos es un subcampo de la química orgánica que se ocupa específicamente de la generación de estructuras de carbohidratos naturales y artificiales. Esto puede incluir la síntesis de residuos de monosacáridos o estructuras que contienen más de un monosacárido, conocidos como oligosacáridos . La formación selectiva de enlaces glucosídicos y las reacciones selectivas de grupos hidroxilo son muy importantes, y el uso de grupos protectores es extenso.
Las reacciones comunes para la formación de enlaces glucosídicos son las siguientes:
Si bien algunos métodos de protección comunes son los siguientes:
indican que la ingesta de calorías, no la composición de macronutrientes, determina el mantenimiento de la pérdida de peso a largo plazo.
{{cite book}}: |work=ignorado ( ayuda )La Asociación Dietética Británica (BDA) reveló hoy su muy esperada lista anual de dietas de famosos que hay que evitar en 2018. La lista de este año incluye dietas veganas crudas, alcalinas, Pioppi y cetogénicas, así como los suplementos nutricionales de Katie Price.
