Carbohidratos: Azúcares simples y carbohidratos complejos
por Anthony Carpi, Ph.D.
¿Sabías que los carbohidratos, la principal fuente de energía del cuerpo humano, están formados por diferentes tipos de moléculas de azúcar? Dependiendo de su estructura molecular, algunos carbohidratos se descomponen rápidamente en el cuerpo para liberarlos en forma de energía; otros necesitan una enzima especial para digerirse; y otros no pueden ser digeridos en absoluto por los humanos.
Carbohydrates are a class of macronutrients that are essential to living organisms. They are the main energy source for the human body.
Carbohydrates are organic molecules in which carbon (C) bonds with hydrogen and oxygen (H2O) in different ratios depending on the specific carbohydrate.
Plants harvest energy from the sun and manufacture carbohydrates during photosynthesis. In a reverse process, animals break down carbohydrates during metabolism to release energy.
All carbohydrates are made up of units of sugar. There are two types of carbohydrates: simple sugars – the monosaccharides and disaccharides – and complex carbohydrates – the polysaccharides, which are polymers of the simple sugars.
Examples of complex carbohydrates are starch (the principal polysaccharide used by plants to store glucose for later use as energy), glycogen (the polysaccharide used by animals to store energy), and cellulose (plant fiber).
- enlace
- mantener o unir unidades (como átomos o moléculas) juntas
- almacenar
- guardar para uso posterior
En muchas maneras, nuestros cuerpos pueden ser vitos como las fabricas de procesamiento químico. Químicos son introducidos, procesados por medio de varios tipos de reacciones y después son distribuidos por todo el cuerpo para ser utilizados inmediatamente o almacenados para después. Los químicos utilizados por el cuerpo pueden ser divididos en dos amplias categorías: macronutrientes, las cuales son esas sustancias de necesitamos comer regularmente en cantidades grandes. Y micronutrientes, las cuales son esas sustancias que solo necesitamos comer en pequeñas cantidades. Tres tipos de macronutrientes son esenciales para organismos vivientes: carbohidratos, grasas y proteínas. En este módulo, vamos a discutir los carbohidratos; grasas y proteínas son discutidas en otro módulo (vea nuestro módulo Grasas y Proteínas).
Carbohidratos
Los animales obtienen carbohidratos alimentándose de comidas que contienen carbohidratos, por ejemplo, papas, arroz, panes, etc. Estos carbohidratos son producidos por plantas durante el proceso de la fotosíntesis. Plantas cosechan energía de la luz para llevar a cabo la reacción recién descrita al revés:
Una papa, por ejemplo, es primordialmente un sistema químico de almacenamiento químico que contiene moléculas manufacturadas durante la fotosíntesis. Sin embargo, en una papa esas moléculas de glucosa se enlazan juntas en una cadena larga. Resulta que, existen dos tipos de carbohidratos, las azucares simples y esos carbohidratos que consisten en cadenas largas de azucares - carbohidratos complejos.
Azucares Simples
Todos los carbohidratos están hechos de unidades de azúcar (también llamados unidades de sacáridos). Carbohidratos que contienen solamente una unidad de azúcar (monosacáridos) o dos unidades de azúcar (disacáridos) se les llama azucares simples. Azucares simples son dulces en sabor y se desintegran rápidamente en el cuerpo para liberar energía. Dos de los monosacáridos mas comunes son la glucosa y la fructosa. Glucosa es la forma primaria de azúcar almacenada en el cuerpo humano para energía. Fructosa es la azúcar principal encontrada en la mayoría de las frutas. Tanto la glucosa como la fructosa tienen la misma formula química (C6H12O6); sin embargo, tienen diferentes estructuras, como se muestra a continuación (notar: los átomos de carbono que se sientan en las "esquinas" de los aros no están etiquetados):
Figure 1: Glucose and fructose.
Disacáridos tienen dos unidades de azúcar enlazados. Por ejemplo, la azúcar de mesa común es sacarosa, un disacárido que consiste en una unidad de glucosa enlazado con una unidad de fructosa:
Figure 2: Sucrose.
Carbohidratos complejos
Carbohidratos complejos son polímeros de azucares simples. En otras palabras carbohidratos complejos son cadenas largas de unidades simples de azucares enlazadas (por esta razón es que los carbohidratos complejos son comúnmente llamados polisacáridos). La papa que discutimos anteriormente contiene el carbohidrato complejo almidón. El almidón es un polímero del monosacárido glucosa:
Figure 3: Starch. n is the number of repeating glucose units (ranges in the 1,000's).
El almidón es el polisacárido principal utilizado en plantas para almacenar glucosa para ser utilizada luego como energía. Las plantas comúnmente almacenan almidón en sus semillas y otros órganos especializados; por ejemplo, fuentes comunes de almidones incluyen arroz, habichuelas, trigo, maíz, papas, etc. Cuando los humanos comen almidones, una enzima que ocurre en la saliva y dentro de los intestinos llamados amilasa desintegra los enlaces entre unidades de glucosa repitentes, por ende permitiendo que la azúcar sea absorbida al flujo de sangre. Una vez absorbida en el flujo de sangre, el cuerpo humano distribuye la glucosa a áreas en donde es necesitada para energía o la almacena como un polímero especial - glicógeno. El glicógeno, otro polímero de la glucosa es el polisacáridos utilizado por animales para almacenar energía. Exceso de glucosa es enlazado para formar moléculas de glicógeno, el cual se almacena en el hígado y tejido muscular como una fuente "instantánea" de energía. Tanto el almidón como el glicógeno son polímeros de glucosa; sin embargo el almidón es una cadena larga derecha de unidades de glucosa, mientras que el glicógeno es una cadena en rama de unidades de glucosa, tal como se puede ver en las ilustraciones enlazados a continuación:
Figure 4: The starch molecule.
Figure 5: The glycogen molecule.
Otro importante polisacárido es el celuloso. La celulosa es un tercer polímero de la glucosa de monosacárido. La celulosa se difiere del almidón y el glicógeno debido a que las unidades de glucosa forman una estructura bi-dimensional y los enlaces de hidrogeno uniendo a polímeros cercanos, por ende dándole a la molécula estabilidad adicional. La celulosa - también conocida como fibra de planta, no puede ser digerida por seres humanos, por ende la celulosa pasa a través del sistema digestivo sin ser absorbido por el cuerpo. Algunos animales, como vacas y termitas, contienen bacterias en su sistema digestivo que les ayuda a digerir celulosa. La celulosa es un material relativamente tieso y en plantas es utilizado como una molécula estructural para agregar apoyo a las hojas, tallos y otras partes de la planta. A pesar del hecho de que no puede ser utilizado como una fuente de la mayoría de los animales, la fibra celulosa es esencial en la dieta porque ayuda a ejercitar el sistema digestivo y mantenerlo limpio y saludable.
Figure 6: The cellulose molecule.
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