Clasificación de los carbohidratos (con imágenes)
La clasificación de los carbohidratos se puede hacer de acuerdo a su función, de acuerdo al número de átomos de carbono, según la posición del grupo carbonilo, según las unidades que los conforman, según los derivados y según los alimentos.
Los carbohidratos, hidratos de carbono o sacáridos, son compuestos químicos formados por átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno, cuya combustión resulta en la liberación de dióxido de carbono y una o más moléculas de agua. Son moléculas ampliamente distribuidas en la naturaleza y de fundamental importancia para los seres vivos, tanto desde el punto de vista estructural como metabólico.
Usualmente, la mejor forma de representar la fórmula de un carbohidrato cualquiera es Cx(H2O)y que, en pocas palabras, quiere decir “carbono hidratado”.
En las plantas, gran parte de los carbohidratos son producidos durante la fotosíntesis a partir de dióxido de carbono y agua, después de lo cual pueden ser almacenados en complejos de alto peso molecular (almidones, por ejemplo) o empleados para dar estructura y soporte a las células vegetales (celulosa, por ejemplo).
Los animales también producen carbohidratos (glucógeno, glucosa, fructosa, etc.), pero estos lo hacen a partir de sustancias como las grasas y las proteínas. A pesar de esto, la principal fuente de hidratos de carbono metabolizables para los organismos animales es aquella que proviene de las plantas.
Las fuentes naturales de hidratos de carbono más importantes para el hombre son, generalmente, los cereales como el trigo, el maíz, el sorgo, la avena y otros; los tubérculos como las patatas, la mandioca y el plátano, por ejemplo; además de muchas semillas de plantas leguminosas como las lentejas, los frijoles, las habas, etc.
Los animales carnívoros, es decir, aquellos que se alimentan de otros animales, indirectamente dependen de los carbohidratos para subsistir, pues sus presas, o las presas de sus presas, son animales herbívoros capaces de aprovechar los carbohidratos estructurales y de almacenamiento contenidos en las hierbas que ingieren y convertirlos en proteínas, músculo y otros tejidos corporales.
Índice del artículo
- 1 Clasificación de acuerdo con su función
- 2 Clasificación según el número de átomos de carbono
- 3 Clasificación según la posición del grupo carbonilo
- 4 Clasificación según el número de unidades que los conforman
- 5 Clasificación de sus derivados
- 6 Clasificación según su empleo en la preparación de alimentos
- 7 Referencias
Los carbohidratos pueden ser clasificados, según la función general que cumplen, en dos grandes clases: los carbohidratos estructurales y los carbohidratos digeribles o polisacáridos universalmente digeribles.
Los carbohidratos estructurales son aquellos que forman parte de la pared de todas las células vegetales, así como de los depósitos secundarios que caracterizan a los tejidos de diferentes especies vegetales y que cumplen una función específica de soporte y “andamiaje”.
Entre estos, el principal polisacárido vegetal es la celulosa, pero también destacan la lignina, los dextranos, los pentosanos, el agar (en las algas) y la quitina (en los hongos y en muchos artrópodos).
Los carbohidratos digeribles, por otra parte, son los que los organismos heterótrofos (distintos a los autótrofos que “sintetizan su propio alimento”) pueden adquirir de las plantas y utilizar para nutrir sus células a través de distintas rutas metabólicas.
El principal carbohidrato digerible es el almidón, que se encuentra en los tubérculos, en las semillas de los cereales y en muchas otras estructuras de reserva de las plantas. Este está compuesto por dos tipos de polisacáridos similares, la amilosa y la amilopectina.
No obstante, también son de suma importancia azúcares más simples como la fructosa, por ejemplo, presente en grandes cantidades en los frutos de muchas especies vegetales.
La miel, una sustancia producida por las abejas que tiene un importante valor comercial, también es una rica fuente de carbohidratos digeribles, pero de origen animal.
El glucógeno, considerado en muchos casos como “el almidón animal”, es un polisacárido de reserva sintetizado por los animales y puede ser incluido en el grupo de los hidratos de carbono digeribles.
Según el número de átomos de carbono, los carbohidratos pueden ser:
– Triosas, con tres carbonos (ejemplo: el gliceraldehido)
– Tetrosas, con cuatro carbonos (ejemplo: la eritrosa)
– Pentosas, con cinco carbonos (ejemplo: la ribosa)
– Hexosas, con seis carbonos (ejemplo: la glucosa)
– Heptosas, con siete carbonos (ejemplo: sedoheptulosa 1,7-bifosfato)
Las pentosas y las hexosas, por lo general, pueden hallarse en forma de anillos estables gracias a la formación de un grupo hemiacetal interno, es decir, mediante la unión entre un grupo aldehído o un grupo cetona con un alcohol.
Estos anillos pueden tener 5 o 6 “eslabones”, por lo que pueden ser de tipo furano o de tipo pirano, correspondientemente, con lo que se forman las furanosas y las piranosas.
La posición del grupo carbonilo (C=O) en los monosacáridos también es un carácter empleado para su clasificación, pues dependiendo de esta, la molécula puede ser una cetosa o una aldosa. De esta forma existen, por ejemplo, aldohexosas y cetohexosas, así como aldopentosas y cetopentosas.
Si el átomo de carbono que forma el grupo carbonilo está en la posición 1 (o en uno de los extremos), entonces se trata de un aldehído. En cambio, si se encuentra en la posición 2 (o en cualquier otro átomo de carbono interno), se trata de un grupo cetona, por lo que se convierte en una cetosa.
Tomando como ejemplo las triosas, tetrosas, pentosas y hexosas del apartado anterior, tenemos que las aldosas de estos azúcares simples son el gliceraldehído, la eritrosa, la ribosa y la glucosa, entretanto las cetosas son la dihidroxiacetona, la eritrulosa, la ribulosa y la fructosa, respectivamente.
Según el número unidades que los carbohidratos posean, es decir, según el número de azúcares que resulta de su hidrólisis, pueden clasificarse como:
Son los sacáridos o azúcares más simples, pues están formados por una sola “unidad de azúcar”. En este grupo se encuentran azúcares tan relevantes metabólicamente hablando como la glucosa, cuyo metabolismo conlleva la producción de energía en forma de ATP en las células de prácticamente todos los organismos vivos. También destacan la galactosa, la manosa, la fructosa, la arabinosa, la xilosa, la ribosa, la sorbosa y otros.
Los disacáridos, como el prefijo de su nombre lo indica, son sacáridos compuestos por dos unidades de azúcar. Los principales ejemplos de estas moléculas son la lactosa, la sacarosa, la maltosa y la isomaltosa, la celobiosa, la gentiobiosa, la melibiosa, la trehalosa y la turanosa.
Corresponden a aquellos hidratos de carbono que, al hidrolizarse, liberan más de dos “unidades de azúcar”. Aunque tal vez no son muy conocidos, en este grupo se pueden señalar a la rafinosa, la estaquiosa y la verbascosa. Algunos autores consideran que los disacáridos también son oligosacáridos.
Los polisacáridos están compuestos por más de 10 unidades de azúcar y pueden estar conformados por unidades repetidas del mismo monosacárido (homopolisacáridos) o por mezclas relativamente complejas de monosacáridos diferentes (heteropolisacáridos). Ejemplo de polisacáridos son el almidón, la celulosa, la hemicelulosa, las pectinas y el glucógeno.
Usualmente, la unión entre las “unidades de azúcar” de los disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos ocurre a través de un enlace conocido como enlace glucosídico, que tiene lugar gracias a la pérdida de una molécula de agua.
Así como es cierto para muchas moléculas de gran importancia en la naturaleza, los hidratos de carbono pueden funcionar como “bloques de construcción” de otros compuestos que pueden ejercer funciones similares o radicalmente diferentes. Según esto, tales derivados pueden clasificarse, según sus características, como sigue:
Generalmente son monosacáridos fosforilados, en los cuales el grupo fosforilo se une al sacárido a través de un enlace éster. Estas son moléculas de suma importancia para gran parte de las reacciones metabólicas celulares, ya que se comportan como “compuestos activados” cuya hidrólisis es termodinámicamente favorable.
Entre los ejemplos más destacados están el gliceraldehído 3-fosfato, la glucosa 6-fosfato, la glucosa 1-fosfato y la fructosa 6-fosfato.
Son el producto de la oxidación de ciertos monosacáridos con agentes oxidantes particulares. Los ácidos aldónicos resultan de la oxidación de la glucosa con cobre alcalino y estos, en solución, están en equilibrio con las lactonas. Cuando la oxidación es dirigida por catálisis enzimática, pueden producirse lactonas y ácidos urónicos.
Se forman por la oxidación del grupo carbonilo de algunos monosacáridos; ejemplo de estos son el eritritol, el manitol y el sorbitol o glucitol.
Son derivados de monosacáridos a los cuales se ha unido un grupo amino (NH2), generalmente en el carbono de la posición 2 (especialmente en la glucosa). Los ejemplos más destacados son la glucosamina, la N-acetil glucosamina, el ácido murámico y el ácido N-acetil murámico; también está la galactosamina.
Son derivados de monosacáridos que se producen cuando estos pierden un átomo de oxígeno en uno de sus grupos hidroxilo, razón por la cual se conocen como “deoxi-” o “desoxiazúcares”.
Entre los más importantes están aquellos que conforman el esqueleto del ADN, es decir, la 2-desoxirribosa, pero también están la 6-desoximanopiranosa (ramnosa) y la 6-desoxigalactofuranosa (fucosa).
Estos compuestos resultan de la eliminación de una molécula de agua por la unión entre el grupo hidroxilo anomérico de un monosacárido y de un grupo hidroxilo de otro compuesto hidroxilado diferente.
Ejemplos clásicos son la ouabaína y la amigdalina, dos compuestos muy utilizados que son extraídos de un arbusto africano y de las semillas de almendras amargas, correspondientemente.
Finalmente, los carbohidratos también pueden clasificarse de acuerdo con el uso que pueda dárseles en el curso de la preparación de un plato culinario. En tal sentido, existen carbohidratos edulcorantes, como la sacarosa (un disacárido), la fructosa (un monosacárido) y en menor medida la maltosa (otro disacárido).
Así mismo, existen hidratos de carbono espesantes e hidratos de carbono gelificantes, como es el caso de los almidones y de las pectinas, por ejemplo.
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