Carbohidrato

Un carbohidrato, glúcidos, hidratos de carbono o sacáridos son una biomolécula que consta de átomos de carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O), generalmente 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). Sin embargo, no todos los carbohidratos se ajustan a esta definición estequiométrica precisa (p. ej., ácidos urónicos, desoxiazúcares como la fucosa), ni todos los productos químicos que se ajustan a esta definición se clasifican automáticamente como carbohidratos (p. ej., formaldehído y ácido acético).

El término es más común en bioquímica, donde es sinónimo de sacárido, 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. La palabra sacárido proviene de la palabra griega antigua σάκχαρον ( sákkharon ), que significa "azúcar". Si bien la nomenclatura científica de los carbohidratos es compleja, los nombres de los monosacáridos y disacáridos a menudo terminan en el sufijo -osa., que originalmente se tomó de la glucosa, de la palabra griega antigua γλεῦκος ( gleûkos ), que significa "vino, mosto", y se usa para casi todos los azúcares, por ejemplo, fructosa (azúcar de frutas), sacarosa (azúcar de caña o remolacha), ribosa, amilosa, lactosa (azúcar de la leche), etc.

Los carbohidratos desempeñan numerosas funciones en los organismos vivos. Los polisacáridos sirven para el almacenamiento de energía (p. ej., almidón y glucógeno) y como componentes estructurales (p. ej., celulosa en plantas y quitina en artrópodos). El monosacárido ribosa de 5 carbonos es un componente importante de las coenzimas (por ejemplo, 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 juegan un papel clave en el sistema inmunológico, la fertilización, la prevención de la patogénesis, la coagulación de la sangre y el desarrollo.

Los carbohidratos son fundamentales para la nutrición y se encuentran en una amplia variedad de alimentos naturales y procesados. El almidón es un polisacárido. Es abundante en los cereales (trigo, maíz, arroz), la patata y los alimentos elaborados 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 de 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 a menudo se agregan a las bebidas y a muchos alimentos preparados, como mermelada, 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 al facilitar las deposiciones. Otros polisacáridos contenidos en la fibra dietética incluyen el almidón resistente y la inulina, que alimentan a algunas bacterias en la microbiota del intestino grueso y son metabolizados por estas bacterias para producir ácidos grasos de cadena corta.

Terminología

En la literatura científica, el término "carbohidrato" tiene muchos sinónimos, como "azúcar" (en sentido amplio), "sacárido", "osa", "glúcido", "hidrato de carbono" o "compuestos polihidroxilados 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" a menudo significa cualquier alimento que sea particularmente rico en almidón de carbohidratos complejos (como cereales, pan y pasta) o carbohidratos simples, como azúcar (que se encuentra en dulces, mermeladas, y postres). Esta informalidad a veces es confusa ya que confunde la estructura química y la digestibilidad en 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 usa para todo lo que no sea agua, proteínas, grasas, cenizas y etanol. 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 (kilocalorías) a 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 alimento digerible y carbohidrato absorbible como el azúcar). En sentido estricto, "azúcar" se aplica a los carbohidratos solubles dulces, muchos de los cuales se utilizan en la alimentación humana.

Historia

Estructura

Antiguamente, el nombre "carbohidrato" se usaba 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, mientras que otros reclamaron ese título para el glicolaldehído. Hoy en día, el término generalmente se entiende en el sentido bioquímico, que excluye 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 parecen 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 (por ejemplo, quitina), sulfato (por ejemplo, glicosaminoglicanos), ácido carboxílico y modificaciones desoxi (por ejemplo, fucosa y ácido siálico).

Los sacáridos naturales generalmente se componen de carbohidratos simples llamados monosacáridos con 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 de la función aldehído o cetona. Ejemplos de monosacáridos son glucosa, fructosa y gliceraldehídos. Sin embargo, algunas sustancias biológicas comúnmente llamadas "monosacáridos" no se ajustan a esta fórmula (p. ej., ácidos urónicos y desoxiazúcares como la fucosa) y hay muchas sustancias químicas que sí se ajustan a esta fórmula pero que no se consideran monosacáridos (p. ej., formaldehído CH ₂ O e inositol (CH ₂ O) ₆ ).

La forma de cadena abierta de un monosacárido a menudo coexiste con una forma de anillo cerrado donde el carbono del grupo carbonilo 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 en lo que se denominan polisacáridos (u oligosacáridos) en una gran variedad de formas. Muchos carbohidratos contienen una o más unidades de monosacáridos modificados a los que se les ha reemplazado o eliminado uno o más grupos. Por ejemplo, la desoxirribosa, un componente del ADN, es una versión modificada de la ribosa; La quitina se compone de unidades repetitivas de N-acetil glucosamina, una forma de glucosa que contiene nitrógeno.

División

Los carbohidratos son polihidroxialdehídos, 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.

Clase (grado de polimerización)	Subgrupo	Componentes
Azúcares (1–2)	Monosacáridos	Glucosa, galactosa, fructosa, xilosa
disacáridos	Sacarosa, lactosa, maltosa, isomaltulosa, trehalosa
polioles	sorbitol, manitol
Oligosacáridos (3–9)	Malto-oligosacáridos	maltodextrinas
Otros oligosacáridos	Rafinosa, estaquiosa, fructooligosacáridos
Polisacáridos (>9)	Almidón	Amilosa, amilopectina, almidones modificados
Polisacáridos sin almidón	Glucógeno, Celulosa, Hemicelulosa, Pectinas, Hidrocoloides

Monosacáridos

Los monosacáridos son los carbohidratos más simples en el sentido de que no pueden hidrolizarse a carbohidratos más pequeños. Son aldehídos o cetonas con dos o más grupos hidroxilo. La fórmula química general de un monosacárido no modificado es (C•H ₂ O) _n, literalmente un "hidrato de carbono". Los monosacáridos son importantes moléculas de combustible, así como componentes básicos de los ácidos nucleicos. Los monosacáridos más pequeños, para los cuales n=3, son dihidroxiacetona y D- y L-gliceraldehídos.

Clasificación de los monosacáridos

Los monosacáridos se clasifican según tres características diferentes: la ubicación de su grupo carbonilo, el número de átomos de carbono que contiene y su lateralidad quiral. 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 llaman triosas, los que tienen cuatro se llaman tetrosas, cinco se llaman pentosas, seis son hexosas, y así sucesivamente. 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 una de 2=16 posibles estereoisómeros. En el caso de los gliceraldehídos, una aldotriosa, existe 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 estereocentros. 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 el azúcar gira el plano de la luz polarizada. Este uso de "d-" y "l-" ya no se sigue en la química de carbohidratos.

Isomería anillo-cadena recta

El grupo aldehído o cetona de un monosacárido de cadena lineal reaccionará reversiblemente 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 de furanosa y piranosa, respectivamente, y existen en equilibrio con la forma de cadena lineal.

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 resultante de estereoisómeros se denomina anómeros. En el anómero α, el sustituyente -OH en el carbono anomérico descansa en el lado opuesto (trans) del anillo de la ramificación lateral CH _{2 OH.} La forma alternativa, en la que el sustituyente CH ₂ OH y el hidroxilo anomérico están en el mismo lado (cis) del plano del anillo, se denomina anómero β.

Uso en organismos vivos

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 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 el hígado y las células musculares. En las plantas, el almidón se usa para el mismo propósito. El carbohidrato más abundante, la celulosa, es un componente estructural de la pared celular de las plantas y de 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.La ribulosa y la xilulosa se encuentran en la ruta de las pentosas fosfato. La galactosa, un componente de la lactosa del 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 ocurre en el metabolismo humano, especialmente en la glicosilación de ciertas proteínas. La fructosa, o azúcar de la fruta, se encuentra en muchas plantas y humanos, se metaboliza en el hígado, se absorbe directamente en los intestinos durante la digestión y se encuentra en el semen. La trehalosa, un azúcar importante de los insectos, se hidroliza rápidamente en dos moléculas de glucosa para permitir un vuelo continuo.

Disacáridos

Dos monosacáridos unidos se denominan disacáridos y estos son los polisacáridos más simples. Los ejemplos incluyen sacarosa y lactosa. Se componen de dos unidades de monosacárido unidas por un enlace covalente conocido como enlace glucosídico formado a través de una reacción de deshidratación, lo que resulta en 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 disacáridos son particularmente notables.

La sacarosa, representada a la derecha, es el disacárido más abundante y la principal forma en que se transportan los carbohidratos en las plantas. Está compuesto 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:

• Sus monosacáridos: glucosa y fructosa
• Sus tipos de anillos: la glucosa es una piranosa y la fructosa es una furanosa
• Cómo se unen entre sí: el oxígeno del carbono número 1 (C1) de la α-D-glucosa está unido al C2 de la D-fructosa.
• El sufijo -ósido indica que el carbono anomérico de ambos monosacáridos participa en el enlace glucosídico.

La lactosa, un disacárido compuesto por una molécula de D-galactosa y una molécula de D-glucosa, se encuentra naturalmente en la leche de los mamíferos. El nombre sistemático de la lactosa es O -β-D-galactopiranosil-(1→4)-D-glucopiranosa. Otros disacáridos notables incluyen maltosa (dos D-glucosas unidas α-1,4) y celobiosa (dos D-glucosas unidas β-1,4). Los disacáridos se pueden clasificar en dos tipos: disacáridos reductores y no reductores. Si el grupo funcional está presente en el enlace con otra unidad de azúcar, se denomina disacárido reductor o biosa.

Nutrición

Los carbohidratos consumidos en los alimentos producen 3,87 kilocalorías de energía por gramo de azúcares simples y de 3,57 a 4,12 kilocalorías por gramo de carbohidratos complejos en la mayoría de los demás alimentos. Los niveles relativamente altos de carbohidratos están asociados con los alimentos procesados ​​o refinados elaborados a partir de plantas, incluidos los dulces, las galletas y los dulces, el azúcar de mesa, la miel, los refrescos, los panes y las galletas saladas, las mermeladas y los productos de frutas, las pastas y los cereales para el desayuno. Por lo general, las cantidades más bajas de carbohidratos se asocian con alimentos sin refinar, como frijoles, tubérculos, arroz y frutas sin refinar. 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 suele metabolizarse primero. En Escherichia coli, por ejemplo, el operón lac expresa enzimas para la digestión de la lactosa cuando está presente, pero si tanto la lactosa como la glucosa están presentes, el lacse reprime el operón, 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.

El Instituto de Medicina recomienda que los adultos estadounidenses y canadienses obtengan entre el 45 y el 65 % de la energía alimentaria de los carbohidratos integrales. La Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación y la Organización Mundial de la Salud recomiendan conjuntamente que las pautas dietéticas nacionales establezcan una meta del 55% al ​​75% de la energía total de los carbohidratos, pero solo el 10% directamente de los azúcares (su término para carbohidratos simples). Una revisión sistemática Cochrane de 2017 concluyó que no había evidencia suficiente para respaldar la afirmación de que las dietas de granos integrales pueden afectar la enfermedad cardiovascular.

Clasificación

Los nutricionistas a menudo se refieren 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 EE. UU., donde se pretendía distinguir los azúcares de otros carbohidratos (que se percibían como nutricionalmente superiores).Sin embargo, el informe colocó "frutas, verduras y cereales integrales" en la columna de carbohidratos complejos, a pesar de que estos pueden contener azúcares y polisacáridos. Esta confusión persiste ya que hoy en día algunos nutricionistas usan el término carbohidrato complejo para referirse a cualquier tipo de sacárido digerible presente en un alimento integral, donde también se encuentran fibra, vitaminas y minerales (a diferencia de los carbohidratos procesados, que proporcionan energía pero pocos otros nutrientes). El uso estándar, sin embargo, es clasificar los carbohidratos químicamente: simples si son azúcares (monosacáridos y disacáridos) y complejos si son polisacáridos (u oligosacáridos).

En cualquier caso, la distinción química simple versus compleja tiene poco valor para determinar la calidad nutricional de los carbohidratos. Algunos carbohidratos simples (p. ej., la fructosa) elevan la glucosa en sangre rápidamente, mientras que algunos carbohidratos complejos (almidones) aumentan la glucosa en sangre lentamente. La velocidad de la digestión está determinada por una variedad de factores que incluyen qué otros nutrientes se consumen con los carbohidratos, cómo se preparan los alimentos, las diferencias individuales en el metabolismo y la química de los carbohidratos. 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 son fermentados por la microbiota gastrointestinal.

Las Pautas dietéticas para estadounidenses de 2010 del USDA exigen un consumo moderado a alto de carbohidratos de una dieta balanceada que incluya seis porciones de una onza de alimentos de granos cada día, al menos la mitad de fuentes de granos integrales y el resto de alimentos enriquecidos.

Los conceptos de índice glucémico (GI) y carga glucémica se han desarrollado para caracterizar el comportamiento de los alimentos durante la digestión humana. Clasifican los alimentos ricos en carbohidratos según la rapidez y la magnitud de su efecto sobre los niveles de glucosa en sangre. El índice glucémico es una medida de la rapidez con 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 y más reciente que clasifica los alimentos en función de sus efectos sobre los niveles de insulina en la sangre, que son causados ​​por la glucosa (o el almidón) y algunos aminoácidos en los alimentos.

Efectos sobre la salud de la restricción de carbohidratos en la dieta

Las dietas bajas en carbohidratos pueden pasar por alto las ventajas para la salud, como una mayor ingesta de fibra dietética, que brindan los carbohidratos de alta calidad que se encuentran en las legumbres, los cereales integrales, las frutas y las verduras. Las desventajas de la dieta pueden incluir halitosis, dolor de cabeza y estreñimiento y, en general, los posibles efectos adversos de las dietas restringidas en carbohidratos están poco investigados, en particular por los posibles riesgos de osteoporosis e incidencia de cáncer.

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 total de calorías. Una declaración científica de la Endocrine Society dijo que "cuando la ingesta de calorías 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". A largo plazo, la pérdida o el mantenimiento efectivos del peso dependen de la restricción calórica, no de la proporción de macronutrientes en una dieta. 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 la sangre y que las dietas bajas en carbohidratos tienen una "ventaja metabólica", no está respaldado por evidencia clínica.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.

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 glucémico. Existe evidencia limitada para respaldar el uso rutinario de una dieta baja en carbohidratos para controlar la diabetes tipo 1. 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.

Una forma extrema de dieta baja en carbohidratos, la dieta cetogénica, se establece como una dieta médica para tratar la epilepsia. A través del respaldo de celebridades a principios del siglo XXI, se convirtió en una dieta de moda como un medio para perder peso, pero con riesgos de efectos secundarios indeseables, como bajos niveles de energía y aumento del hambre, insomnio, náuseas y molestias gastrointestinales. La Asociación Dietética Británica la nombró una de las "5 peores dietas de celebridades que se deben evitar en 2018".

Metabolismo

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 rutas metabólicas entre especies: las plantas sintetizan carbohidratos a partir de dióxido de carbono y agua mediante la fotosíntesis, almacenando internamente la energía absorbida, a menudo en forma de almidón o lípidos. Los componentes vegetales son consumidos por animales y hongos, y se utilizan 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.La energía obtenida del metabolismo (p. ej., la oxidación de la glucosa) suele almacenarse temporalmente dentro de las células en forma de ATP. Los organismos capaces de respiración anaeróbica y aeróbica metabolizan glucosa y oxígeno (aeróbico) para liberar energía, con dióxido de carbono y agua como subproductos.

Catabolismo

El catabolismo es la reacción metabólica que experimentan las células para descomponer moléculas más grandes, extrayendo energía. Hay 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 mediante enzimas llamadas glucósido hidrolasas. Las unidades de monosacáridos pueden entonces 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), lo que impulsa la reacción de manera irreversible. En algunos casos, como en el caso de los humanos, no todos los tipos de carbohidratos son utilizables ya que no están presentes las enzimas digestivas y metabólicas necesarias.

Química de carbohidratos

La química de carbohidratos es una rama grande y económicamente importante de la química orgánica. Algunas de las principales reacciones orgánicas que involucran a los carbohidratos son:

• Reordenamiento de Amadori
• Acetalización de carbohidratos
• digestión de carbohidratos
• Reacción de cianohidrina
• Reacción de Koenigs-Knorr
• Transformación de Lobry de Bruyn-Van Ekenstein
• Reacción de Nef
• Degradación Wohl