Els carbohidrats

[dropcap]H[/dropcap]a arribat el moment de posar colzes i començar a estudiar pels examens. Degut a l’alt volum de feina de la uni he deixat una mica aparcat el tema de portar els apunts de la carrera al blog ja que amb prou feines arribo a les dates d’entrega dels exercicis d’avaluació contínua.

Però, un cop acabades les entregues, ara toca estudiar, i és l’excusa ideal per a seguir fent resums i ampliar les bases del blog! Recordeu que, encara que no ho sembli, tot això té a veure amb la nutrició. Ja sé que el meu blog és bastant avorrit i que seria més apetitosa una entrada de l’estil ‘10 aliments que et faran perdre greix per un tubo‘, però llavors no seria NutricioBlog. Aquí cerquem trobar el sant grial que ens condueixi a la optimització dels trilions de cèl·lules de l’organisme. I per a això, cal una miqueta de base. O ho voleu tot gratis? 🙂

Fa un mes vaig començar amb la Introducció a la Bioquímica i uns dies més tard vaig portar la Unitat Didàctica 2 (UD2), que tracta sobre els Aminoàcids, Proteïnes i Enzims. Avui continuo per la UD1 (si, ja sé que fins i tot això ho faig al revés) sobre els carbohidrats i els lípids. Avui, concretament, veurem els carbohidrats!

Estic segur que als atletes de fons els hi agradarà saber més sobre aquest macronutrient tant sobrevalorat al meu parer. No per la seva importància fisiològica, que és vital, sinó pel seu excessiu consum avui dia. Ok va, passem als apunts, que en aquesta secció del blog hi vull base, no controvèrsia O: )

Descripció bàsica

Verdures, llegums, cereals, fruites i alguns fruits secs són les principals fonts de carbohidrats

Els hidrats de carboni o carbohidrats, també anomenats glúcids (definició més correcta) o sucres, son el tipus de biomolècules més abundants de la natura i una font ràpida d’energia per a la majoria de sers vius, entre els quals es troba l’home.

Els carbohidrats es troben principalment als cereals, a la fruita, les verdures i els llegums, és a dir, en aliments fonamentalment d’origen vegetal.

Fórmula química genèrica dels carbohidrats

Des d’un punt de vista bioquímic, estan composats principalment per àtoms de carboni (C), hidrògen (H) i oxígen (O), tot i que de vegades també poden contenir nitrògen (N), sofre (S) i fòsfor (P). Ens trobem amb el de sempre, ens falta base en química.

De moment, haurem d’anar tirant amb la descripció de la Viquipèdia -al rescat- sobre els elements químics, que està força bé.

Els carbohidrats són considerats com a molècules amb funció principalment energètica (per als animals i els humans) i estructural (per a les plantes).

S’obtenen 4 Kcal (kilocalories) per gram de carbohidrats en la seva combustió.

Segons els apunts, destaca la nul·la producció de residus tòxics en aquest procés d’obtenció d’energia, a diferència d’altres biomolècules. Això ho veurem més endavant en les rutes metabòliques.

Procés de la fotosíntesi

Per a la seva biosíntesi es requereix aigua (H2O) i diòxid de carboni (CO2) i és realitzada per les plantes, algues i bacteris a través de la fotosíntesi. En el procés, les plantes també alliberen oxigen.

El següent enllaç interactiu explica amb alt nivell de detall la fotosíntesi (en anglès) per a qui vulgui aprofundir.

Classificació

Els carbohidrats es poden classificar en tres grans grups segons la seva formulació

1. Monosacàrids o sucres simples
   Estructura de la D-Glucosa, un monosacàrid

   Els monosacàrids són les unitats bàsiques de qualsevol hidrat de carboni, no podent ser hidrolitzats en sucres més petits. D’aquí que se’ls conegui també com a “sucres simples”. Pel que fa a les seves propietats físico-químiques podem observar que, en general, són:

   • Cristalins
   • Incolors
   • Solubles en aigua
   • De sabor marcadament dolç.

   Posseeixen un grup aldehid o cetona i dos o més grups hidroxils (veure entrada sobre els aminoàcids per a entendre millor lo dels grups hidroxils) i es classifiquen en funció del nombre d’àtoms de carboni que continguin, a més de si contenen aldehids o cetones, donant lloc als següents (més info a la viquipèdia):

   • Aldoses – Contenen un grup aldehid per molècula
   • Cetoses – Contenen un grup cetona per molècula
   • Tetroses – Formats per cadenes de 4 àtoms
   • Pentoses – Formats per cadenes de 5 àtoms
   • Hexoses – Formats per cadenes de 6 àtoms
   • Furanoses – Formats per un anell de cinc àtoms que consta de quatre carbonis i un oxigen
   • Piranoses – Formats per un anell de sis àtoms que consta de cinc carbonis i un oxigen
   La mel conté altes quantitats de dos d’aquests sucres simples, glucosa (31%) i fructosa (38%)

   Dins d’aquestes families, trobem alguns dels monosacàrids de més interès per a nosaltres com:

   • Glucosa – És una D-Aldosa, la única que es troba a la natura de manera directament utilitzable com a energia, i és el producte de la fotosíntesi. Les nostres cèl·lules la poden usar per a obtenir-ne energia.
   • Ribosa – Principalment com a D-Ribosa, forma part de l’ARN i és un potent agent reductor
   • Desoxirribosa – Participa en la formació de l’ADN, formant nucleòtids
   • Galactosa – Forma part de la lactosa (que ara veurem) i per això es troba principalment als lactis. Es pot convertir en glucosa al fetge un cop ingerida
   • Fructosa – De fórmula similar a la glucosa, però amb estructura diferent, és una hexosa, però classificada com a furanosa per l’anell que forma. És altament dolça i es troba principalment a la fruita i la mel. Traspassa la barrera de l’intestí íntegra i el fetge és l’encarregat de metabolitzar-la íntegrament
2. Oligosacàrids

   Un grup hidroxil (-OH) d’un monosacàrid pot reaccionar amb el carboni anomèric (el que conté el grup aldehid o cetona) d’un altre monosacàrid per a formar un disacàrid a través d’un enllaç glicosídic.

   Si fins a 20 d’aquestes unitats de monosacàrids s’uneixen amb un enllaç d’aquest tipus (típicament entre 2 i 10), ens trobem davant d’un oligosacàrid, que posseeix un extrem reductor en la part d’un dels monosacàrids que no s’ha unit. Dins dels oligosacàrids de més interès nutricional, trobem:

   • Lactosa – Disacàrid format per glucosa i galactosa. Present a la llet materna dels mamífers, el ser humà necessita de l’enzim lactasa per a la seva correcta absorció.
   • Sacarosa – Disacàrid format per glucosa i fructosa. És el principal component del sucre de taula
   • Inulina – Formada per varies cadenes de fructosa Es troba en les arrels de certs tubèrculs i rizomes
   • Fructooligosacàrids (FOS) – Formats per 10 a 20 monòmers de fructosa i que poden contenir una molècula inicial de glucosa. Presents a nombroses fruites i verdures, especialment al tupinàmbur i el yacón.
   • Galactoolisacàrids (GOS) – Formats per sub unitats de galactosa que poden acabar amb una molècula final de glucosa

   Tant FOS com GOS tenen la característica de no poder ser digerits a l’intestí prim, degut a que els enzims habituals no poden trencar trencar els forts enllaços establerts. Degut a això, arriben a l’intestí gros intactes, on són finalment processats per bacteris que els converteixen en àcids grassos de cadena curta (SCFA, següent entrada del blog sobre els lípids!). Aquests oligosacàrids es coneixen com a prebiòtics i es creu que poden tenir un efecte positiu sobre la salut ja que ajuden a proliferar bacteris “amigables” com els lactobacils o bifidobacteris.

3. Polisacàrids

   La majoria de carbohidrats es troben a la natura en forma de polisacàrids o glucans d’alt pes molecular. Les diferencies entre uns i altres venen bàsicament donades per:

   • Els monòmers que els conformen
   • La longitud de les cadenes
   • El tipus d’enllaç
   • El grau de ramificació

   Dins els polisacàrids, podem trobar homopolisacàrids, que estan format per un únic tipus de monòmer, i també heterpolisacàrids, que en tenen dos o més tipus. Des d’un punt de vista nutricional, els que tenen més interès per a nosaltres són:

   • Midó – Format per amilosa, cadenes de D-glucosa llargues i sense ramificar, i amilopectina, similar però altament ramificada. Els cereals, tubèrculs i llegums són molt rics en midons
   • Glucògen – El glucògen és el polisacàrid de reserva més important a les cèl·lules animals i és similar en estructura a la amilopectina, és a dir, es forma per unitats D-glucosa amb enllaços glicosídics  i moltes ramificacions
   • Cel·lulosa – És el component estructural de la paret cel·lular primària de les plantes verdes. Els mamífers no la poden digerir, però incorporada a la dieta, ajuda a facilitar la digestió i com a font de fibra. És molt utilitzat en la indústria, per exemple per a la realització del paper.

Sobre els enantiòmers i la quiralitat

Per cert. Què significa la D que precedeix a alguns d’aquests glúcids? Aquestes molècules contenen un àtom de carboni que a la vegada té 4 àtoms més “enganxats”, on tots plegats conformen una determinada forma 3D a l’espai. Algunes molècules presenten una forma totalment simètrica, de manera que si les posem davant d’un mirall i les superposem amb la seva pròpia imatge, coincidirien perfectament.

D’altres, no coincideixen. Quan això últim passa es diu que són imatges especulars la una de l’altre, també anomenat enantiòmers.

El carboni que les uneix en aquest cas s’anomena carboni quiral (veure quiralitat). El tema és que davant els mateixos àtoms, podem trobar molècules de forma diferent. Això els hi confereix, a la vegada, propietats diferents, per això és de importància per a nosaltres. Si fem la projecció de Fisher (passar del pla 3D a 2D) en funció de la banda on queda el grup funcional des de la nostra perspectiva, diem que és D (del llatí dextro, que vol dir dreta) o L (levo, costat esquerre) segons la nomenclatura D-L.

Deixo un parell de vídeos (aquí i aquí) que crec que aclariran la idea, així com una imatge. Cal notar que les formes D predominen a la natura en vers les L.

Funcions i propietats dels carbohidrats

Tot i que ja s’han anat enumerant algunes, les recollim i resumim de la següent manera:

• Funció energètica – Els glúcids són un combustible immediat per al ser humà, ja que són fàcilment oxidables per a obtenir energia ràpida, més que per exemple els greixos (això ho veurem més endavant). Relacionat amb això, cal notar que alguns d’aquests glúcids són formes directes d’emmagatzematge d’energia, com els midons en el cas de les plantes, i el glucogen en els animals (i humans)
• Funció estructural – A nivell molecular, formen part de biomolècules d’excepcional importància, com l’ADN. També poden ser de funció estructural, com ja hem vist, la cel·lulosa o la lignina en el cas de les plantes. La quitina por formar els exosquelets d’alguns sers com els artròpodes. En el cas dels humans, alguns polisacàrids nitrogenats com les glucosamines (ex: l’àcid hialurònic, us sona?) formen part d’alguns teixits de suport com el conjuntiu, cartilaginós, etc
• Funció reguladora – A nivell intestinal tenen una funció reguladora important, per exemple en el cas de la fibra alimentària que regula la funció intestinal
• Funció informativa – Els carbohidrats es combinen amb lípids i proteïnes per a formar part de senyals de reconeixement a les superfícies cel·lulars, formant glucoproteïnes i glucolípids respectivament. Poden reconèixer hormones, anticossos, virus, etc. Alguns oligosacàrids poden afectar al plegament de les proteïnes o augmentar-ne la seva solubilitat. A més a més, es pot dir que són molècules que contenen informació, podent modificar el destí intracel·lular de certes proteïnes, afectar el desenvolupament dels teixits, etc
• Funció detoxificadora – L’eliminació de substàncies de rebuig a l’organisme requereix, en certs casos, de l’augment de la solubilitat d’aquestes substàncies. La conjugació d’un derivat de la glucosa, l’àcid glucurònic, permet aquesta funció

Mapa conceptual

El següent mapa conceptual esquematitza prou bé les diferents categories de les que hem estat parlant. I de les que no (clic a la imatge per a veure en més gran).

Vídeos

Com de costum, deixo uns quants vídeos que poden ajudar a comprendre alguns dels conceptes vists, i dels que hagin faltat per a veure (hi ha coses força avorrides als apunts que em feia pal posar). Val a dir que integren perfectament tots els coneixements de la UD1 pel que fa als carbohidrats així que de cara a examen estic segur que li traurem profit en veure’ls.

• AcademiaVasquez – Carbohidratos: Características y Clasificación (6:16)
• AcademiaVasquez – Monosacáridos o Azúcares Simples (16:47)
• AcademiaVasquez – Oligosacáridos (11:34)
• AcademiaVasquez – Polisacáridos: Generalidades (4:26)
• AcademiaVasquez – Polisacáridos: Homopolisacáridos (9:42)
• AcademiaVasquez – Polisacáridos: Heteropolisacáridos (9:17)

I això és tot per avui! No és un post gaire suculent però no em volia sortir gaire de la temàtica dels apunts (que per això estem a la secció que porta el mateix nom) que és els glúcids vists des del punt de vista de la bioquímica.

De passada, us comparteixo el PDF original, així em desentenc de posar bibliografia. No crec que sigui gaire legal, però bueno. La bibliografia és aquesta, més la Viquipèdia. Espero que no ho vegi cap profe, no els hi agrada gens que traiem coses de “fonts no contrastades”. Em sap greu però aquí premia ser pràctic 🙂

Termes relacionats:

• Nutrició
• Bacteri
• Salut
• Dieta
• Despesa energètica de l'activitat física