Los hidratos de carbono, también llamados glúcidos, carbohidratos o sacáridos, son biomoléculas formadas por carbono, oxígeno e hidrógeno cuya fórmula general es Cn(H2O)n. Tienen dos funciones principales, la energética (por ejemplo, la glucosa o el almidón) y la estructural (por ejemplo la celulosa).
En la actualidad, los alimentos procesados y los hábitos alimenticios de la sociedad han cambiado la forma, frecuencia y cantidad en la que se consumen. Se suele emplear también el término «azúcares» para referirse a los hidratos de carbono simples de cadena corta, sobre todo para los mono y disacáridos, siendo el azúcar de mesa común la sacarosa.
Índice de contenido
Tipos de carbohidratos
Los hidratos de carbono se pueden clasificar en monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos. Otra clasificación habitual es la de hidratos de carbono simples (mono y disacáridos) e hidratos de carbono complejos (oligo y polisacáridos).
Monosacáridos
Los monosacáridos son los hidratos de carbono más simples. Están formados por una sola molécula cuya principal característica es que no puede ser hidrolizada por las enzimas del organismo a moléculas más pequeñas. Los monosacáridos son la principal fuente energética de la células y en el cuerpo humano es la glucosa el principal monosacárido energético, aunque también se pueden utilizar otros monosacáridos y otras sustancias en casos de extrema necesidad. Los monosacáridos ribosa y desoxirribosa forman forma parte del material genético (ARN y ADN respectivamente). Otro monosacárido muy importante es la fructosa, característico de frutas.
Disacáridos
Los disacáridos son hidratos de carbono formados por dos moléculas de monosacáridos unidas por un enlace químico conocido como enlace glucosídico. Cuándo este enlace se rompe por hidrólisis se obtienen dos monosacáridos libres. El disacárido más abundante es la sacarosa, el azúcar de mesa común. La sacarosa está compuesta por la unión de los monosacáridos glucosa y fructosa. La lactosa es el principal hidrato de carbono simple de la leche y es un disacárido formado por los monosacáridos galactosa y glucosa.
Oligosacáridos
Se consideran oligosacáridos a los hidratos de carbono formados por una cadena de 3 a 9 monosacáridos. Esta definición en la longitud de la cadena puede variar de un autor a otro. Los oligosacáridos se encuentran frecuentemente unidos a proteínas formando las glicoproteínas (a veces mal llamadas glucoproteínas) y proteoglicanos (agregados masivos de glúcidos y proteínas en los que la parte glucídica es mayor que la parte proteica). Uno de los ejemplos más conocidos de oligosacáridos son los conocidos como oligosacáridos de Lewis, responsables de las incompatibilidades sanguíneas.
Polisacáridos
Los polisacáridos son glúcidos formados por cadenas de diez o más monosacáridos. Estas cadenas pueden estar ramificadas o ser lineales. Entran dentro de los principales polímeros biológicos y su principal función es la de almacenamiento energético y estructural. Algunos polisacáridos desacados son la celulosa, almidón, glucógeno o la quitina.
Funciones
Energética
Los hidratos de carbono son la principal fuente energética del cuerpo humano y la mayoría de formas de vida del planeta Tierra. En el cuerpo humano la glucosa es la fuente de energía inmediata para las células necesaria para la actividad muscular, mantener la temperatura corporal, la actividad neuronal y otras funciones como el correcto funcionamiento de los intestinos. La glucosa aporta 3,75 kcal por gramo y es el único combustible utilizable por las células del sistema nervioso y las células sanguíneas.
Los hidratos de carbono complejos, como el almidón (vegetales) y el glucógeno (animales), actúan como fuente energética de reserva. El glucógeno y el almidón son muy similares pero el glucógeno tiene una estructura más ramificada permitiendo que pueda ser hidrolizada por más puntos, lo que permite una movilización más rápida adaptándose a la vida activa de los animales. Además, se pueden transformar en grasa para formar reservas energéticas más lentas (aportan más energía por gramo, 9 kcal, requiriendo menos espacio de almacenamiento, pero su movilización es más lenta pues para su uso han de transformarse de nuevo a hidratos de carbono).
Reguladora
Los hidratos de carbono intervienen en la regulación del metabolismo de grasas y proteínas impidiendo una metabolización excesiva de grasas así como la degradación de proteínas musculares. El uso de proteínas como fuente energética es el último recurso y sólo se utilizan cuándo se agotan las reservas de hidratos de carbono y de grasa; la degradación de proteínas es un claro signo de un estado nutritivo muy deficiente.
A nivel digestivo los hidratos de carbono tienen un papel regulador muy importante. Por un lado la lactosa favorece el desarrollo de la flora intestinal, imprescindible para un correcto funcionamiento del aparato digestivo. Por otro lado, la celulosa y otros hidratos de carbono no digeribles, como la hemicelulosa, lignina, pectinas, gomas y mucílagos, todos ellos de origen vegetal, actúan como fibra alimenticia facilitando el tránsito intestinal, tiene efecto saciante evitando una ingesta excesiva de alimentos, reduce la absorción de colesterol y reduce el tiempo de contacto entre la mucosa intestinal y sustancias potencialmente cancerígenas.
Estructural
Sustancias estructurales tan sumamente importantes como la celulosa son hidratos de carbono. La celulosa mantiene rígida la pared de las células vegetales. Otros hidratos de carbono estructurales destacables son la quitina, que forma es exoesqueleto de artrópodos y algunos hongos.
Otras funciones
La base de la vida de todos los seres del planeta Tierra se basa en hidratos de carbono al formar parte del material genético. La ribosa forma parte del ARN y a desoxirribosa del ADN.
Algunos hidratos de carbono tienen un papel fundamental en el reconocimiento celular. Este el caso de los glúcidos que forman parte del glicocálix, nombre genérico para denominar a los peptidoglicanos extracelulares producidos por algunas bacterias y algunas células de otros organismos que sirven como señales químicas utilizadas en el reconocimiento y comunicación entre células. Estas glicoproteínas tienen también una importante función en el desarrollo de enfermedades así como en la respuesta inmunitaria.
Las necesidades dietéticas de hidratos de carbono
En la dieta humana es necesario el consumo de hidratos de carbono pues el organismo los necesita para funcionar correctamente. Un ingesta baja de hidratos de carbono puede provocar fatiga, calambres musculares o una función mental deficiente. Aunque los hidratos de carbono son la principal fuente energética, el organismo puede utilizar grasa y proteínas si es necesario para obtener energía. Sin embargo, evitar al completo los hidratos de carbono afectará negativamente a nuestra salud. Muchas dietas bajas en hidratos de carbono se promocionan como dietas de adelgazamiento saludables pero llevadas al extremo pueden ser peligrosas para la salud y bienestar general. Consumir cantidades moderadas del tipo correcto de hidratos de carbono nos mantendrá correctamente nutridos y no supondrá un aporte calórico desmesurado.
Las recomendaciones de la Organización Mundial de Salud (OMS) son una ingesta hidratos de carbono que suponga entre un 55 y un 75% de la ingesta calórica diaria de un adulto medio (vea documento adjunto). La OMS también recomienda que no más del 10% del total de hidratos de carbono consumidos sean hidratos de carbono simples (mono y disacáridos) como glucosa, sacarosa, lactosa, fructosa, etc, que se pueden encontrar en bebidas azucaradas, dulces y productos de bollería, alimentos elaborados con harinas y cereales refinados (panes, pastas, arroces), etc.
Para asegurar un aporte correcto de hidratos de carbono con más hidratos de carbono complejos y menos hidratos de carbono simples se recomienda aumentar el consumo de verdura y cereales integrales (arroces, panes, pastas, …), aumentar el consumo de legumbres y obtener los hidratos de carbono simples principalmente de fruta y productos lácteos (contienen azúcares simples acompañados de vitaminas y otros nutrientes importantes, por lo que no son «calorías vacías»).
A pesar de las recomendaciones de la OMS, las recomendaciones oficiales sobre la Cantidad Diaria Recomendada (CDR) de hidratos de carbono en la mayoría de países desarrollados son menores y se sitúan entre el 50 y el 60% de la ingesta calórica diaria. Estas recomendaciones de una ingesta menor de hidratos de carbono es ya un estándar en la mayoría de países desarrollados dónde la mayor parte de la población tiene un alto consumo de hidratos de carbono simples a través de alimentos procesados y un estilo de vida sedentario.
¿Por qué limitar el consumo de hidratos de carbono simples?
Se consideran hidratos de carbono simples los monosacáridos y los disacáridos (referidos comúnmente como «azúcares»). Los hidratos de carbono simples son digeridos por el cuerpo fácilmente y se pueden utilizar de forma rápida para obtener energía en el organismo. Se encuentran a menudo en alimentos procesados y refinados como pastas, pan, productos de bollería o el común azúcar blanco (sacarosa), pero también en productos saludables como fruta o leche. El carbohidrato simple más abundante en la fruta se denomina fructosa y el más abundante en la leche se denomina lactosa.
Los llamados hidratos de carbono complejos necesitan más tiempo para ser digeridos por el sistema digestivo. Desde un punto de vista nutricional los más destacados son el almidón y celulosa, ambos de origen vegetal, y el glucógeno, de origen animal. El almidón y el glucógeno son hidratos de carbono complejos cuya función es de reserva energética de primer recurso pues se moviliza más rápidamente que las grasas. Su digestión en el intestino es más lenta que la de hidratos de carbono simples. La celulosa no se digiere en el aparato digestivo humano y es expulsada con las heces formando parte de la fibra alimenticia. Las principales fuentes de hidratos de carbono complejos son las verduras y hortalizas, productos de harinas y cereales integrales (panadería, pastas), arroz integral y legumbres. Los alimentos elaborados con harinas refinadas pierden la mayor parte de los hidratos de carbono complejos, la fibra y numerosos nutrientes.
Al digerirse, los hidratos de carbono se rompen en moléculas más pequeñas para que puedan ser absorbidas y entrar a la circulación sanguínea. Por ejemplo, el almidón comienza a digerirse por acción de la masticación y enzimas de la saliva. Posteriormente, en el intestino, enzimas del jugo pancreático lo siguen rompiendo hasta moléculas de maltosa, disacárido formado por dos moléculas de glucosa. Finalmente la maltasa, un enzima que se encuentra en el intestino delgado, rompe la maltosa en moléculas simples de glucosa que son absorbidas y pasan a la circulación sanguínea. Todo este proceso requiere cierto tiempo, por ello los hidratos de carbono complejos se digieren mucho más lento que los hidratos de carbono simples, muchos de los cuáles pueden ser absorbidos en el intestino casi de inmediato.
Al absorberse rápidamente, los hidratos de carbono simples elevan rápidamente el nivel de glucosa en sangre (glucemia, conocido comúnmente como «azúcar en sangre»). Esto pone en marcha los mecanismos del organismo para retirar esta glucosa de la circulación sanguínea; al tener altos los niveles de glucosa estos mecanismos se saturarán rápidamente y la glucosa sobrante se transformará en lípidos que se acumularán en los depósitos de grasa del cuerpo. Los hidratos de carbono complejos no tienen este efecto ya que su digestión es lenta y el nivel de glucosa en sangre sube de forma mucha más moderada. Por este motivo, a los hidratos de carbono simples se les refiere generalmente como «calorías vacías«, pues no aportan valor nutritivo salvo calorías rápidas; la excepción son los hidratos de carbonos de las frutas y leche, pues vienen junto a numerosas vitaminas, minerales y fibra.
Digestión y metabolismo
La digestión de los hidratos de carbono, al igual que el de la mayoría de macronutrientes, comienza en la boca gracias a la acción de determinadas enzimas presentes en la saliva. En el caso de los hidratos de carbono, la principal enzima de la saliva que interviene en su digestión es la amilasa salivar. Esta enzima tiene una acción débil y sirve para preparar a los hidratos de carbono para su posterior digestión. La amilasa salivar es neutralizada por los ácidos del estómago.
En el estómago la digestión de los hidratos de carbono se paraliza y no continua hasta que no pasan al duodeno dónde entran en contacto con la amilasa pancreática. Esta encima rompe los hidratos de carbono complejos digeribles, como el almidón y el glucógeno, en glucosa, maltosa y diversos oligosacáridos. Lo que queda sin transformar en glucosa es transformado por las células de la pared intestinal, principalmente en el yeyuno, por enzimas como la maltasa. Ya en forma de glucosa, pasan a la circulación sanguínea. De todos los hidratos de carbono digeribles ingeridos, aproximadamente el 90% se transforma a glucosa y se absorbe. La glucosa absorbida se utilizará en el organismo como fuente energética directa y para fabricar otras sustancias (grasa, glucógeno, otros hidratos de carbono, glicoproteínas, ARN y ADN, etc).
En función de la velocidad de digestión, se pueden diferenciar hidratos de carbono rápidos y lentos. Los rápidos son degradados a glucosa y absorbidos de forma rápida mientras que los lentos tardan más tiempo hasta que se absorben. En general, los hidratos de carbono simples se consideran rápidos y los complejos lentos. Esta velocidad se mide a través del índice glucémico, que mide la concentración de glucosa en sangre en función del tiempo tras la ingesta de un alimento.
La glucosa es la fuente universal de energía en las células del ser humano. De ahí que el organismo trate de mantener un nivel estable de glucosa en sangre. La glucosa sobrante se almacena en forma de glucógeno, un hidrato de carbono complejo formado por cadenas largas y ramificadas de moléculas de glucosa unidas entre sí. El glucógeno se almacena en el hígado y, en menor cantidad, en depósitos dentro del músculo esquelético. Cuándo los depósitos de glucógeno están al completo la glucosa se transforma notablemente para forma lípidos que se almacenan en los depósitos grasos del cuerpo.
Si los niveles de glucosa en sangre disminuyen, esta se obtendrá del glucógeno almacenado mediante hidrólisis. En los momentos entre las comidas el glucógeno proporciona una fuente de glucosa rápida que ayuda a mantener los niveles óptimos para las necesidades del organismo. Algunas células de nuestro organismo pueden utilizar otras fuentes para obtener la glucosa que necesitan, como lípidos (grasa) y proteínas, pero algunas células, como las del sistema nervioso y las células sanguíneas únicamente pueden utilizar glucosa como fuente de energía. Para obtener la energía de la glucosa sus moléculas son quemadas en los ribosomas celulares, proceso para el que se necesita el oxígeno obtenido a través de la respiración y del que se produce agua y dióxido de carbono como productos de desecho.
La glucemia (concentración de glucosa en sangre) es regulada gracias a la acción de una hormona, la insulina. Una de las principales funciones de esta hormona es la promoción de la glucogenogénesis, esto es, la formación de glucógeno, lo que supone la retirada de glucosa de la sangre. La insulina es secretada principalmente después de la ingesta de alimentos cuándo la glucosa en sangre sube. Alteraciones en la función o la disponibilidad de insulina es la enfermedad conocida como diabetes.
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