HIDRATOS DE CARBONO

También llamados glúcidos o hidratos de carbono,  constituyen uno de los tres principales grupos químicos que forman la materia orgánica junto con las grasas y las proteínas, los carbohidratos son los compuestos orgánicos más abundantes de la biosfera y a su vez los más diversos,  normalmente se los encuentra en las partes estructurales de los vegetales y también en los tejidos animales, como glucosa o glucógeno. Estos sirven como fuente de energía para todas las actividades celulares vitales, 

son la base de nuestra pirámide alimenticia, la "gasolina" que nuestro organismo necesita para ponerse en acción

Clasificación de los hidratos de carbono:

• Carbohidratos simples:

 Los hidratos de carbono simples son los monosacáridos, están formados por una sola molécula; no pueden ser hidrolizados, La fórmula química general de un monosacárido no modificado es (CH₂O)_n, donde n es cualquier número igual o mayor a tres,  Los monosacáridos se clasifican de acuerdo a tres características diferentes: la posición del grupo carbonilo, el número de átomos de carbono que contiene y su quiralidad. 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 más pequeños son los que poseen tres átomos de carbono, y son llamados triosas; aquellos con cuatro son llamados tetrosas, lo que poseen cinco son llamados pentosas, seis son llamados hexosas y así sucesivamente. Los sistemas de clasificación son frecuentemente combinados; por ejemplo, la glucosa es una aldohexosa (un aldehído de seis átomos de carbono), la ribosa es una aldopentosa (un aldehído de cinco átomos de carbono) y la fructosa es una cetohexosa (una cetona de seis átomos de carbono).  

que son los responsables del sabor dulce de muchos frutos, con estos azúcares sencillos se debe tener cuidado ya que tienen atractivo sabor y el organismo los absorbe rápidamente. Su absorción induce a que nuestro organismo secrete la hormona insulina que estimula el apetito y favorece los depósitos de grasa.

El azúcar, la miel, el jarabe de arce, mermeladas, jaleas y golosinas son hidratos de carbono simples y de fácil absorción. 

Otros alimentos como la leche, frutas y hortalizas los contienen aunque distribuidos en una mayor cantidad de agua.
Algo para tener en cuenta es que los productos industriales elaborados a base de azucares refinados es que tienen un alto aporte calórico y bajo valor nutritivo, por lo que su consumo debe ser moderado.

DISACARIDOS

Los disacáridos son glúcidos formados por dos moléculas de monosacáridos y por tanto, al hidrolizarse producen dos monosacáridos libres. Los dos monosacáridos se unen mediante un enlace covalente conocido como enlace glucosídico, tras una reacción de deshidratación que implica la pérdida de un átomo de hidrógeno de un monosacárido y un grupo hidroxilo del otro monosacárido, con la consecuente formación de una molécula de H₂O, de manera que la fórmula de los disacáridos no modificados es C₁₂H₂₂O₁₁.

Algunos disacáridos comunes son:

·   Sacarosa. Es el disacárido más abundante y la principal forma en la cual los glúcidos son transportados en las plantas. Está compuesto de una molécula de glucosa y una molécula de fructosa. 

·      Lactosa. Es el azúcar de la leche. Es un disacárido compuesto por una molécula de galactosa y una molécula de glucosa; está presente de modo natural solo en la leche. El nombre sistemático para la lactosa es O-β-D-galactopiranosil-(1→4)-D-glucopiranosa.

·      Maltosa. Es un disacárido formado por dos moléculas de glucosa unidas por un enlace α-1,4; se obtiene de la hidrólisis del almidón.

·         Celobiosa. Es un disacárido formado por dos moléculas de glucosa unidas por un enlace β-1,4; se obtiene de la hidrólisis de la celulosa.

• Carbohidratos complejos:

Los hidratos de carbono complejos son los polisacáridos; formas complejas de múltiples moléculas. Entre ellos se encuentran la celulosa que forma la pared y el sostén de los vegetales; el almidón presente en tubérculos como la patata y el glucógeno en los músculos e hígado de animales.
El organismo utiliza la energía proveniente de los carbohidratos complejos de a poco, por eso son de lenta absorción. Se los encuentra en los panes, pastas, cereales, arroz, legumbres, maíz, cebada, centeno, avena, etc.

Funciones en el organismo

Las funciones que los glúcidos cumplen en el organismo son, energéticas, de ahorro de proteínas, regulan el metabolismo de las grasas y estructural.

• Energeticamente: los carbohidratos aportan 4 KCal (kilocalorías) por gramo de peso seco. Esto es, sin considerar el contenido de agua que pueda tener el alimento en el cual se encuentra el carbohidrato. Cubiertas las necesidades energéticas, una pequeña parte se almacena en el hígado y músculos como glucógeno (normalmente no más de 0,5% del peso del individuo), el resto se transforma en grasas y se acumula en el organismo como tejido adiposo. Se suele recomendar que minimamente se efectúe una ingesta diaria de 100 gramos de hidratos de carbono para mantener los procesos metabólicos.

• Ahorro de proteínas: Si el aporte de carbohidratos es insuficiente, se utilizarán las proteínas para fines energéticos, relegando su función plástica.

• Regulación del metabolismo de las grasas: En caso de ingestión deficiente de carbohidratos, las grasas se metabolizan anormalmente acumulándose en el organismo cuerpos cetónicos, que son productos intermedios de este metabolismo provocando así problemas (cetosis).

• Estructuralmente, los carbohidratos constituyen una porción pequeña del peso y estructura del organismo, pero de cualquier manera, no debe excluirse esta función de la lista, por mínimo que sea su indispensable aporte.

Digestión de los hidratos de carbono

Refiriéndonos a la Bioquímica elemental de los Hidratos de Carbono, podemos decir que los carbohidratos son polihidroxicetonas o polihidroxialdehidos y sus derivados. Para los fines de estudio en nutrición solamente se tienen en cuenta aquellos con cuatro o más átomos de carbono.

Estos compuestos son extremadamente polares y se unen entre sí dando polímeros.

Aporte energético de los carbohidratos

Aportan 4 kcal/gramo al igual que las proteínas y son considerados macro nutrientes energéticos al igual que las grasas. Los podemos encontrar en una innumerable cantidad y variedad de alimentos y cumplen un rol muy importante en el metabolismo. Por eso deben tener una muy importante presencia de nuestra alimentación diaria.

Cantidad en la dieta diaria

En una alimentación equilibrada aproximadamente 300 gr./día de hidratos de carbono deben provenir de frutas y verduras.

En una alimentación variada y equilibrada aproximadamente unos 300gr./día de hidratos de carbono deben provenir de frutas y verduras, las cuales no solo nos brindan carbohidratos, sino que también nos aportan vitaminas, minerales y abundante cantidad de fibras vegetales. 

Otros 50 a 100 gr. diarios deben ser complejos, es decir, cereales y sus derivados. Siempre preferir a todos aquellos cereales que conservan su corteza, los integrales. Los mismos son ricos en vitaminas del complejo B, minerales, proteínas de origen vegetal y obviamente fibra.

Fibras

La fibra debe estar siempre presente, en una cantidad de 30 gr. diarios, para así prevenir enfermedades y trastornos de peso como la obesidad. 

En todas las dietas hipocalóricas las frutas y verduras son de gran ayuda, ya que aportan abundante cantidad de nutrientes sin demasiadas calorías.

PROTEÍNAS

LAS PROTEÍNAS

Son macromoléculas compuestas por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno.

La mayoría también contienen azufre y fósforo, están formadas por la unión de varios aminoácidos, unidos mediante enlaces peptídicos. El orden y disposición de los aminoácidos en una proteína depende del código genético, ADN, de la persona.

Las proteínas constituyen alrededor del 50% del peso seco de los tejidos y no existe proceso biológico alguno que no dependa de la participación de este tipo de sustancias.

Funciones de las proteínas

 Las funciones principales de las proteínas en el organismo son:

• Ser esenciales para el crecimiento. Las grasas y carbohidratos no las pueden sustituir, por no contener nitrógeno.
• Proporcionan los aminoácidos esenciales fundamentales para la síntesis tisular.
• Son materia prima para la formación de los jugos digestivos, hormonas, proteínas plasmáticas, hemoglobina, vitaminas y enzimas.
• Funcionan como amortiguadores, ayudando a mantener la reacción de diversos medios como el plasma.
• Actúan como catalizadores biológicos acelerando la velocidad de las reacciones químicas del metabolismo. Son las enzimas.
  Actúan como transporte de gases como oxígeno y dióxido de carbono en sangre. (hemoglobina).
• Actúan como defensa, los anticuerpos son proteínas de defensa natural contra infecciones o agentes extraños.
  Permiten el movimiento celular a través de la miosina y actina (proteínas contráctiles musculares).
• Resistencia. El colágeno es la principal proteína integrante de los tejidos de sostén.

Energéticamente, las proteínas aportan al organismo 4 Kilocalorías de energía por cada gramo que se ingiere.
Las proteínas están mayormente presentes en alimentos de origen animal: carnes, huevos, lechey en menor proporción en vegetales como la soja, legumbres, cereales y frutos secos.

ALIMENTOS CON MAYOR APORTE PROTEICO

cada 100 gramos		Calorias (Kcal)	Proteinas (gramos)	Grasas (lípidos) (gramos)
Carne vacuna	magra (desgrasada)	200	19	13
Carne vacuna	sin desgrasar	305	17	25
Carne de cerdo	magra	275	17	23
Carne de cerdo	Tocino, bacon, panceta	850	3	85
Pollo	con piel	170	28	10
Pollo	sin piel	115	23	2
Pavo	muslo sin piel	130	20	4
Abadejo, Lenguado		85	18	0.7
Salmon		185	22	10
Huevos	gallina	160	12	11
Lacteos	Leche descremada	40	3	1.5
Lacteos	Queso semiduro	400	30	28

Clasificación de las proteínas

Las proteínas son clasificables según su estructura química en:

• Proteínas simples:

 Producen solo aminoácidos al ser hidrolizados.

• Albúminas y globulinas:

 Son solubles en agua y soluciones salinas diluidas (ej.: lactoalbumina de la leche).

• Glutelinas y prolaninas:

 Son solubles en ácidos y álcalis, se encuentran en cereales fundamentalmente el trigo. El gluten se forma a partir de una mezcla de gluteninas y gliadinas con agua.

• Albuminoides:

 Son insolubles en agua, son fibrosas, incluyen la queratina del cabello, el colágeno del tejido conectivo y la fibrina del coagulo sanguíneo.

• Proteínas conjugadas:

 Son las que contienen partes no proteicas. Ej.: nucleoproteínas.

• Proteínas derivadas:

 Son producto de la hidrólisis.

En el metabolismo, el principal producto final de las proteínas es el amoníaco (NH₃) que luego se convierte en urea (NH₂)₂CO₂ en el hígado y se excreta a través de la orina.

Por lo tanto, una proteína es de alta calidad o tiene un alto valor biológico cuando es rica en aminoácidos esenciales.

Las proteínas con un valor biológico alto son además de las proteínas de la leche materna, la de los huevos. Le siguen las proteínas de la carne y el pescado y luego los lácteos. Se considera que las proteínas de origen animal son más nutritivas y completas que las de origen vegetal, que son incompletas y de un menor valor biológico.

Para que las proteínas vegetales sean completas deben mezclarse entre sí.
Por ejemplo: una legumbre + un cereal o un fruto seco + arroz. En un desayuno, al mezclar la leche con los cereales, la proteína del cereal se completa con las de la leche.

Calidad de las proteínas
Alimento	valor biológico
Leche materna	100
Huevo	100
Carne	75
Pescado	75
Leche de vaca	75
Soja	70
Arroz	60
Trigo	50
Legumbres	40
Maíz	40

Fuentes naturales
Proteínas completas de origen animal
Los alimentos que nos aportan proteínas completas o de alto valor biológico son todos los de origen animal:

• Todas las carnes, los huevos y el pescado
• Todos los quesos
• La leche y todos sus derivados (yogur)
• Crustáceos y mariscos.

Proteínas incompletas de origen vegetal
Los aportan los vegetales y requieren de complementación  proteica  para formar proteínas completas:

• la soja
• las legumbres (lentejas , garbanzos)
• los frutos secos
• los cereales y sus derivados (harinas, arroz. Pan )
• hortalizas y frutas

Las proteínas en general cumplen muchas funciones en nuestro organismo: forman parte de los núcleos celulares, de los tejidos y órganos, transportan el oxígeno, son enzimas, hormonas, anticuerpos, etc.

La administración proteica en nuestra dieta debe ser constante. Nos aportan 4 kcal por gramo, y la recomendación es que su consumo sea de 1 gramo de proteína por kg. de peso.
La carencia proteica produce una disminución de la masa muscular, un metabolismo lento, bajo rendimiento físico e intelectual, fatiga, apatía, y deterioro general de todo nuestro organismo.

Como hemos mencionado anteriormente, la dieta diaria debe contener proteínas tanto animales como vegetales en una manera proporcionada, ya que nuestro organismo aprovecha los aminoácidos que componen a esas proteínas que provienen de las legumbres o de las carnes.

Una dieta variada y equilibrada debe proporcionarnos tanto proteínas de origen animal como proteínas de origen vegetal. Pero a la hora de diferenciarlas, las de origen animal, son las que poseen un alto valor biológico. No deben faltar en nuestra alimentación, ya que son las que contienen los aminoácidos esenciales que nuestro organismo no puede producir.

AMINOACIDOS

AMINOÁCIDOS

Los aminoácidos son compuestos orgánicos que se combinan para formar proteínas. Los aminoácidos y las proteínas son los pilares fundamentales de la vida.

Es una molécula orgánica con un grupo amino (-NH₂) y un grupo carboxilo (-COOH).

Los aminoácidos más frecuentes y de mayor interés son aquellos que forman parte de las proteínas. Dos aminoácidos se combinan en una reacción de condensación entre el grupo amino de uno y el carboxilo del otro, liberándose una molécula de agua y formando un enlace amida que se denomina enlace peptídico; estos dos "residuos" de aminoácido forman un dipéptido. Si se une un tercer aminoácido se forma un tripéptido y así, sucesivamente, hasta formar un polipéptido. Esta reacción tiene lugar de manera natural dentro de las células, en los ribosomas.

Todos los aminoácidos componentes de las proteínas son L-alfa-aminoácidos. Esto significa que el grupo amino está unido al carbono contiguo al grupo carboxilo (carbono alfa) o, dicho de otro modo, que tanto el carboxilo como el amino están unidos al mismo carbono; además, a este carbono alfa se unen un hidrógeno y una cadena (habitualmente denominada cadena lateral o radical R) de estructura variable, que determina la identidad y las propiedades de cada uno de los diferentes aminoácidos. Existen cientos de radicales por lo que se conocen cientos de aminoácidos diferentes, pero sólo 22 (los dos últimos fueron descubiertos en los años 1986 -selenocisteína- y 2002 -pirrolisina-)² forman parte de las proteínas y tienen codones específicos en el código genético.

La unión de varios aminoácidos da lugar a cadenas llamadas péptidos o polipéptidos, que se denominan proteínas cuando la cadena polipeptídica supera una cierta longitud (entre 50 y 100 residuos aminoácidos, dependiendo de los autores) o la masa molecular total supera las 5000 uma y, especialmente, cuando tienen una estructura tridimensional estable definida.

ESTRUCTURA

La estructura general de un alfa-aminoácido se establece por la presencia de un carbono central (alfa) unido a un grupo carboxilo (rojo en la figura), un grupo amino (verde), un hidrógeno (en negro) y la cadena lateral (azul):

"R" representa la cadena lateral', específica para cada aminoácido. Tanto el carboxilo como el amino son grupos funcionales susceptibles de ionización dependiendo de los cambios de pH, por eso ningún aminoácido en disolución se encuentra realmente en la forma representada en la figura, sino que se encuentra ionizado.

A pH bajo (ácido), los aminoácidos se encuentran mayoritariamente en su forma catiónica (con carga positiva), mientras que a pH alto (básico) se encuentran en su forma aniónica (con carga negativa). Para valores de pH intermedios, como los propios de los medios biológicos, los aminoácidos se encuentran habitualmente en una forma de ion dipolar o zwitterión (con un grupo catiónico y otro aniónico).

Según las propiedades de su cadena

Según su obtención

A los aminoácidos que deben ser captados como parte de los alimentos se los llama esenciales; la carencia de estos aminoácidos en la dieta limita el desarrollo del organismo, ya que no es posible reponer las células de los tejidos que mueren o crear tejidos nuevos, en el caso del crecimiento. Para el ser humano, los aminoácidos esenciales son:

·         Valina (Val, V)

·         Leucina (Leu, L)

·         Treonina (Thr, T)

·         Lisina (Lys, K)

·         Triptófano (Trp, W)

·         Histidina (His, H) *

·         Fenilalanina (Phe, F)

·         Isoleucina (Ile, I)

·         Arginina (Arg, R) *

·         Metionina (Met, M)

A los aminoácidos que pueden sintetizarse en el propio organismo se los conoce como no esenciales y son:

·         Alanina (Ala, A)

·         Prolina (Pro, P)

·         Glicina (Gly, G)

·         Serina (Ser, S)

·         Cisteína (Cys, C) **

·         Asparagina (Asn, N)

·         Glutamina (Gln, Q)

·         Tirosina (Tyr, Y) **

·         Ácido aspártico (Asp, D)

·         Ácido glutámico (Glu, E)

EL AGUA

Agua

La palabra agua proviene del latin  aqua,  es una sustancia cuya molécula está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Es esencial para la supervivencia de todas las formas conocidas de vida,  un ser humano no puede estar sin beberla por más de cinco o seis días, sin poner en riesgo su vida, si tomamos en cuenta  que el cuerpo humano tiene un 75% de agua al nacer y cerca del 60% en la edad adulta y de éste último el 60%  está en el interior de las células y el 40% restante es extracelular,  circula en la sangre y baña los tejidos, deducimos aquí su importancia.

El término agua generalmente se refiere a la sustancia en su estado líquido, aunque la misma puede hallarse en la naturaleza en su forma Sólida  llamada hielo, y en su forma gaseosa denominada vapor. El agua cubre el 71 % de la superficie de la corteza terrestre.  Se localiza principalmente en los océanos, donde se concentra el 96,5 % del agua total, los glaciares y casquetes polares poseen el 1,74 %, los depósitos subterráneos (acuíferos), los permafrost y los glaciares continentales son el 1,72 % y el restante 0,04 % se reparte en orden decreciente entre lagos, humedad del suelo, atmósfera, embalses, ríos y seres vivos.

El agua químicamente pura es un líquido inodoro e insípido; incoloro y transparente en capas de poco espesor, toma color azul cuando se mira a través de espesores de seis y ocho metros, porque absorbe las radiaciones rojas. El agua puede ser considerada como un recurso renovable cuando se controla cuidadosamente su uso, tratamiento, liberación, circulación. De lo contrario es un recurso no renovable en una localidad determinada.

No es usual encontrar el agua pura en forma natural, aunque en el laboratorio puede llegar a obtenerse o separarse en sus elementos constituyentes, que son el hidrógeno (H) y el oxígeno (O). Cada molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno, unidos fuertemente en la forma H-O-H.

Desde los mares, ríos, lagos, e incluso desde los seres vivos, se evapora agua constantemente hacia la atmósfera, hasta que llega un momento en que esa agua se precipita de nuevo hacia el suelo. De esta agua que cae, una parte se evapora, otra se escurre por la superficie del terreno hasta los ríos, lagos, lagunas y océanos, y el resto se infiltra en las capas de la tierra, y fluye también subterráneamente hacia ríos, lagos y océanos. Esta agua subterránea es la que utlizan los vegetales, los cuales la devuelven después de nuevo a la atmósfera.

Como observamos, al volver el agua a la atmósfera se completa un ciclo, que se denomina ciclo hidrológico o del agua.

PRESENTA LAS SIGUIENTES PROPIEDADES QUÍMICAS Y FÍSICAS

Densidad:                               999,97 kg/m³

Punto de ebullición:                100 °C

Fórmula:                                 H₂O

Masa molar:                            18,01528 g/mol

Punto de fusión:                     0 °C

Punto de congelación:                        0°C

Estado físico: sólida, liquida y gaseosa
 Color: incolora
 Sabor: insípida
Olor: inodoro

 Presión critica: 217,5 atm.
Temperatura critica: 374°C.

Reacciona con los óxidos ácidos
Reacciona con los óxidos básicos
Reacciona con los metales
Reacciona con los no metales
Se une en las sales formando hidratos
Los anhídridos u óxidos ácidos reaccionan con el agua y forman ácidos oxácidos.
Los óxidos de los metales u óxidos básicos reaccionan con el agua para formar hidróxidos. Muchos óxidos no se disuelven en el agua, pero los óxidos de los metales activos se combinan con gran facilidad.

Electrólisis

Es un conjunto de fenómenos físicos y químicos que ocurre cuando pasa la corriente eléctrica a través de un electrolito.

Electrólisis del agua

Se efectúa diluyendo en el agua, una gota de ácido sulfúrico o hidrógeno de sodio, descomponiéndose al paso de la corriente eléctrica depositándose oxigeno en el ánodo e hidrógeno en el cátalo.

CLASES DE AGUA

Debido al siglo hidrológico, el agua no se encuentra en un solo lugar de la tierra sino están en constante movimiento por esta razón hay una serie de criterios para clasificar las aguas, nosotros tomaremos dos criterios. Según su ubicación en la tierra y según la cantidad de sales disueltas:

Según su ubicación en la tierra pueden ser: aguas lentitas, aguas lóticas, aguas atmosféricas y aguas freáticas.

Aguas Lóticas: Se encuentra en las superficies de la litosfera, en reposo.

Ejemplos: Lagos, estanques, pantanos, charcos, etc.

Aguas atmosféricas: Se encuentran en continuo desplazamiento, ya sea lentamente o en forma torrente ejemplos. Los ríos; esta aguas tienen mayor oxigeno que las anteriores debido al movimiento constante.

Dulce: Contiene mayor cantidad de sales disueltas que las anteriores, está formando los Ríos, y lagos.

Saladas: Contiene abundante cantidad de diversas sales (mares: 3,5% de sales disueltas).

IMPORTANCIA DEL AGUA

El agua es muy importante por las siguientes razones:

·         Interviene en la composición de los seres vivos (hasta el 95% en peso).

·         Constituye el alimento indispensable para la vida.

·         Interviene en la fotosíntesis.

·         Disuelve sustancias nutritivas para ser transformados dentro del organismo

·         Sirve como ambiente de gran cantidad de organismos: peces, algas, etc.

·         Actúan como vehículo transporte de sustancias en el interior de los seres vivos.

·         Es una fuente de energía: "El Agua es Hulla blanca".

·         Tiene múltiples aplicaciones en la vida diaria.

·         Sirve como vía de comunicación para los hombres: Mares, Lagos, Ríos

BIBLIOGRAFÍA

Colección la ciencia al día Química 1

HERRERA V., Severiano.; BARRETO C., Aura; TORRES D., Ignacio; DE CLAVIJO, Esperanza R. Editorial Norma. Bogotá - Colombia.

Teoría experimental Química 2

HERRERA V., Severiano; CÓRDOVA PRADO, J. Luis. Editorial Logos. Lima – Perú.

Química General Orgánica - Inorgánica

FIGUEROA, Nilo.

Química General

NCBERGALL, William A.; SCHIMIDT, Frederid. Editorial San Marcos.