Los glúcidos, carbohidratos o hidratos de carbono son constituyentes esenciales de las células y cumplen funciones de reserva energética (almidón en trigo, maíz, tubérculos) y estructural (celulosa). En los organismos animales, se encuentran en la sangre (glucosa) y en todas las células. Existen depósitos de glucógeno (sustancia de reserva) en los músculos y en el hígado. Su oxidación proporciona la energía necesaria para las funciones del organismo. Además, son la materia prima para la elaboración de muchos productos, como la celulosa, utilizada en la fabricación de papel, fibras sintéticas y explosivos.

Composición Química de los Carbohidratos

Desde el punto de vista de su composición química, los hidratos de carbono son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas y sus derivados. Muchos poseen la fórmula empírica (CH₂O)_n, de ahí su nombre de «hidratos» de carbono.

Clasificación Principal de los Glúcidos

• Monosacáridos (glucosa, galactosa, fructosa)
• Oligosacáridos (lactosa, maltosa, sacarosa)
• Polisacáridos (almidón, celulosa, glucógeno)

Monosacáridos

Son azúcares sencillos, constituidos por una sola unidad de polihidroxialdehído o polihidroxicetona. El monosacárido más abundante en la naturaleza es la D-Glucosa (dextrosa), un azúcar de 6 carbonos. Los monosacáridos de más de 4 carbonos forman estructuras cíclicas. Son aldehídos o cetonas con dos o más grupos hidroxilo. Se presentan como sólidos cristalinos incoloros, solubles en agua pero insolubles en solventes no polares. La mayoría de ellos tienen sabor dulce.

Oligosacáridos

Son cadenas cortas de monosacáridos unidos covalentemente por un enlace glicosídico. Los más abundantes son los disacáridos (formados por dos monosacáridos). El disacárido más común es la sacarosa (compuesta por un monómero de D-glucosa y otro de D-fructosa).

Polisacáridos

Son polímeros formados por muchos monosacáridos, que forman cadenas lineales (celulosa) o ramificadas (glucógeno). La celulosa y el glucógeno están formados por cadenas de glucosa. Muchos polisacáridos contienen monosacáridos que se repiten, ya sea de una sola clase o de dos clases que se alternan.

Disacáridos

Están formados por dos moléculas de monosacáridos, que pueden ser iguales o diferentes. Son carbohidratos de bajo peso molecular, solubles en agua y con poder edulcorante (endulzante).

Polímeros Sintéticos y Naturales

Los polímeros sintéticos son macromoléculas formadas por la unión de una o varias moléculas mediante enlaces covalentes. Los sintéticos contienen entre uno y tres tipos diferentes de unidades que se repiten. Los naturales (biopolímeros), como la celulosa, el ADN o las proteínas, presentan estructuras complejas.

Monómeros y Reacciones de Polimerización

Las moléculas que se combinan para formar los polímeros se denominan monómeros. Las reacciones a través de las cuales se obtienen los polímeros se conocen como reacciones de polimerización.

Tipos de Polímeros

• Homopolímeros: Están formados por un solo tipo de molécula. Es un polímero constituido por la repetición de un único monómero (cadena homogénea).
• Copolímeros: Están formados por dos monómeros diferentes, A y B. Existen varios tipos:
  • Copolímeros al azar (o aleatorios): Monómeros unidos en una secuencia desordenada (por ejemplo, ABBAAB).
  • Copolímeros alternados: Monómeros unidos en forma alternada (por ejemplo, ABAB).
  • Copolímeros en bloques: (por ejemplo, AABBAABB).
  • Terpolímeros: (por ejemplo, ABCABC).
  • Copolímeros de injerto: Cadena principal con ramificaciones diferentes.

Reacciones de Polimerización

• Adición: En los polímeros de adición, la unidad estructural de repetición tiene la misma composición que el monómero de inicio.
• Condensación: En los polímeros de condensación, los monómeros polifuncionales reaccionan a través de diversas reacciones, con la posible eliminación de una molécula pequeña, como el agua.

Clasificación de los Polímeros según su Comportamiento

Térmico

• Termoplásticos: Se funden al calor y se solidifican al frío (por ejemplo, polietileno, polipropileno, poliacrilonitrilo, nailon).
• Termoestables: Al calentarse, forman enlaces que impiden su fusión y/o su disolución en solventes.

Mecánico

• Plásticos: Durante su fabricación, se funden por calor o presión para ser moldeados. Una vez solidificados, el material es químicamente estable en condiciones normales.
• Elastómeros (cauchos): Recuperan su forma original después de sufrir una fuerza y conservan esta propiedad incluso con deformaciones grandes durante un tiempo prolongado.
• Fibras: Materiales que tienen una relación longitud/diámetro muy grande. Están constituidas por macromoléculas lineales.

Ejemplos de Monosacáridos, Disacáridos y Polisacáridos

• Glucosa (monosacárido): Aldohexosa (dextrosa), conocida como «el azúcar de la sangre». Es el monosacárido más abundante e importante, transportado por el torrente sanguíneo.
• Galactosa (monosacárido): No se encuentra libre, sino que forma parte de la lactosa de la leche.
• Fructosa (monosacárido): Conocida como «azúcar de las frutas», es el carbohidrato más dulce.
• Sacarosa (disacárido): Glucosa + fructosa. Es el azúcar de mesa y se encuentra libre en la naturaleza.
• Lactosa (disacárido): Glucosa + galactosa. Es el azúcar de la leche.
• Maltosa (disacárido): Glucosa + glucosa. Se produce por hidrólisis del almidón (se rompen los enlaces del almidón, destruyendo el polímero de glucosa).
• Almidón (polisacárido): Unión de glucosas (polímero de glucosa).
• Celulosa (polisacárido): Polímero de glucosa con un tipo de enlace diferente entre las glucosas.
• Agar: Carbohidrato polisacárido utilizado en la preparación de medios de cultivo para microorganismos.
• Carragenina: Empleada en la fabricación de productos lácteos.