miniatura|El sucre és un aliment ric en glúcids Els glúcids o glícids són biomolècules orgàniques formades per carboni, hidrogen i oxigen que contenen grups funcionals carbonil (aldehid o cetona) i molts grups hidroxil (-OH). Els monòmers bàsics dels glúcids són els monosacàrids, de fórmula empírica CnH2nOn, és a dir (CH₂O)n, per la qual cosa es va suposar que eren àtoms de carboni units a molècules d'aigua, o "carboni hidratat" d'on es va derivar el seu primer nom, hidrats de carboni o carbohidrat. Però aquest model no és pas vàlid per a tots els glúcids, que en certs casos contenen àtoms de nitrogen o de fòsfor (per exemple). Els elements hidrogen i oxigen, es troben en els glúcids en la mateixa proporció que en l'aigua, i d'aquí en ve el seu nom d'hidrats de carboni, encara que la seva composició i les seves propietats no corresponguin en absolut amb aquesta definició. Malgrat que des fa temps se sap que això no és cert, se segueixen utilitzant els termes d'hidrat de carboni i carbohidrat per a designar-los (sobretot en dietètica) de forma, si més no, inexacta. La realitat és que els monosacàrids estan formats per una curta cadena de carbonis (de tres a set), un dels quals duu un grup carbonil i la resta grups hidroxil (-OH) i àtoms d'hidrogen. Diversos monosacàrids es poden unir per formar oligosacàrids (de dos a deu monosacàrids) i polisacàrids; més de deu i, sovint, milers de polisacàrids.
Els glúcids formen part, amb les proteïnes i els lípids, dels constituents essencials dels éssers vius i de la seva nutrició, atès que són un dels principals intermediaris biològics d'emmagatzematge i de consum d'energia. En els organismes autòtrofs, com les plantes, els sucres es converteixen en midó per emmagatzemar. En els organismes heteròtrofs, com els animals, els glúcids s'emmagatzemen en forma de glucogen després s'utilitzaran com a font d'energia en les reaccions metabòliques; la seva oxidació després de la digestió dels glúcids aporta al voltant de 17 kJ/g segons s'ha comprovat amb la bomba calorimètrica.
Els glúcids realitzen nombroses funcions en els éssers vius. Els polisacàrids serveixen per a l'emmagatzematge d'energia (per exemple, el midó i el glucogen) i com a components estructurals (per exemple, la cel·lulosa en les plantes i la quitina en els artròpodes); la cel·lulosa s'ha afirmat que és la molècula orgànica més abundant de la terra. La ribosa, un monosacàrid de cinc carbonis, és un component important dels coenzims (per exemple, l'ATP, FAD i NAD) i de la "columna vertebral" de la molècula genètica anomenada ARN. I la desoxiribosa, relacionada amb la ribosa, és un component de l'ADN. Els sacàrids i els seus derivats inclouen moltes altres biomolècules importants que tenen un paper clau en el sistema immunitari, la fertilització, la prevenció de la patogènesi, coagulació de la sang, i el desenvolupament.
Nomenclatura i sinonímia Al voltant del concepte de glúcid hi ha diferents denominacions que és pertinent de presentar: Glúcid. Aquest nom prové del fet que es poden considerar derivats de la glucosa per un procés de polimerització i pèrdua d'aigua. El vocable procedeix del grec glycýs, que significa dolç. Sucre. Aquest terme només pot aplicar-se en el cas de monosacàrids (aldosa i cetosa) i oligosacàrids menors (disacàrids). En general, els monosacàrids i disacàrids, que són més petits, és a dir, que tenen un pes molecular inferior, es coneixen comunament com a sucres.Flitsch, SL & Ulijn, RV (2003). "Sugars tied to the spot." Nature 421: 219–220. En singular, sucre, s'utilitza per referir-se a la sacarosa o sucre de taula. Sacarosa. Paraula que prové del grec σάκχαρον, que significa "sucre". És l'arrel principal dels glúcids més fonamentals (monosacàrids, disacàrids, polisacàrids i oligosacàrids). Carbohidrat o hidrat de carboni. Hi ha hagut intents per substituir o deixar d'utilitzar el terme d'hidrats de carboni. Des de l'any 1996 el Comitè Conjunt de la Unió Internacional de Química Pura i Aplicada (International Union of Pure and Applied Chemistry)[Iupac]Iupac.Org i la Unió Internacional de Bioquímica i Biologia Molecular (International Union of Biochemistry and Molecular Biology) recomanen el terme "carbohidrat" i desaconsellen l'ús del nom "hidrats de carboni". Val a dir que els termes "hidrat de carboni" o "carbohidrat" són poc apropiats, ja que aquestes molècules no són àtoms de carboni hidratats, és a dir, enllaçats a molècules d'aigua, sinó que consten d'àtoms de carboni units a altres grups funcionals. Aquest nom prové de la nomenclatura química del , ja que les primeres substàncies aïllades responien a la fórmula elemental Cn(H₂O)n (on "n" és un nombre enter = 1,2,3 ... segons el nombre d'àtoms). D'aquí que el terme "carboni-hidratat" s'hagi mantingut, si bé posteriorment es va veure que altres molècules amb les mateixes característiques químiques no es corresponen amb aquesta fórmula. A més, els textos científics anglosaxons encara segueixen anomenant-los carbohydrates la qual cosa indueix a pensar que aquest és el seu nom correcte. De la mateixa manera, en dietètica, s'usa amb més freqüència la denominació de carbohidrats.
Categories Els glúcids es reparteixen habitualment entre oses (monosacàrids com és la glucosa, la galactosa o la fructosa) i òsids, que són els polímers d'oses (oligosacàrids i polisacàrids). Els disacàrids (diholòsids), com la sacarosa o la lactosa, formen part d'aquesta darrera categoria. Però només els monosacàrids i disacàrids tenen un poder endolcidor o edulcorant. Els polisacàrids com el midó són insípids
Les oses (sucres simples) són molècules simples no hidrolitzables, que formen cristalls. Les aldoses són glúcids que tenen una funció aldehid sobre el primer carboni. Les cetoses són glúcids que tenen una funció cetona sobre el segon carboni. Els òsids (sucres complexos), hidrolitzables són polímers d'oses amb un enllaç osídic : Els holòsids són els polímers exclusivament d'oses ; Els oligoholòsids (oligòsids) tenen un índex de polimerització inferior a 10 ; Els poliholòsids (poliòsids) amb un índex de polimeritació superior a 10 (exemple : amilosa, amilopectina, cel·lulosa, glucogen). Els homopoliòsids són els glúcids on la hidròlisi dona un sol tipus d'oses. Els heteropoliòsids són els glúcids on la hidròlisi no dona pas un sol tipus d'oses. Els heteròsids són els polímers d'oses i de molècules no glucídiques: Els O-heteròsid on una funció Alcohol (-OH) de l'aglucona participa en l'enllaç osídic; Els N-heteròsid on una funció amina (-N=) de l'aglucona participa en l'enllaç osídic; Les S-hétérosides on una funció tiol (-SH) de l'aglucona participa en l'enllaç osídic.
Estructura Formalment, en química, el nom de "carbohidrat" s'ha utilitzat per denominar qualsevol compost que presenta la fórmula Cm(H₂O)n. Arran d'aquesta definició, alguns químics consideren el formaldehid CH₂O com el més simple dels carbohidrats,John Merle Coulter, Charler Reid Barnes, Henry Chandler Cowles (1930), A Textbook of Botany for Colleges and Universities" mentre que d'altres afirmen que ho és el gliceraldehid.Carl A. Burtis, Edward R. Ashwood, Norbert W. Tietz (2000), Tietz fundamentals of clinical chemistry Avui en dia el terme s'entén, en general, en el sentit que es dona en bioquímica, i s'exclouen els compostos amb només un o dos àtoms de carboni.
Els sacàrids naturals són generalment constituïts per uns carbohidrats simples anomenats monosacàrids, que presenten la fórmula general (CH₂O)n, on "n" pot ser un nombre enter de tres en endavant. Un monosacàrid té la típica estructura d'H-(CHOH)x(C=O)-(CHOH)y-H, és a dir, un aldehid o una cetona amb molts grups hidroxil afegits, en general una a cada àtom de carboni, i que no forma part de l'aldehid o grup funcional cetona. Alguns exemples de monosacàrids són la glucosa, la fructosa i el gliceraldehid. Això no obstant, algunes substàncies biològiques que habitualment es consideren "monosacàrids" no s'ajusten a aquesta fórmula (per exemple, els àcids urònics i desoxi-sucres com la fucosa), i d'altres substàncies que sí que s'ajusten a aquesta fórmula, però que no són considerades com a monosacàrids; per exemple, el formaldehid CH₂O i l'inositol (CH₂O)₆).
La forma de cadena oberta d'un monosacàrid sovint coexisteix amb una forma d'anell tancat, on el grup carbonil d'aldehid/cetona (C = O) i el grup hidroxil (-OH) reaccionen formant un hemiacetal amb un nou pont C-O-C. Els monosacàrids poden quedar units entre si, i donen lloc als anomenats polisacàrids (o oligosacàrids) que existeixen en una gran varietat de formes. Molts carbohidrats contenen una o més unitats de monosacàrids modificats que han tingut un o més grups substituïts o eliminats. Per exemple, la desoxiribosa, un component de l'ADN, és una versió modificada de la ribosa. La quitina està formada per unitats repetides de N-acetilglucosamina, una forma nitrogenada de glucosa.
Monosacàrids
miniatura|La D-glucosa és una aldohexosa amb la fórmula (C·H₂O)₆. Els àtoms vermells indiquen el grup aldehid, i els àtoms blaus, el centre asimètric situat més lluny de l'aldehid; com que aquest -OH es troba a la dreta de la projecció de Fischer, es tracta d'un sucre D. Els monosacàrids són els glúcids més simples pel fet que no poden ser hidrolitzats en carbohidrats més petits. La fórmula química general d'un monosacàrid no modificat és (CH₂O)n, on n és un nombre equivalent o superior a 3 i el seu límit és de 7 carbonis. Els glúcids més simples, els monosacàrids, estan formats per una sola molècula, i no poden ser hidrolitzats en glúcids més petits. Els monosacàrids tenen sempre un grup carbonil en un dels seus àtoms de carboni i grups hidroxil en la resta; per aquest motiu poden considerats uns polialcohols.
Els monosacàrids es classifiquen d'acord amb tres característiques diferents: la posició del grup carbonil, el nombre d'àtoms de carboni que conté i la seva quiralitat. Si el grup carbonil és un aldehid, el monosacàrid és una aldosa; si el grup carbonil és una cetona, el monosacàrid és una cetosa. Els monosacàrids més petits són els que tenen tres àtoms de carboni, i s'anomenen trioses; aquells que tenen quatre àtoms s'anomenen tetroses; el que en tenen cinc, pentoses, els de sis hexoses, i així successivament. Els sistemes de classificació sovint són combinats; per exemple, la glucosa és una aldohexosa (un aldehid de sis àtoms de carboni), la ribosa és una aldopentosa (un aldehid de cinc àtoms de carboni) i la fructosa és una cetohexosa (una cetona de sis àtoms de carboni).
Cada àtom de carboni té un grup d'hidroxil (-OH), amb l'excepció del primer i l'últim carboni, tots són asimètrics, fent-los centres estèrics amb dues possibles configuracions cadascun (el-H i-OH poden estar a qualsevol costat de l'àtom de carboni). A causa d'aquesta asimetria, cada monosacàrid té un cert nombre d'isòmers. Per exemple l'aldohexosa D-glucosa, tenen la fórmula (CH₂O)₆, de la qual, exceptuant dos dels seus sis àtoms de carboni, tots són centres quirals, fent que la D-glucosa sigui un dels estereoisòmers possibles. En el cas del gliceraldehid, una aldotriosa, hi ha un parell de possibles esteroisòmers, els quals són enantiòmers i epímers (1,3-dihidroxiacetona, la cetosa corresponent, és una molècula simètrica que no posseeix centres quirals). La designació D o L és realitzada d'acord amb l'orientació del carboni asimètric més allunyats del grup carbonil: si el grup hidroxil està a la dreta de la molècula és un sucre D, si està a l'esquerra és un sucre L. Com els D sucres són els més comuns, normalment la lletra D és omesa.
Classificació dels monosacàrids 185px|Anòmer α de la glucosa 185px|Anòmer β de la glucosa Els anòmers α i β de la glucosa. Remarqueu la posició del carboni anomèric (vermell o verd) en relació al grup CH₂OH unit al carboni 5; o bé estan a costats oposats (α), o bé al mateix costat (β).