Los glúcidos, también llamados azúcares (el término gluco viene de glukûs = dulce), aunque no todos son dulces, o sacáridos (del griego sácchar = azúcar), son el grupo de biomoléculas orgánicas más abundante en la naturaleza.
Se definen sencillamente desde el punto de vista químico como polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas, o sustancias que por hidrólisis dan lugar a este tipo de compuestos. Los polihidroxialdehidos son compuestos orgánicos en los que todos los átomos de carbono están unidos a un grupo hidroxilo excepto uno de ellos que forma parte de un grupo aldehído, mientras que las polihidroxicetonas son compuestos orgánicos en los que todos los átomos de carbono están unidos a un grupo hidroxilo excepto uno que forma parte de un grupo cetona.
Muchos glúcidos responden a fórmulas empíricas que se pueden escribir como (CH2O)n, por lo que antiguamente se pensó que eran algún tipo de combinación de carbono y agua y se les llamó hidratos de carbono. Hoy sabemos que esta denominación es químicamente engañosa, pero quizás esté demasiado arraigada como para que sea abandonada definitivamente; de todos modos no se recomienda su uso.
Existen dos clases principales de glúcidos:
A) Monosacáridos u osas; son azúcares simples, monómeros no hidrolizables, que consisten en una sola unidad de polihidroxialdehído o polihidroxicetona. Se clasifican a su vez en aldosas y cetosas (según su grupo funcional).
B) Ósidos; son azúcares complejos que, cuando sufren hidrólisis, liberan monosacáridos (por lo tanto son polímeros y están formados por un número variable de monosacáridos unidos covalentemente entre sí).
Algunos ósidos se componen exclusivamente de monosacáridos y se denominan holósidos. Si estos están formados por un número de monosacáridos entre 2 y 10 se llaman oligosacáridos y si están formados por más de 10 monosacáridos se llaman polisacáridos (y dentro de estos si todos los monosacáridos son iguales se llaman homopolisacáridos y si son distintos se llaman heteropolisacaridos).
Otros ósidos contienen además de monosacáridos otros componentes de naturaleza no glucídica (aglucón)y se denominan heterósidos. Dependiendo de la naturaleza del aglucón distinguimos los glucolípidos y las glucoproteínas.
1. Monosacáridos u osas
Los monosacáridos son los azúcares más sencillos, pues no pueden descomponerse por hidrólisis para dar lugar a otros azúcares más simples. Desde un punto de vista químico son polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas.
En la naturaleza se encuentran en estado libre, desempeñando importantes funciones, pero también se encuentran formando parte de otros azúcares más complejos, los ósidos, de los cuales son sus sillares estructurales.
La estructura básica de todos los monosacáridos es una cadena de átomos de carbono no ramificada en la que todos ellos están unidos por enlaces simples. Uno de estos átomos de carbono está unido a uno de oxígeno por un enlace doble formando un grupo carbonilo; todos los demás están unidos a grupos hidroxilo. Si el grupo carbonilo se encuentra en un extremo de la cadena carbonada el monosacárido es un aldehído y recibe el nombre de aldosa; si el grupo carbonilo se encuentra en cualquier otra posición el monosacárido es una cetona y recibe el nombre de cetosa. Los monosacáridos naturales tienen entre tres y ocho átomos de carbono, aunque los de siete y ocho son relativamente raros.
Según tengan 3, 4, 5, 6... carbonos se denominan respectivamente triosas, tetrosas, pentosas, hexosas.... Existen aldosas y cetosas para cada una de estas longitudes de cadena.
Los monosacáridos se nombran anteponiendo el prefijo aldo- o ceto- al nombre que indica su número de carbonos, seguido de la terminación -osa.
1.1. Isomería en los monosacáridos
Los monosacáridos se suelen representar en un plano mediante fórmulas lineales o de cadena abierta, denominadas proyecciones de Fischer, en las que todos los átomos de la molécula se colocan en el mismo plano. Se sitúa el grupo principal (aldehído o cetona) en la parte superior (C1 y C2, respectivamente) y los grupos hidroxilo se sitúan a la izquierda o derecha de cada uno de los restantes carbonos formando ángulos de 90º.
Esta fórmula puede simplificarse eliminando los símbolos del C e incluso de los H.
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Los isómeros son compuestos de igual fórmula general, pero distinta formula desarrollada, es decir distinta organización molecular. Hay diferentes tipos de isómeros, en el caso de los glúcidos hay isómeros de función e isómeros espaciales o estereoisómeros.
1.1.1. Isomería de función o estructural
La presentan los compuestos que se diferencian por su grupo funcional, por ej., en la Fig. 3.2 con la misma fórmula general C3H6O3 puede corresponder a un aldehído o a una cetona.
1.1.2. Isomería espacial o estereoisomería
Los isómeros espaciales o estereoisómeros son moléculas que tienen la misma fórmula estructural pero la disposición de sus átomos es distinta, y por ello tienen propiedades diferentes.
Hay isomería espacial sólo en moléculas que tienen uno o más carbonos asimétricos. Un carbono asimétrico o quiral es el que está unido a cuatro radicales diferentes, de forma que dichos radicales pueden disponerse en el espacio en distintas posiciones, no superponibles.
Cuantos más carbonos asimétricos tenga la molécula, más esteroisómeros va a presentar. En general, una molécula con n carbonos asimétricos puede tener 2n estereoisómeros. La configuración espacial va a determinar la actividad de la molécula, el que tenga una u otra forma implica, por ej., que sea o no reconocida por los enzimas y pueda o no reaccionar.
Con excepción de una cetotriosa, la dihidroxiacetona (DHA), los monosacáridos son compuestos que tienen carbonos asimétricos y, por lo tanto, aparecen en formas estereoisomeras ópticamente activas (desvían la luz polarizada).
El carbono asimétrico más alejado del grupo funcional sirve como referencia para nombrar la isomería de una molécula. Cuando el grupo alcohol de este carbono se encuentra representado a su derecha en la proyección lineal se dice que esa molécula pertenece a la serie D. Cuando el grupo alcohol de este carbono se encuentra representado a su izquierda en la proyección lineal se dice que esa molécula pertenece a la serie L.
En la naturaleza la práctica totalidad de los monosacáridos son de la serie D (lo que hace pensar en un origen evolutivo común).
Hay dos tipos de estereoisómeros:
a) Enantiómeros; son compuestos estereoisómeros que varían la posición de todos los -OH de sus carbonos asimétricos. Uno de los enantiómeros es imagen especular del otro.
b) Epímeros; son compuestos estereoisómeros que varían la posición de uno solo de los -OH de sus carbonos asimétricos. Los epímeros NO son imágenes especulares unos de los otros.
Una propiedad de los estereoisómeros es que presentan actividad óptica. La luz natural vibra en distintos planos (Fig. 3.7), pero si se hace pasar por un polarizador se consigue que vibre en un solo plano de polarización (luz polarizada).
Una pareja de enantiómeros, debido a la presencia de los carbonos asimétricos, desvían el plano de la luz polarizada con el mismo ángulo, pero en diferente sentido. El isómero que la desvía en el sentido a las agujas del reloj se denomina dextrógiro o (+), y el isómero que la desvía en el sentido contrario es el levógiro o (-).
MUY IMPORTANTE: Los isómeros ópticos no se corresponden necesariamente con los estereoisómeros D y L. Así, según el glúcido un estereoisómero D puede ser dextrógiro o levógiro y lo mismo con el estereoisómero L.
CICLACIÓN DE LOS MONOSACÁRIDOS
Los monosacáridos son moléculas flexibles, con enlaces simples que pueden girar con facilidad. En disolución, los monosacáridos se comportan como si tuvieran un carbono asimétrico más. Esto se debe a que, en contacto con el agua, rotan y giran, formando estructuras cíclicas cerradas más estables. En esta configuración cíclica aparece un carbono asimétrico adicional, denominado carbono anomérico.
Como ya explicamos, la estructura lineal abierta se llama proyección de Fisher), la estructura cíclica, que puede ser hexagonal o pentagonal, se denomina proyección de Haworth. La estructura cíclica se representa en un plano con los radicales unidos a cada carbono en la parte superior o inferior de dicho plano.
La estructura cíclica se forma al reaccionar el grupo funcional (carbonilo) que es el más reactivo con un hidroxilo, situado en el último carbono asimétrico. En el caso de los aldehídos se forma un compuesto conocido como hemiacetal, y para las cetonas como hemicetal, que resulta de romper el doble enlace entre C=O y crear un puente de oxígeno intermolecular con un grupo –C-O. En el carbono anomérico se sitúa un grupo -OH, que sigue teniendo en parte las propiedades del grupo carbonilo y por lo tanto mantiene el poder reductor.
La aparición de este nuevo carbono asimétrico, permite la existencia de dos estereoisómeros que se denominan anómeros: uno llamado α cuando el OH se dirige hacia abajo del plano del anillo, el otro se denomina ß cuando el OH se dirige hacia arriba del plano.
Esquema PASO por PASO de la ciclación de la glucosa
En las cetohexosas, como la fructosa, el anillo resultante es pentagonal al reaccionar la cetona de C2 y el -OH del C5.
Al ciclarse, se tiene que indicar el nombre completo del monosacárido ciclado siguiendo las siguientes normas:
a) Se pone en primer lugar las letras α o ß que indica el tipo de anómero que es.
b) Se indica si el monosacárido es D o L (aunque en la vida real, fuera del laboratorio, siempre van a ser D).
b) Se termina con el nombre del monosacárido acabado en el sufijo piranosa (si el anillo es hexagonal) por su similitud con el pirano, o furanosa si es pentagonal) por su similitud con el furano. Ej α-D-glucopiranosa.
La conformación real de los monosacáridos (Fig. 3.11) en disolución varía con respecto a la propuesta por Haworth, ya que, debido a la presencia de enlaces covalentes simples, las moléculas no pueden ser planas.
Se han sugerido en las formas piranósicas otras formas de representación: forma "cis" o de nave/barco si los extremos del anillo están hacia el mismo lado y forma "trans" o de silla cuando los extremos están hacia uno y otro lado, en ambas formas, los carbonos 2, 3, 5 y el oxígeno se sitúan en el mismo plano. La forma en silla es más estable que la de nave ya que hay menos repulsiones electroestáticas.
1.2. Monosacáridos de interés biológico
Los monosacáridos que debemos conocer este curso en mayor profundidad son:
a) Triosas; hay solo dos (una aldosa y una cetosa). El gliceraldehido (aldotriosa) es muy importante en el el metabolismo de la glucosa. No forma estructuras cíclicas dado su pequeño tamaño.
b) Pentosas; Hay dos aldopentosas, la ribosa y su derivado la desoxirribosa, que forman parte de nucleótidos de importancia biológica (como el ATP) y de los ribo y desoxirribonucleótidos (forman el ARN y del ADN). Se diferencian porque falta un oxígeno en el C2 de la desoxirribosa. Se ciclan ambas en forma furanósica.
La cetopentosa más importante es la ribulosa, que es la molécula a la que se une el CO2 en el ciclo de Calvin, en la fase oscura de la fotosíntesis (lo estudiaremos en el segundo trimestre). La ribulosa, al ser una cetopentosa, no tiene forma ciclica.
c) Hexosas; son los monosacáridos más abundantes en la naturaleza. Podemos destacar:
· Glucosa; esta aldohexosa es la principal biomolécula energética y estructural (es la base de la mayoría de los ósidos). Se encuentra en forma libre en la sangre y en algunas frutas pero suele estar formando parte de disacáridos como la sacarosa y la lactosa y de polisacáridos como el almidón, el glucógeno o la celulosa.
· Galactosa (aldohexosa); junto con la glucosa forman la lactosa (disacárido presente en la leche) y algunos polisacáridos. No suele encontrarse de forma libre.
· Fructosa (cetohexosa); es el azúcar que aparece en la fruta y en la miel. Junto con la glucosa forma la sacarosa (disacárido que usamos para endulzar nuestras comidas).
Entre sus propiedades químicas destaca su poder reductor (reducen el licor de Fehling, siendo esta reacción de gran utilidad para identificarlos experimentalmente). Esto se produce porque el grupo carbonilo (-CHO) se puede oxidar a un grupo carboxilo (-COOH).
El licor de Fehling lleva una sal de cobre oxidada de color azul; si hay un grupo carbonilo que se oxide, la sal de cobre se reduce de Cu2+ a Cu+ y forma un precipitado de color cobrizo. Gracias a esto se pueden detectar fácilmente incluso cantidades muy pequeñas de monosacáridos.
2. Ósidos
Los monosacáridos capaces de formar anillos de piranosa o furanosa, en tanto que hemiacetales, pueden reaccionar con los alcoholes para formar glucósidos liberándose en el proceso una molécula de agua (deshidratación).
Un caso particular de este tipo de reacción se da cuando el grupo hidroxilo de la molécula de alcohol es aportado por un segundo monosacárido. El compuesto resultante, un disacárido, estará formado por dos monosacáridos unidos mediante enlace glucosídico. Así pues, el enlace glucosídico resulta de la formación de un acetal entre el carbono carbonílico de un monosacárido y un grupo hidroxilo de otro monosacárido.
Este segundo monosacárido posee otro carbono carbonílico libre que a su vez puede reaccionar con un grupo hidroxilo de un tercer monosacárido para formar otro enlace glucosídico, y así sucesivamente. De este modo, mediante sucesivos enlaces glucosídicos, se puede unir un número ilimitado de monosacáridos para formar largas cadenas que pueden ser lineales o ramificadas. En todos los ósidos, azúcares formados por un número variable de monosacáridos unidos entre sí, la unión entre los mismos se realiza mediante este tipo de enlace.
El enlace glucosídico puede ser de dos tipos, α o β, según sea α o β la configuración del monosacárido que aporta al enlace el átomo de carbono carbonílico.
Las uniones en α son propios de los disacáridos con función energética porque los enzimas las rompen fácilmente y las uniones en β aparecen en ósidos con funciones estructurales porque son enlaces más rígidos y resistentes y hay muy pocos enzimas que los rompen.
Como ya dijimos anteriormente, los ósidos pueden ser holósidos, si están formados exclusivamente por monosacáridos, o heterósidos, si además contienen otros componentes de naturaleza no azucarada.
Entre los holósidos se distinguen, en función del número de unidades que los forman, dos tipos: oligosacáridos y polisacáridos.
2.1 Oligosacáridos
Los oligosacáridos (del griego oligos = poco) son holósidos compuestos por un número reducido de monosacáridos unidos mediante enlaces glucosídicos. El número de monosacários que forman parte de un oligosacárido puede oscilar entre 2 y 10.
Si están formados por sólo dos monosacáridos se denominan disacáridos, si lo están por tres trisacáridos; a los que están formados por más de tres monosacáridos no se le suele asignar ninguna denominación específica y se suelen nombrar sencillamente como oligosacáridos.
Otra forma de clasificar a los disacáridos es por el tipo de unión que se produce:
a) Enlace monocarbonílico: Interviene un carbono anomérico de la primera osa y un carbono no anomérico cualquiera de la otra osa. Como un carbono anomérico queda libre, se mantiene el poder reductor. Por ejemplo la maltosa.
b) Enlace dicarbonílico: Intervienen los dos carbonos anoméricos de las osas. Como ningún carbono anomérico queda libre, se pierde el poder reductor. Por ejemplo la sacarosa.
2.1.1 Propiedades de los disacáridos
Sus propiedades físicas son muy similares a las de los monosacáridos: también son sólidos cristalinos, de color blanco, sabor dulce y solubles en agua. La mayoría de ellos conserva el poder reductor característico de los monosacáridos. Este poder reductor reside en los átomos de carbono carbonílicos y se pierde cuando éstos participan en un enlace glucosídico.
2.1.2 Nomenclatura de los disacáridos
Para nombrar un disacárido se añade el sufijo –il para el nombre de la osa que participa en el grupo reductor, a continuación se indican los carbonos que participan en el enlace y, finalmente, se añade el nombre del segundo monosacárido (terminan en –osa cuando el enlace es monocarbonílico, y en –ósido cuando es dicarbonílico).
Ejemplo: β-galactopiranosil-(1→4)-β-glucopiranosa
1-> nombre del primer monosacárido acabado en –il: β-galactopiranosil
2 -> seguido de carbonos del enlace: (1→4)
3 -> segundo monosacárido acabado en –osa: β-glucopiranosa porque el enlace es monocarbonílico.
En este ejemplo: α-glucopiranosil-(1→2)-β-fructofuranósido, el nombre acaba en –osido (indica que el enlace es dicarbonílico).
Podemos destacar los siguientes disacáridos:
a) Maltosa o azúcar de malta (α-D-glucopiranosil-(1→4)-α-D-glucopiranosa); se obtiene mediante la hidrólisis de los dos polisacáridos energéticos más importantes: el almidón (vegetal) y el glucógeno (animal). Tiene poder reductor.
b) Lactosa o azúcar de la leche (β-D-galactopiranosil-(1→4)-α-D-glucopiranosa); aparece en la leche de los mamíferos (4-5%). En la edad adulta suele perderse la capacidad de digerirla pero una mutación en oriente medio hace miles de años permite a muchos humanos digerirla toda su vida. Esta mutación se ha ido extendiendo asociada al beneficio de poder consumir la leche de los animales de pastoreo; sin embargo todavía hay muchas personas que son intolerantes a su consumo (especialmente en los países asiáticos y en el sur de África y América). Tiene poder reductor.
c) Sacarosa o azúcar de mesa (α-D-glucopiranosil-(1→2)-β-D-fructofuranósido); es el edulcorante más habitual para endulzar los alimentos. Como el enlace glucosídico es dicarbonílico no tiene poder reductor (como indicábamos antes). Se obtiene industrialmente de la caña de azúcar (20% de concentración) y de la remolacha azucarera (15% de concentración).
Además de estos, existe una gran variedad de oligosacáridos naturales con estructuras químicas muy diversas. Se trata de compuestos formados por un número de monosacáridos que oscila entre 4 y 10 unidos entre sí por enlaces glucosídicos formando cadenas que suelen ser ramificadas.
Normalmente no se encuentran en estado libre, sino unidos covalentemente a otras biomoléculas como lípidos o proteínas y son abundantes en la cara externa de las membranas celulares donde cumplen importantes funciones en los procesos de reconocimiento.
2.2 Polisacáridos
Los polisacáridos son glúcidos formados por un número elevado de monosacáridos unidos entre sí mediante enlaces glucosídicos. Los polisacáridos son macromoléculas de elevado peso molecular y estructura compleja. Se puede considerar que los monosacáridos son los sillares estructurales de los polisacáridos, al igual que los aminoácidos lo son de las proteínas o los nucleótidos de los ácidos nucleicos.
Las propiedades físicas y químicas de los polisacáridos son en cierto modo contrarias a las que exhiben monosacáridos y oligosacáridos: no cristalizan, no tienen sabor dulce, carecen de poder reductor, y, aunque son sustancias hidrofílicas, son poco solubles en agua debido a su elevado peso molecular (forman dispersiones colidales).
Los distintos tipos de polisacáridos difieren entre sí en el tipo de unidades monosacarídicas que los forman, en el tipo de enlace glucosídico (α o β) que las une, y en el mayor o menor grado de ramificación que presentan sus cadenas. Se distinguen dos tipos principales de polisacáridos, los homopolisacáridos, formados por un sólo tipo de monosacárido, y los heteropolisacáridos, formados por dos o más tipos de monosacáridos.
2.2.1 Homopolisacáridos
Los más importantes en la naturaleza son los glucanos, que derivan de la polimerización de la D-glucosa. Vamos a estudiar los tres más importantes:
A) Almidón; es un polisacárido formado por moléculas de α-D-glucosa unidas por enlaces glucosídicos α(1—›4) y α(1—›6). Su estructura es ramificada y su función es ser una reserva energética de los vegetales. Forma los granos de almidón al formar agregados insolubles y son especialmente abundantes en las semillas y tubérculos.
En la molécula de almidón se distinguen dos tipos de polímero:
a) Amilosa; es un polímero no ramificado formado por largas cadenas por varios centenares de unidades de α-D-glucosa unidas por enlaces α-(1—›4) que constituyen entre el 20-30% de la molécula de almidón. Estas cadenas adoptan una disposición helicoidal con 6 moléculas por vuelta. Constituyen la parte central de la molécula de almidón.
b) Amilopectina; es un polímero muy ramificado formado por moléculas de α-D-glucosa que constituye entre el 70-80% de la molécula de almidón. Los sucesivos restos de glucosa a lo largo de las cadenas están unidos por enlaces α(1—›4), y los puntos de ramificación, que se encuentran espaciados por un número de restos de glucosa que oscila entre 24 y30, consisten en enlaces α(1—›6) .
En la hidrolisis del almidón intervienen la glucosidasa (que ataca los enlaces α(1➝6)), la amilasa (que da como producto maltosas) y la maltasa (que hidroliza la maltosa originando glucosas).
B) Glucógeno; es un polisacárido con estructura muy similar a la de la amilopectina. Al igual que ésta, está formado por moléculas de α-D-glucosa unidas por enlaces glucosídicos α(1—›4) a lo largo de las cadenas, y con puntos de ramificación consistentes en enlaces α(1—›6). La diferencia con respecto a la amilopectina estriba en que las ramificaciones se encuentran menos espaciadas, concretamente cada 8 a 12 restos de glucosa. Esta mayor proximidad entre los puntos de ramificación hace que el glucógeno sea mucho más compacto que el almidón. Las moléculas de glucógeno presentan un núcleo de naturaleza proteica que cataliza la unión glucosídica de las primeras moléculas de glucosa, que quedan covalentemente ancladas a la propia proteína formando un núcleo alrededor del cual van creciendo y ramificándose las cadenas del glucógeno mediante la acción del enzima glucógeno sintetasa.
El glucógeno actúa como sustancia de reserva en las células animales. Es especialmente abundante en el hígado, donde puede llegar a representar el 7% de su peso; también abunda en el músculo esquelético. En el interior de las células el glucógeno se encuentra almacenado en forma de gránulos insolubles de gran tamaño.
Cuando las células recurren a sus reservas de almidón o de glucógeno, determinados enzimas van liberando una a una moléculas de glucosa, en forma de derivados fosforilados, las cuales pueden después ser utilizadas como combustible metabólico. La naturaleza ramificada de ambos polisacáridos favorece el que estos enzimas degradativos puedan actuar simultáneamente en muchas ramas aumentando así la velocidad de liberación de glucosa, lo que resulta de gran utilidad para las células cuando necesitan un aporte energético importante de una manera inmediata. Cada molécula de almidón o de glucógeno posee tantos extremos no reductores como ramas y un solo extremo reductor, lo que explica que estos polisacáridos carezcan de poder reductor. Los enzimas degradativos actúan a partir de los extremos no reductores.
Los polisacáridos, dada la gran rapidez con que pueden ser movilizados, constituyen una excelente forma de almacenar energía metabólica a corto plazo. Puede resultar sorprendente que las células almacenen su combustible energético en forma de polisacáridos cuando podrían hacerlo en forma de glucosa libre evitándose así el trabajo químico de sintetizarlos y degradarlos. La razón de que ello sea así estriba en que los polisacáridos se almacenan en forma esencialmente insoluble, contribuyendo muy poco a la presión osmótica del citoplasma. Una cantidad equivalente de glucosa disuelta generaría una presión osmótica muy elevada que podría ser peligrosa para la célula.
Tanto el almidón como el glucógeno pueden ser degradados en el aparato digestivo de los animales por la acción de unos enzimas llamados amilasas. Las amilasas liberan moléculas de glucosa que pueden posteriormente ser absorbidas.
C) Celulosa; es un polímero lineal (no ramificado) formado por moléculas de β-D-glucosa unidas mediante enlaces glucosídicos β(1—›4) . Cada cadena de celulosa contiene entre 10.000 y 15.000 restos de glucosa.
Estas cadenas, debido a la configuración β de sus enlaces glucosídicos, adoptan conformaciones muy extendidas que favorecen la formación de puentes de hidrógeno entre los grupos hidroxilo de los distintos restos de glucosa de una misma cadena o de cadenas vecinas . De este modo se forman fibras supramoleculares que contienen muchas cadenas individuales de celulosa en disposición paralela e íntimamente unidas entre sí por puentes de hidrógeno.
Tal estructura es la que confiere a la celulosa su insolubilidad en agua y su resistencia mecánica características, propiedades estas que la hacen idónea para desempeñar en las células una función de carácter estructural. La celulosa es el principal componente de las paredes celulares vegetales, las cuales proporcionan a las células de las plantas y las algas sostén mecánico y protección frente a los fenómenos osmóticos desfavorables. Una gran parte de la masa de la madera es celulosa.
Las amilasas que degradan el almidón y el glucógeno no pueden romper los enlaces β-glucosídico de la celulosa. El intestino humano (y el de la mayoría de los animales) carece de enzimas que puedan romper este tipo de enlace, por lo que este polisacárido tiene para el hombre un valor alimenticio prácticamente nulo. Este hecho está compensado con creces por la capacidad de la celulosa para generar una gran cantidad de residuos que a su paso limpian y facilitan el buen funcionamiento del aparato digestivo (fibra alimentaria). Algunos animales como las termitas o los rumiantes viven en simbiosis con determinados microorganismos poseedores de enzimas específicos, llamados celulasas, que sí son capaces de degradar la celulosa, por lo que estos animales pueden aprovechar su valor nutritivo.
D) Quitina; Podemos destacar un último polisacárido, este no derivado de la D-glucosa sino de la N-acetil-glucosamina que se une con enlaces β(1—›4) no ramificados formando cadenas lineales en capas alternas unidas por puentes de hidrógeno. Este homopolisacárido es muy similar en estructura a la celulosa y tiene también una función estructural como esta. Aparece formando el exoesqueleto de los artrópodos o la pared celular de los hongos y es en parte responsable de su éxito evolutivo por ser muy ligera y resistente.
2.2.2 Heteropolisacáridos
Entre los heteropolisacáridos los más importantes son los que están formados por dos tipos de unidades monosacarídicas que se alternan a lo largo de sus cadenas. Algunos de ellos son el ácido hialurónico, que se encuentra en el tejido conjuntivo de los animales ejerciendo un papel lubricante, la hemicelulosa, que forma parte de la pared celular vegetal, y la heparina, con notables propiedades anticoagulantes; todos ellos están formados por derivados complejos de la glucosa.
3. Heterósidos
Como dijimos anteriormente, están formados por monosacáridos y otros componentes de naturaleza no glucídica. Ente ellos cabe citar a los glucolípidos, y a las glucoproteínas, que son asociaciones covalentes de cadenas oligosacarídicas con lípidos y proteínas respectivamente; los glucolípidos y glucoproteínas están presentes en muchos lugares de la célula, sobre todo en la cara externa de la membrana plasmática.
En los proteoglucanos, mucinas o mucoproteínas la parte glucídica y la proteica tienen tamaños similares. Se caracterizan porque la parte central proteica se encuentra unida covalentemente a numerosas ramificaciones laterales glucídicas, que son glucosamino glucanos (GAG). Los GAG son a su vez heteropolisacáridos, formados por dos osas repetidas y tienen una elevada capacidad para retener agua. Los proteoglucanos abundan en los tejidos conjuntivos formando parte de la matriz, donde cumplen diversas funciones. En general tienen funciones defensivas y lubricantes en el aparato digestivo, respiratorio y urogenital.
En las glucoproteínas de la membrana celular la fracción glucídica es más pequeña que la proteica. En concreto se trata de oligosacáridos más o menos ramificados, que como vimos antes, funcionan como marcadores o señalizadores en la membrana, junto con glucolípidos, como los cerebrósidos y los gangliósidos, que se verán con más detalle en el siguiente tema.
Un tipo especialmente importante de glucoproteínas es el peptidoglucano o mureína, componente esencial de las paredes celulares bacterianas (es la parte rígida y tiene una función estructural), que está constituido por cadenas paralelas de un heteropolisacárido en el que se alternan unidades de N-acetil-glucosamina y de ácido N-acetil-murámico (dos derivados de la glucosa) unidas transversalmente por cadenas de aminoácidos unidos mediante enlaces peptídicos.
Gracias a la formación de las estructuras cíclicas estables, los monosacáridos tienden a ser poco reactivos, los que los hace ideales para determinadas funciones como construcción, transporte y reserva de energía. Los monosacáridos se utilizan para fabricar estructuras que sean inertes, estables y duraderas. Pueden ser transportados de una zona a otra del cuerpo sin que causen daño ni reaccionen con otras moléculas del entorno. También son útiles como moléculas energéticas, pues se forman en la fotosíntesis y son almacenadas como polisacáridos en determinadas zonas de la planta. Gracias a la capacidad de almacenamiento del polisacárido, se reducen al máximo los cambios de presión osmótica que la glucosa libre podría ocasionar, tanto en el interior de la célula como en el medio extracelular.
Entre sus funciones destacan:
A) Energética; siendo los disacáridos y sobre todo los monosacáridos una fuente de energía inmediata, la glucosa es la principal fuente energética de las células, aunque también se pueden usar otros monosacáridos.
Los polisacáridos funcionan como reserva energética, recordar que el almidón y glucógeno están formados únicamente por glucosas unidas por enlaces O-glucosídicos fácilmente hidrolizables.
B) Estructural; los polisacáridos celulosa, quitina y mureína tienen función estructural, ya que son el componente principal de las paredes celulares; la celulosa en vegetales, la quitina en los hongos (y en el exoesqueleto de los artrópodos) y la mureína en bacterias.
La ribosa y la desoxirribosa son dos monosacáridos con función estructural a nivel molecular pues forman parte del ARN y del ADN, respectivamente.
C) Portadores de información biológica; finalmente, hay que considerar que la secuencia de monosacáridos de un glúcido complejo y el tipo de enlace que presentan funciona como un mensaje portador de información biológica. Por esto, otra importante función de los glúcidos es la de marcadores o señalizadores, principalmente los oligosacáridos ligados a proteínas y lípidos.
Las glucoproteínas y glucolípidos de la membrana celular, las inmunoglobulinas y los proteoglicanos son algunos ejemplos destacados.
Los glúcidos compuestos participan en casi todos los procesos biológicos, desde la señalización intracelular, al desarrollo de órganos, pasando por el crecimiento de un tumor.
Son importantes en las interacciones entre células, en procesos inmunológicos para defenderse de patógenos, en la formación de biofilms protectores, etc.
En relación a esta función, se abre un nuevo campo llamado glucómica, en paralelo a la genómica, que estudia todos los tipos de glúcidos, principalmente glúcidos complejos, su estructura y función, así como los genes que codifican las glicoproteínas.
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