Carbohidratos: Monosacáridos, Disacáridos, Polisacáridos y Heterósidos

Glúcidos: concepto y clasificación

Químicamente, los glúcidos son sustancias derivadas de los polialcoholes, puesto que los átomos de carbono están unidos a grupos alcohólicos (-OH), llamados también radicales hidroxilo, y a radicales hidrógeno (-H). Además, tienen un grupo carbonilo, es decir, un carbono unido a un oxígeno mediante un doble enlace (C=O). El grupo carbonilo puede ser un grupo aldehído (-CHO) o un grupo cetónico (-CO-). Así pues, los glúcidos pueden definirse como poli hidroxialdehídos o poli hidroxicetonas.

Clasificación de los glúcidos

• Monosacáridos u osas: glúcidos libres de 3 a 8 átomos de carbono, con propiedades reductoras y no hidrolizables.
• Ósidos: asociación de monosacáridos. Oligósidos: asociaciones de sólo monosacáridos (oligosacárido) de 2 a 10 monosacáridos; resultan de especial interés los disacáridos y los trisacáridos.
• Polisacáridos: más de 10 monosacáridos.
• Heterósidos: asociaciones de monosacáridos con otras sustancias no glucídicas como proteínas y lípidos.

Monosacáridos

Los glúcidos sencillos, que no se pueden hidrolizar, están constituidos por una sola cadena que no suele pasar de 7 átomos de carbono (los que pasan son escasos e inestables); por tanto, son siempre muy solubles en agua. Tienen como función aportar energía, formar parte de macromoléculas o ser metabolitos intermediarios en el metabolismo.

• Triosas: son abundantes en el interior de la célula, ya que son metabolitos intermediarios de la degradación de la glucosa.
• Pentosas: son glúcidos de 5 carbonos. Entre ellas se encuentran la ribosa y la desoxirribosa, que forman parte de los ácidos nucleicos, y la ribulosa, que desempeña un importante papel en la fotosíntesis, debido a que ayuda a fijar el CO2 atmosférico y de esta manera se incorpora carbono al ciclo de la materia viva.
• Hexosas: son glúcidos con 6 átomos de carbono. Entre las hexosas tienen interés en biología la glucosa y la galactosa (aldohexosas) y la fructosa (cetohexosa).

Formas anoméricas

Si el aldehído reacciona con el -OH se forma un hemiacetal, y un hemicetal si es la cetona la que produce dicha reacción. En las formas cíclicas aparece un nuevo carbono asimétrico o anomérico (el que antes era el aldehído o cetona). Los anómeros serán α si el -OH de este nuevo carbono asimétrico queda hacia abajo y β si lo queda hacia arriba en la forma cíclica.

Glúcidos de función estructural

Entre los de función estructural (enlace β-glucosídico) destacan:

• Celulosa: forma la pared celular de la célula vegetal, estructura en la que queda encerrada la célula vegetal, que persiste tras la muerte de ésta. Es el componente principal de la madera (el 50% es celulosa), del algodón, del cáñamo, etc. El 50 % de la materia orgánica de la biosfera es celulosa. Es un polímero lineal constituido por unidades de D-glucosa; la peculiaridad del enlace β(1→4) hace que la celulosa sea inatacable por las enzimas digestivas humanas, razón por la cual este polisacárido no tiene interés alimentario para el hombre. Sus glucosas se unen por puentes de hidrógeno dando microfibrillas, que se unen para dar fibrillas y que a su vez producen fibras visibles.
• Quitina: presente en el exoesqueleto de artrópodos y en la pared celular de hongos.

Heterósidos

Unión de un monosacárido o de un pequeño oligosacárido con una o varias moléculas no glucídicas (proteínas, lípidos, por lo que algunas veces se estudian junto con éstos). Algunas de ellas:

• Peptidoglucanos o murreína: constituyen la pared bacteriana, una estructura rígida que limita la entrada de agua por ósmosis evitando así la destrucción de la bacteria.
• Proteoglucanos: el 80% de sus moléculas están formadas por polisacáridos y una pequeña fracción proteica. Son heteropolisacáridos animales como el ácido hialurónico (en tejido conjuntivo), la heparina (sustancia anticoagulante) y la condroitina (en cartílagos, huesos, tejido conjuntivo y córnea).
• Glucoproteínas: moléculas formadas por una fracción glucídica (del 5 al 40%) y una fracción proteica unidas por enlaces covalentes. Las principales son las mucinas de secreción como las salivales, glucoproteínas de la sangre y glucoproteínas de las membranas celulares.
• Glucolípidos: están formados por monosacáridos u oligosacáridos unidos a lípidos. Se pueden encontrar en la membrana celular. Los más conocidos son los cerebrósidos y gangliósidos.

Principales monosacáridos

Triosas: destacan el D-gliceraldehído y la dihidroxiacetona. Pentosas: la D-ribosa forma parte del ácido ribonucleico y la 2-desoxirribosa del desoxirribonucleico. En la D-ribulosa destaca su importancia en la fotosíntesis.

Disacáridos

Son glúcidos formados por 2 monosacáridos. Continúan siendo solubles en agua, dulces y cristalizables. Pueden hidrolizarse y son reductores sólo cuando no están implicados en el enlace los dos carbonos anoméricos de cada monosacárido.

Están formados por la unión de 2 monosacáridos mediante un enlace llamado O-glucosídico que se realiza entre 2 -OH de cada uno. Esta unión se realiza de 2 formas: mediante un enlace monocarbonílico, entre el C1 anomérico de un monosacárido y un C no anomérico de otro monosacárido, como se ve en las fórmulas de la lactosa y maltosa. Estos disacáridos conservan el carácter reductor. Mediante enlace dicarbonílico, si se establece entre los 2 carbonos anoméricos de los 2 monosacáridos, con lo que el disacárido pierde su poder reductor, por ejemplo como ocurre en la sacarosa.

• Lactosa: es el azúcar de la leche de los mamíferos. Así, por ejemplo, la leche de vaca contiene del 4 al 5% de lactosa. Se encuentra formada por la unión β(1→4) de la β-D-galactopiranosa (galactosa) y la α-D-glucopiranosa (glucosa).
• Sacarosa: es el azúcar de consumo habitual, se obtiene de la caña de azúcar y remolacha azucarera. Es el único disacárido no reductor, ya que los 2 carbonos anoméricos de la glucosa y fructosa están implicados en el enlace α(1→2)β.

Polisacáridos

Los polisacáridos están formados por la unión de muchos monosacáridos, desde los que tienen 11 hasta los que tienen varios miles de monosacáridos, unidos mediante enlaces O-glucosídicos, similares a los vistos en disacáridos, con pérdida de una molécula de agua por cada enlace. Tienen por tanto pesos moleculares muy elevados.

Almidón

Es el polisacárido de reserva propio de los vegetales. Ya que procede de la polimerización de la glucosa que sintetizan los vegetales en los procesos de fotosíntesis, se almacenan en los amiloplastos. Se encuentra en semillas, legumbres y cereales, patatas y frutos (bellotas y castañas). En su digestión intervienen 2 enzimas: α-amilasa (rompe enlaces 1-4) y la α(1,6) glucosidasa para romper las ramificaciones. Al final del proceso se libera glucosa.

Está integrado por 2 tipos de polímeros de glucosa:

• Amilosa (30%): molécula lineal que se encuentra enrollada en forma de hélice, formada por unidades de maltosa, unidas mediante enlaces α(1-4).
• Amilopectina (70%): formada también por unidades de maltosa unidas mediante enlaces α(1-4), con ramificaciones en posición α(1-6).

Glucógeno

Molécula muy similar a la amilopectina, pero mucho más ramificada. Es un polisacárido de reserva en animales (una parte importante del metabolismo animal está relacionado con los procesos de formación de glucógeno) y su posterior degradación. Se encuentra en el hígado (10%) y músculos (2%). Presenta ramificaciones cada 8-12 glucosas con cadenas muy largas (hasta 300.000 glucosas). Se requieren 2 enzimas para su hidrólisis (glucógeno-fosforilasa) y α(1-6) glucosidasa, dando lugar a unidades de glucosa.