Monosacáridos y polisacáridos: estructura, tipos y funciones biológicas

Principales Monosacáridos

Glucosa

También conocida como azúcar de la uva o dextrosa. Es una aldohexosa (un monosacárido de seis átomos de carbono con un grupo aldehído).

• Es el azúcar más utilizado por las células como fuente de energía primordial.
• Se encuentra de forma libre en la sangre y, en los animales, se almacena en el hígado y en los músculos en forma de glucógeno (un polisacárido de reserva).
• Su degradación metabólica (glucólisis y respiración celular) para formar CO₂ y H₂O proporciona la energía necesaria para los procesos vitales.
• En los vegetales, la glucosa es el monómero constituyente de importantes polisacáridos de reserva (como el almidón) y estructurales (como la celulosa).

Fructosa

También llamada levulosa o azúcar de la fruta. Es una cetohexosa (un monosacárido de seis átomos de carbono con un grupo cetona).

• Se encuentra en estado libre en las frutas y la miel.
• Forma parte, junto con la glucosa, del disacárido sacarosa (azúcar de mesa).
• En el hígado, la fructosa puede ser transformada en glucosa, por lo que metabólicamente posee un valor energético similar para el organismo.

Ribosa

Es una aldopentosa (un monosacárido de cinco átomos de carbono con un grupo aldehído).

• Forma parte de la estructura del ácido ribonucleico (ARN) y de nucleótidos importantes como el ATP (adenosín trifosfato).

Desoxirribosa

Es un monosacárido derivado de la ribosa, que se origina por la reducción de esta en el carbono 2 (C2), perdiendo un átomo de oxígeno (de ahí su nombre: 2-desoxi-D-ribosa).

• Es el azúcar que forma parte de la estructura del ácido desoxirribonucleico (ADN).

Ribulosa

Es una cetopentosa (un monosacárido de cinco átomos de carbono con un grupo cetona).

• Es fundamental en el ciclo de Calvin de la fotosíntesis, donde actúa como la molécula aceptora (ribulosa-1,5-bifosfato) que se une al CO₂ (fijación del CO₂).

Polisacáridos

Son macromoléculas (polímeros) de elevado peso molecular, formadas por la unión de muchos monosacáridos (monómeros), generalmente glucosa, mediante enlaces O-glucosídicos, con la consecuente pérdida de una molécula de agua por cada enlace formado.

Características generales:

• Generalmente, son insolubles en agua (aunque algunos como el almidón pueden formar dispersiones coloidales), insípidos y amorfos.
• No poseen carácter reductor significativo debido a que la mayoría de sus grupos carbonilo están implicados en los enlaces glucosídicos.

En cuanto a su función y tipo de enlace:

• Los polisacáridos con función estructural (ej. celulosa, quitina) suelen presentar enlaces β-glucosídicos, que confieren rigidez y resistencia.
• Los polisacáridos con función de reserva energética (ej. almidón, glucógeno) presentan predominantemente enlaces α-glucosídicos, que son más fácilmente hidrolizables por las enzimas digestivas.

Almidón

Es el principal polisacárido de reserva energética de los vegetales.

• Se acumula en forma de gránulos dentro de los amiloplastos (un tipo de plasto) en células de raíces (ej. yuca), tubérculos (ej. patata) y semillas (ej. cereales).
• Es un polímero de alto peso molecular formado por miles de unidades de α-D-glucosa.
• Las unidades de glucosa están unidas por enlaces O-glucosídicos α(1→4) (en las cadenas lineales) y α(1→6) (en los puntos de ramificación).
• El almidón consta de dos polímeros de glucosa: la amilosa y la amilopectina.

Amilosa

Componente lineal del almidón, representa aproximadamente el 20-30% del mismo.

• Está constituida por largas cadenas lineales de moléculas de D-glucosa unidas por enlaces α(1→4).
• Esta cadena, a su vez, adopta una disposición helicoidal (hélice α), con aproximadamente 6 unidades de glucosa por cada vuelta de hélice.
• Tiene función de reserva.

Amilopectina

Componente ramificado del almidón, representa aproximadamente el 70-80% del mismo.

• Es un polímero muy ramificado. Consiste en cadenas principales de unidades de D-glucosa unidas por enlaces α(1→4), con puntos de ramificación mediante enlaces α(1→6) que aparecen aproximadamente cada 12-25 unidades de glucosa.
• Estas ramificaciones le dan una estructura arbórea y compacta.

Glucógeno

Es el principal polisacárido de reserva energética en los animales y también en hongos.

• Se acumula principalmente en el hígado (donde regula los niveles de glucosa en sangre) y en los músculos (como fuente rápida de glucosa para la contracción muscular).
• Cuando el organismo requiere energía, el glucógeno se hidroliza (glucogenólisis) liberando moléculas de glucosa.
• Posee una estructura molecular similar a la amilopectina pero es más ramificado, con cadenas de glucosa unidas por enlaces α(1→4) y ramificaciones α(1→6) que ocurren cada 8-12 unidades de glucosa. Esta alta ramificación permite una rápida movilización de la glucosa desde sus múltiples extremos no reductores.

Celulosa

Es el principal polisacárido estructural en las plantas, formando el componente principal de la pared celular de las células vegetales.

• Es el biopolímero más abundante en la Tierra.
• Es una molécula de estructura lineal, no ramificada, constituida por miles de moléculas de β-D-glucosa unidas por enlaces β(1→4).
• Debido a la naturaleza del enlace β(1→4), cada unidad de glucosa está girada 180° con respecto a sus vecinas. Esto permite la formación de largas cadenas rectas que se alinean paralelamente, uniéndose mediante numerosos puentes de hidrógeno intercatenarios e intracatenarios para formar microfibrillas muy resistentes e insolubles.
• La mayoría de los animales, incluyendo los humanos, no pueden digerir la celulosa porque carecen de la enzima (celulasa) necesaria para hidrolizar los enlaces β(1→4). Sin embargo, es un componente importante de la fibra dietética.

Quitina

Es un polisacárido nitrogenado que realiza una función estructural y de sostén.

• Se encuentra en la pared celular de los hongos y en el exoesqueleto de los artrópodos (insectos, crustáceos, arácnidos), donde desempeña una acción protectora y de soporte.
• Estructuralmente, es un polímero lineal de N-acetil-D-glucosamina (un derivado aminado y acetilado de la glucosa) unido por enlaces β(1→4).
• Su estructura es similar a la de la celulosa, formando también cadenas paralelas que se asocian para dar lugar a fibras resistentes.