Carbohidratos: Clasificación, Estructura y Funciones Biológicas Esenciales

Hidratos de Carbono: Estructura, Función y Clasificación

Funciones de los Glúcidos

Función Energética

El glúcido más importante y de uso inmediato es la glucosa. La sacarosa, el almidón y el glucógeno son formas de almacenar glucosa.

Función Estructural

Ciertos enlaces impiden la degradación de estas moléculas, permitiendo que los organismos permanezcan estables durante largos periodos. La celulosa, las hemicelulosas y las pectinas forman la pared vegetal.

Concepto y Clasificación de los Glúcidos

Los glúcidos son biomoléculas constituidas por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O). Solo algunos monosacáridos y disacáridos cumplen estrictamente la fórmula general (CH₂O)_n.

Clasificación Principal

1. Monosacáridos (u Osas): Glúcidos de 3 a 8 átomos de carbono con propiedades reductoras.
2. Ósidos: Asociación de monosacáridos.
   • Holósidos: Formados exclusivamente por monosacáridos.
     • Oligosacáridos: De 2 a 10 monosacáridos. Los disacáridos y trisacáridos son de especial interés.
     • Polisacáridos: Más de 10 monosacáridos.
   • Heterósidos: Formados por monosacáridos y otras sustancias no glucídicas (agliconas).

Monosacáridos: Características y Ejemplos

Nomenclatura y Estructura

Los monosacáridos se nombran haciendo referencia al número de carbonos (de 3 a 7, ya que más de 7 son inestables), terminando en el sufijo -osa:

• 3C: Triosas
• 4C: Tetrosas
• 5C: Pentosas
• 6C: Hexosas
• 7C: Heptosas (generalmente inestables)

Presentan un esqueleto carbonado con grupos alcohol y un grupo aldehído (aldosas) o cetónico (cetosas). Contienen al menos un carbono asimétrico, lo que da lugar a la isomería D y L. Los monosacáridos naturales suelen ser de la serie D.

Estructura Cíclica

Los grupos aldehído o cetona pueden reaccionar con un hidroxilo de la misma molécula, formando una estructura en anillo:

• Si el aldehído reacciona con el -OH, se forma un hemiacetal.
• Si la cetona reacciona con el -OH, se forma un hemicetal.

Estos anillos pueden ser:

• Anillo pentagonal (semejanza al furano): Furanosa.
• Anillo hexagonal (semejanza al pirano): Piranosa.

Formas Anoméricas y Propiedades

En las formas cíclicas, aparece un nuevo carbono asimétrico, denominado carbono anomérico. La existencia de este carbono es responsable de propiedades como:

• Mutarrotación: Cambios en la actividad rotatoria con el tiempo.
• Poder Reductor: La capacidad reductora de los glúcidos se debe a que el grupo aldehído o cetona puede oxidarse, dando lugar a un ácido.

Ejemplos de Monosacáridos Importantes

Monosacáridos D de Aldosas: Glucosa, Galactosa, Ribosa, Gliceraldehído.

Monosacáridos D de Cetosas: Ribulosa, Fructosa.

• Triosas: Destacan el gliceraldehído y la dihidroxiacetona.
• Pentosas: La D-ribosa forma parte del ácido ribonucleico (ARN) y la 2-desoxirribosa del ácido desoxirribonucleico (ADN). La D-ribulosa es crucial en la fotosíntesis.
• Hexosas: La D-glucosa se encuentra libre en los seres vivos, siendo el monosacárido más extendido en la naturaleza y utilizado como fuente principal de energía. La fructosa se encuentra en frutos y la galactosa en la leche.

Enlace Glucosídico y Disacáridos

Enlace Glucosídico

Este enlace covalente se forma entre dos grupos hidroxilo (-OH) de dos monosacáridos, con la eliminación de una molécula de agua.

Disacáridos

Los disacáridos están constituidos por dos monosacáridos unidos por un enlace glucosídico. Son solubles en agua, dulces y cristalizables. Pueden hidrolizarse y ser reductores si el carbono anomérico de alguno de sus componentes no está implicado en el enlace entre ambos monosacáridos.

Principales Disacáridos:

• Lactosa: El azúcar de la leche de los mamíferos.
• Sacarosa: El azúcar de consumo habitual, obtenido de la caña de azúcar o la remolacha.

Polisacáridos: Estructura, Funciones y Tipos

Los polisacáridos están formados por la unión de muchos monosacáridos, desde 11 hasta cientos de miles. Sus enlaces son O-glucosídicos, con la pérdida de una molécula de agua por cada enlace formado.

Características de los Polisacáridos

• Peso molecular elevado.
• No tienen sabor dulce.
• Pueden ser insolubles o formar dispersiones coloidales.
• No poseen poder reductor.

Funciones Biológicas

Sus funciones biológicas son principalmente:

• Estructurales (generalmente con enlaces β-glucosídicos).
• De reserva energética (generalmente con enlaces α-glucosídicos).

Clasificación de los Polisacáridos

Pueden ser:

• Homopolisacáridos: Formados por monosacáridos de un solo tipo.
• Heteropolisacáridos: El polímero está formado por más de un tipo de monosacárido.

Ejemplos de Polisacáridos Importantes:

• Almidón: Polisacárido de reserva energética en vegetales.
• Glucógeno: Polisacárido de reserva energética en animales, que se encuentra principalmente en el hígado y los músculos.
• Celulosa: Polisacárido estructural de los vegetales, constituyendo la pared celular.

Otros Glúcidos y Glicoconjugados

Además de los glúcidos simples, existen moléculas complejas que combinan glúcidos con otras biomoléculas:

• Heterósidos: Unión de un monosacárido o un pequeño oligosacárido con una o varias moléculas no glucídicas (agliconas).
• Peptidoglucanos (o Mureína): Constituyen la pared bacteriana, una estructura rígida que limita la entrada de agua por ósmosis, evitando así la lisis de la bacteria.
• Proteoglucanos: El 80% de sus moléculas están formadas por polisacáridos y una pequeña fracción proteica.
• Glucoproteínas: Moléculas formadas por una fracción glucídica y una fracción proteica unidas por enlaces covalentes.
• Glucolípidos: Formados por monosacáridos u oligosacáridos unidos a lípidos. Se encuentran comúnmente en la membrana celular.