Estructura y Funciones Esenciales de los Carbohidratos en Biología

1. Clasificación y Química de los Monosacáridos

Los **monosacáridos** son glúcidos constituidos por una sola cadena que presentan entre tres a siete átomos de carbono. Se denominan así:

• **Triosas**: tres átomos de carbono.
• **Tetrosas**: cuatro átomos de carbono.
• **Pentosas**: cinco átomos de carbono.
• **Hexosas**: seis átomos de carbono, etc.

Químicamente son **polihidroxialdehídos** o **polihidroxicetonas**; es decir, formados por:

1. Un grupo **aldehído** (—CHO) en el carbono 1 y grupos **alcoholes** (--OH) en el resto de los carbonos.
2. O un grupo **cetona** (—CO) en uno de los carbonos interiores de la cadena y grupos **hidroxilo** (—OH) en el resto de la cadena.

2. Funciones Fundamentales de los Glúcidos

Los glúcidos llevan a cabo fundamentalmente dos funciones: la **energética** y la **estructural**, aunque también realizan, de forma específica, otras funciones:

Función Energética

• Los glúcidos constituyen la principal **fuente de energía celular**.
• La principal sustancia utilizada para ello es la **glucosa** que circula por la sangre.
• A partir de un gramo de glucosa, por la vía de la respiración celular, se pueden obtener **4,3 kcal**.
• Las formas de almacenar glucosa en los seres vivos son el **almidón** (en los vegetales) y el **glucógeno** (en los animales).

Otras Funciones Específicas

• **Función estructural**: Gran número de glúcidos forman parte de estructuras de los seres vivos, debido fundamentalmente a la presencia de **enlaces β-glucosídicos**. Entre ellos destacan la **celulosa** en los vegetales (pared celular), los **peptidoglucanos** (pared bacteriana), o la **quitina** (exoesqueleto de artrópodos y crustáceos).
• **Función antibiótico**: Por ejemplo, la **estreptomicina**.
• **Función especificidad de las membranas**: Las **glucoproteínas** y **glucolípidos** de las membranas biológicas contribuyen a la selección de determinadas sustancias que pueden entrar en las células.
• **Función vitamina**: Como la **vitamina C**.
• **Función anticoagulante**: Como la **heparina**.
• **Función hormonal**: Como la hormona hipofisiaria.
• **Función inmunológica**: Por ejemplo, las glucoproteínas de la membrana constituyen **antígenos** y las **inmunoglobulinas** forman anticuerpos.
• **Principios activos en plantas medicinales**: Determinados glúcidos se unen a moléculas como alcohol, fenoles..., constituyendo principios activos que se utilizan con frecuencia para elaborar medicamentos, como la digitanila o la glicerina.

3. Isomería en Monosacáridos

Estereoisomería (D y L)

Debido a la existencia de **carbonos asimétricos**, cuando se representa una molécula lineal, según las proyecciones de Fischer, nos encontramos con dos fórmulas, correspondientes a dos **estereoisómeros**, que se diferencian en la posición del grupo hidroxilo (—OH) de los carbonos asimétricos:

• La forma **D** cuando el —OH del último carbono asimétrico se encuentra a la **derecha**.
• La forma **L**, si el —OH se encuentra a la **izquierda**.

Ejemplos: d-glu, L-gl.

Anomería (α y β)

Al producirse la **reacción de ciclación** en los monosacáridos que se pueden ciclar (aldopentosas y hexosas), se produce:

• Un enlace **hemiacetal** entre el grupo aldehído y un alcohol (aldosa).
• O un enlace **hemicetal** entre el grupo cetona y un alcohol (cetosas).

El carbono carbonílico correspondiente a los grupos aldehído y cetona se designa ahora como **carbono anomérico**. La posición del —OH de este nuevo carbono anomérico determina un nuevo tipo de isomería denominado **anomería**. Existen así dos tipos de formas anoméricas: la **α** y la **β**.

• El **anómero α** tiene el grupo alcohol (—OH) del carbono 1 en posición **trans**, es decir, al otro lado del plano donde está situado el —CH2OH portado por el carbono 3.

4. Diferencias entre Enlaces Glucosídicos

Los **enlaces tipo α** son más débiles, por lo que se rompen con mayor facilidad (se hidrolizan más fácilmente). Los encontramos así en polisacáridos con función de reserva, como el **glucógeno** (en células animales) y el **almidón** (en células vegetales).

Por el contrario, los **enlaces O-glucosídicos de tipo β** son mucho más estables y resistentes a la hidrólisis del polisacárido, siendo característico de polisacáridos con función **estructural**, como la **celulosa** (en células vegetales).

5. Glucoproteínas: Heterósidos Relevantes

Las **glucoproteínas** son **heterósidos**; es decir, moléculas formadas por una parte glucídica (generalmente el 5 %) y una fracción no glucídica de naturaleza proteica. Un gran número de ellas se localizan en la cara externa de la membrana y su función es actuar como **receptores** y **marcadores fundamentales** para las relaciones celulares.

En este grupo destacan algunas mucinas de secreción, como las salivares, la **protombina** del plasma sanguíneo del sistema inmune, las **inmunoglobulinas**, y las glucoproteínas de la membrana plasmática.

6. Solución de Ejercicio

Solución:

1. f
2. b
3. a
4. c
5. g
6. e
7. d