Glúcidos: Clasificación, Funciones y Estructura de Monosacáridos, Oligosacáridos y Polisacáridos

Glúcidos: Clasificación

Los glúcidos se clasifican en tres grandes grupos:

• Monosacáridos: moléculas monoméricas pequeñas.
• Oligosacáridos: formados por la unión mediante enlaces glicosídicos de entre 2 y 10 monosacáridos.
• Polisacáridos: polímeros largos de monosacáridos.

Funciones de los glúcidos

1. Generación de energía: la oxidación de hidratos de carbono es el principal proceso de generación de energía (ATP) en el metabolismo.
2. Almacenamiento de energía: el almidón (en células vegetales) y el glucógeno (en células animales) se encuentran formando parte de gránulos citoplasmáticos de gran tamaño y altamente hidratados.
3. Función estructural: celulosa (pared vegetal) y quitina (exoesqueleto de artrópodos).

Monosacáridos

Son glúcidos más simples, con fórmula empírica (CH₂O)_n. Son aldehídos o cetonas con 2 o más grupos hidroxilo. Según el número de átomos de carbono se clasifican en triosas, tetrosas, pentosas, hexosas, etc.

Enantiómeros

Todos los monosacáridos, excepto la dihidroxicetona, tienen uno o más carbonos asimétricos; por ello pueden encontrarse en formas isoméricas ópticamente activas. Un isómero se denomina L y el otro D.

Los estereoisómeros de los monosacáridos se dan en función de la configuración del carbono asimétrico más alejado del grupo carbonilo: cuando su configuración es igual a la del D-gliceraldehído, es isómero D; si es igual a la del L-gliceraldehído, es isómero L.

Epímeros

Dos azúcares son epímeros cuando difieren en la configuración alrededor de un único átomo de carbono (por ejemplo, la D-manosa es epímera de la D-glucosa en C2, y la D-glucosa y la D-galactosa son epímeros en C4).

Formas cíclicas

En disolución acuosa, los monosacáridos de 5 o más átomos de carbono se encuentran en formas cíclicas (hemiacetales y hemicetales). Se crea un nuevo carbono asimétrico (el carbono anomérico) y dos nuevos isómeros, alfa y beta, interconvertibles en solución. Las formas de seis miembros se denominan piranosas y las de cinco, furanosas.

Isómeros de configuración

• Enantiómeros: estereoisómeros que son imágenes especulares uno del otro.
• Diastereoisómeros: estereoisómeros que no son imágenes especulares uno del otro.
• Anómeros: estereoisómeros que difieren en la configuración del carbono anomérico (alfa o beta).

Isómeros conformacionales

Moléculas con la misma configuración estereoquímica que difieren en su conformación tridimensional (silla o bote).

Oligosacáridos

Están formados por pocos monosacáridos unidos covalentemente mediante un enlace glicosídico, que se establece entre el carbono anomérico de un monosacárido y un grupo hidroxilo de otro.

Los oligosacáridos más sencillos y de mayor importancia son los disacáridos.

Nomenclatura: se indica la configuración del carbono anomérico (alfa o beta) y los carbonos que establecen el enlace.

Características de los disacáridos

1. Son agentes reductores: el carbono anomérico libre puede oxidarse en presencia de un agente oxidante.
2. El enlace glicosídico implica a uno de los carbonos anoméricos, que pierde sus propiedades reductoras. En consecuencia, el disacárido se distingue entre extremo reductor (carbono anomérico libre) y extremo no reductor (carbono anomérico implicado en el enlace).
3. La sacarosa es el único disacárido que no presenta propiedades reductoras, ya que sus azúcares se enlazan por sus carbonos anoméricos.

Ejemplos de disacáridos

• Lactosa (azúcar de la leche): β-D-galactopiranosil-(1→4)-β-D-glucopiranosa.
• Sacarosa (azúcar de mesa): α-D-glucopiranosil-(1→2)-β-D-fructofuranosa.
• Trehalosa (reserva energética de algunos organismos): α-D-glucopiranosil-(1→1)-α-D-glucopiranosa.

Polisacáridos

Son polímeros de alto peso molecular formados por monosacáridos unidos mediante enlace glicosídico. Se clasifican en función de la naturaleza de sus monómeros, la longitud de las cadenas, el tipo de enlace y el grado de ramificación.

Almidón

Polisacárido de reserva en plantas, formado por:

• Amilosa: polímero lineal de residuos de D-glucosa unidos por enlaces α(1→4).
• Amilopectina: polímero ramificado de residuos de D-glucosa unidos por enlaces α(1→4), con ramificaciones introducidas por enlaces α(1→6) cada 24 a 30 residuos.

Glucógeno

Polisacárido de almacenamiento en animales. Es similar a la amilopectina, pero con muchas más ramificaciones. Es abundante en el hígado y el músculo.

Dextrano

Polisacárido de reserva en levaduras y bacterias, en el que los residuos de glucosa están unidos por enlaces α(1→6). Cada ramificación finaliza en un extremo no reductor; por tanto, habrá tantos extremos no reductores como ramas, pero solo un extremo reductor. La movilización de los residuos de glucosa ocurre desde los extremos no reductores, de modo que cuanto mayor sea el grado de ramificación, mayor será el número de extremos no reductores y mayor la velocidad de movilización.

Polisacáridos estructurales

• Celulosa: polisacárido estructural no ramificado (pared celular vegetal).
• Quitina: polisacárido estructural no ramificado (exoesqueleto de artrópodos y pared de hongos).

Glicosaminoglicanos

Son componentes de la matriz extracelular. Son polímeros lineales formados por unidades repetitivas de disacáridos.

Proteoglicanos

Los glicosaminoglicanos se unen a proteínas, formando proteoglicanos.

Glicoproteínas

Presentan uno o más oligosacáridos de diversa complejidad unidos covalentemente a una proteína. Ejemplos: glicoforina A, algunas hormonas, lectinas e interferón.