Todo sobre los Glúcidos: Tipos y Funciones en Biología

TEMA 6: Los Glúcidos:

Los glúcidos pueden definirse como **polihidroxialdehídos** o **polihidroxicetonas** (sustancias que dan por hidrólisis), aunque estos grupos están en forma de **hemiacetal** o **hemicetal**. /// Alcohol (-OH), Aldehído (-C-Hy=O), Cetona (=C=O), Ácido (-C=O y –OH), Amino (-NH2). (dibujo de hemiacetal y cetona + alcohol.)

GLÚCIDOS COMPUESTOS:

Básicamente por C, H y O, con fórmula empírica **CnH2nOn**, llamados **hidratos de carbono**. Estructuralmente pueden presentarse en forma de **monómeros** o de **polímeros** y, en función del número de átomos de carbono que tenga la unidad molecular, se distinguen.

MONOSACÁRIDOS:

Son los monómeros, contienen un grupo aldehído o cetona y contienen de 3 a 7 átomos de carbono.

DISACÁRIDOS:

Son la unión de 2 monosacáridos.

OLIGOSACÁRIDOS:

Son la unión de 3 a 15 monosacáridos.

POLISACÁRIDOS:

Son la unión de más de 15 monosacáridos.

// Monosacáridos:Están formados químicamente por una cadena de **polialcoholes**, con un grupo aldehído o un grupo cetona. Son **dulces**, **solubles en agua**, pueden formar **cristales** y tienen **poder reductor**. Están formados por cadenas de 3 y 7 átomos de carbono: **triosas**, **pentosas** y **hexosas**. Aquellos que tienen un grupo funcional aldehído siempre en el C1 se denominan **aldosas** y los que tienen un grupo cetona, siempre en el C2, se denominan **cetosas**. (Dibujo D-glucosa (aldosa) y D-fructosa (cetosa)).

Los monosacáridos presentan **carbonos asimétricos** y esto origina **isomería espacial** o **estereoisomería**. Son 2 compuestos con la misma fórmula empírica, pero con distinta distribución de sus átomos en el espacio. Se distinguen en sus propiedades **físico-químicas** y **biológicas**. Enantiómeros o cuantiómorfos. Constituyen la serie D los monosacáridos cuyo carbono asimétrico más alejado del grupo aldehído o cetona queda a la derecha y constituyen la serie L con los que presentan a la izquierda. Todos los glúcidos que intervienen en el metabolismo pertenecen a la serie P. (Dibujo de todas las aldosas y cetosas).

/// Si un monosacárido tiene N carbonos asimétricos, puede formar **2^n enantiómeros**.

Formas cíclicas:

La formación de hemiacetales o hemicetales. En solución acuosa, los monosacáridos pueden reaccionar con los hidroxilos de la misma molécula, dando lugar a hemicetales y hemiacetales, lo que conduce a la formación de **formas cíclicas**. (Dibujo).

Los Anillos Pentagonales:

Son **foranósidos** (fructosa) y los anillos hexagonales son **piranósidos** (glucosa).

Formas anómeras::

La ciclación de los monosacáridos forma **alfa** y **beta**, según el OH del nuevo carbono asimétrico, que quede abajo o arriba del plano de la estructura cíclica. (Dibujo). ‘Alfa cuando el OH está abajo y beta está encima del plano.’

Principales monosacáridos:

• *Triosas (gliceraldehído).
• *Pentosas (ribosa y desoxirribosa).
• *Hexosas (glucosa y fructosa).

/// Fundamentalmente tienen función energética, aunque también pueden formar la estructura de biomoléculas como los ácidos y el ATP.

ENLACE GLUCOSÍDICO:

Disacáridos y monosacáridos. El enlace O-glucosídico: se forma cuando se unen 2 monosacáridos con pérdida de una molécula de agua. Las moléculas resultantes son los disacáridos, que tienen las mismas propiedades físicas que los monosacáridos. (Dibujo de alfa-D-glucosa + beta-D-fructosa y sacarosa).

/// La HIDRÓLISIS se lleva a cabo en medio ácido caliente o con enzimas específicas en medios biológicos, dando lugar a los 2 monosacáridos correspondientes. Los DISACÁRIDOS: son reductores siempre que el carbono anomérico no intervenga en el enlace O-glucosídico.

PRINCIPALES DISACÁRIDOS:

• *Sacarosa: alfa-D-glucosa y beta-D-fructosa (1 --> 2). Es el azúcar de mesa. Está presente en algunas frutas y no es un disacárido reductor porque los 2 carbonos anoméricos están implicados en el enlace O-glucosídico.
• *Maltosa: alfa-D-glucosa y beta-D-glucosa. Es el azúcar de malta, aparece por hidrólisis del almidón y el glucógeno. Tiene carácter reductor. (Dibujo).
• *Lactosa: beta-D-galactosa y beta-D-glucosa. Es el azúcar de la leche de los mamíferos, presenta también poder reductor. (Dibujo).

OLIGOSACÁRIDOS:

Resultan de la unión de varios monosacáridos, entre 3 y 15. Los más importantes son los oligosacáridos de membrana. Pueden dar formas ramificadas y pueden formarse una enorme cantidad de oligosacáridos, con funciones biológicas muy importantes. Pueden unirse a una fracción lipídica o proteica, dando lugar a los **glicolípidos** y **glicoproteínas**, que realizan funciones de reconocimiento en la superficie externa de las membranas celulares.

POLISACÁRIDOS:

Están formados por la unión de más de 20 unidades de monosacáridos mediante enlace O-glucosídico. En general, forman cadenas de varios cientos, dando lugar a moléculas de gran longitud, lineales o ramificadas, de elevado peso molecular. No cristalizan, ni son solubles, y no tienen carácter reductor.

• *Homopolisacáridos: formados por un solo tipo de monosacárido, almidón, glucógeno, quitina y pectina.
• *Heteropolisacáridos: formados por más de un tipo de monosacárido, hemicelulosa, agar-agar, algunas gomas y los monopolisacáridos.

*Almidón:

Es un polímero de glucosa, que constituye la principal molécula de reserva de energía inmediata de las plantas.

*Amilosa:

Formada por la unión de alfa-D-glucosa con enlace glucosídico entre el carbono 1 de una molécula y el carbono 4 de la siguiente. Forma largas cadenas helicoidales sin ramificar.

*Amilopectina:

Se diferencia en que está ramificada, ya que tiene un enlace alfa (1 --> 6) por cada 24-30 eslabones alfa (1 --> 4) de la cadena lineal, con mucho peso molecular. En la digestión del almidón tienen que intervenir 2 enzimas: la **alfa-amilasa**, que rompe los enlaces alfa (1 --> 4) y la **alfa-dextriasa**, que rompe los enlaces alfa (1 --> 6).

En la digestión total del almidón hasta las moléculas de alfa-glucosa, van apareciendo moléculas de **dextrinas**, **maltosa** e **isomaltosa**. La **maltasa** degrada la maltosa hasta glucosa.

*Glucógeno:

Constituye el polisacárido de reserva energética en animales. Se almacena en el músculo y en el hígado. Su estructura es similar a la amilopectina, pero más ramificada, ya que aparecen laterales por cada 8-10 unidades de alfa-glucosa en la cadena lineal. La hidrólisis del glucógeno conduce a moléculas de alfa-glucosa, pero intervienen enzimas específicas que rompen las cadenas alfa (1 --> 4) y otras las alfa (1 --> 6).

*HOMOPOLISACÁRIDOS CON FUNCIÓN ESTRUCTURAL:

• *Celulosa: es la biomolécula más abundante del planeta, ya que es el principal componente de las paredes celulares de los vegetales. Está formada por cadenas lineales no ramificadas de moléculas de beta-glucosa a enlace (1 --> 4). Este enlace, junto con la disposición en paralelo de las cadenas, confiere a la molécula de celulosa un papel estructural en los vegetales y la hace soluble en agua. Las cadenas paralelas se unen entre sí por puentes de hidrógeno, lo que le dota de una gran resistencia. La mayoría de los animales carecen de enzimas capaces de romper los enlaces beta (1 --> 4), aunque los herbívoros pueden digerirla por tener bacterias capaces de hidrolizar dicho enlace.
• *Quitina: está presente en el exoesqueleto de artrópodos y en la pared celular de muchos hongos. También forma láminas paralelas como la celulosa, pero es un polímero de N-acetil-D-glucosamina, unidas por un enlace O-glucosídico beta (1 --> 4).
• *Pectina: es un derivado de la galactosa y se utiliza para la fabricación de mermeladas, tiene la capacidad de formar un gel.
• *Hemicelulosa: es un polisacárido de monómeros distintos de glucosa.
• *Agar-agar: es muy indigerible y se usa como espesante en la industria alimenticia y en la preparación de medios de cultivos de microorganismos.
• *Gomas vegetales: son vegetales viscosos que segregan algunas plantas. Cuando se secan, pueden llegar a disolverse en agua.
• *Mucopolisacáridos: forman la sustancia básica intercelular del tejido conjuntivo de los animales, a la que le dan viscosidad y elasticidad. Un ejemplo es el ácido hialurónico, que se encuentra en los ojos, para que las enzimas de los espermatozoides puedan entrar.

MONOSACÁRIDOS DERIVADOS:

• *Derivados por oxidación: se forman los azúcares ácidos, como el ácido glucurónico, que facilita la eliminación renal de sustancias poco solubles en agua, como la bilirrubina o los esteroides. 1,6 y 1,6 carbonos --> ácidos aldónicos, ácidos urónicos y ácidos aldóricos.
• *Derivados por reducción: se originan los desoxiazúcares y los alditoles. Los primeros carecen de hidroxilo en uno de sus carbonos. Los alditoles se forman por reducción del grupo aldehído a alcohol; así, las triosas originales y el glicerol, presente en los lípidos.
• *El glicerol: es un constituyente esencial en muchos lípidos, y su éster fosfórico es un importante intermediario metabólico.
• Aminoderivados: sustitución de un grupo OH por un amino NH2.
• Esteres fosfóricos: el aporte de cargas a los monosacáridos facilita su interacción con enzimas o con otras estructuras celulares.