Glúcidos: Estructura, Clasificación y Propiedades

Los glúcidos son biomoléculas formadas por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O).

Monosacáridos

Son los glúcidos más simples. Se presentan como cristales blancos, solubles en agua y con sabor dulce.

Clasificación de los Monosacáridos

• Según el número de carbonos (C): Triosa (3C), tetrosa (4C), pentosa (5C), etc.
• Según su grupo funcional:
  • Polihidroxialdehídos (grupo aldehído: H-C=O): Aldosas
  • Polihidroxicetonas (grupo cetona: C=O): Cetosas

Nomenclatura: Se nombran combinando el prefijo Aldo o Ceto + número de carbonos + terminación -osa. Ejemplo: Aldohexosa, Cetopentosa.

Propiedades de los Monosacáridos

La presencia de carbonos asimétricos (C*), unidos a cuatro radicales diferentes, da lugar a las principales propiedades de los monosacáridos.

• Estereoisomería: Misma fórmula plana pero diferente estructura espacial. Se produce cuando hay un carbono asimétrico.
  • Epímeros: Diferente configuración en un solo C*.
  • Enantiómeros: Imagen especular completa (D- si el OH del último carbono asimétrico está a la derecha; L- si está a la izquierda).
• Actividad óptica: Capacidad de desviar el plano de la luz polarizada que los atraviesa.
  • Dextrógiros (+): Desvían la luz hacia la derecha (en el sentido de las agujas del reloj).
  • Levógiros (-): Desvían la luz hacia la izquierda (en sentido contrario a las agujas del reloj).

Formas Cíclicas de los Monosacáridos

Las aldopentosas y hexosas en disolución adoptan estructuras cíclicas.

• Enlaces que forman la estructura cíclica
  • Hemiacetal: Grupo aldehído + alcohol (generalmente forma un hexágono).
  • Hemicetal: Grupo cetona + alcohol (generalmente forma un pentágono).
• Formas cíclicas:
  • Pentagonal: Furano -> Furanosas.
  • Hexagonal: Pirano -> Piranosas.
• Carbono anomérico: El carbono carbonílico se convierte en un nuevo carbono asimétrico (C*), llamado carbono anomérico. Esto da lugar a la anomería:
  • Anómero α: El OH del C* anomérico queda por debajo del plano del anillo.
  • Anómero β: El OH del C* anomérico queda por encima del plano del anillo.

Oligosacáridos

Formados por la unión de 2 a 10 monosacáridos. Los más importantes son los disacáridos.

Enlace O-glucosídico

Es el enlace que une a los monosacáridos. Se forma entre dos grupos hidroxilo (OH) de dos monosacáridos diferentes, con la liberación de una molécula de agua (H₂O).

• Monocarbonílico: Se establece entre el hidroxilo del C* del primer monosacárido y un grupo alcohol del segundo monosacárido (ej: 1→4).
• Dicarbonílico: Se establece entre los grupos hidroxilo de los C* de ambos monosacáridos (ej: 1→2).

Disacáridos

Formados por dos monosacáridos unidos por enlace O-glucosídico (α o β, según la posición del OH del C anomérico del primer monosacárido).

• Maltosa: Se forma por la hidrólisis del almidón o glucógeno. Está formada por dos moléculas de α-D-glucosa unidas por un enlace monocarbonílico α(1→4). Es fácilmente hidrolizable.
• Lactosa: Unión monocarbonílica β(1→4) de β-D-galactosa y β-D-glucosa.

Propiedades y Funciones Biológicas del Agua

Propiedades Físico-Químicas del Agua

1. Densidad: El agua líquida es más densa que en estado sólido (hielo).
2. Elevada constante dieléctrica: El agua tiende a oponerse a las atracciones electrostáticas entre iones positivos y negativos.
3. Elevada cohesión molecular: Debido a los enlaces de puente de hidrógeno, el agua es líquida en un amplio rango de temperaturas. Es incompresible.
4. Elevada fuerza de adhesión: Las moléculas de agua tienen gran capacidad para adherirse a las paredes de conductos estrechos (capilaridad).
5. Elevada tensión superficial: Las moléculas de la superficie del agua experimentan fuerzas de atracción netas hacia el interior.
6. Elevado calor específico: El agua puede absorber mucho calor sin elevar significativamente su temperatura.
7. Elevado calor latente: Se requiere mucha energía (calor) para cambiar el estado físico del agua.
8. Elevado calor de vaporización: Se necesita mucho calor para que el agua pase de líquido a gas.
9. Bajo grado de ionización: En el agua líquida, una pequeña fracción de las moléculas está ionizada.

Importancia Biológica del Agua

1. Principal disolvente biológico: Facilita la disolución de sustancias polares mediante la formación de puentes de hidrógeno.
2. Permite la vida acuática en los polos: La menor densidad del hielo permite que flote, formando una capa aislante.
3. Función mecánica amortiguadora: Debido a su incompresibilidad.
4. Función de transporte: Permite el transporte de sustancias en el interior de los seres vivos y el intercambio con el exterior.
5. Función termorreguladora: El elevado calor específico permite mantener constante la temperatura interna.
6. Función estructural: La elevada cohesión molecular permite dar volumen a las células (turgencia).
7. Función metabólica: El agua es el medio en el que se realizan la mayoría de las reacciones bioquímicas.

Polisacáridos

Son polímeros formados por la unión de muchos monosacáridos mediante enlaces O-glucosídicos. Pueden formar cadenas lineales o ramificadas. No tienen sabor dulce y, en general, no tienen carácter reductor.

Homopolisacáridos

Formados por un solo tipo de monosacárido.

Homopolisacáridos de Reserva

• Proporcionan energía.
• Presentan enlaces de tipo α, que son débiles y se rompen con facilidad.

• Almidón: Homopolisacárido de reserva de las células vegetales. Está formado por:
  • Amilosa: Cadena no ramificada de moléculas de α-D-glucosa unidas por enlaces α(1→4). Adopta una conformación helicoidal.
  • Amilopectina: Cadena muy ramificada de monómeros de α-D-glucosa con enlaces α(1→4) y ramificaciones α(1→6).

  Se encuentra en los plastos de las células vegetales y en órganos de reserva (raíces, semillas). Es un componente importante de la dieta.

• Glucógeno: Homopolisacárido de reserva de las células animales. Su estructura es similar a la de la amilopectina, con enlaces α(1→4) y ramificaciones α(1→6), pero más ramificado. Se almacena principalmente en el hígado y el músculo esquelético.

Homopolisacáridos Estructurales

Proporcionan soporte y protección a estructuras y organismos. Presentan enlaces de tipo β, que son estables y resistentes.

• Celulosa: Polímero lineal de moléculas de β-D-glucosa unidas por enlaces β(1→4). Se forman enlaces de hidrógeno intracatenarios entre las moléculas de glucosa. Las microfibrillas de celulosa se unen para formar fibras de mayor grosor, que se disponen en capas formando la pared celular vegetal.
• Quitina: Polímero lineal de N-acetil-β-D-glucosamina con enlaces β(1→4). Forma parte del exoesqueleto de los artrópodos y de la pared celular de los hongos.

Heteropolisacáridos

Polisacáridos formados por diferentes tipos de monosacáridos.

• Pectinas: Polímeros que se unen por enlaces α(1→4). Se encuentran en la pared celular de las células vegetales.
• Hemicelulosas: Conjunto heterogéneo de polisacáridos. Están formados por un solo tipo de monosacárido unido por enlaces β(1→4), formando una cadena lineal con ramificaciones cortas formadas por otros monosacáridos. Se encuentran en la pared vegetal.
• Agar-agar: Polímero de D- y L-galactosa. Se utiliza como espesante de líquidos.
• Gomas y Mucílagos: Usados en la industria farmacéutica.
• Peptidoglucanos: Formados por N-acetilglucosamina y N-acetilmurámico unidos por enlaces β(1→4). Componentes de la pared celular bacteriana.
• Glucosaminoglucanos: Presentes en los tejidos conectivos. Forman un gel.