GLÚCIDOS O AZÚCARES

Introducción

Químicamente, los glúcidos son aldehídos o cetonas polihidroxilados. Cada átomo de carbono está unido a una función alcohol, excepto el que está unido a la función aldehído o cetona.

Su fórmula empírica es C_nH_2nO_n

Clasificación de los Glúcidos

Los glúcidos se clasifican en:

1. Monosacáridos u osas: No son hidrolizables.
2. Ósidos: Se forman a partir de la unión de varios monosacáridos.
   • Holósidos: Azúcares formados por dos o más moléculas de monosacáridos.
     • Si están formados entre 2 a 10 moléculas se denominan oligosacáridos.
     • Si son más de 10 moléculas se denominan polisacáridos.
     • Si están formados por solo un tipo de monosacáridos se denominan homopolisacáridos.
     • Si están formados por varios tipos de monosacáridos se denominan heteropolisacáridos.
   • Heterósidos: Formados por monosacáridos y otras sustancias que no son glúcidos.

MONOSACÁRIDOS

Características

• Sólidos
• Blancos
• De sabor dulce
• Solubles en agua (moléculas polares)
• Desvían la luz polarizada
• Son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas
• Reducen el reactivo de Fehling

Fórmula Lineal (Modelo de Fischer)

Ejemplo: Aldo-triosa y Ceto-triosa

Actividad Óptica

Desvían la luz polarizada.

La presencia de carbonos asimétricos hace que desvíen la luz polarizada hacia la derecha (dextrógira, +) o hacia la izquierda (levógira, -).

Un carbono asimétrico es aquel que tiene sus cuatro enlaces unidos a radicales diferentes. El único monosacárido que no tiene carbono asimétrico es la Dihidroxiacetona (DHA).

Estereoisómeros

Son isómeros espaciales. Hay dos formas: D y L. Ambas son imágenes especulares no superponibles y se denominan enantiómeros.

La forma L o D está indicada por la situación del OH en el último carbono asimétrico.

Son epímeros las moléculas de monosacáridos que solo se diferencian en la posición de un solo OH.

Estructura de los Monosacáridos

Al estudiar el comportamiento de los monosacáridos se comprobó que sus reacciones químicas no se correspondían con una supuesta estructura lineal, se sugirió la existencia de una estructura cíclica.

Otra prueba es la mutorrotación: el poder de rotación de una mezcla de glucosas cambia y alcanza un estado de equilibrio.

Ciclación de los Monosacáridos

Los monosacáridos ciclados pueden adoptar dos estructuras: furano (cinco lados) o pirano (seis). La elección de una u otra forma depende de la estabilidad de la molécula.

Estereoisómeros Anómeros

Son los nuevos isómeros que aparecen al ciclar los monosacáridos. Si el OH del primer carbono está hacia abajo se denomina forma alfa, si está hacia arriba, beta.

El anillo de piranosa puede adoptar dos conformaciones en el espacio: cis o de nave y trans o de silla.

Algunos Monosacáridos Importantes

• Glucosa: Aldohexosa. Se encuentra en frutas y verduras. Los seres vivos autótrofos la fabrican en la fotosíntesis y quimiosíntesis. Es el combustible principal de las células e interviene en la producción de energía en la respiración. En las personas, la regulación de la concentración de glucosa en sangre está regulada por dos hormonas, glucagón e insulina, sintetizadas ambas en el páncreas. El glucagón impide la entrada de glucosa en las células, la insulina lo contrario. La concentración anormal de glucosa en sangre puede originar una enfermedad denominada diabetes.
• Fructosa: Cetohexosa. Se encuentra en las frutas y en la miel. Se ha usado como edulcorante para las personas diabéticas. Para ser metabolizada tiene que transformarse primero en glucosa.
• Galactosa: Aldohexosa. Forma parte del disacárido lactosa de la leche. Se encuentra en macromoléculas (glucolípidos) que se localizan en el sistema nervioso.
• Manosa: Aldohexosa. Forma parte de polisacáridos vegetales como los mananos.
• Ribosa: Aldopentosa. Forma parte del ARN y de otros nucleótidos como el ATP.
• Ribulosa: Cetopentosa. Su derivado fosfatado es la primera molécula del ciclo de Calvin sobre la que se fija el CO₂ en la fotosíntesis.
• Gliceraldehído: Aldotriosa. Es un importante intermediario del metabolismo.
• Dihidroxiacetona: Cetotriosa. Muy importante en reacciones metabólicas.
• Seudoheptulosa: Cetoheptosa. Forma parte del ciclo de las pentosas fosfato de las plantas.

DERIVADOS DE LOS MONOSACÁRIDOS

• Desoxirribosa: Aldopentosa. Forma parte del ADN.
• N-Glucosamina: Aminoazúcar, se sustituye un OH por un grupo amino NH₂. Un derivado de la glucosamina es la N-acetilglucosamina (NAG), componente de muchos polisacáridos como la quitina (exoesqueleto de los artrópodos) o el peptidoglicano de las paredes bacterianas.
• Ácido Glucurónico: Derivado por oxidación de la glucosa (carbono 6). Se encuentra en el tejido conjuntivo.
• Ácido Glucónico: Aparece por fermentación de la glucosa en el metabolismo de las bacterias Acetobacter. El grupo aldehído se oxida y da lugar a un grupo carboxilo.
• Polialcoholes: El grupo funcional se ha reducido a un OH. Tienen sabor dulce y se usan como edulcorantes alternativos al azúcar. Dentro de este grupo está el sorbitol, que se utiliza en los chicles «sin azúcar».

OLIGOSACÁRIDOS

Disacáridos

Se forman por la unión de dos moléculas de monosacáridos mediante un enlace O-glicosídico.

• Enlace Monocarbonílico: Entre un carbono anomérico y otro, generalmente el 4. El disacárido formado es capaz de reducir el licor de Fehling.
• Enlace Dicarbonílico: Se realiza entre dos carbonos anoméricos. El disacárido resultante no reduce el licor de Fehling.

Algunos Disacáridos Importantes

• Sacarosa: Es el azúcar de mesa. Se obtiene de la caña de azúcar y de la remolacha azucarera. Está formado por la unión de una molécula de alfa-D-glucopiranosa con una beta-D-fructofuranosa con enlaces alfa 1-2.
• Maltosa: Se obtiene por hidrólisis del almidón y del glucógeno. Está formado por dos alfa-D-glucopiranosa con un enlace alfa 1-4.
• Isomaltosa: Formada por dos moléculas de alfa-D-glucopiranosa con un enlace alfa 1-6. Se obtiene por hidrólisis de la amilopectina.
• Lactosa: Una molécula de alfa-D-glucopiranosa unida con una beta-D-galactopiranosa por un enlace beta (1-4). La intolerancia a la lactosa consiste en la falta de una enzima llamada lactasa en el intestino, que desdobla la lactosa en sus componentes.
• Celobiosa: Se obtiene por hidrólisis de la celulosa. Está formada por dos moléculas de beta-D-glucosa unidos por un enlace beta (1-4).

Trisacáridos

• Rafinosa: Se encuentra en verduras y hortalizas como judías, guisantes, brócoli, etc. Está constituida por tres moléculas: galactosa, glucosa y fructosa.

Tetrasacáridos

• Estaquiosa: Formada por dos moléculas de galactosa + glucosa + fructosa. Se encuentra en la soja. No se puede metabolizar.

POLISACÁRIDOS

A) Homopolisacáridos

Formados solo por moléculas de monosacáridos del mismo tipo mediante enlaces O-glicosídicos. Los que realizan funciones estructurales presentan enlace tipo beta. Los que actúan como reserva energética presentan enlaces alfa.

• Almidón: Principal elemento de reserva en los vegetales y la más importante fuente de azúcares de la dieta de las personas. Está formado por la unión de muchas moléculas de glucosa unidas mediante enlaces alfa (1-4) y alfa (1-6). Estos enlaces dan origen a dos polímeros: la amilosa y la amilopectina.
  • Amilosa: Es un polímero de la maltosa con enlaces alfa (1-4) que forma una cadena sin ramificaciones. El número de glucosas oscila entre 200 y 300. Adopta una disposición helicoidal con seis moléculas por vuelta. Es soluble en agua y muy digerible por las personas. La enzima maltasa origina moléculas de maltosa.
  • Amilopectina: Polímero muy ramificado, con disposición helicoidal con ramificaciones laterales con enlaces alfa (1-6) cada 12 moléculas de glucosa. Es menos soluble que la amilosa.
  Los granos de almidón están formados por amilosa en su parte interior y amilopectina en el exterior. Ambos compuestos son degradados por las enzimas amilasas. La alfa-amilasa presente en la saliva y en el jugo pancreático hidroliza los enlaces alfa (1-4) produciendo polisacáridos de menor tamaño llamados dextrinas, que se convierten en maltosa y glucosa. La amilopectina es hidrolizada por la misma enzima, que no elimina los puntos de ramificación alfa (1-6). Sobre estos enlaces actúa otra enzima denominada glucosidasa.
• Glucógeno: Es el polisacárido de reserva en los animales. Se localiza en el hígado y en el músculo. Presenta una estructura muy semejante a la amilopectina con ramificaciones cada 8 o 10 moléculas de glucosa. Se hidroliza por las enzimas glucógeno-fosforilasa y alfa (1-6) glucosidasa dando lugar a moléculas de glucosa.
• Celulosa: Componente principal de las paredes vegetales. Está formada por la unión de 300 a 1500 moléculas de glucosa dando lugar a cadenas lineales no ramificadas con enlaces beta (1-4). Se puede considerar como un polímero de la celobiosa. El enlace no es degradable por las enzimas digestivas humanas, pero ayuda al correcto funcionamiento del aparato digestivo (fibra). Algunas bacterias simbiontes de los rumiantes tienen la enzima celulasa, capaz de romper los enlaces beta. Las cadenas de glucosa se unen por puentes de hidrógeno y forman microfibrillas. Estas se unen para formar fibrillas que a su vez se unen para formar fibras.
• Quitina: Polímero no ramificado de N-acetil-D-glucosamina formado por enlaces beta (1-4). Forma el exoesqueleto de los artrópodos.

B) Heteropolisacáridos

Al ser hidrolizados dan lugar a dos o más tipos de monosacáridos.

• Hemicelulosa y pectina: Forman parte de la pared de las células vegetales. La hemicelulosa está constituida por moléculas de glucosa, galactosa o fucosa. La pectina es un polímero del ácido galacturónico y moléculas de ramnosa.
• Agar-Agar: Es un polímero de D y L galactosa. Se extrae de las algas rojas. Se utiliza como espesante en la industria alimenticia y como base para el cultivo de microorganismos.
• Gomas: Polímeros de arabinosa, galactosa y ácido glucurónico. Tienen una función de defensa en las plantas.
• Ácido Hialurónico: Formado por la unión beta (1-3) del ácido beta-D-glucurónico y la N-acetil-D-glucosamina unidos por un enlace beta (1-4). Se localiza en el tejido conjuntivo, líquido sinovial y humor vítreo.
• Condroitina: Tiene una estructura similar al ácido hialurónico, sustituyendo la glucosamina por galactosamina. Algunos derivados unidos al ácido sulfúrico forman parte de los cartílagos, huesos, córnea y tejido conjuntivo.
• Heparina: Forma parte de la sustancia intercelular y tiene propiedades anticoagulantes, impidiendo la transformación de la protrombina en trombina. Está formada por la unión beta (1-4) de ésteres sulfúricos de igual composición que el ácido hialurónico.

HETERÓSIDOS

Formados por una parte glucídica y otra de naturaleza diferente que se denomina aglucón, como proteínas, lípidos y ácidos nucleicos.

• Glucolípidos: Cerebrósidos y gangliósidos.
• Glucoproteínas: Inmunoglobulinas, antígenos de los grupos sanguíneos, hormonas.
• Peptidoglicano o mureína: Forma la pared de las bacterias. La unidad básica que se repite es un disacárido formado por N-acetilglucosamina y el ácido N-acetilmurámico unidos por un enlace beta (1-4). El ácido murámico tiene unido una cadena de aminoácidos. Esta estructura se une con otra por un polipéptido de cinco glicinas.