Monosacáridos: Transformaciones y Derivados
Los monosacáridos pueden sufrir transformaciones en sus grupos funcionales para dar compuestos alcohólicos.
Estos compuestos ya no responden a la estequiometría de carbohidratos, sino a otros compuestos.
Según el tipo de modificación química, los principales son:
a) Reducción: los alditoles y los desoxiazúcares. La reducción del grupo carbonilo a un nuevo grupo alcohol da lugar a una nueva familia conocida como alditoles o azúcares alcoholes.
Alditoles
Se denominan con el mismo nombre del azúcar acabado en -itol (de D-Manosa a D-Manitol, de D-Ribosa a D-Ribitol, D-Sorbosa a D-Sorbitol, etc.)
D-Glucosa
Glucitol o Sorbitol
D-glucosa en la alimentación IV en pacientes que puedan presentar problemas. El Sorbitol tiene interés biomédico, no se absorbe en el intestino, pero se utiliza como alternativa a la D-Glucosa.
Los alcoholes del azúcar no solamente añaden un ligero sabor dulce, sino también añaden el volumen y la textura que el azúcar proporciona.
Los alcoholes del azúcar más comunes en los alimentos incluyen:
- Eritritol – 0,2 calorías x g. y 60 a 80 % tan dulce como azúcar
- Isomaltitol – 2 calorías x g. y 45 a 65 % tan dulce como azúcar
- Lactitol – 2 calorías x g. y 30 a 40% tan dulce como azúcar
- Maltitol – 2,1 calorías x g. y un 90 % tan dulce como azúcar
- Manitol – 1,6 calorías x g. y un 50 a 70% tan dulce como azúcar
- Sorbitol – 2,6 calorías x g. y un 50 a 70% tan dulce como azúcar
- Xilitol – 2,4 calorías x g. y tan dulce como el azúcar
Se utilizan para agregar dulzor a los alimentos sin agregar azúcar. Tienen menos calorías que el azúcar, pero más calorías que los endulzantes no nutritivos como Splenda®, Equal®, Sweet n’Low® o Sweet One®.
El nombre azúcares del alcohol es engañoso porque no son ni azúcar ni alcohol. Son carbohidratos que tienen una estructura química similar al azúcar y similar al alcohol, pero no son ni uno ni otro.
Los azúcares del alcohol son: 1- lactitol, 2-manitol, 3-sorbitol, 4-xylitol, 5-ribitol. Los azúcares del alcohol pueden reemplazar el azúcar, contienen menos calorías que el azúcar, pero no son libres de contenido calórico.
Otros Desoxiazúcares
Otra reducción implica la pérdida de un OH, dando lugar a los desoxi-azúcares.
El ejemplo más importante es el de la 2-desoxi-D-ribosa, constituyente del ADN.
Otros Desoxi-azúcares
Aminoazúcares
Se obtienen por la sustitución de un grupo OH por un grupo amino.
Generalmente se produce en el C2 y el grupo amino a su vez se encuentra acetilado en la mayor parte de los derivados proteoglicanos.
La glucosamina es un aminoazúcar que se usa para regenerar el cartílago y para reducir el dolor y la progresión de la artritis.
Glucosamina
Carbono 2
Oxidación
Los carbonos terminales de las aldosas pueden oxidarse a grupos carboxilos, dando lugar a los azúcares ácidos.
Existen tres tipos, según el extremo que se oxida:
Por orden de importancia fisiológica:
1- Ácidos Urónicos: la oxidación se produce en el último carbono, conservando el grupo aldehído y todas las propiedades.
El ácido D-glucorónico, derivado de la D-glucosa, es un integrante muy importante que participa en los mecanismos de detoxicación convirtiendo compuestos insolubles en derivados glucorónicos más solubles de más fácil eliminación por la orina.
Los ácidos urónicos tienen un grupo carboxilo (-COOH) en el carbono que no es parte del anillo. Los nombres de los ácidos urónicos retienen la raíz de los monosacáridos, pero el sufijo -osa cambia a -urónico.
Ácido glucorónico
2- Ácidos Aldónicos: la oxidación se produce en el carbono aldehído. Participa en ciertas reacciones del metabolismo, como es el caso del Ácido D-glucónico.
3- Ácidos aldáricos: la oxidación se produce en ambos extremos y participan poco en el metabolismo.
d) Esterificación: los azúcares fosfato y sulfato. Se producen por esterificación de algún grupo hidroxilo del azúcar con ácido fosfórico o sulfúrico.
Son de gran importancia y se forman en el paso previo en las rutas de degradación y polimerización.
Disacáridos
Entre los oligosacáridos, los únicos de importancia fisiológica son los disacáridos y dentro de ellos tres:
Maltosa (azúcar de la malta), lactosa (azúcar de la leche) y sacarosa (azúcar de caña y remolacha).
Características de los principales disacáridos
Disacárido | Enlace glicosídico | Componentes |
Maltosa | alfa(1 4) | Glucosa + Glucosa |
Lactosa | beta( ) | Galactosa + Glucosa |
Sacarosa | (alfa 1 beta2) | Glucosa + Fructosa |
Función de los disacáridos
Los disacáridos son carbohidratos que contienen dos moléculas de azúcar llamadas monosacáridos unidas entre sí en un compuesto.
El cuerpo digiere los disacáridos presentes en los alimentos y los divide en dos moléculas de azúcar individuales que luego son absorbidas por el intestino delgado.
Funciones de cada molécula
Lactosa
Fuente de energía nutricional para bebés durante la lactancia. Hace que la leche sepa dulce y es un ingrediente en muchos alimentos procesados que contienen productos lácteos.
Requiere de la enzima llamada lactasa para digerir el disacárido.
Sacarosa
La función de la sacarosa es endulzar los alimentos para que tengan un mejor sabor.
Se añade sacarosa como edulcorante para caramelos, helados, galletas, pasteles, panes, salsas, kétchup y alimentos enlatados.
Maltosa
No tiene una función específica en el cuerpo.
Se convierte maltosa a un alcohol de azúcar llamado maltilol para uso como edulcorante y se añade a muchos alimentos sin sacarosa para diabéticos, incluyendo chocolates, goma de mascar, productos de panadería, caramelos, helados y mermeladas dietéticos.
Polisacáridos
Compuestos por monosacáridos que pueden contener miles y además de recibir el nombre de polisacáridos, se les denomina glicanos.
Son de peso molecular elevados, insolubles y forman soluciones coloidales.
Según su composición, se clasifican en homopolisacáridos y heteropolisacáridos.
Estos polisacáridos cumplen con diferentes funciones en el organismo: contribuyen al desarrollo de las estructuras orgánicas, permiten almacenar energía y actúan como un mecanismo de protección.
Los primeros se nombran con el nombre del monosacárido constituyente terminada en ano.
Existen glucanos, fructanos, mananos, galactanos, etc, algunos importantes en microbiología y botánica.
Los glucanos conforman los principales e incluyen el almidón y el glucógeno, los dos polisacáridos de reserva en vegetales y animales respectivamente.
La celulosa y la quitina tienen función estructural en la madera y en el exoesqueleto de insectos y crustáceos respectivamente.
Los Heteropolisacáridos, menos abundantes, pero más variados.
Comprenden una larga serie de polisacáridos estructurales componentes de:
mucosas, tejido conjuntivo, líquido sinovial, humor vítreo, cartílago, córnea, hueso, etc.
Homopolisacáridos
El almidón de gran peso molecular que contiene dos componentes diferenciados:
a) amilosa, cadenas lineales de D-glucosa unidas por enlaces alfa(1 4) que adoptan una estructura espacial helicoidal.
Dan una fuerte coloración azul con yodo.
Es el componente principal de la mayor parte de los almidones.
b) Amilopectina, cadena ramificada con enlaces alfa (1 4) en la lineal y alfa(1 6) en los puntos de ramificación.
Su estructura tridimensional es más desordenada según el número de ramificaciones.
Con el yodo da una coloración de violeta a marrón.
Estructura de amilopeptina
El glucógeno cumple en los animales la misma función que el almidón en las plantas.
Su peso molecular es mayor de 4 x 106 daltons, debido a que se asemeja la amilopectina pero tiene un número mayor de ramificaciones un enlace beta(1 6) cada 8-13 unidades de D-glucosa.
Se almacena en el hígado y en el músculo cuando existe excedente de aporte de glucosa.
Estructura del glucógeno
La celulosa
Molécula más abundante de la naturaleza que contiene el 50 % del carbono orgánico de la biosfera (50 % de la madera y 100 % del algodón).
Conformada por cadenas lineales con pm de 2 x 105 y 4 x 105 daltons de unidades de D-glucosa unidas por enlaces beta(1 4).
La celulosa no es digerible por los humanos, ya que no disponemos de enzimas para hidrolizarlas.
Estructura de la celulosa
Estructura de la celulosa 3D
La quitina
Muy semejante a la celulosa, con los enlaces glicosídicos beta(1 4) y cadenas lineales.
Su diferencia es en la repetición de las unidades de N-Acetil-2-glucosamina.
Estructura de la quitina
Heteropolisacáridos
Están compuestos por unidades de aminoazúcares y de ácidos urónicos alternantes.
Frecuentemente se unen de forma covalente a una cadena proteica, por lo que también se les denomina proteoglicanos o mucopolisacáridos.
Los ejemplos más significativos son:
Ácido Hialurónico
Su uso en cosmética se conoce desde 1996.
La característica más importante del ácido hialurónico como relleno dérmico es su capacidad para retener líquido.
Esta capacidad de retención es de miles de veces su peso.
Cuando envejecemos disminuye la cantidad de ácido hialurónico de la piel, dado que las células cutáneas van perdiendo su capacidad de producción.
La función principal del ácido hialurónico es como material de relleno en cirugía estética, utilizándose en implantes y rellenos.
Además de eliminar las arrugas y pliegues de la piel, estimula la producción natural de colágeno.
Sulfato de condroitina
Forman parte de los tejidos más duros, como la córnea, el hueso y el cartílago.
Está presente en los tejidos conectivos del cuerpo, es decir, cartílago, piel, vasos sanguíneos, así como los ligamentos y los tendones.
Los proteoglicanos aportan al cartílago sus propiedades mecánicas y elásticas. Con la retención de agua, permiten que este se estire cuando se encuentra sometido a fuerza mecánica.
Beneficios de los Polisacáridos
Los polisacáridos son importantes en la prevención de las enfermedades de tipo degenerativo. Estas incluyen la enfermedad cardiovascular y diabetes tipo 2.
El colesterol HDL puede ser elevado mientras que los niveles de LDL se reducen.
Los polisacáridos ayudan a regular la función inmune con T y la activación de linfocitos B. Promueve interferón, un medio de glóbulos blancos y de necrosis tumoral (muerte).
Reducen el daño estructural del alimento causado por el congelamiento.
- Agentes adhesivos
- Controlan la cristalización de azúcares, sales y agua
- Encapsulación de sabores artificiales, fijación de sabores
- Agentes floculantes
Importancia de la determinación de Glúcidos en Bioquímica Clínica
Enfermedades como la diabetes mellitus se detectan por aumento de la glicemia y su diagnóstico de confirmación se realiza por la prueba de la tolerancia a la glucosa.
Los niveles de galactosa en sangre aumentan con la galactosemia, una enfermedad hereditaria en niños recién nacidos que ocasiona cataratas y daños hepáticos irreversibles.
Los niveles de fructosa tanto en sangre como en orina en dos tipos de enfermedades, conocidas como intolerancia a la fructosa y fructosuria esencial, las dos de tipo hereditaria.
En los dos tipos la alteración de la dieta para disminuir su ingesta, hace mitigar la patología.