1. CONCEPTO DE GLÚCIDO Y CLASIFICACIÓN. Los glúcidos son biomoléculas orgánicas que pueden definirse como polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas, en los seres vivos los grupos aldehído y cetona están en forma hemiacetal y hemicetal.
Están formados básicamente por carbono, hidrógeno y oxígeno. También han sido denominados azúcares por su carácter dulce.
2. MONOSACÁRIDOS.
Son los glúcidos más sencillos. No pueden descomponerse en otros glúcidos más pequeños o más simples. Químicamente están constituidos por una cadena de polialcoholes con un grupo aldehído o cetona. Son dulces, solubles en agua y forman cristales blancos que por el calor pueden caramelizarse.
ESTRUCTURA DE LOS MONOSACÁRIDOS.
Están formados por cadenas de carbonos de 3 a 7 átomos de carbono. Los más abundantes y de mayor importancia biológica son las triosas, las pentosas y las hexosas. Aquellos monosacáridos que tienen un grupo -CHO se denominan aldosas y los que tienen un -CO se denominan cetosas.
Los monosacáridos presentan carbonos asimétricos, lo que determina un tipo de estereoisomería. Estos estereoisómeros son compuestos, que aunque tienen la misma fórmula empírica, se diferencian por la colocación de sus átomos.
– Actividad óptica:
Colocamos el carbono no asimétrico del gliceraldehído en el centro de un tetraedro imaginario, se obtienen dos esteroisómeros que son como un objeto y su imagen especular. El compuesto cuyo OH queda a la derecha y sale hacia el observador se denomina D-gliceraldehído y el compuesto cuyo OH queda a la izquierda es el L-gliceraldehído. Estos dos compuestos son un tipo de esteroisómeros que se denominan enantiómeros y sólo se diferencian entre sí por su estructura espacial y por su comportamiento respecto a la luz polarizada.
Cuando un rayo de luz polarizada atraviesa un enantiómero, el plano de polarización gira. Más aún, los enantiómeros separados hacen girar el plano de luz polarizada en cantidades iguales pero en direcciones opuestas.
Los compuestos que desvían el plano de polarización de la luz a la derecha se dice que son dextrógiros, y se les representa con el signo +, y los compuestos que desvían el plano de polarización de la luz a la izquierda se llaman levógiros, y se les representa con el signo -.
Todos los esteroisómeros de un monosacárido cuyo -OH del carbono asimétrico más alejado del grupo aldehído o cetona queda a la derecha, se dice que son de la serie D y si queda a la izquierda se dice que son de la serie L. Los monosacáridos tienen más de un carbono asimétrico, siendo n el número de átomos de carbonos asimétricos, el número de estereoisómeros será 2^n.
FORMAS CÍCLICAS.
Los aldehídos y las cetonas, en solución acuosa, reaccionan fácilmente con los grupos alcohol para dar lugar a hemiacetales y hemicetales.
Las cadenas lineales de monosacáridos no son rígidas, lo cual permite que en una cadena haya muchos giros, y uno de ellos puede hacer que el penúltimo OH se enfrente con el grupo aldehído o cetona.
Cuando esta circunstancia se da, se forma un hemiacetal o un hemicetal y se origina una estructura cíclica del monosacárido.
Los anillos pentagonales se denominan furanósicos y los hexagonales se denominan piranósicos.
Las estructuras cíclicas se han representado hasta ahora son las proyecciones de Haworth.
– Formas anoméricas: al formarse las formas cíclicas, aparece en los monosacáridos un nuevo carbono asimétrico, aquel en el que estaba el grupo aldehído o cetona, que recibe el nombre de carbono anomérico. Dos nuevos estereoisómeros, que reciben el nombre de anómeros. El paso de un anómero a otro supone un cambio en los valores de rotación del plano de la luz polarizada, a este fenómeno se le denomina mutarrotación.
3. DISACÁRIDOS.
Están constituidos por dos monosacáridos unidos mediante un enlace O-glicosídico con pérdida de una molécula de agua. Son dulces, solubles en agua y forman cristales blancos que se caramelizan con el calor.
Pueden hidrolizarse dando lugar a los monosacáridos componentes.
Los disacáridos son reductores cuando el carbono anomérico no interviene en el enlace O-glicosídico.
PRINCIPALES DISACÁRIDOS.
* Sacarosa: es el azúcar corriente de mesa. Se obtiene comercialmente de la remolacha. La sacarosa es dextrógira, pero al hidrolizarse se vuelve levógira porque el carácter levógiro de la fructosa prevalece sobre el carácter dextrógiro de la glucosa. Se le denomina entonces azúcar invertido.
* Lactosa: es el azúcar de la leche de los mamíferos.
4. OLIGOSACÁRIDOS.
Están formados por la unión de varios monosacáridos, generalmente entre 3 y 5, unidos por enlaces O-glicosídicos.
Existe una gran diversidad de estos glúcidos, pues puede variar el número, las ramificaciones, el tipo de monosacáridos que se unen y la forma en que se enlazan los monosacáridos.
Su propiedad más importante es la capacidad de almacenar información.
5. POLISACÁRIDOS.
Están constituidos por la unión de muchos monosacáridos mediante enlaces O-glicosídicos con pérdida de una molécula de agua por cada enlace. Dan lugar a cadenas de gran longitud y pesos moleculares muy elevados.
No son dulces, ni cristalinos, ni son solubles en agua. No poseen carácter reductor. Desempeñan funciones de reserva energética o bien funciones estructurales.
– Homopolisacáridos: formados por un solo tipo de monosacáridos.
* Almidón: constituye la principal reserva alimenticia de las plantas.
* Glucógeno: constituye el polisacárido de reserva alimenticia de los animales. Se almacena en las células musculares y hepáticas.
* Celulosa: es la biomolécula más abundante del planeta dado que constituye el principal componente de la pared de las células vegetales.
* Quitina: es un polisacárido que está presente en el exoesqueleto de los artrópodos y en la pared celular de muchos hongos.
* Pectina: es un polisacárido que contribuye a la formación de la pared celular de todas las plantas terrestres.
– Heteropolisacáridos:
* Gomas vegetales: Son exudados vegetales viscosos que segregan determinadas especies de plantas para cubrir y cerrar una herida.
* Mucopolisacáridos: constituyen la sustancia básica intercelular del tejido conjuntivo de los animales (ácido hialurónico que está presente en el líquido sinovial).
6. FUNCIONES BIOLÓGICAS DE LOS GLÚCIDOS. FUNCIÓN ENERGÉTICA. La glucosa es la fuente de energía celular por excelencia. En los animales es esencial el mantenimiento de una concentración adecuada de la glucosa en la sangre. El cerebro utiliza solamente la glucosa como fuente de energía.
Las reservas de glucógeno muscular son el combustible de reserva de las fibras musculares y su función es aportar energía para el proceso de la contracción muscular. La función del glucógeno hepático es la de suministrar glucosa para su utilización en otros tejidos a través del mantenimiento de la concentración de glucosa en la sangre. El glucógeno constituye una forma de almacenamiento de energía a corto plazo. FUNCIÓN ESTRUCTURAL Y MECÁNICA.
La celulosa constituye la biomolécula más abundante de la Biosfera. Su función es eminentemente estructural, puesto que es el componente principal de la pared de las células vegetales.
La ribosa forma parte de la molécula de ARN. FUNCIÓN INFORMATIVA. La glicídica de estos compuestos confiere a la superficie exterior de la membrana celular su identidad, de manera que las distintas células se reconocen y diferencian por los oligosacáridos presentes en la superficie de cada una de ellas.
2. MONOSACÁRIDOS.
Son los glúcidos más sencillos. No pueden descomponerse en otros glúcidos más pequeños o más simples. Químicamente están constituidos por una cadena de polialcoholes con un grupo aldehído o cetona. Son dulces, solubles en agua y forman cristales blancos que por el calor pueden caramelizarse.
ESTRUCTURA DE LOS MONOSACÁRIDOS.
Están formados por cadenas de carbonos de 3 a 7 átomos de carbono. Los más abundantes y de mayor importancia biológica son las triosas, las pentosas y las hexosas. Aquellos monosacáridos que tienen un grupo -CHO se denominan aldosas y los que tienen un -CO se denominan cetosas.
Los monosacáridos presentan carbonos asimétricos, lo que determina un tipo de estereoisomería. Estos estereoisómeros son compuestos, que aunque tienen la misma fórmula empírica, se diferencian por la colocación de sus átomos.
– Actividad óptica:
Colocamos el carbono no asimétrico del gliceraldehído en el centro de un tetraedro imaginario, se obtienen dos esteroisómeros que son como un objeto y su imagen especular. El compuesto cuyo OH queda a la derecha y sale hacia el observador se denomina D-gliceraldehído y el compuesto cuyo OH queda a la izquierda es el L-gliceraldehído. Estos dos compuestos son un tipo de esteroisómeros que se denominan enantiómeros y sólo se diferencian entre sí por su estructura espacial y por su comportamiento respecto a la luz polarizada.
Cuando un rayo de luz polarizada atraviesa un enantiómero, el plano de polarización gira. Más aún, los enantiómeros separados hacen girar el plano de luz polarizada en cantidades iguales pero en direcciones opuestas.
Los compuestos que desvían el plano de polarización de la luz a la derecha se dice que son dextrógiros, y se les representa con el signo +, y los compuestos que desvían el plano de polarización de la luz a la izquierda se llaman levógiros, y se les representa con el signo -.
Todos los esteroisómeros de un monosacárido cuyo -OH del carbono asimétrico más alejado del grupo aldehído o cetona queda a la derecha, se dice que son de la serie D y si queda a la izquierda se dice que son de la serie L. Los monosacáridos tienen más de un carbono asimétrico, siendo n el número de átomos de carbonos asimétricos, el número de estereoisómeros será 2^n.
FORMAS CÍCLICAS.
Los aldehídos y las cetonas, en solución acuosa, reaccionan fácilmente con los grupos alcohol para dar lugar a hemiacetales y hemicetales.
Las cadenas lineales de monosacáridos no son rígidas, lo cual permite que en una cadena haya muchos giros, y uno de ellos puede hacer que el penúltimo OH se enfrente con el grupo aldehído o cetona.
Cuando esta circunstancia se da, se forma un hemiacetal o un hemicetal y se origina una estructura cíclica del monosacárido.
Los anillos pentagonales se denominan furanósicos y los hexagonales se denominan piranósicos.
Las estructuras cíclicas se han representado hasta ahora son las proyecciones de Haworth.
– Formas anoméricas: al formarse las formas cíclicas, aparece en los monosacáridos un nuevo carbono asimétrico, aquel en el que estaba el grupo aldehído o cetona, que recibe el nombre de carbono anomérico. Dos nuevos estereoisómeros, que reciben el nombre de anómeros. El paso de un anómero a otro supone un cambio en los valores de rotación del plano de la luz polarizada, a este fenómeno se le denomina mutarrotación.
3. DISACÁRIDOS.
Están constituidos por dos monosacáridos unidos mediante un enlace O-glicosídico con pérdida de una molécula de agua. Son dulces, solubles en agua y forman cristales blancos que se caramelizan con el calor.
Pueden hidrolizarse dando lugar a los monosacáridos componentes.
Los disacáridos son reductores cuando el carbono anomérico no interviene en el enlace O-glicosídico.
PRINCIPALES DISACÁRIDOS.
* Sacarosa: es el azúcar corriente de mesa. Se obtiene comercialmente de la remolacha. La sacarosa es dextrógira, pero al hidrolizarse se vuelve levógira porque el carácter levógiro de la fructosa prevalece sobre el carácter dextrógiro de la glucosa. Se le denomina entonces azúcar invertido.
* Lactosa: es el azúcar de la leche de los mamíferos.
4. OLIGOSACÁRIDOS.
Están formados por la unión de varios monosacáridos, generalmente entre 3 y 5, unidos por enlaces O-glicosídicos.
Existe una gran diversidad de estos glúcidos, pues puede variar el número, las ramificaciones, el tipo de monosacáridos que se unen y la forma en que se enlazan los monosacáridos.
Su propiedad más importante es la capacidad de almacenar información.
5. POLISACÁRIDOS.
Están constituidos por la unión de muchos monosacáridos mediante enlaces O-glicosídicos con pérdida de una molécula de agua por cada enlace. Dan lugar a cadenas de gran longitud y pesos moleculares muy elevados.
No son dulces, ni cristalinos, ni son solubles en agua. No poseen carácter reductor. Desempeñan funciones de reserva energética o bien funciones estructurales.
– Homopolisacáridos: formados por un solo tipo de monosacáridos.
* Almidón: constituye la principal reserva alimenticia de las plantas.
* Glucógeno: constituye el polisacárido de reserva alimenticia de los animales. Se almacena en las células musculares y hepáticas.
* Celulosa: es la biomolécula más abundante del planeta dado que constituye el principal componente de la pared de las células vegetales.
* Quitina: es un polisacárido que está presente en el exoesqueleto de los artrópodos y en la pared celular de muchos hongos.
* Pectina: es un polisacárido que contribuye a la formación de la pared celular de todas las plantas terrestres.
– Heteropolisacáridos:
* Gomas vegetales: Son exudados vegetales viscosos que segregan determinadas especies de plantas para cubrir y cerrar una herida.
* Mucopolisacáridos: constituyen la sustancia básica intercelular del tejido conjuntivo de los animales (ácido hialurónico que está presente en el líquido sinovial).
6. FUNCIONES BIOLÓGICAS DE LOS GLÚCIDOS. FUNCIÓN ENERGÉTICA. La glucosa es la fuente de energía celular por excelencia. En los animales es esencial el mantenimiento de una concentración adecuada de la glucosa en la sangre. El cerebro utiliza solamente la glucosa como fuente de energía.
Las reservas de glucógeno muscular son el combustible de reserva de las fibras musculares y su función es aportar energía para el proceso de la contracción muscular. La función del glucógeno hepático es la de suministrar glucosa para su utilización en otros tejidos a través del mantenimiento de la concentración de glucosa en la sangre. El glucógeno constituye una forma de almacenamiento de energía a corto plazo. FUNCIÓN ESTRUCTURAL Y MECÁNICA.
La celulosa constituye la biomolécula más abundante de la Biosfera. Su función es eminentemente estructural, puesto que es el componente principal de la pared de las células vegetales.
La ribosa forma parte de la molécula de ARN. FUNCIÓN INFORMATIVA. La glicídica de estos compuestos confiere a la superficie exterior de la membrana celular su identidad, de manera que las distintas células se reconocen y diferencian por los oligosacáridos presentes en la superficie de cada una de ellas.