Los Glúcidos

Composición y Clasificación

Los glúcidos, también conocidos como carbohidratos, son biomoléculas compuestas por átomos de carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O). Químicamente, se clasifican como polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas, lo que significa que sus moléculas contienen átomos de carbono unidos a grupos hidroxilo (OH) y radicales hidrógeno. Además, siempre presentan un grupo carbonilo.

Las funciones generales de los glúcidos son:

• Energética: Actúan como la principal fuente de energía para los seres vivos.
• Estructural: Forman parte de estructuras celulares y tisulares.

Según su composición, los glúcidos se clasifican en:

• Monosacáridos: Son los glúcidos más sencillos y no pueden ser hidrolizados. Contienen un solo grupo aldehído o cetona. Ejemplos: glucosa, fructosa, galactosa.
• Ósidos: Formados por la unión de dos o más monosacáridos. Se subdividen en:
  • Holósidos: Constituidos únicamente por monosacáridos. Se clasifican en:
    • Oligosacáridos: Contienen entre 2 y 10 monosacáridos. Ejemplos: sacarosa, lactosa, maltosa.
    • Polisacáridos: Formados por la unión de muchos monosacáridos. Se clasifican en:
      • Homopolisacáridos: Formados por un mismo tipo de monosacárido. Ejemplos: almidón, glucógeno, celulosa.
      • Heteropolisacáridos: Formados por diferentes tipos de monosacáridos. Ejemplos: pectina, hemicelulosa.
  • Heterósidos: Contienen una parte glucídica y una parte no glucídica (aglicona).

Monosacáridos: Estructura y Funciones

Los monosacáridos son los glúcidos más simples, formados por una sola unidad de polihidroxialdehído o polihidroxicetona. Presentan las siguientes características:

• Sabor dulce
• Color blanco
• Muy solubles en agua

Se clasifican en aldosas (con un grupo aldehído) y cetosas (con un grupo cetona). Según el número de carbonos, se clasifican en triosas, tetrosas, pentosas y hexosas.

Estereoisomería y Actividad Óptica

Todos los monosacáridos, excepto la dihidroxiacetona, poseen uno o más carbonos asimétricos. Estos carbonos determinan un tipo de isomería espacial, lo que significa que los isómeros tienen diferente configuración espacial de sus grupos atómicos y, por lo tanto, distintas propiedades.

Existen dos formas de isómeros espaciales:

• Forma D: El grupo OH del carbono asimétrico más alejado del grupo carbonilo se encuentra hacia la derecha.
• Forma L: El grupo OH del carbono asimétrico más alejado del grupo carbonilo se encuentra hacia la izquierda.

Cuando dos isómeros son imágenes especulares uno del otro, se denominan enantiómeros. Los que se diferencian en la configuración de un solo carbono asimétrico se llaman epímeros.

La actividad óptica es una propiedad de los monosacáridos que les permite desviar un plano de luz polarizada que atraviesa una disolución. Se clasifican en:

• Dextrogiros: Desvían la luz hacia la derecha.
• Levógiros: Desvían la luz hacia la izquierda.

Estructura Molecular de los Monosacáridos

En las aldopentosas y las hexosas, al disolverse en agua, el grupo carbonilo se cicla y se forma un hemiacetal. El grupo OH que ahora tiene el carbono 1 se denomina hidroxilo hemiacetálico.

El enlace hemiacetálico se forma:

• En las aldopentosas: Entre el grupo carbonilo y el hidroxilo del carbono 4, resultando un ciclo pentagonal llamado furanosa.
• En las aldohexosas: Entre el grupo carbonilo y el hidroxilo del carbono 5, resultando un ciclo hexagonal llamado piranosa.

Al formarse el anillo, el carbono carbonílico se convierte en un nuevo carbono asimétrico llamado carbono anomérico. Esto da lugar a dos formas:

• Forma α (alfa): El OH hemiacetálico se encuentra hacia abajo.
• Forma β (beta): El OH hemiacetálico se encuentra hacia arriba.

Monosacáridos Más Importantes

• Ribulosa: Participa en la fijación del CO₂ durante la fotosíntesis.
• Ribosa: Forma parte del ácido ribonucleico (ARN).
• Desoxirribosa: Forma parte del ácido desoxirribonucleico (ADN).
• Glucosa: Es el hidrato de carbono más abundante y el principal combustible energético de los seres vivos.
• Galactosa: Es un epímero de la glucosa que se asocia con la glucosa para formar la lactosa, el azúcar de la leche.
• Fructosa: Es una cetohexosa que se encuentra en estado libre en muchas frutas y les confiere su sabor dulce.

Enlace O-Glucosídico

El enlace O-glucosídico es el enlace mediante el cual se unen los monosacáridos para formar ósidos. Se establece entre el grupo OH hemiacetálico del primer monosacárido y un grupo OH del segundo monosacárido.

Este enlace puede ser α (alfa) o β (beta) glucosídico, dependiendo de la configuración del primer monosacárido. Se indica entre qué carbonos se produce el enlace mediante paréntesis. Por ejemplo, un enlace α(1-4) indica que el enlace se produce entre el carbono 1 del primer monosacárido (en configuración α) y el carbono 4 del segundo monosacárido.

Disacáridos

Los disacáridos están constituidos por dos monosacáridos unidos mediante un enlace O-glucosídico. Este enlace puede ser:

• Monocarbonílico: Se establece entre el grupo carbonilo de uno de los monosacáridos y un grupo OH del otro monosacárido. Los disacáridos con enlace monocarbonílico tienen poder reductor, ya que poseen un grupo carbonilo libre. Ejemplo: maltosa.
• Dicarbonílico: Se establece entre los carbonos carbonílicos de ambos monosacáridos. Los disacáridos con enlace dicarbonílico carecen de poder reductor. Ejemplo: sacarosa.

Los disacáridos son sólidos cristalinos, con sabor dulce y solubles en agua.

Disacáridos Más Importantes

• Maltosa: Formada por dos moléculas de α-D-glucosa unidas mediante un enlace α(1-4). Se conoce como el azúcar de malta.
• Lactosa: Formada por una molécula de galactosa y otra de glucosa unidas mediante un enlace β(1-4). Es el azúcar de la leche.
• Celobiosa: Formada por dos moléculas de glucosa unidas mediante un enlace β(1-4). Es un producto de la hidrólisis de la celulosa.

Polisacáridos

Los polisacáridos son glúcidos complejos formados por la unión de muchos monosacáridos mediante enlaces O-glucosídicos. No se disuelven fácilmente en agua y pueden ser insolubles u originar dispersiones coloidales.

Clasificación

Los polisacáridos se clasifican en:

• Polisacáridos de reserva energética: Almacenan energía en los seres vivos. Ejemplos: almidón, glucógeno.
• Polisacáridos estructurales: Forman parte de estructuras celulares y tisulares. Ejemplos: celulosa, quitina.

Almidón

El almidón es el polisacárido de reserva energética de los vegetales. Se acumula en forma de gránulos de almidón en los amiloplastos de las células vegetales. Constituye la principal fuente glucídica de la alimentación humana y su hidrólisis permite obtener gran cantidad de moléculas de glucosa.

Glucógeno

El glucógeno es el polisacárido de reserva energética propio de los hongos y los animales. Se almacena en el hígado y los músculos. El glucógeno muscular proporciona glucosa como combustible para la contracción muscular, mientras que el del hígado es la reserva general de glucosa que pasa a la sangre y se distribuye a las células.

Celulosa

La celulosa es un polisacárido estructural que constituye el principal componente de la pared celular de las células vegetales. Es una sustancia fibrosa, resistente e insoluble en agua. Los polímeros de celulosa se asocian por puentes de hidrógeno dando lugar a fibras rígidas e insolubles en agua.

A partir de la celulosa se obtiene el papel, el algodón, el lino, el cáñamo y el esparto, que se emplean en múltiples aplicaciones. La mayor parte de los animales no pueden utilizar la celulosa como nutriente porque carecen de la enzima celulasa, que es la enzima que realiza la hidrólisis de la celulosa. En los humanos, la celulosa forma la mayor parte de la fibra alimentaria, que sirve para eliminar las heces fecales.

Quitina

La quitina es el principal componente del exoesqueleto de los artrópodos y de la pared celular de los hongos. En los crustáceos se encuentra impregnada en carbonato cálcico.