GLÚCIDOS

1. CARACTERÍSTICAS GENERALES Y CLASIFICACIÓN
Los glúcidos constituyen el grupo de biomoléculas más abundante, ya que representan aproximadamente el 75% de la materia orgánica que existe en el planeta.
Reciben también el nombre de carbohidratos o hidratos de carbono que, al leerlo, parece simplemente una combinación de carbonos con agua o de sacáridos, pero no es así.
Desde el punto de vista químico, los glúcidos son biomoléculas orgánicas formadas básicamente por carbono, hidrógeno y agua, por lo que las podemos definir como polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas o derivados de los mismos.

Clasificación de los glúcidos
Los glúcidos presentan tamaños muy diversos y pueden clasificarse en función de su complejidad, tan como recoge la siguiente tabla:

Funciones de los glúcidos
Entre las funciones de los glúcidos destacan los siguientes:

• Fuente inmediata de energía. La glucosa es el combustible universal de las células.
• Reserva de energía. Esto lo encontramos en el almidón y el glucógeno.
• Función estructural. Lo vemos en la ribosa y la desoxirribosa en los ácidos nucleicos, o la celulosa, quitina y mureína en las paredes celulares.
• Actuar como marcador celular. Lo observamos en los oligosacáridos unidos a lípidos y proteínas de las membranas plasmáticas.

2. MONOSACÁRIDOS
Los monosacáridos son los glúcidos más simples, ya que solo está formado por una unidad de polihidroxialdehído o polihidroxicetona. Su fórmula empírica es (CH₂O)_n, donde n es el número de carbonos, que va de 3 a 8. Todos los carbonos tienen unido un grupo hidroxilo (-OH), excepto el que lleva el grupo carbonilo (C=O), que puede estar en el C1 (aldehído) o en el C2 (cetona).
Entre sus propiedades podemos encontrar que son sólidos, cristalinos, de sabor dulce y solubles al agua. Poseen poder reductor debido a la presencia del grupo carbonílico (C=O) que, frente a determinadas sustancias, puede oxidarse a un carboxilo (COOH).
La clasificación puede realizarse según el criterio a elegir, como son los siguientes:

• El número de átomos: triosas, tetrosas, pentosas, hexosas, heptosas y octosas.
• La naturaleza del grupo carbonilo (aldosas y cetosas).
• Estereoisometría: debida a la presencia de carbonos asimétricos.

La siguiente tabla recoge los monosacáridos más comunes:

Principales monosacáridos de interés biológico
Algunas de las funciones de los monosacáridos más comunes son las siguientes:

Derivados de los monosacáridos
Además de la 2-desoxirribosa, que ya hemos visto, y que estaría dentro de los desoxazúcares, existen numerosos derivados de monosacáridos de interés biológico, tales como los siguientes:

3. OLIGOSACÁRIDOS: DISACÁRIDOS
Los oligosacáridos están constituidos por la unión de 2–20 monosacáridos. Los más abundantes son los disacáridos, formados por dos monosacáridos, siendo estos los más sencillos.
Entre sus propiedades están:

• Solubles al agua.
• Sabor dulce.
• Cristalizables.
• Se hidrolizan liberando monosacáridos.
• Poder reductor siempre que tengan un grupo carbonilo libre.

Los monosacáridos se unen mediante una reacción de condensación, en la que se pierde una molécula de agua y se forma el denominado enlace O-glucosídico, pudiendo ser monocarbonílico o dicarbonílico.

Principales disacáridos de interés biológico
La maltosa, la lactosa, la celobiosa y la sacarosa suelen ser los más reconocidos:

4. POLISACÁRIDOS
Los polisacáridos o también llamados glicanos son polímeros formados por la unión de enlaces O-glucosídicos de más de 20 monosacáridos, que suelen ser cientos o miles.
Entre sus propiedades están las siguientes:

• Son macromoléculas, con elevado peso molecular.
• No tienen sabor dulce, a diferencia de los oligosacáridos (disacáridos) y monosacáridos.
• No poseen poder reductor, a diferencia de los monosacáridos y disacáridos.
• Se diferencian entre sí en el tipo y número de monosacáridos que los constituyen, así como por la ramificación de sus cadenas.
• Por hidrólisis, liberan monómeros que los forman.

La siguiente tabla recoge los principales tipos de polisacáridos:

Almidón
El almidón está formado por alfa-D-glucopiranosas, y es el más representativo como sustancia de energía en las plantas, que lo sintetizan a partir de la glucosa obtenida en la fotosíntesis.
Las plantas lo almacenan en tubérculos, rizomas, semillas de vegetales, etc. Dentro de las células vegetales, se localiza en orgánulos denominados amiloplastos, constituyendo así la fuente de glúcidos más importante en la dieta humana.

La estructura del almidón es compleja, está formada por dos polímeros distintos: amilosa y amilopectina.

Amilosa

Formada por cadenas lineales, sin ramificar, con 250-300 moléculas de glucosa, unidas mediante enlaces alfa 1->4. Tiende a adoptar una estructura secundaria helicoidal, con seis unidades de glucosa por cada vuelta de hélice.

Amilopectina

La amilopectina está formada por unas 1000 unidades de glucosa unidas mediante enlaces alfa 1->4, pero en este caso, a diferencia de la amilosa, sí que tiene ramificaciones con enlaces alfa 1->6 espaciados de manera regular, donde cada 30 residuos de glucosa hay una ramificación.

Glucógeno

Formado, al igual que el almidón, por alfa-D-glucopiranosas. Es un polisacárido de reserva de energía en animales, almacenándose en hígado (en menor medida) y en músculo (mayoritariamente). También encontraremos glucógeno en hongos, curioso. El glucógeno del hígado se utiliza para mantener la glucemia (niveles de glucosa en sangre), mientras que el muscular se usa como reservorio de energía.
Presenta una estructura semejante a la amilopectina, pero con más ramificaciones, como una por cada 8-12 residuos de glucosa, con lo que es más globular y ocupa menos espacio. Además facilita una metabolización más rápida.

Como anotación, cabe destacar que tanto almidón como glucógeno, que están presentes en los alimentos como acabemos de ver, son digeribles. La digestión comienza en la boca con la enzima alfa-amilasa de la saliva, continúa en el instestino delgado, donde las enzimas pancreáticas e intestinales completan la hidrólisis, hasta obtener glucosas libres que pueden atravesar la pared intestinal y pasar a la sangre.

Homopolisacárido estructural que lo encontramos en los vegetales en los que forma la pared celular, tratándose de la biomolécula orgánica más abundante de la naturaleza.
En cuanto a su estructura decir que es un polímero lineal de la beta-D-glucopiranosa con enlaces beta
1->4, formando cadenas lineales no ramificadas, disponiéndose paralelamente y se unen entre sí por puentes de hidrógeno, creando así microfibrillas, que luego se agruparán en fibras de celulosa, que son rígidas e insolubles al agua, dando sostén y protección a las plantas.

A pesar de que está formada por glucosas, los animales no pueden utilizar la celulosa como fuente de energía, ya que no poseen la enzima celulasa, la cual es necesaria para romper los enlaces beta 1->4. Sin embargo, es importante incluirla en la dieta humana (lo que llamamos fibra o MACs) porque facilita la digestión y la motilidad intestinal.
En el aparato digestivo de los rumiantes principalmente, existen microorganismos que poseen enzimas celulasas y logran romper estos enlaces, con lo cual pueden usar celulosa para obtener energía liberando glucosas. Tiene gran importancia ecológica en los ecosistemas ya que degradan la biomasa vegetal, cerrando así el ciclo de la materia.

Quitina

La quitina es un homopolisacárido estructural que se encuentra en la pared de las células de los hongos y en el exoesqueleto de los artrópodos.
El monómero que la constituye es un aminoazúcar derivado de la glucosa, la N-acetil-glucosamina, cuyas unidades se unen mediante enlaces O-glucosídicos beta 1->4, formando cadenas sin ramificaciones, paralelas y unidas entre sí por puentes de hidrógeno. Las cadenas se organizan en capas alternas, lo que les confiere gran resistencia y dureza. La quitina es una de la claves del éxito de los artrópodos.

Mucopolisacáridos
También se conocen como glucosaminoglucanos. Son heteropolisacáridos, unos polímeros lineales de una aminoazúcar, el N-acetilglucosamina y del ácido glucorónico. Se localizan en animales (formando parte de la matriz extracelular de tejidos conectivos), como son el ácido hialurónico o la heparina.

Agar-agar
Otro heteropolisacárido, también polímero lineal, que es una mezcla de dos polisacáridos, la agaropectina y la agarosa, que comparten el mismo monómero, que es la galactosa.
Está presente en la pared celular de varias especies de algas rojas y se emplea como medio de cultivo en microbiología, así como en la industria alimentaria como espesante de sopas, gelatinas o helados.

Hemicelulosas
También es un heteropolisacárido, constituido por cadenas cortas y ramificadas de monosacáridos, entre los que destacamos las pentosas, hexosas, ácidos urónicos y desoxihexosas. Forman parte de la matriz de las paredes de las células vegetales, que recubren la superficie de las fibras de celulosa y permiten el enlace de pectina.

Pectinas
Heteropolisacárido ramificado, en los que está presente el ácido galacturónico, derivado de la galactosa, junto con otros monosacáridos. Forman parte de la matriz de la pared celular vegetal, principal componente de la lámina media.

4. HETERÓSIDOS

Los heterósidos comforman un grupo muy diverso de moléculas que tienen en común el poseer una parte glucídica y otra no glucídica, denominada aglucón. Con frecuencia, el aglucón es un lípido o una proteína, que da como resultado glucolípidos y glucoproteínas.

Glucolípidos
Los glucolípidos forman parte de la bicapa lipídica de las membranas celulares. La parte glucídica se orienta hacia el exterior, formando el glucocálix. Desempeñan importantes funciones en los procesos de reconocimiento celular y como receptores de membrana.

Glucoproteínas
Son aquellas moléculas en las que la parte proteica es sensiblemente mayor que la parte glucídica.
Entre las glucoproteínas destacan las siguientes por su importancia biológica:

• Glucoproteínas de membrana. La parte glucídica forma parte del glucocálix y, al igual que los glucolípidos, están implicadas en el reconocimiento celular y en la recepción de señales externas. Los grupos sanguíneos AB0 dependen del tipo de dos glicoproteínas de la membrana de los eritrocitos.
• Glucoproteínas sanguíneas. El ejemplo más claro aquí son las inmunoglobulinas (anticuerpos).
• Glucoproteínas citoplasmáticas. Tienen diversas funciones, donde la parte glucídica puede influir en el plegamiento correcto de la proteína, protegerla de la acción de enzimas, etc.

Fuente: Biología 2 (Mc Graw Hill)