Profesora: María Antonia Rojas Serrano

CONCEPTO Y CLASIFICACIÓN

Los glúcidos son biomoléculas formadas por átomos de carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O).

También pueden denominarse hidratos de carbono, ya que su fórmula es CnH2nOn.

Podemos clasificar los glúcidos en:

OSAS o MONOSACÁRIDOS: son cadenas de 3 a 7 átomos de carbono. Tanto aldosas como cetosas, denominadas en función de su número de átomos de carbonos: triosas (3C), tetrosas (4C), pentosas (5C), hexosas (6C) y heptosas (7C).

ÓSIDOS: formados por la asociación de monosacáridos, estos a su vez se dividen en:

Holósidos: están formados únicamente por monosacáridos.

Oligosacáridos: cuando presentan de 2 a 10 monosacáridos.

Polisacáridos: cuando están formados por más de 10 monosacáridos. Dentro de estos se distinguen:

• Homopolisacáridos: cuando están formados por el mismo monosacárido.

• Heteropolisacáridos: cuando están formados por monosacáridos diferentes.

Heterósidos: presentan una parte glucídica y otra no glucídica. Dentro de estos están: glucolípidos y glucoproteínas.

MONOSACÁRIDOS

Son las moléculas glucídicas más sencillas.

Son polihidroxialdehidos y polihidroxicetonas, es decir polialcoholes (-OH), con un grupo aldehido (-CHO) o cetona (-CO-).

IsomeríaLa isomería es la característica de muchos compuestos que, siendo diferentes, tienen la misma fórmula molecular. Los monosacáridos presentan con frecuencia esta característica.

Existen distintos tipos de isomería:

Isomería de función: presentan las misma fórmula molecular pero poseen distintos grupos funcionales.

Estereoisomería: moléculas aparentemente iguales pero sus átomos tienen distinta disposición espacial. Se debe a la presencia de carbonos asimétricos, es decir, que están unidos a 4 grupos distintos y se representan con un asterisco(*).

La representación lineal y en vertical de la molécula se denomina proyección de Fischer, y en este caso el –OH del carbono asimétrico puede situarse a la derecha ( forma D) o a la izquierda (forma L), dando dos moléculas distintas.

D- gliceraldehído L-gliceraldehído

Las formas D o L, determinan la posición del grupo –OH del carbono asimétrico más alejado del grupo carbonilo (aldehído o cetona).

Los glúcidos en la naturaleza presentan formas D.

Entre los esteroisómeros se distinguen:

• Enantiómeros: cuando las moléculas son imágenes especulares y no se pueden superponer.

• Diastereoisómeros: estos isómeros presentan la misma forma (D o L), pero no son imágenes especulares. A los diasteroisómeros que sólo se diferencian en la posición de un grupo –OH, se denominan epímeros.

• Enantiómeros

• Diastereoisómeros : epímeros

Actividad ópticaLa presencia de carbonos asimétricos, confiere actividad óptica a los monosacáridos.

Esta propiedad se basa en la capacidad de desviar el plano de luz polarizada, hacia la derecha (dextrógiro, +) o hacia la izquierda (levógiro,-), cuando esta atraviesa una disolución con monosacáridos.

Las formas D y L no tienen ninguna relación con el hecho de desviar el plano de luz polarizada hacia la derecha o hacia la izquierda. Un estereoisómero D o L puede ser levógiro o dextrógiro.

Ciclación de los monosacáridos

Las formas lineales (proyección de Fisher) corresponden a las estructuras en estado sólido, pero los monosacáridos de 5 o más átomos de carbono presentan formas cíclicas en disolución. Estas formas pueden ser pentagonales (furano) o hexagonales (pirano).

La formación del ciclo se realiza:

En las aldosas, mediante un enlace hemiacetal, entre el grupo aldehído (-CHO) y un alcohol (-OH).

En las cetosas, mediante un enlace hemicetal, entre el grupo cetona( –CO-) y un alcohol (-OH).

Ambos son enlaces covalentes, donde no hay ni pérdida ni ganancia de átomos, sólo se produce una reorganización de los mismos.

El carbono carbonílico correspondiente a los grupos aldehído y cetona se designa en la fórmula cíclica con el nombre de carbono anomérico y queda unido a un grupo –OH.

La posición de este –OH determina un nuevo tipo de estereoisomería conocido como anomería.

Existen dos formas anoméricas:

• Forma alfa (a): el –OH del carbono anomérico queda bajoel plano.

• Forma beta (b): el –OH del carbono anomérico queda sobre el plano.

Estas representaciones cíclicas se dicen que están en proyección de Haworth.

Sin embargo esta representación plana no es real, presentando los monosacáridos ciclados dos posibles disposiciones espaciales en silla o en bote.

Monosacáridos más importantes

Derivados de monosacáridos

Los monosacáridos pueden experimentar cambios en su estructura química originando moléculas como:

Fosfatos de azúcar o ésteres fosfóricos: el monosacárido se une a un grupo fosfato por enlace éster.

Desoxiazúcares: son monosacáridos reducidos que han perdido un oxígeno en uno de sus carbonos.

Polialcoholes: el grupo funcional (aldehído o cetona) se ha reducido en un alcohol.

Azúcares ácidos: se debe a la oxidación de los monosacáridos, que pueden transformar grupos aldehídos o hidroxilos en grupos ácidos.

Aminoazúcares: cuando un grupo hidroxilo se sustituye por una grupo amino.

Propiedades físico-químicas de los monosacáridos

• Son sólidos cristalinos.

• Solubles en agua.

• Tienen sabor dulce.

• Desvían el plano de luz polarizada.

• La existencia de carbonos asimétricos origina estereoisómeros.

• Los monosacáridos de 5 o más átomos de carbono aparecen ciclados en disolución.

• Llevan a cabo reacciones químicas que originan los derivados de monosacáridos.

• Producen la reducción del reactivo de Fehling: para comprobar la presencia de monosacáridos en una disolución se añade reactivo de Fehling (azul), si este cambia a color rojo es que hay monosacáridos en la disolución.

ENLACE O-GLUCOSÍDICO

Se forma entre dos grupos –OH de dos monosacáridos distintos, quedando estos unidos y liberándose una molécula de agua.

DISACÁRIDOSFormados por 2 monosacáridos unidos por enlace O-glucosídico.

Los 3 disacáridos más importantes son: maltosa, sacarosa y lactosa.

MALTOSA: o azúcar de malta, está formada por dos moléculas de glucosa. La maltosa procede de la hidrólisis del almidón y del glucógeno. Es frecuente en semillas en germinación, que comienzan a emplear la reserva de almidón.

SACAROSA: formada por una molécula de fructosa y otra de glucosa. Es el azúcar de caña o común.

LACTOSA: constituida por una molécula de galactosa y otra de glucosa. Se encuentra en la leche.

Cuando los dos grupos hidroxilo (–OH) implicados en el enlace O-glucosídico, pertenecen al carbono anomérico; se forma un enlace denominado dicarbonílico, como es el caso de la sacarosa. Mientras que si solo interviene un grupo hidroxilo de un carbono anomérico, como es el caso de la maltosa y la lactosa, el enlace es monocarbonílico.

Los disacáridos con enlaces monocarbonílicos, al poseer un carbono anomérico libre, presentan carácter reductor y se colorean de rojo con el reactivo de Fehling. Sin embargo, los disacáridos con enlace dicarbonílico (sacarosa) no reaccionan con el reactivo Fehling.

POLISACÁRIDOS

Formados por muchos monosacáridos unidos mediante enlaces O-glucosídicos, que originan largas cadenas moleculares lineales o ramificadas.

Pueden contener enlaces de tipo a o b.

Los enlaces a forman las moléculas de reserva, ya que se rompen con facilidad.

Los enlaces b son difíciles de romper, por lo que aportan estabilidad, apareciendo en moléculas con función estructural.

HOMOPOLISACÁRIDOS DE RESERVA

Los homopolisacáridos están compuestos por el mismo monosacárido.

En el caso de los homopolisacáridos de reserva el monosacárido constituyente es la glucosa.

Dentro de estos encontramos: el almidón y el glucógeno.

ALMIDÓN: presenta función de reserva energética en los vegetales. Está formado por dos componentes: la amilosa y la amilopectina.

• La amilosa es un polisacárido lineal de moléculas de D-glucosa unidos por enlace a (1,4).

• La amilopectina es un polisacárido ramificado cada 15 o 30 monómeros con enlace a (1,6) en las ramificaciones.

La unión entre amilosa y amilopectina se lleva a cabo por puentes de hidrógeno.

GLUCÓGENO: actúa como reserva de glucosa en animales. Las glucosas se unen por enlace a (1,4) en las cadenas lineales y enlace a (1,6) en las ramificaciones.

Su estructura es parecida a la amilopectina, pero está más ramificada; una ramificación cada 8 o 12 monómeros.

El glucógeno se almacena en el hígado y el músculo esquelético, hidrolizándose y aportando gran cantidad de glucosa cuando el organismo lo requiere.

HOMOPOLISACÁRIDOS ESTRUCTURALES

CELULOSA: constituye las paredes celulares de las células vegetales. Es un homopolisacárido lineal de glucosa unida por enlace b (1,4). Las cadenas se unen entre sí por puentes de hidrógeno.

No es digerible por los animales carnívoros, constituyendo la fibra; aunque sí puede ser asimilada por herbívoros e insectos como las termitas, ya que estos poseen en sus tractos digestivos microorganismos capaces de descomponer la celulosa.

QUITINA: forma el exoesqueleto de artrópodos y la pared celular de los hongos. Es un polímero lineal de N-acetil-b-D-glucosamina unido por enlaces b (1,4).

Su estructura es similar a la de la celulosa.

HETEROPOLISACÁRIDOSEstán formados por monosacáridos de varios tipos diferentes. Dentro de estos encontramos:

Pectinas: son polímeros del ácido galacturónico, que es un derivado de la galactosa. Los monómeros se unen por enlaces a (1,4). Además, presentan intercalados otros monosacáridos (como la ramnosa) de los que surgen ramificaciones.

Ácido galacturónico Ramnosa

Se encuentran en la pared celular de las células vegetales, donde forman una matriz en la que se disponen las fibras de celulosa.

Hemicelulosas: son un conjunto muy heterogéneo de polisacáridos. Los monosacáridos se encuentran unidos por enlace b (1,4), que forman una cadena lineal de la que salen ramificaciones cortas formadas por monosacáridos diferentes, como glucosa, galactosa y fucosa.

Se encuentran en la pared celular de las células vegetales, recubriendo la superficie de las fibras de celulosa y permitiendo su anclaje a la matriz de pectinas.

Agar-agar: polímero de D y L galactosa procedente de las algas rojas, se usa como espesante y para medios de cultivos microbianos.

Gomas: polímeros de arabinosa, galactosa y ácido glucurónico. Tienen función defensiva en las plantas, como taponar heridas.

Mucílagos: similares a las gomas. Se utilizan en la industria farmacéutica para la elaboración de preparados saciantes en dietas hipocalóricas.

Peptidoglucanos: son polímero de N-acetilglucosamina y N-acetilmurámicounidos por enlaces b (1,4), a esta cadena principal se unen cadenas de aminoácidos. Forman parte de la pared celular bacteriana.

Glucosaminoglucanos: son heteropolisacáridos complejos de origen animal, su composición es variada y desempeñan funciones diversas. A este grupo pertenecen el ácido hialurónico (tejido conjuntivo) y la heparina.

HETERÓSIDOS

Son moléculas de enorme variedad, constituidas por un glúcido unido a otra molécula no glucídica.

Como es el caso de glucolípidos y glucoproteínas.

GLUCOLÍPIDOS: son moléculas de membrana, presentes en la superficie externa de las células, intervienen en el reconocimiento celular, proporcionando a las células sus señas de identidad.

GLUCOPROTEÍNAS: el porcentaje de proteína es mayor que el de glúcido. Intervienen en diversas funciones como en los procesos de coagulación (protombina), función defensiva (inmunoglobulinas), función hormonal (hormona folículoestimulante), también están presentes en la parte externa de la membrana, llevando a cabo funciones receptoras y de reconocimiento celular.