Glúcidos: Clasificación, Estructura, Propiedades y Funciones Biológicas

¿Qué son los glúcidos?

Los glúcidos son compuestos formados por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O). Químicamente se pueden definir como polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas.

Clasificación de los glúcidos

Los glúcidos se clasifican en dos grandes grupos: osas (monosacáridos) y ósidos (oligosacáridos y polisacáridos).

Osas o Monosacáridos

No se pueden descomponer en otros más sencillos, son los monómeros.

• Aldosas: Tienen un grupo aldehído.
• Cetosas: Tienen un grupo cetona.

Ósidos

Polímeros formados por dos o más osas.

• Holósidos: Formados solo por monosacáridos.
  • Oligosacáridos: Uniones de 2 a 10 osas. Los más importantes son los disacáridos.
  • Polisacáridos: Uniones de más de 10 osas.
    • Homopolisacáridos: Unión de un solo tipo de monosacárido.
    • Heteropolisacáridos: Unión de más de un tipo de polisacárido.
• Heterósidos: Formados por monosacáridos y otras moléculas.
  • Glucoproteínas: Unión de un glúcido y una proteína.
  • Glucolípidos: Unión de un glúcido y un lípido.

Funciones de los glúcidos

• Estructurales:
  • Moleculares: la ribosa y desoxirribosa que forman parte de los ácidos nucleicos.
  • Celulares: celulosa, hemicelulosa y las pectinas de las paredes celulares vegetales.
  • Orgánicas: quitina del exoesqueleto de los artrópodos.
• Energéticas: Como fuente de energía o como reserva de energía (la glucosa es almacenada como almidón o glucógeno).

Monosacáridos

Están constituidos por una unidad aislada de polihidroxialdehídos, son incoloros, cristalinos, insolubles solubles en agua y tienen sabor dulce.

Clasificación de los monosacáridos

• Según el grupo funcional:
  • Aldosas: Llevan un grupo aldehído en el C1 y grupos hidroxilos en el resto de los carbonos.
  • Cetosas: Presentan un grupo cetona en un C del interior de la cadena y grupos hidroxilos en el resto.
• Según el número de carbonos (C): Pueden ser triosas, tetrosas, pentosas, hexosas, etc.

Propiedades de los monosacáridos

• El poder reductor de los monosacáridos: Todos los monosacáridos tienen un grupo aldehído, son reductores (cuando la molécula gana electrones) debido a la presencia del C carbonilo que se oxida a ácido carboxílico.
• Isomería de los monosacáridos: Los isómeros son compuestos con igual fórmula molecular pero distinta estructura; hay isómeros de función, estereoisómeros y ópticos.
  • Isomería de función: Presentan compuestos que se diferencian por el grupo funcional.
  • Estereoisomería: Los isómeros son compuestos que se diferencian en la disposición espacial de sus átomos. Esto se debe a la existencia de carbonos asimétricos (carbonos que van unidos a 4 radicales diferentes). Los monosacáridos tienen más de un C asimétrico.

Estructura de los monosacáridos

En disolución, los monosacáridos presentan una reactividad anormalmente baja de los grupos aldehídos y cetona y se comportan como si tuvieran un carbono asimétrico más. Esto se debe a que los monosacáridos de 5 o más carbonos no forman estructuras lineales abiertas, sino que disponen estructuras cíclicas cerradas y el carbono asimétrico adicional es el carbono anomérico. La presencia del carbono anomérico permite la existencia de dos nuevos estereoisómeros (anómeros).

Estructuras cíclicas en hexosas y en aldopentosas

• En las aldohexosas: El anillo resultante se llama piranosa por su similitud con el pirano.
• En las cetohexosas: El grupo resultante se llama furanosa.
• En las aldopentosas: El anillo resultante se llama furanósico.

Monosacáridos de interés biológico

Participan en la actividad biológica de distintas formas: son los monómeros constituyentes de todos los glúcidos. Actúan como nutrientes para que la célula pueda obtener energía. Son intermediarios en el metabolismo energético celular.

Principales monosacáridos

• Triosas: El gliceraldehído y la dihidroxicetona que participan en el metabolismo de la glucosa y de las grasas.
• Pentosas: No se encuentran libres en la naturaleza, sino que forman parte de otros compuestos.
  • Ribosa: Su derivado, la desoxirribosa, son componentes estructurales de los ácidos nucleicos ARN y ADN.
  • Ribulosa: Actúa como sustrato para la fijación del CO₂ durante la fotosíntesis.
• Hexosas: Monosacáridos más abundantes en la naturaleza. Las principales son la glucosa, la galactosa y la manosa. La principal cetohexosa es la fructosa.
  • Glucosa: Se encuentra en forma libre (frutas, sangre) o forma polisacáridos de reserva (almidón, glucógeno) o estructurales (celulosa). Es la molécula en la que mayoritariamente se almacena la energía solar captada durante la fotosíntesis y es el principal combustible metabólico de las células.
  • Galactosa: No suele estar en estado libre, forma parte de la lactosa.
  • Fructosa: Se encuentra en estado libre en las frutas, la miel y el líquido seminal, donde actúa como nutriente de los espermatozoides. Forma parte del disacárido sacarosa y algunos polisacáridos.

Ósidos

Polímeros con 2 o más osas. Pueden ser:

• Holósidos: formados solo por osas y se clasifican en oligosacáridos y polisacáridos.
• Heterósidos: Formados por osas y otros monosacáridos de distinta naturaleza.

Oligosacáridos

Son glúcidos constituidos por la unión mediante enlaces O-glucosídicos de cadenas cortas de monosacáridos. Son hidrolizables, de sabor dulce, cristalizables y solubles.

Disacáridos

Los más abundantes, compuestos por dos unidades de monosacáridos, se forman mediante la unión de 2 osas mediante enlace O-glucosídico.

• Maltosa: Es el azúcar de malta. Se obtiene por hidrólisis del almidón y del glucógeno. Está formada por la unión de dos moléculas de α-D-glucopiranosa.
• Lactosa: Su única fuente es la leche de los mamíferos. Está formada por β-D-galactosa y β-D-glucosa unidas mediante enlace 1->4. Tiene poder reductor.
• Sacarosa: Se obtiene de la caña de azúcar y de la remolacha azucarera. Formada por α-D-glucopiranosa y β-D-fructofuranosa. No tiene poder reductor.

Holósidos: Polisacáridos

Son glúcidos formados por la unión, mediante enlace O-glucosídico, de 11 o varios miles de monosacáridos o derivados de ellos. La mayoría presentan un gran peso molecular, no son solubles en agua, no tienen sabor dulce, no son cristalinos y no presentan poder reductor. Los seres vivos los utilizan como elementos estructurales o de reserva. Se clasifican en homopolisacáridos y heteropolisacáridos.

Homopolisacáridos

Están formados por monómeros de un único tipo unidos por enlace O-glucosídico. Tienen función de reserva o estructural.

Función de reserva

• Almidón: Es una de las fuentes primarias de glúcidos en la dieta humana y el principal elemento de reserva de las plantas, que lo sintetizan a partir de los glúcidos formados por fotosíntesis. Contiene 2 polímeros distintos de glucosa: amilosa (20%) (formada por unidades de maltosa) y amilopectina (80%) (cadenas lineales y helicoidales).

Función estructural

• Celulosa: Es el componente principal de las paredes celulares de las células vegetales. Tiene unos miles de moléculas de glucosa. Este enlace no es atacado por las enzimas digestivas humanas, por lo que el valor alimenticio es bajo, pero facilita el buen funcionamiento del aparato digestivo.
• Quitina: Es un polímero de N-acetil-glucosamina. Forma parte del exoesqueleto de los artrópodos y de las paredes celulares de los hongos.

Heteropolisacáridos

Son glúcidos que al ser hidrolizados dan origen a dos o más tipos distintos de osas.

• Hemicelulosa: Se encuentra en la pared celular de las células vegetales junto a la celulosa.
• Pectinas: Se encuentran en la pared celular de las células vegetales y forman la lámina media.
• Agar-agar: Es un polímero de D- y L-galactosa que se encuentra en las algas rojas. Se utiliza como espesante en la industria alimentaria y para elaborar medios de cultivo para microorganismos.

Heterósidos

Están formados por una parte glucídica más un aglucón.

• Glucolípidos: Son heterósidos cuyo aglucón es un lípido (ceramida) unido a un oligosacárido complejo. Son los principales componentes de la membrana externa de las bacterias.
• Glucoproteídos: Son compuestos formados por una fracción glucosídica y una fracción proteica. Entre ellos se encuentran las glucoproteínas estructurales de la membrana plasmática, que junto a los glucolípidos, forman parte de la membrana y actúan en los procesos denominados de reconocimiento celular.