GLUCIDOS Introducción: Definición de glúcido.

GLUCIDOS
Introducción:
Definición de glúcido.
Los glúcidos son biomoléculas orgánicas formadas por carbono, hidrógeno y oxígeno en
proporción 1,2,1 (CnH2nOn), esta proporción hizo que recibieran impropiamente el
nombre de hidratos de carbono en los primeros análisis estequiométricos, más tarde con
el análisis de su estructura se demostró que no eran átomos de carbono hidratado.
Estructuralmente los glúcidos son polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas y sus
derivados; son polihidroxilos por que tienen un grupo hidroxilo unido a cada uno de los
átomos de carbono que forman la cadena menos a uno y son aldehidos o cetonas porque
en el átomo de carbono que no tienen un grupo hidroxilo tienen un grupo aldehido si es
un carbono terminal o un grupo cetona si no lo es.
Clasificación:
El criterio de clasificación más aceptado es la capacidad o no de ser hidrolizados.
Según este criterio se clasifican en:
OSAS; glúcidos no hidrolizables, su molécula no se puede partir por hidrólisis
ácida, son los comúnmente llamados monosacáridos y sus derivados
acetilados, metilados, aminas y ácidos derivados. Ejemplos: glucosa,
glucosamina, acetilglucosamina, ácida glucurónico, etc.
OSIDOS; son polímeros de las osas (unión de dos o más osas) por lo tanto se
pueden escindir en osas por hidrólisis ácida, son hidrolizables. Los osidos a su vez
se pueden dividir :
HOLOSIDOS; si la molécula tiene una estructura glucídica pura.
los holósidos se clasifican a su vez por el número de restos glucidicos que
presentan, cuando el número de osas que lo forman es pequeño se llaman
oligosacáridos, si el número es mayor de 10 se llaman polisacáridos.
Los oligosacáridos se llaman disacáridos si están formados por dos
monosacáridos, trisacáridos si están formados por tres, tetrasacáridos por
cuatro, etc.
los polisacáridos están formados por más de 10 monosacáridos y se
clasifican en homopolisacáridos cuando la molécula es un polímero de un
solo monosacárido repetido muchas veces, como el almidón, glucógeno y
celulosa; y heteropolisacáridos cuando la molécula está formada por un
polímero de varios monosacáridos distintos, el ejemplo es el ácido
hialurónico, presente en el tejido conjuntivo, formado por Nacetilglucosamina y ácido glucurónico.
HETEROSIDOS; si además de un polímero glucídico una parte de la
molécula no es glucídica sino lipídica o proteica, son heterósidos los
glucolípidos y las glucoproteínas, por ejemplo los peptidoglicanos que
forman las paredes bacterianas.
MONOSACARIDOS
Son como ya hemos visto en la clasificación los glucidos más sencillos, se clasifican a
su vez, por el tipo de función que tengan, en aldosas si son aldehidos o en cetosas si son
cetonas y por el número de carbonos que tenga la cadena, de manera que pueden ser
aldotriosas, aldotetrosas, aldopentosas, aldohexosas,aldoheptosas, cetotriosas,
cetotetrosas, cetopentosas, cetohexosas, cetoheptosas etc.
Los monosacáridos son dulces, solubles, cristalizables y presentan poder reductor,
pueden donar un electrón fácilmente y convertirse en ácidos.
Nota: Acabamos de estudiar en el tema anterior el concepto de ácidos y bases según
brönsted, un ácido es un donador de protones y una base es un aceptor de protones;
según Lewis un ácido es un aceptor de electrones y una base una donadora de
electrones.
Concepto de carbono asimétrico y actividad óptica.
Como ya hemos visto son cadenas de carbono en las que cada carbón tiene una
función hidroxilo (también llamado alcohol) menos uno que tiene una función aldehido si
es terminal o cetona si no lo es, esta estructura hace que la mayoría de los carbonos
tenga unido a cada uno de sus enlaces un radical diferente, a los carbonos en los que
ocurre esto se les llama carbonos asimétricos.
H
H-C=O
l
H-C-O-H
l
H-C-O-H
H
La presencia de carbonos asimétricos en las cadenas de carbono produce una
propiedad llamada ISOMERIA que consiste en que dos moléculas son diferentes aunque
tengan los mismos átomos de carbono y los mismos radicales, si los radicales están
colocados en diferente posición.
En una cadena de tres carbonos con función aldehido (aldotriosa) hay un carbono
asimétrico, el del centro, lo que da lugar a dos isómeros llamados D y L.
En una cadena de cuatro carbonos con función aldehido (aldotetrosa) hay dos carbonos
asimétricos por lo tanto hay cuatro posibilidades diferentes de colocarse los radicales, hay
cuatro aldotetrosas diferentes.
En una cadena de seis carbonos hay cuatro carbonos asimétricos si es aldosa y tres si
es cetosa, por lo tanto hay 16 aldohexosas diferentes y ocho cetosas diferentes.
De manera general el número de moléculas posibles es 2n, n es el número de carbonos
asimétricos.
Una de las propiedades de cada una de estas moléculas isómeras es que cada una
desvía el plano de la luz polarizada un determinado número de grados diferente del resto,
por ejemplo la D-glucosa desvía la luz polarizada 52,7 a la derecha mientras que la Dfructosa la desvía 92,4 a la izquierda, son dextrorrotatoria y levorrotatoria
respectivamente. debido a esta propiedad al conjunto de moléculas que tienen la misma
formula estequiométrica (El mismo número de átomos) pero tienen una estructura
diferentes se les llama estereoisómeros o isómeros ópticos, dentro de estos hay casos
determinados: dos moléculas que solo se diferencian en la posición de los radicales de un
solo carbono se llaman epímeros. Al conjunto de moléculas que tienen el grupo -OH a la
derecha se las considera derivadas del Dgliceraldehido y se dice que son de la serie D
(D-glucosa, D-fructosa, D-galactosa) son las más abundantes en la naturaleza, a las que
derivan del L-gliceraldehido se las llama de la serie L. Como advertencia hay que
considerar que ser de la serie D o L no presupone que sean destrorrotatorias o
levorrotatorias.
(No traducir a Braille, lo tiene en el libro)
Estructura de los monosacáridos, estructuras abiertas o cerradas, aparición del carbono
anomérico.
Los monosacáridos, cuando se encuentran en forma cristalizada suelen presentar
estructuras abiertas, pero cuando se disuelven reacciona el carbono carboxílico (el que
tiene la función aldehido o cetona) con el grupo -OH de otro carbono de la misma
molécula formando un ciclo, los ciclos estables son los pentagonales y se llaman furanos
y los hexagonales que se llaman piranos.
Al ciclarse la molécula aparece un nuevo carbono asimétrico que antes no lo era, a
este carbono asimétrico se le llama carbono anomérico. al aparecer un nuevo carbono
asimétrico aparecen dos nuevos isómeros llamados  y  , el isómero es  cuando el
grupo -OH del carbono anomérico se encuentra abajo de el carbono anomérico en las
proyecciones de Haworth que son las más utilizadas, en las formulas conformacionales el
grupo -OH se encuentra lo más alejado posible del carbono 6; es  cuando ocurre lo
contrario. De manera que pueden aparecer  -D glucopiranosa,  -D glucofuranosa,
 -Dglucofuranosa etc.
Formular la glucosa fructosa, ribosa y desoxiribosa
DISACARIDOS
los disacáridos son según la clasificación utilizada ósidos, son por tanto hidrolizables y
al hidrolizarse producen dos monosacáridos, pero a diferencia de otros ósidos como los
polisacáridos, los disacáridos presentan características semejantes a los monosacáridos
debido a su pequeño tamaño; son dulces, solubles, cristalizables y algunos también
tienen poder reductor, otros han perdido esta característica como veremos.
Formación del enlace glucosídico
Un disacárido se forma al reaccionar dos monosacáridos y desprenderse una molécula
de agua. los grupos que reaccionan son el grupo -OH del carbono anomérico de un
monosacárido con el grupo -OH de otro carbono del otro monosacárido, generalmente
son el C 4, el C 6 o el carbono anomérico. Cuando reaccionan los carbonos anoméricos
de ambos monosacáridos, como en el caso del azúcar de caña o sacarosa, el disacárido
pierde el poder reductor, pues es en estos grupos donde se pueden ceder electrones.
Formación de la maltosa, isomaltosa, sacarosa, celobiosa.
Maltosa: -Dglucopiranosil (1-4)-Dglucopiranosa
Isomaltosa: -Dglucopiranosil (1-6)-Dglucopiranosa
Sacarosa: -DFructofuranosil (1-2)-Dglucopiranosa
Celobiosa: -Dglucopiranosil(1-4)-Dglucopiranosa
Lactosa: -Dgalactopiranosil(1-4)-Dglucopiranosa
Importancia biológica de monosacáridos y disacáridos.
La principal función de monosacáridos y disacáridos es la de proveer de energía a la
célula mediante la oxidación completa de estas moléculas hasta su degradación en CO 2
y H2O. todos los monosacáridos y disacáridos se transforman por diversas rutas
metabólicas en glucosa y se degradan rindiendo energía.
Además hay que mencionar la función estructural de la ribosa y la desoxirribosa al ser
componentes del ADN y ARN, moléculas portadoras de la información genética, Uno de
los nucleótidos que forma la ribosa además de formar el ADN puede encontrarse
trifosfatado (ATP adenosintrifosfato) y es utilizado como la molécula transportadora de
energía química de un lugar a otro de la célula.
Las células no pueden almacenar estos compuestos porque aumentarían mucho su
presión osmótica y los polimerizan formando polisacáridos, más fáciles de almacenar ya
que al ser insolubles producen poca presión osmótica.
POLISACARIDOS
Los polisacáridos son ósidos, polímeros grandes de los monosacáridos, los más
importantes son los homopolisacáridos. Debido a su gran tamaño no tienen las mismas
propiedades de los monosacáridos y disacáridos; no son dulces, no son solubles aunque
son hidrófilos, no se disuelven pero no repelen al agua y forman con ella dispersiones
coloidales (ejemplo el engrudo que forma la harina con el agua), tampoco tienen poder
reductor.
Almidón
El almidón es un polímero de la -D-glucosa y presenta dos estructuras, la amilosa es
una estructura menos densa donde los restos de glucosa están unidos por uniones (14)
sin ramificar y adoptando una disposición espiral con 6 restos de glucosa por cada vuelta;
la amilopectina es una estructura más densa e insoluble formada por cadenas de glucosa
con uniones (14) que se ramifican cada 20 o 30 restos mediante uniones (16). El almidón
al hidrolizarse con amilasa produce maltosa y dextrinas, la dextrina es el resto del almidón
que la amilasa no ha podido hidrolizar ya que no rompe los enlaces (1-6), para estos
enlaces existe en los seres vivos otra enzima específica.
El almidón es el polisacárido de reserva de energía en los vegetales. Son muchas
unidades de glucosa almacenadas sin aumentar la presión osmótica. Al teñirlo con lugol
da una coloración morada.
Glucógeno
El glucógeno es también un polímero de la -D-glucosa como el almidón, pero su
estructura es más densa, tiene ramificaciones cada 8 o 10 unidades lo que le permite
almacenar más moléculas de glucosa en menos espacio, es el polisacárido de reserva de
los animales, adaptativamente es mejor que el almidón ya que al ser más denso ocupa
menos espacio y facilita la movilidad animal.
El glucógeno da una coloración rojo violacea con el lugol. Se encuentra principalmente
en el hígado en los vertebrados.
Celulosa
Es un polímero de la -D-glucosa, los enlaces glucosídicos entre el carbono anomérico
de una glucosa y el carbono cuatro de la siguiente son en este caso indigeribles por la
mayoría de los seres vivos, solo unas pocas bacterias simbiontes en el rumen de los
rumiantes y en el estómago de las termitas y bacterias descomponedoras del suelo tienen
enzimas capaces de digerir estos enlaces, lo que hace a la celulosa un polisacárido
estructural y no de reserva de energía. La celulosa forma las paredes celulares de las
células vegetales formando una estructura rígida que protege mecánicamente y da forma
a las células.
Quitina
Es un polímero de la N-acetilglucosamina, forma el esqueleto de los artrópodos.
Otros ejemplos de polisacáridos son los que forman las paredes celulares de las
bacterias se llaman peptidoglucanos o mureinas y se pueden clasificar como heterósidos
ya que poseen una fracción glucídica y un proteica, la fracción glucídica está formada por
un heteropolisacárido (polímero de dos osas diferentes) formado por N-acetilmurámico y
N-acetilglucosamina.
El último apartado de la programación referido a la importancia biológica está explicado
en cada caso.