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GLÚCIDOSESTRUCTURA Y FUNCIÓN
Los glúcidos son las biomoléculas más abundantes de la Tierra. Cada año, la fotosíntesis convierte más de 100.000 millones de toneladas métricas de CO2 y H2O en celulosa y otros productos vegetales.
Ciertos glúcidos (como el azúcar y el almidón) son fundamentales en la dieta humana en la mayor parte del mundo y la oxidación de glúcidos es la principal ruta de obtención de energía en la mayoría de la células no fotosintéticas.
Los polímeros glucídicos insolubles actúan como elementos estructurales y de protección en las paredes celulares de las bacterias y las plantas y en los tejidos conjuntivos de los animales.
Otros polímeros glucídicos lubrican las articulaciones oseas y participan en el reconocimiento y la adhesión intracelulares.
Polímeros glucídicos más complejos, unidos covalentemente a proteínas o lípidos, actúan como señales de localización intracelular o de destino metabólico de estas moléculas híbridas denominadas glucoconjugados.
Los glúcidos son polihidroxialdehidos o cetonas, o bien sustancias cuya hidrólisis da lugar a estos compuestos. Muchos poseen la fórmula (CH2O)6, algunos también contienen N, P y S.
Existen tres clases principales de glúcidos: monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos (sakcharon = “azúcar”).
Los monosacáridos, o azúcares simples, consisten en una sola unidad de polihidroxialdehido o cetona. El monosacárido más abundante en la naturaleza es la D-glucosa de seis átomos de carbono, a veces llamada dextrosa.
Los oligosacáridos consisten en cadenas cortas de unidades de monosacárido, o residuos, unidas por enlaces glucosídicos. Los más abundantes son los disacáridos, formados por dos unidades de monosacárido. El más conocido es la sacarosa, o azúcar de caña, formado por los azúcares de seis carbonos D-glucosa y D-fructosa. Todos los monoscáridos y disacáridos comunes tienen nombres que terminan con el sufijo “-osa”.
Los trisacáridos y otros no se encuentran libres en la célula, sino unidos a lípidos y proteínas formando glucoconjugados.
Los polisacáridos son polímeros que contienen más de 20 unidades de monosacárido (algunos de cientos o miles). Algunos polisacáridos, como la celulosa, son cadenas lineales; otros, como el glucógeno, están ramificados. El almidón y la celulosa consisten en unidades repetitivas de D-glucosa, pero difieren en el tipo de enlace glucosídico y tienen propiedades y funciones biológicas notablemente diferentes.
Monosacáridos y DisacáridosLos glúcidos más simples, los
monosacáridos, son aldehidos o cetonas, con uno o más grupos hidroxilo; los monosacáridos de seis carbonos glucosa y fructosa tienen cinco grupos. Los átomos de carbono a los que se unen los grupos hidroxilo son a menudo centros quirales que dan lugar a muchos esteroisómeros de los azúcares que se encuentran en la naturaleza.
La adición de un grupo hidroxilo de la misma molécula, genera las formas cíclicas de los azúcares de cinco y seis carbonos.
Las dos familias de monosacáridos son las aldosas y las cetosas.
Si el grupo carbonilo (carbono unido al oxígeno por un doble enlace) se halla en un extremo de la cadena carbonada, el monosacárido es un aldehido y recibe el nombre de aldosa.
Si el grupo carbonilo se encuentra en cualquier otra posición, el monosacárido es una cetona y se denomina cetosa.
Existen triosas, tetrosas, pentosas, hexosas heptosas, etc.
Existen aldotetrosas y cetotetrosas, aldopentosas y cetopentosas, y así sucesivamente.
Los organismos contienen numerosos derivados de las hexosas ( Ej: glucosamina, galactosamina , manosamina y los ácidos carboxílicos: ac. glucurónico, ac. galacturónico, ac. manurónico y otros derivados).
La glucosamina se encuentra en la pared de la célula bacteriana.
La L-fucosa y la L-ramnosa se encuentran en los polisacáridos de las plantas y en los complejos oligosacáridos de glucoproteínas y glucolípidos.
Los monosacáridos comunes tienen estructura cíclica (en anillo) en disolución acuosa, en las que el grupo carbonilo ha formado un enlace covalente con el oxígeno de un grupo hidroxilo perteneciente a la misma cadena, denominándose a estos derivados hemiacetales o hemicetales.
Los monosacáridos son agentes reductores (azúcares reductores), que pueden ser oxidados por iones férrico (Fe³⁺) y por iones cúprico (Cu³⁺) (Reacción de Fehling).
Algunos derivados importantes de los azúcares por fosforilación forman parte de los nucleótidos.
Los disacáridos (tales como la maltosa, la lactosa y la sacarosa) contienen un enlace O-glucosídico, que se forma cuando un grupo hidroxilo de un azúcar reacciona con el carbono anomérico del otro, dando formas α y β .
PolisacáridosLos polisacáridos (glucanos) sirven
de reserva energética y de componentes estructurales en las paredes celulares y en la matriz extracelular.
Los homopolisacáridos almidón y glucógeno son combustibles de reserva en las células vegetales, animales y bacterianas. Consisten en residuos de D-glucosa.
Los homopolisacáridos celulosa, quitina y dextrano tienen papeles estructurales. La celulosa está formada por residuos de D-glucosa y confiere resistencia y rigidez a las paredes celulares de las plantas. La quitina, un polímero de N-acetil-glucosamina, confiere resistencia a los exoesqueletos de los artrópodos. El dextrano forma la envoltura adhesiva de algunas bacterias.
Los homopolisacáridos se pliegan en tres dimensiones. El almidón y el glucógeno forman estructuras helicoidales con puentes de hidrógeno intracatenarios; la celulosa y la quitina forman cadenas largas y estriadas que interaccionan con cadenas vecinas.
Las paredes celulares de las bacterias y las algas están reforzadas por heteropolisacáridos: péptidoglucano en las bacterias, agar (agarosa) en las algas rojas.
Los glucosaminoglucanos son heteropolisacáridos extracelulares en los cuales una de las unidades de monosacáridos es el ácido urónico y la otra un aminoazúcar N-acetilado. Estos polímeros (hialuronato, sulfato de condroitina, sulfato de dermatán, sulfato de queratán y heparina) son responsables de la viscosidad, adhesividad y resistencia a la tensión de la matriz extracelular.
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