1.1 Conceptos y clasificación
A los glúcidos se les conocía como carbohidratos porque su fórmula general es Cm(H2O)n, que corresponde con un carbono más agua, pero esta fórmula solo sirve para los glúcidos más sencillos, ya que se descubrieron otros grupos funcionales como grupos ácidos, éteres...
Son moléculas grandes formadas por otras más pequeñas. (glúcido => polímero => monómero => monosacáridos) Sus funciones, como son polímeros de monómeros iguales, son pasivas y tienen que ver solo con su composición. Estas funciones son:
- Fuente de energía: Monosacáridos y polisacáridos con la energía almacenada en sus enlaces covalentes, por ejemplo la sacarosa, glucosa...
- Almacenamiento de energía: Formados por monosacáridos.
- Función estructural: Los monosacáridos que forman al polisacárido actúan como ladrillos de la construcción de ciertas estructuras.
Los glúcidos se clasifican en:
1.- Osas: monosacáridos
2.- Ósidos: Donde podemos encontrar:
· Holósidos: Formados solo por monosacáridos. Entre estos existen:
- Oligosacáridos: Formados entre 2(disacáridos) y 10 monosacáridos
- Polisacáridos: Más de 10 monosacáridos. Podemos encontrar:
~ Homopolisacáridos: Un monosacárido repetido
~ Heteropolisacáridos:Varios tipos de monosacáridos
· Heterósidos: Formados por un monosacáridos más otro grupo funcional. Existen:
- Glucoproteínas: Un glúcido más una proteína
- Glucolípidos: Un glúcido más un lípido.
A) Monosacáridos
Son los más sencillos de todos los glúcidos. Es relativamente grande pero si rompemos sus enlaces ya no es un glúcido, de modo que no son hidrolizables. Además forman al resto de los glúcidos. Tienen entre 3 y 9 átomos de carbono pero los más frecuentes son los que están entre 3 y 6. Se les podría definir químicamente como polihidroxialdehidos o polihidroxiacetonas.
Están formadas por un esqueleto de carbono acompañados de hidrógeno que constituyen los grupos funcionales, carbohidruros como CH, CH2... Estos forman enlaces covalentes de modo que son apolares porque no tienen carga eléctrica. En estos enlaces se almacena la energía, que es la única forma de energía utilizable para los seres vivos, la energía química. Sobre este esqueleto, todos los carbonos menos uno tienen un grupo hidróxilo, un grupo alcohólico (-OH). Es un grupo químico polar, covalente dativo. Aquel que no lleva un grupo alcohólico lleva un carbonilo (=O) con doble enlace que lo lleva siempre el carbono 1. Cuando este grupo se encuentra en un carbono terminal se le llama aldehído y cuando se encuentra en un carbono interior se llama cetona.
Si sumamos estas características resulta una molécula polar con un diámetro pequeño, de manera que son solubles en agua. Además son dulces, blancos y cristalizables. Para nombrarlos se pone aldo/ceto más el número de carbonos más osa/ceto.
Las propiedades de los monosacáridos son:
- Isomería espacial: Consiste en que dos moléculas con la misma fórmula molecular tienen distintas propiedades físicas/químicas. Este tipo de isomería la tienen nuestras manos, que no tienen ningún plano de simetría ni un centro ni un eje, es decir, que no es simétrica. De manera que son moléculas asimétricas porque, como la mano, tiene dos o más formas distintas en el espacio, de modo que son eteroisómeros. Esto quiere decir que tienen la característica de que una molécula es la imagen en el espejo de la otra, y ambas pueden superponerse la una con la otra, como las manos. De modo que se convierten en enantiómeros, ya que tienen uno o más carbonos asimétricos. Un carbono asimétrico es el que tiene los cuatro sustituyentes distintos.
Por ejemplo, el D-gliceraldehído es un monosacárido sencillo y es asimétrico. Su otra forma distinta es el L-gliceraldehído. (aldotriosas)
La dihidroxiacetona (cetotriosa) es el único monosacárido que no tiene isomería espacial porque no tiene ningún carbono asimétrico.
Las pentosas o hexosas pueden tener más de un carbono asimétrico. Por cada carbono asimétrico existen dos esteroisómeros, pero si tiene más carbonos asimétricos como la glucosa o la fructosa, para nombrarlos se mira el carbono asimétrico más lejos del carbonilo y se le pone D o L.
- Las moléculas que tienen isomería espacial también presentan isomería óptica ya que van unidas. Tienen la misma forma molecular pero distinta actividad óptica. La luz blanca es un az de ondas que vibran en todas direcciones. Hay unas sustancias que son polarizadores, que reflejan todas las luces y solamente se dejan atravesar por la luz que vibre en un determinado plano debido a su estructura interna.
Esto se utiliza para mirar minerales. Si tenemos una disolución de un monosacárido y le aplicamos luz polarizada, esta disolución desvía la luz cuando sale de ella hacia la derecha, de modo que es dextrorrotatorio. Si la luz fuera desviada hacia la izquierda es levorrotatorio. Esto sólo se sabe experimentalmente, no puede verse a simple vista.
- Poder reductor: Es la característica o propiedad de los monosacáridos que consiste en que el carbonilo se puede oxidar hasta convertirse en ácido cediendo los electrones y reduciendo a otro. Por ejemplo:
La forma de los monosacáridos
Son entre 3 y 9 carbonos. Todos los que tienen 5 o más carbonos son no lineales ni planos. Son ciclados y tridimensionales. Forman enlaces hemiacetálicos con el carbono 4 ó 5 (el más alejado del carbono 1) . Esto ocurre porque el carbonilo es muy inestable entonces se hace más estable uniéndose con un carbono, de modo que ocurre una redistribución de átomos.
Como es un anillo de 6 eslabones se llama anillo de pirano. Cuando se forma un enlace hemiacetálico, el carbono 1 en la forma lineal no es asimétrico, pero en la ciclada sí es asimétrico. Entonces es un nuevo asimétrico, pasa con todos los anillos. Para no confundirlo con los enantiómeros, se le llama anomérico, dependiendo de si el OH se encuentra arriba o abajo se le llamará Beta o Alfa. Cuando ponemos la glucosa en disolución el 1% se encuentra en forma lineal, el 63% el forma Beta y el 36% en forma Alfa.
D- Fructosa
Forma lineal Forma cíclica
Beta- D - Fructofuranosa
Ribosa
Importante para los ácidos nucleicos.
Beta - D - Ribofuranosa
Desoxirribosa
Monosacáridos de importancia biológica.
- Los de tres átomos de carbono, como el gliceraldehído y la dihidroxicetona, tienen importancia biológica porque lo encontramos en la glucólisis y en la fase oscura de la fotosíntesis. Las conocemos por las vías centrales del metabolismo.
- Los de cinco átomos de carbono como la ribosa, que forma parte del ADN y la desoxirribosa, que forma parte del ARN. Son aldopentosas o cetapentosas. La D-ribosa es el lugar donde ocurre la fase oscura de la fotosíntesis, donde hace falta el H20, CO2, sales... Esta función la lleva a cabo la enzima más abundante de la naturaleza.
- Los de seis átomos de carbono, aldohexosas, como la glucosa y galactosa, monosacárido de la leche. Es un epímero en el carbono cuatro de la glucosa. Epímero quiere decir que es al revés.
Tipos de monosacáridos
- Oligosacáridos: Son polímeros entre 2-10 monosacáridos. Los disacáridos están formados por el enlace O-glucosídico entre dos monosacáridos. Se establece entre dos grupos OH de dos monosacáridos distintos. Al menos uno de los dos grupos OH siempre es carbonílico. Se forma un puente de oxígeno desprendiendo una molécula de H2O, de manera que el enlace puede romperse mediante la hidrólisis.
La lactosa es el producto de un enlace entre galactosa y glucosa. Se llama Beta - D - Galactopiranosil (1-4) o Alfa - D - Glucopiranosa. El carbono 1 es el carbonilo y se normal "sil" porque es un enlace hemiacetálico, mientras que la terminación "osa" es porque no es un enlace hemiacetálico.
La sacarosa es la unión de una fructosa alfa (1-2) y una glucosa mediante un enlace dicarbonílico. Se nombraría Alfa - D - Fructafuranosil (1-2) o Alfa - O - glucopiranoxido por ser el segundo carbono carbonílico.
- Polisacáridos: Son polímeros que tienen más de 10 monosacáridos.Está formados normalmente de hexosa, de glucosa. Su fórmula general es m (C6H12O6) -> (C6H10O5) + (m-1) H2O.
El primer monosacárido y el último no se enlazan, no son dulces, ni cristalinos, ni solubles, ni reductores por el tamaño que tienen. Predominan los grupos apolar, ya que no son solubles en agua. Y no son reductores porque tienen un carbonílico. Pueden ser osas o holósidos (homopolisacáridos o heteropolisacáridos) y heterosidos. Sólo hablamos de homopolisacáridos en el caso del almidón, el glucógeno y la celulosa.
l) ALMIDÓN: Es homopolisacárido de reserva vegetal (almacena glucosa) con Alfa(1-4) por hidrólisis de la maltosa. Es buena reserva de glucosa por ser insoluble. No crea presión osmótica porque no se disuelve. Se encuentra almacenado en los amiloplastos. El almidón es un polímero de dos tipos, hay un 20% de amilosa y el resto es amilopectina. La amilosa tiene una extructura helicoidal y la amilopectina tiene ramas laterales de unas 25 glucosas donde cada rama empieza por Alfa (1-6), pero es igual que la amilosa.
ll) GLUCÓGENO: Tiene la misma función que el almidón. En los animales la composición es igual que la del almidón, pero se diferencia en que solo tiene un tipo de polímero, parecido a la amilopectina. Se encuentra en el hígado, músculos y corazón.
lll) CELULOSA: Es la molécula orgánica más abundante. Sirve para construir polisacáridos estructurales. Se encuentra envuelta por una pared celular vegetal. La celulosa está formada por glucosa Beta (1-4) y es un polímero lineal helocoidalmente superior a la amilosa. Antes era Alfa y ahora es Beta, y como consecuencia los enlaces o-glucosídico quedan dentro de la hélice, protegidos. Es muy difícil de hidrolizar, es incomestible. Solo pueden aprovechar la celulosa los protozoos, las bacterias o las termitas. Las cadenas de celulosas son una fuente de energía, como la fibra vegetal, pero tal como la comemos, la expulsamos, de modo que supone una higiene intestinal.
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