Glúcidos

Concepto.

Los glúcidos, también llamados azúcares o sacáridos, son un grupo de biomoléculas orgánicas muy abundante en la naturaleza. Concretamente la celulosa, el principal componente de la madera, que es de naturaleza glucídica, quizás sea la biomolécula más abundante en la biosfera. Los glúcidos se definen sencillamente desde el punto de vista químico como polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas, o bien sustancias que por hidrólisis dan lugar a este tipo de compuestos. Los polihidroxialdehídos son compuestos orgánicos en los que todos los átomos de carbono están unidos a un grupo hidroxilo excepto uno de ellos que forma parte de un grupo aldehído, mientras que las polihidroxicetonas son compuestos orgánicos en los que todos los átomos de carbono están unidos a un grupo hidroxilo excepto uno que forma parte de un grupo cetona. Muchos glúcidos responden a fórmulas empíricas que se pueden escribir como (C H2O)n, por lo que antiguamente se pensó que eran algún tipo de combinación de carbono y agua y se les llamó hidratos de carbono. Hoy sabemos que esta denominación es químicamente engañosa, pero quizás esté demasiado arraigada como para que sea abandonada definitivamente; de todos modos no se recomienda su uso.

Existen dos clases principales de glúcidos: 

 a) Monosacáridos.- También llamados osas. Son azúcares simples, no hidrolizables, que consisten en una sola unidad de polihidroxialdehído o polihidroxicetona. Se clasifican a su vez en aldosas y cetosas. 

b) Ósidos.- Son azúcares complejos que, cuando sufren hidrólisis, liberan monosacáridos. Están formados por un número variable de monosacáridos unidos covalentemente entre sí. Algunos ósidos se componen exclusivamente de monosacáridos y se denominan holósidos, mientras que otros contienen además otros componentes de naturaleza no glucídica y se denominan heterósidos. En el siguiente recuadro aparece una clasificación de los distintos tipos de glúcidos. 

Monoscáridos

Los monosacáridos son los azúcares más sencillos, pues no pueden descomponerse por hidrólisis para dar lugar a otros azúcares más simples. En la naturaleza se encuentran en estado libre, desempeñando importantes funciones, pero también se encuentran formando parte de otros azúcares más complejos, los ósidos, de los cuales son sus sillares estructurales. 

Maltosa

La estructura básica de todos los monosacáridos es una cadena de átomos de carbono no ramificada en la que todos ellos están unidos por enlaces simples. Uno de estos átomos de carbono está unido a uno de oxígeno por un enlace doble formando un grupo carbonilo;  todos los demás están unidos a grupos hidroxilo. Si el grupo carbonilo se encuentra en un extremo de la cadena carbonada el monosacárido es un aldehído y recibe el nombre de aldosa; si el grupo carbonilo se encuentra en cualquier otra posición el monosacárido es una cetona y recibe el nombre de cetosa.

Derivados de los monosacáridos.

Además de los monosacáridos simples, existe en la naturaleza una serie de derivados de los mismos que tienen una gran importancia biológica, sobre todo los derivados de algunas aldohexosas como la glucosa, manosa y galactosa. Estos derivados se obtienen por sustitución de alguno de los grupos hidroxilo por algún otro grupo funcional, o bien por oxidación o reducción de alguno de los átomos de carbono del monosacárido original. 

  

Entre ellos cabe destacar los siguientes: 

Aminoazúcares:

 En ellos el grupo hidroxilo unido al carbono 2 del monosacárido de origen está sustituido por un grupo amino. Así sucede por ejemplo en la glucosamina, manosamina y galactosamina, que son los más importantes. En ocasiones este grupo amino aparece acetilado, como en la Nacetil-glucosamina. 

Azúcares-alcoholes: 
Se obtienen por reducción del grupo carbonilo a grupo hidroxilo, de manera que en ellos todos los átomos de carbono están unidos a grupos hidroxilo. Entre los azúcares-alcoholes destaca la glicerina, un polialcohol de tres átomos de carbono que se encuentra formando parte de muchos lípidos. 










Azúcares-ácidos: 
Se obtienen por oxidación de algún átomo de carbono del monosacárido de origen a grupo carboxilo. Si el carbono oxidado es el carbono carbonílico se obtienen los ácidos aldónicos; si es el carbono hidroxílico del otro extremo de la cadena se obtienen los ácidos urónicos . Entre los azúcares-ácidos destacan los derivados de la glucosa denominados ácido glucónico (un ácido aldónico) y ácido galacturónico (un ácido urónico). Los azúcares-ácidos se encuentran normalmente ionizados a pH 7, por lo que se pueden nombrar correctamente como gluconato, glucuronato, etc. 
Azúcares-fosfato: 
Son azúcares fosforilados (unidos a un grupo fosfato mediante enlace éster) en alguno de sus grupos hidroxilo. En la síntesis y degradación de los glúcidos, los compuestos intermedios no suelen ser los propios azúcares sino sus derivados fosforilados. Ello se debe a que estos derivados poseen cargas netas a pH 7, lo que evita su difusión a través de las membranas celulares.
Glucósidos: 
Es sabido que los hemiacetales y hemicetales pueden reaccionar con una segunda molécula de alcohol para, liberando una molécula de agua, dar lugar a acetales y cetales respectivamente . Un caso particular de este tipo de reacción lo constituye la que se produce entre un monosacárido en forma cíclica (que es un hemiacetal o hemicetal intramolecular) y un alcohol para formar un glucósido liberando una molécula de agua. El interés de este tipo de compuestos reside en que el tipo de enlace mediante el cual se unen los monosacáridos para formar ósidos puede considerarse como un caso particular de la reacción entre un monosacárido y un alcohol para formar un glucósido.


Enlace Glucosídico 
Los monosacáridos capaces de formar anillos de piranosa o furanosa, en tanto que hemiacetales o hemicetales intramoleculares, pueden reaccionar con los alcoholes para formar glucósidos liberándose en el proceso una molécula de agua. Un caso particular de este tipo de reacción se da cuando el grupo hidroxilo de la molécula de alcohol es aportado por un segundo monosacárido. El compuesto resultante, un disacárido, estará formado por dos monosacáridos unidos mediante enlace glucosídico.




Oligosacáridos.
Los ósidos, glúcidos formados por la unión de varios monosacáridos, pueden ser holósidos, si están formados exclusivamente por monosacáridos, o heterósidos, si además contienen otros componentes de naturaleza no azucarada. Entre los holósidos se distinguen, en función del número de unidades que los forman, dos tipos: oligosacáridos y polisacáridos. Los oligosacáridos (del griego oligos = poco) son holósidos compuestos por un número reducido de unidades monosacarídicas unidas mediante enlaces glucosídicos. El número de unidades monosacarídicas que forman parte de un oligosacárido puede oscilar entre 2 y 10. Si están formados por sólo dos monosacáridos se denominan disacáridos, si lo están por tres trisacáridos; a los que están formados por más de tres monosacáridos no se le suele asignar ninguna denominación específica y se suelen nombrar sencillamente como oligosacáridos.
Los oligosacáridos más abundantes y de mayor importancia biológica son los disacáridos.
Son los siguientes:
Maltosa









Isomaltosa

Celobiosa

Lactosa




Trehalosa




Sacarosa




Polisacáridos.
Los polisacáridos son glúcidos formados por un número elevado de monosacáridos unidos entre sí mediante enlaces glucosídicos.  En el proceso de  unión de n monosacáridos para formar un polisacárido se liberan (n-1) moléculas de agua, una por cada enlace glucosídico. Aunque el límite entre oligosacáridos y polisacáridos se suele fijar arbitrariamente en 10 unidades monosacarídicas constituyentes, lo cierto es que la mayoría de los polisacáridos naturales están formados por centenares o miles de estas unidades monoméricas. Los polisacáridos son macromoléculas de elevado peso molecular y estructura compleja. 
Los distintos tipos de polisacáridos difieren entre sí en el tipo de unidades monosacarídicas que los forman, en el tipo de enlace glucosídico (α o β) que las une, y en el mayor o menor grado de ramificación que presentan sus cadenas. Se distinguen dos tipos principales de polisacáridos, los homopolisacáridos, formados por un sólo tipo de monosacárido, y heteropolisacáridos, formados por dos o más tipos de monosacáridos. Los homopolisacáridos de la D-glucosa, denominados glucanos, son los polisacáridos más abundantes en la naturaleza y los que tienen una mayor importancia biológica. 
Hay que destacar que aquéllos que presentan enlaces glucosídicos tipo α tienen función energética, mientras que los que los presentan tipo β tienen función estructural. 
A continuación analizaremos la estructura y la función de los tres glucanos más importantes: el almidón, el glucógeno y la celulosa. 
Almidón
 Es un polisacárido formado por moléculas de α-D-glucosa unidas por enlaces glucosídicos α(1→4) y α(1→6). En la molécula de almidón se distinguen dos tipos de polímero: 
Amilosa:
Es un polímero no ramificado formado por largas cadenas de unidades de α-D-glucosa unidas por enlaces α-(1→4). Estas cadenas adoptan una disposición helicoidal con 6 moléculas por vuelta, y tienen masas moleculares relativas que oscilan entre unos pocos miles y 500.000 daltons . 

Amilopectina:
Es un polímero muy ramificado (Figura 7.14) formado por moléculas de α-D-glucosa. Los sucesivos restos de glucosa a lo largo de las cadenas están unidos por enlaces α(1→4), y los puntos de ramificación, que se encuentran espaciados por un número de restos de glucosa que oscila entre 24 y 30, consisten en enlaces α(1 →6) . Su masa molecular relativa puede alcanzar hasta un millón de daltons. El almidón actúa como sustancia de reserva en las células vegetales.


Glucógeno:
Es un polisacárido con estructura muy similar a la de la amilopectina . Al igual que ésta, está formado por moléculas de α-Dglucosa unidas por enlaces glucosídicos α(1→4) a lo largo de las cadenas, y con puntos de ramificación consistentes en enlaces α(1→6). La diferencia con respecto a la amilopectina estriba en que las ramificaciones se encuentran menos espaciadas, concretamente cada 8 a 12 restos de glucosa. Esta mayor proximidad entre los puntos de ramificación hace que el glucógeno sea mucho más compacto que el almidón, pudiendo alcanzar pesos moleculares del orden de varios millones de daltons. Las moléculas de glucógeno presentan un núcleo de naturaleza proteica consistente en una molécula de glucogenina, una proteína enzimática que cataliza la unión glucosídica de las primeras moléculas de glucosa.




 Celulosa:
 Es un polímero lineal (no ramificado) formado por moléculas de β-Dglucosa unidas mediante enlaces glucosídicos β(1→4) . Cada cadena de celulosa contiene entre 10.000 y 15.000 restos de glucosa. Estas cadenas, debido a la configuración β de sus enlaces glucosídicos, adoptan conformaciones muy extendidas que favorecen la formación de puentes de hidrógeno entre los grupos hidroxilo de los distintos restos de glucosa de una misma cadena o de cadenas vecinas . De este modo se forman fibras supramoleculares que contienen muchas cadenas individuales de celulosa en disposición paralela e íntimamente unidas entre sí por puentes de hidrógeno. Tal estructura es la que confiere a la celulosa su insolubilidad en agua y su resistencia mecánica características, propiedades estas que la hacen idónea para desempeñar en las células una función de carácter estructural. La celulosa es el principal componente de las paredes celulares vegetales, las cuales proporcionan a las células de las plantas y las algas sostén mecánico y protección frente a los fenómenos osmóticos desfavorables. Una gran parte de la masa de la madera es celulosa. 




Funciones de los Glúcidos.
Los glúcidos desempeñan con carácter general en los seres vivos dos tipos de funciones: energéticas y estructurales:
Función energética:
 La oxidación de los glúcidos libera energía que las células pueden utilizar para realizar sus funciones. La glucosa es el azúcar que con más frecuencia utilizan las células como combustible metabólico primario. Por otra parte, algunos polisacáridos actúan como material de reserva energética que puede ser rápidamente movilizado cuando es necesario. Una ventaja que poseen los glúcidos sobre otras biomoléculas como material energético es que, dada la solubilidad en agua de muchos de ellos, pueden ser transportados muy rápidamente en medio acuoso allí donde resultan necesarios. 
Función estructural:
 Algunos polisacáridos como la celulosa o la quitina presentan propiedades que los hacen idóneos para formar parte de estructuras que deben ofrecer una gran resistencia mecánica, como las paredes celulares vegetales o el exoesqueleto de los artrópodos. Aunque tradicionalmente se consideraba a los glúcidos como componentes "pasivos" de la maquinaria celular, destinados a servir de combustible metabólico o a formar parte de estructuras más o menos permanentes de las células, en los últimos años se está percibiendo cada vez con mayor claridad que algunos de ellos pueden jugar otros papeles de extraordinaria importancia biológica, como la determinación de la estructura tridimensional de algunas proteínas, los procesos de reconocimiento de señales extracelulares o la acción de los anticuerpos. 


FUENTE ALIMENTARÍA

Patatas
Pastas
Fibra 
Cereales
Legumbres