Azúcares o Glúcidos

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Forman un grupo de compuestos que contienen carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O). Son los compuestos orgánicos más abundantes en la naturaleza. Las plantas verdes y las bacterias fotosintetizadoras los producen en el proceso conocido como fotosíntesis, durante el cual absorben el dióxido de carbono del aire y, por acción de la energía solar, producen glucosa y otros compuestos químicos necesarios para que los organismos sobrevivan y crezcan. De los glúcidos más sencillos, monosacáridos, el más importante es la glucosa. Dos monosacáridos unidos producen un "disacárido", cuyo ejemplo más importante encontramos en la sacarosa, la lactosa y la maltosa. Los polisacáridos son enormes moléculas formadas por uno o varios tipos de unidades de monosacáridos.

En los organismos vivos los hidratos de carbono tienen funciones estructurales y de almacenamiento de energía. En la función estructural tenemos como ejemplo: la celulosa que es el principal glúcido estructural en las plantas, hasta un 40% en las paredes celulares, mientras que en los animales invertebrados el polisacárido quitina es un componente básico del exoesqueleto de los artrópodos y en los  cordados  las capas celulares de los tejidos conectivos contienen hidratos de carbono. Entre los glúcidos de almacenamiento de energía las plantas usan al almidón y los animales al glucógeno; (cuando se necesita la energía, las enzimas los descomponen en glucosa).

Los principales puntos a recordar y comprender respecto a los azúcares son:

• Son importantes metabólicamente. 

• Son la mayor fuente de energía almacenada de los seres vivos. 

• Sus anillos de carbono contienen grandes cantidades de energía. Por ejemplo, la glucosa completamente metabolizada:
  
                     
  libera 686 kcal/mol.

Existen dos formas en las cuales los azúcares se polimerizan: enlaces alfa o beta:

Enlaces Alfa

Enlaces Beta

Para distiguir entre enlaces alfa y beta, examine la posición del hidrógeno en el primer carbono de la molécula . En el enlace alfa se representa hacia arriba, y en el beta hacia abajo.

Monosacáridos

Estos azúcares se caracterizan por poseer grupos hidroxilos (OH) y un grupo aldehído o cetona. Se describen con la fórmula (CH₂O)_n , donde n es un número entero no menor de tres y no mayor de ocho (3 < n < 8). Estas proporciones dieron origen al término carbohidratos ( o hidratos de carbono) para los azúcares y para aquellas moléculas constituidas por subunidades de azúcar. Estos compuestos pueden quemarse u oxidarse a dióxido de carbono (CO₂) y agua (H₂O), en una reacción que produce energía, capacidad que ha sido aprovechada por muchos seres vivos  que degradan la glucosa, y aprovechan la energía desprendida  almacenandola  en forma de ATP (adenosín tri fosfato).

Glucosa: sólido cristalino de color blanco, algo menos dulce que el azúcar destinado al consumo. Este azúcar monosacárido de seis carbonos, de fórmula C₆H₁₂O₆, se caracteriza por tener una función hidroxilo (OH) (característica de los alcoholes) en cada uno de los carbonos, excepto en el primero donde presenta una función aldehído. Se encuentra en la miel y en el jugo de numerosas frutas. Se produce en la hidrólisis de numerosos glucósidos naturales. La glucosa está presente en la sangre de los animales, método de transporte para distribuir a este glúcido por todo el cuerpo, para ingresarla en la célula y producir la "respiración celular" (glucólisis - ciclo de Krebs - transporte de electrones).

Disacáridos

Estos compuestos están constituidos por la unión de dos monosacáridos. Por ejemplo: la sacarosa (azúcar común – azúcar de caña) está formada por una glucosa y una fructosa (monosacárido de seis carbonos que posee una función cetona en el carbono 2), de fórmula C₁₂H₂₂O₁₁. El disácarido sacarosa es la principal forma en que los azucares se transportan a través del floema (vasos conductores de savia en los vegetales), desde las hojas hasta los sitios de la planta donde son requeridos. Es soluble en agua y ligeramente soluble en alcohol y éter. 
Cristaliza en forma de agujas largas y delgadas siendo dextrógira. Por hidrólisis (separación por medio de agua ya que se necesita una molécula de agua para que queden completos ambos monosacáridos) rinde una mezcla de glucosa y fructosa, que resulta levógira, por lo que esta mezcla se conoce como "azucar invertido". 
Recordemos que  se designa a un compuesto como levógiro si desvia la luz polarizada a la izquierda y dextrógiro  si lo hace a la derecha. 

En el intestino delgado (humano), la "inversión" y separación tiene lugar gracias a la intervención de las enzimas invertasa y sacarasa. Cuando se calienta a temperaturas superiores a 180 ºC, la sacarosa se transforma en una sustancia amorfa, de color ámbar y consistencia espesa, parecida al jarabe, llamada caramelo.

Otro disacárido importante es la lactosa, azúcar que sólo aparece en la leche, aquí la glucosa se combina con galactosa (hexosa que presenta funciones hidroxilos y una función aldehído).

sacarosa

Polisacáridos de reserva

Los polisacáridos son monosacáridos unidos entre sí por uniones glucosídicas en largas cadenas. Pueden o no tener el mismo tipo de monosacárido como eslabón en esas cadenas. Los principales son: almidón, celulosa y glucógeno.

El almidón  es la forma principal de almacenamiento de glucosa en la mayoría de las plantas. Es fabricado por las plantas verdes durante la fotosíntesis. Forma parte de las paredes celulares de las plantas y de las fibras de las plantas rígidas. A su vez sirve de almacén de energía en las plantas, liberando energía durante el proceso de oxidación en dióxido de carbono y agua. Los gránulos de almidón de las plantas presentan un tamaño, forma y características específicos del tipo de planta en que se ha formado el almidón

Existe en dos formas: En el primero, la amilosa, que constituye el 20 % del almidón ordinario, los grupos están dispuestos en forma de cadena continua y rizada, semejante a un rollo de cuerda; en el segundo tipo, la amilopectina, se produce una importante ramificación lateral de la molécula, pero ambas están formadas por unidades de glucosa unidas entre si por enlaces glicosídicos alfa 1-4.

almidón	Granos de almidón en célula vegetal de una semilla de lenteja

El glucógeno es la forma principal en que se almacena la glucosa en los animales superiores. Su estructura es muy semejante a la amilopectina, salvo que es mucho más ramificado (una ramificación cada 8 o 10 unidades de glucosa). Se almacena en el hígado y tejidos musculares.

Otro polisacarido muy importante es la celulosa, es un polímero de unidades de glucosa.  Difiere del almidón y el glucógeno porque sus unidades se ecuentran unidas por enlaces beta 1-4. Por otra parte forman una estructura bidimensional, con puentes hidrógeno entre los polímeros cercanos , lo que le agrega estabilidad a esta molécula. La celulosa no puede ser digerida en  el tracto digestivo humano que carece de las enzimas necesarias para hidrolizar el enlace beta 1-4.
Algunos animales como las termitas presentan bacterias  simbiontes en su tracto digestivo que poseen las enzimas (celulasas) para la digestión de la celulosa.
Rumiantes, como la vaca poseen en su tracto digestivo (retículo y rumen) bacterias, protozoos y hongos que intervienen en la hidrolisis de  la celulosa.

cadena de celulosa	detalle de las microfibrillas de celulosa en la pared vegetal

La única diferencia estructural entre la amilosa y la celulosa, es el tipo de unión entre las moléculas de glucosa (alfa para la amilosa y beta para la celulosa) y, sin embargo, los compuestos tienen propiedades muy diferentes. La celulosa es el material resistente que forma las paredes de las células vegetales, mientras que la amilosa (uno de los componentes del almidón) es soluble en agua y es usado por las plantas como sustancia de reserva. 

La formación de polisacáridos a partir de monosacáridos exige energía; cuando la célula necesita energía los hidroliza para liberar un monosacárido, el que es oxidado para que aporte la energía necesaria para el trabajo celular.

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• Modificado del documento original del MIT, http://esg-www.mit.edu:8001/esgbio/chapters.html

• http://soko.com.ar/quimica/Glucidos.htm 

Traducción y diagramación a cargo de:

Dra. Ana Maria Gonzalez amgonza@unne.edu.ar  
Dr. Jorge S. Raisman, lito@unne.edu.ar

Actualizado Viernes, 22 de Octubre de 2004