T1 a) Estructura de los glúcidos _ Hard-2

Introducción a los Glúcidos

• Los glúcidos son las moléculas orgánicas más abundantes en la naturaleza y también se conocen como hidratos de carbono o azúcares.
• Desempeñan diversas funciones en el organismo:
  • Actúan como fuente de energía, aportando una fracción significativa de las calorías en la dieta.
  • Sirven como reserva energética, almacenando energía en el cuerpo.
  • Funcionan como elementos estructurales de la membrana celular y en la comunicación intercelular.
  • Son componentes de metabolitos fundamentales, como nucleótidos (ATP, ADP), ácidos nucleicos (ADN, ARN) y coenzimas (NAD+, NADP+).

Estructura de los Glúcidos

• Están formados principalmente por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O).
• Poseen varios grupos hidroxilo (OH) y un grupo funcional aldehído o cetona, lo que los convierte en polihidroxicarbonilos.
• Los átomos se disponen formando un esqueleto hidrocarbonado con enlaces covalentes entre C y H, unidos a grupos OH con una estructura tridimensional.
• Si el grupo carbonilo está al final de la cadena, se trata de un aldehído (aldosa); si está en otra posición, es una cetona (cetosa).

Clasificación de los Glúcidos

• Se clasifican según el número de moléculas de azúcar que contienen:
  • Monosacáridos: formados por una sola molécula de azúcar y son las unidades fundamentales.
  • Oligosacáridos: formados por 2 a 20 unidades de monosacáridos unidos por enlaces covalentes (O-glucosídico), siendo los disacáridos los más importantes.
  • Polisacáridos: formados por un elevado número de monosacáridos que forman cadenas lineales o ramificadas.

Monosacáridos

• Son los azúcares más sencillos, sólidos cristalinos, solubles en agua y con sabor dulce.
• Se pueden clasificar de dos formas:
  • Según la posición del grupo funcional carbonilo:
    • Aldosas: el grupo aldehído está al principio de la cadena.
    • Cetosas: el grupo cetona está en otra posición.
  • Según el número de átomos de carbono:
    • Triosas: 3 carbonos.
    • Tetrosas: 4 carbonos.
    • Pentosas: 5 carbonos.
    • Hexosas: 6 carbonos.
• La combinación de estos dos criterios permite obtener nombres genéricos como aldopentosas, cetopentosas, aldohexosas o cetohexosas.

Isomería de los Monosacáridos

• Isómeros: compuestos con la misma fórmula química pero diferentes estructuras (ej: fructosa, glucosa, manosa y galactosa, todos con fórmula C6H12O6).
• Todos los monosacáridos, excepto la dihidroxiacetona, presentan isomería debido a la presencia de uno o más carbonos quirales o asimétricos.
  • El número de esteroisómeros que tiene una molécula se calcula como 2n, donde n es el número de carbonos asimétricos.
• Enantiómeros: pares de estructuras que son imágenes especulares y no superponibles, con propiedades químicas similares pero diferenciables por las células.
  • Estas imágenes especulares se denominan enantiómeros y los dos miembros del par se designan como azúcar D o L.
  • En los seres humanos, la mayoría de los azúcares son azúcares D, donde el grupo OH en el carbono asimétrico más alejado del carbonilo está a la derecha.
• Diasteroisómeros: isómeros ópticos que no son enantiómeros, es decir, no son imágenes especulares (ej: D-ribosa y D-Xilosa).
• Epímeros: diasteroisómeros que difieren únicamente en la configuración de un solo carbono asimétrico (ej: D-glucosa y D-galactosa).

Ciclación de los Monosacáridos

• Menos del 1% de los monosacáridos con 5 o más carbonos existen en forma de cadena lineal (acíclica).
• Predominan en forma de anillo (ciclada), donde el grupo aldehído o ceto reacciona con un grupo alcohol del mismo azúcar.
• La ciclación crea un carbono anomérico (el anterior carbono carbonilo), que es un nuevo carbono asimétrico, resultando en dos nuevos isómeros llamados anómeros (α y β), que son diasteroisómeros.
• Las enzimas distinguen entre estas estructuras y utilizan una u otra de manera preferente.
• Los anómeros α y β de un azúcar están en equilibrio y pueden interconvertirse mediante un proceso llamado mutarrotación.

Poder Reductor de los Monosacáridos

• El grupo carbonilo (aldehído o cetona) puede oxidarse (ceder electrones) y dar un grupo ácido (-COOH).
• Los monosacáridos con un carbono carbonilo intacto pueden reaccionar como reductores (oxidándose) con otras moléculas que actuarán como oxidantes (se reducen).
• Si el grupo hidroxilo en el carbono anomérico de un azúcar cíclico no está unido a otro compuesto por un enlace glucosídico, el anillo puede abrirse y actuar como un agente reductor.

Derivados de Monosacáridos

• Son monosacáridos en los que un grupo hidroxilo se sustituye por otro grupo funcional.

Unión de los Monosacáridos

• Los monosacáridos pueden unirse para formar oligosacáridos y polisacáridos mediante enlaces glucosídicos, formados por enzimas glucosiltransferasas.
• Enlace glucosídico: enlace covalente entre el grupo hidroxilo del carbono anomérico de un monosacárido y el grupo hidroxilo de cualquier átomo de C de otro monosacárido, liberando una molécula de H2O.
• El enlace glucosídico puede ser α o β, dependiendo de la configuración del OH del carbono anomérico implicado.
• Los carbohidratos pueden estar unidos por medio de enlaces glucosídicos a estructuras que no son azúcares, como bases de purina y pirimidina (en ácidos nucleicos), anillos aromáticos (en esteroides y bilirrubina), proteínas (en glucoproteínas) y lípidos (en glucolípidos).

Disacáridos

• Son los oligosacáridos más sencillos y de mayor importancia biológica, formados por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace O-glucosídico:
  • Reductores si el enlace glucosídico se establece entre el carbono anomérico de un monosacárido y un hidroxilo de otro, conservando propiedades reductoras.
  • No reductores si el enlace glucosídico involucra las funciones hemiacetílicas de ambos monosacáridos, careciendo de capacidad reductora.
• Sacarosa: glucosa + fructosa.
• Lactosa: galactosa + glucosa.
• Maltosa: glucosa + glucosa.

Polisacáridos

• Constituyen la mayoría de los glúcidos en la naturaleza, formados por la unión de un elevado número de monosacáridos mediante enlaces O-glucosídicos. Son de dos tipos
  • Homopolisacáridos: formados por un único tipo de monosacárido repetido.
  • Heteropolisacáridos: formados por un elevado número de dos o más tipos distintos de monosacáridos.

Polisacáridos de Reserva

• Almidón (en células vegetales):
  • Mezcla de dos polímeros de glucosa:
    • a-amilosa: polímero no ramificado de 200-3000 unidades de glucosa unidas por enlaces glucosídicos α(1-4).
    • amilopectina: polímero ramificado de unidades de glucosa unidas por enlaces α(1-4), con puntos de ramificación mediante enlaces α(1-6) cada 12 a 30 residuos de glucosa.
• Glucógeno (en células animales):
  • Polisacárido de reserva más importante en células animales, principalmente en hígado (10% de la masa hepática) y músculo esquelético (1-2% de la masa muscular).
  • Similar a la amilopectina, pero con ramificaciones más frecuentes (cada 8-12 glucosas) y cadenas laterales más cortas.

Polisacáridos Estructurales

• Celulosa: homopolisacárido presente en la pared celular en vegetales, formado por unidades de D-glucosa unidas por enlaces β(1—4), formando hojas planas insolubles en agua.
• Glucosaminoglucanos: heteropolisacárido presente en la matriz celular, formado por la condensación de unidades disacáridas, lineales.
• Peptidoglucano: complejo polisacárido-péptido presente en la pared bacteriana de bacterias, formado por largas cadenas de heteropolisacáridos entrecruzadas.
• Mucopolisacaridosis: deficiencias genéticas de enzimas que degradan los mucopolisacáridos de proteoglicanos.

Digestión de los Carbohidratos de la Dieta

• Los principales sitios de digestión son la boca y la luz intestinal.
• Es un proceso rápido catalizado por enzimas llamadas glucosidasas o glucósido hidrolasas, que rompen los enlaces glucosídicos.

Enzimas Principal

• Endoglucosidasas: hidrolizan oligosacáridos y polisacáridos.
• Disacaridasas: hidrolizan trisacáridos y disacáridos.

Digestión en la Boca

• La α-amilasa salival actúa sobre los polisacáridos de la dieta (almidón y glucógeno) hidrolizando al azar enlaces α(1→4), produciendo una mezcla de oligosacáridos ramificados y no ramificados cortos conocidos como dextrinas.
• La digestión se detiene transitoriamente en el estómago debido a la alta acidez.

Digestión en el Intestino

• Se reanuda en el intestino delgado gracias a la α-amilasa pancreática.
• La digestión final se lleva a cabo en el revestimiento mucoso del yeyuno superior por disacaridasas segregadas por las células de la mucosa intestinal.

Anomalías y Absorción

• En individuos sanos, la digestión y absorción son eficientes.
• La absorción de los monosacáridos ocurre en el duodeno y la parte alta del yeyuno, cada uno con mecanismos diferentes.
• La intolerancia a la lactosa se produce por deficiencia de lactasa, impidiendo la hidrólisis de lactosa en glucosa y galactosa y causando síntomas como diarrea y flatulencia.