Los glúcidos o carbohidratos son moléculas fundamentales de almacenamiento de energía en la mayoría de los seres vivos. Además, forman parte de diversas estructuras de las células vivas; las paredes de las células vegetales jóvenes, por ejemplo, tienen aproximadamente un 40% de celulosa, que es el compuesto orgánico más común en la biosfera.
LOS MONOSACARIDOS.
Los monosacáridos son compuestos orgánicos constituidos por carbono, hidrógeno y oxígeno. Han sido descritos con la formula general (CH2O)n, donde n puede ser tan pequeño como tres, o llegar a ocho. Estas proporciones originaron el término carbohidrato para los azúcares y las moléculas más grandes, formadas, por las unidades de azúcares. Los monosacáridos se caracterizan por la presencia del grupo hidroxilo (-OH) y un grupo aldehído (-COH) o cetona (-CO).
Los monosacáridos son las unidades a partir de las cuales se originan los demás glúcidos. Generalmente se caracterizan por su sabor dulce (por ello se les llama azúcares), por su solubilidad en agua y porque son cristalizables.
La presencia del grupo carbonílico (aldehído o cetona) les confiere la propiedad de ser reductores frente a determinadas sustancias (dan positiva la reacción de Fehling: el Cu+2 lo pasan a Cu+1).
Las aldopentosas más importantes son la ribosa (forma parte del ARN y del ATP), la desoxirribosa (forma parte del ADN), la arabinosa (se encuentra en las gomas) y la xilosa (presente en la madera). La aldocetosa más importante es la ribulosa, que es el punto de fijación del CO2 en la fotosíntesis. Entre las aldohexosas destacan la glucosa, la galactosa (es el azúcar de la leche)). Entre las cetohexosas destaca la fructosa.
Los monosacáridos en estado cristalino presentan forma lineal. Sin embargo, en disolución adquieren una estructura cíclica.
LOS DISACARIDOS.
Aunque la glucosa es el azúcar común de transporte de los vertebrados, a menudo los azúcares son transportados en otros organismos como disacáridos. La sacarosa, es la forma en la cual el azúcar se transporta en las plantas, desde las células fotosintéticas, donde se la produce, a otras partes del cuerpo vegetal. La sacarosa está compuesta por los monosacáridos glucosa y fructosa. Otro disacárido es la lactosa, azúcar que sólo existe en la leche y que está constituido por glucosa y lactosa.
En la síntesis de una molécula de disacárido, a partir de dos moléculas de monosacárido, se elimina una molécula de agua, en el proceso de formación del nuevo enlace, entre los dos monosacáridos.
Cuando el polisacárido se escinde en sus subunidades de monosacárido, lo cual ocurre cuando se lo usa como fuente de energía, la molécula de agua vuelve a unirse. Esta escisión se conoce como hidrólisis y es una reacción que libera energía, así, por ejemplo, la hidrólisis de la sacarosa libera 5,5 kilocalorías por mol.
LOS POLISACARIDOS.
Los polisacáridos están constituidos por monosacáridos unidos en cadenas largas.
El almidón, por ejemplo, es la principal reserva energética de la mayoría de las plantas.
El glucógeno es la principal forma de almacenamiento del azúcar en los animales superiores. El glucógeno tiene una estructura muy ramificada, las ramificaciones ocurren cada ocho y diez unidades de glucosa. En los vertebrados, el glucógeno se almacena principalmente en el hígado y el tejido muscular. Si hay un exceso de glucosa en el torrente sanguíneo, el hígado forma glucógeno.
La formación de polisacáridos a partir de monosacáridos requiere energía. Sin embargo, cuando la célula necesita energía, estos polisacáridos pueden ser hidrolizados, liberando monosacáridos que a su vez pueden oxidarse, suministrando energía para el trabajo celular.
La principal molécula estructural de las plantas es la celulosa. De hecho, la mitad de todo el carbono orgánico de la biosfera está contenido en la celulosa. Las moléculas de celulosa forman parte fibrosa de la pared de las células vegetales. Las fibras de celulosa están incluidas en una matriz de polisacáridos de otros tipos, que forman una envoltura externa alrededor de la célula vegetal. Cuando la célula es joven esta envoltura es flexible y se estira a medida que la célula crece, pero se hace cada vez más gruesa y más rígida a medida que la célula madura. En algunos tejidos vegetales, tales como los tejidos que forman el leño y la corteza, las células finalmente mueren, dejando solamente sus paredes externas rígidas. La celulosa es un polímero compuesto de monómeros de glucosa, así como lo son el algodón y el glucógeno. El almidón y el glucógeno pueden utilizarse más fácilmente como combustible por casi todos los tipos de sistemas vivos, pero sólo unos pocos microorganismos pueden hidrolizar la celulosa.
Para comprender las diferencias entre los polisacáridos estructurales, como la celulosa, y los polisacáridos de almacenamiento de energía, como el almidón o el glucógeno, debemos considerar la estructura molecular de la glucosa. Esta molécula de seis átomos de carbono cuando se encuentra en solución, tal como ocurre en la célula, asume una forma en anillo. El anillo puede estar cerrado de dos maneras distintas una se conocen como forma alfa y la otra como forma beta. Las formas alfa y beta están en el equilibrio y un cierto el numero de moléculas cambian de una forma a la otra constantemente, usando como paso intermedio la estructura de cadena abierta. El almidón y el glucógeno están constituidos completamente por unidades alfa. La celulosa, sin embargo, consiste íntegramente en unidades beta. Esta ligera diferencia ejerce un profundo efecto sobre la estructura tridimensional de las moléculas, que se alinean en paralelo, formando microfibrillas cristalinas de celulosa. Como resultado, la celulosa es impermeable a las enzimas que degradan polisacáridos, con tanto éxito, que dichas enzimas solo lo hacen a los polisacáridos de almacenamiento.
“La ciencia siempre vale la pena porque sus descubrimientos, tarde o temprano, siempre se aplican” Severo Ochoa de Albornoz (1905-1993)
Ad orbis per scientiam