1. CARACTERISTICAS GENERALES
Los glúcidos son biomoléculas orgánicas que están formadas principalmente por C, H y O.
Su formula general empírica es CnH2nOn = n(CH2O), en algunos puede variar ligeramente, lo cual hizo pensar que estaban formados por átomos de carbono hidratados y por ello se les conoce con el nombre de hidratos de carbono o carbohidratos, hoy se sabe que no es así y por lo tanto este nombre no es correcto aunque se sigue utilizando.
Desde el punto de vista químico los glúcidos son polialcoholes (tienen varios grupos alcohólicos o hidroxilos -OH) y un grupo carbonilo (-C = O) que puede ser aldehído o cetónico. Por ello podemos decir que son polihidroxialdehídos o polihidroxiacetonas.
El termino glúcidos con que se conocen estos compuestos deriva del griego "glykos" que significa dulce, esto puede conducir a confusión puesto que no todos tienen sabor dulce.
2. CLASIFICACIÓN
Los glúcidos se clasifican según su estructura en dos grandes grupos:
·Osas o monosacáridos: Son los glúcidos más sencillos que existen, no son hidrolizables, pueden tener entre 3 y 7 carbonos. Constituyen las unidades o monómeros a partir de las cuales se originan los demás glúcidos.
Dentro de ellos atendiendo a como sea el grupo carbonilo se diferencian dos grupos:
Oligosacáridos. Contienen entre 2 y 10 monosacáridos. Los más importantes son los disacáridos
Polisacáridos. Están formados por más de 10 monosacáridos. Dentro de ellos se diferencian dos grupos atendiendo a su composición.
3. MONOSACARIDOS
3.1. CARACTERISTICAS Y CLASIFICACION
También se les denomina osas. Son los glúcidos más sencillos que existen, no se pueden hidrolizar en otros más simples.
Son sólidos, de color blanco, solubles en agua, de sabor dulce y cristalizables.
Responden estrictamente a la definición química de polialcoholes con un grupo aldehído o cetónico, es decir son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas. En todos los carbonos menos en uno llevan un grupo alcohólico (hidroxilo OH) y en el que no lo tiene llevan un grupo carbonilo: aldehído o cetónico.
Todos los monosacáridos tienen poder reductor frente a determinadas sustancias, como el Cu2+ a Cu+.
La formula general empírica es CnH2nOn donde n es el número de átomos de carbono, puede variar entre 3-7.
Los monosacáridos se dividen en dos grupos según cual sea la función carbonila: si es aldehídica se llaman aldosas, si es cetónica se denominan cetosas. Dentro de cada uno de estos grupos atendiendo al número de carbonos, a su vez se diferencian varios subgrupos. Se nombran anteponiendo a la terminación osa un prefijo que nos indica la función carbonila, aldo si es aldehídica y ceto si es cetónica y a continuación otro que nos indica el número de carbonos. Ej aldo-tri-osa.
Principales grupos de monosacáridos
·
Aldosas.
·Cetosas.
3.2. ISOMERIA DE LOS MONOSACARIDOS
Isomería es la propiedad que tienen algunos compuestos que poseen la misma formula molecular, de tener propiedades físicas y químicas diferentes. Es decir dos compuestos son isómeros, cuando tienen la misma formula molecular pero poseen distintas propiedades físicas o químicas, esto es debido a que tienen diferentes formulas desarrolladas (estructurales).
·Isómería espacial o estereoisómería: Se deben a la diferente posición espacial de algún grupo alcohólico.
Estos isómeros se dan en aquellos compuestos que poseen carbonos asimétricos. Carbonos asimétricos son carbonos que están unidos a 4 radicales diferentes. El número de estereoisómeros que presenta un compuesto viene determinado por la formula 2n, donde n es el nº de carbonos asimétricos que posee dicho compuesto.
Para obtener las fórmulas de los diferentes esteroisómeros de un monosacárido hay que ir cambiando la posición de los grupos OH de los carbonos asimétricos.
Dentro de los estereoisómeros unos tienen configuración D y otros configuración L, según cual sea la posición del grupo OH del carbono asimétrico más alejado del grupo carbonilo. Si el OH esta a la derecha se denomina forma D. Si el OH esta a la izquierda se denomina forma L. En la naturaleza la mayoría de los azucares son de la forma D.
Cuando dos estereoisómeros son imágenes especulares el uno del otro, es decir varia la posición de todos los OH de los carbonos asimétricos se llaman enantiomorfos o enantiómeros. Tienen el mismo nombre uno será forma D y el otro L
Cuando dos estereoisómeros solo se diferencian en la configuración de un carbono asimétrico se llaman epímeros. Tienen nombres diferentes. Y para nombrarlos el C mas oxidado siempre hacia arriba, los enlaces en horizontal hacia adelante y los verticales hacia atrás.
·Isomería óptica: Los compuestos que poseen carbonos asimétricos tienen actividad óptica, es decir que si se hace pasar a través de una disolución de los mismos, un haz de luz polarizada (luz que vibra en un solo plano) son capaces de hacer girar el plano de polarización de la luz. Si lo hacen girar hacia la derecha se llaman dextrógiros, se representa por (+). Si lo hacen girar hacia la izquierda se llaman levógiros, se representa (-).
No existe ninguna relación entre la forma D o L y el que sea dextrógiro o levógiro.
3.3. CICLACION DE LOS MONOSACARIDOS
Los monosacáridos en el plano se suelen representar mediante fórmulas lineales o de cadena abierta denominadas fórmulas de Ficher. En ellas la cadena carbonada se sitúa verticalmente y unidos a los carbonos se disponen los átomos de hidrógeno y los demás grupos funcionales (los átomos de la cadena se numeran de tal manera que el carbono que lleva el grupo carbonilo tenga el número más bajo posible)
Cuando se presentan en estructura cíclica, es decir forman anillos estables hexagonales o pentagonales, a estas estructuras se las denomina fórmulas de Haworth.
Estos anillos se forman porque reacciona el grupo carbonilo (aldehído o cetónico) de un monosacarido con un grupo alcohólico de la misma molécula, originándose un enlace hemiacetálico (aldehído) o hemicetálico (cetona) intramolecular (puente de oxígeno) entre los carbonos que reaccionan, Este enlace no implica perdida ni ganancia de átomos sino una reorganización de los mismos.
Si los anillos que se originan son pentagonales, a estas formas se las denomina formas
furanósicas, por su parecido con el furano. Si los anillos son hexagonales, se denominan formas piranósicas, por su parecido con el pirano.
Como consecuencia de la ciclación el carbono que tenia la función carbonila (aldehída o cetonica) se hace asimétrico. A este carbono se le denomina carbono
anomérico. En este carbono aparece un nuevo grupo OH llamado OH hemiacetálico, que sigue teniendo en parte las propiedades del grupo carbonilo y por lo tanto mantiene el poder reductor. La aparición de este nuevo carbono asimétrico, permite la existencia de dos nuevos estereoisómeros que se denominan anómeros: uno llamado a
cuando el OH hemiacetálico se dirige hacia abajo del plano del anillo, el otro se denomina ß cuando el OH se dirige hacia arriba del plano.
En disolución acuosa las formas a y ß están continuamente interconvirtiendose a través del paso intermedio, que es la forma lineal, que esta siempre presente aproximadamente en un 1%. En la glucosa el equilibrio se alcanza cuando existe en la disolución un 63,6% de forma ß y un 36,4% de la forma a.
Los monosacáridos de la forma ciclica se nombra de la siguiente manera:
·Se pone en primer lugar las letras a o ß que indica el tipo de anómero que es.
·A continuación las letras D o L que nos indica el tipo de configuracion que tiene.
·Por último el nombre del monosacárido acabado en el subfijo piranosa (si el anillo es hexagonal) o furanosa (si es pentagonal). Ej á D glucopiranosa
A efectos prácticos en las formulas de proyección de Haworth los grupos situados a la derecha en las formulas lineales (fórmulas de Ficher) se sitúan hacia abajo y los situados a la izquierda hacia arriba, excepto los de los carbono implicado en la formación del hemiacetal que sufren una rotación.
3.4. MONOSACÁRIDOS IMPORTANTES
·Triosas:
·Pentosas:
D-ribosa
D-desoxirribosa.
·Hexosas:
D-glucosa
D-galactosa
D-fructosa
4.1. OLIGOSACARIDOS.
Son glúcidos formados por la unión de, entre 3 y 15 monosacáridos, normalmente hexosas, que se unen entre si mediante enlaces 0-glicosídicos.
Son de sabor dulce, solubles, cristalizables.
Hay una gran diversidad pues puede variar el nº, las ramificaciones, el tipo de monosacáridos que los forman y la forma de enlazárselos monosacáridos para formar una cadena. Gracias a esta enorme diversidad su principal propiedad es la capacidad de almacenar información que es la principal función que desempeñan donde se encuentran en la naturaleza en la superficie exterior de la membrana celular (indica al exterior la naturaleza de las células para que entre ellas se puedan distinguir)
4.1.1. DISACARIDOS
Están formados por la unión de 2 monosacáridos, generalmente hexosas, mediante un enlace 0-glicosídico. Tienen las mismas propiedades físicas que los monosacáridos.
Mediante hidrólisis se rompe el enlace O-glucosídico y los disacáridos se desdoblan en los monosacáridos que los forman.
Los disacáridos tendrán o no poder reductor dependiendo de si el carbono anomerico de alguno de sus monosacáridos no intervenga en el enlace O-glucosídico.
Se nombran de la siguiente manera:
-En primer lugar se indica el nombre del 1º monosacarido acabado en osil
-A continuación entre paréntesis se indica entre que carbonos se da el enlace
-Por último se nombra el 2º monosacárido acabado en osa, si el enlace es monocarbonílico y en ósido si es dicarbonílico.
Ej. maltosa = a D glucopiranosil (1-4) a D glucopiranosa
Los principales disacáridos son:
·Maltosa: Se encuentra en granos germinados de cebada. Se obtiene por hidrólisis parcial del almidón y del glucógeno. Esta formada por dos moléculas de a-D glucopiranosa que se unen mediante un enlace monocarbonílico a (1-4). El nombre es: a-D glucopiranosil (1-4) a-D glucopiranosa.
·Lactosa: Es el azúcar de la leche. Se encuentra libre en la leche de los mamíferos. Esta formada por una molécula de ß-D galactopiranosa y otra de a-D glucopiranosa que se unen mediante un enlace monocarbonílico ß (1-4). El nombre es: ß-D galactopiranosil (1-4) a-D glucopiranosa.
·Sacarosa: Es el azúcar de caña o remolacha que consumimos habitualmente. Esta formada por una molécula de a-D glucopiranosa y otra de ß-D fructofuranosa que se unen mediante un enlace dicarbonílico a (1-2). El nombre es: a-D glucopiranosil (1-2) ß-D fructofuranósido.
4.2. POLISACARIDOS
Son glúcidos formados por muchas moléculas de monosacáridos o derivados de ellos, más de 10, que se unen mediante enlaces O-glicosídicos.
Mediante hidrólisis se rompen los enlaces O-glucosídicos y si la hidrólisis es total se desdoblan en los monosacáridos constituyentes.
Tienen peso molecular elevado, no son dulces, no son solubles en agua aunque algunos como el almidón forman soluciones coloidales, no cristalizan y carecen de poder reductor.
Según su función pueden ser:
·Polisacáridos estructurales: Están formando parte de diversas estructuras tales como: paredes celulares, exoesqueletos etc. Celulosa y quitina.
·Polisacáridos de reserva: Actúan como almacenadores de energía. Almidón, glucógeno.
Los que tienen función estructural presentan enlaces ß glicosídicos ya que son más difíciles de romper, y los que tienen función de reserva presentan enlaces a glicosídicos que se forman y se hidrolizan con facilidad.
Según su estructura se diferencian 2 grupos: homopolisacáridos y heteropolisacáridos
4.2.1. HOMOPOLISACARIDOS
Son polisacáridos que están formados por un solo tipo de monosacáridos o por un solo tipo de derivados de monosacáridos. Los más importantes son las hexosanas que están formadas únicamente por hexosas o derivados de ellas. Destacan los siguientes:
·Almidón: Es el principal elemento de reserva de las plantas. Encontrándose especialmente en semillas y órganos de reserva (tuberculos).
El almidón esta formado por una mezcla de dos polímeros:
-Amilosa: Esta formado por muchas moléculas de a-D-glucopiranosa que se unen mediante enlaces a (1-4), formando cadenas lineales sin ramificar que se disponen enrolladas helicoidalmente (en espiral), en cada vuelta hay 6 moléculas de glucosa.
-Amilopectina: Esta formado por muchas moléculas de a-D- glucopiranosa que se unen mediante enlaces a(1-4), formando cadenas lineales que se disponen helicoidalmente (en espiral) . De estas cadenas salen, cada 12 unidades de glucosa, ramificaciones que están formadas a su vez por unidades de a-D glucopiranosa unidas por enlaces (1-4). Estas ramificaciones se unen a la cadena principal mediante enlaces (1-6).
·Glucógeno: Se le denomina también almidón animal. Es el polisacárido de reserva de los animales.
Esta formado por muchas unidades de a-D glucopiranosa que se unen mediante enlaces a(1-4), formando una cadena muy larga que se enrolla helicoidalmente, de ella salen cada 8-10 unidades de glucosa ramificaciones. Estas ramificaciones están formadas también por a-D glucopiranosa que se unen entre si mediante enlaces (1-4), estas ramas se unen a la cadena principal por enlaces (1-6).
·Celulosa: Es un polisacárido estructural. Es el componente principal de las paredes celulares de las células vegetales.
Esta formada por muchas unidades de ß-D glucopiranosa que se unen mediante enlaces ß(1-4), formando largas cadenas no ramificadas. Estas cadenas se disponen paralelas unas a otras y se unen entre sí por puentes de hidrógeno formando microfibrillas, las cuales se pueden unir con otras y forman fibras más o menos gruesas que pueden verse a simple vista. Lo que las hace insolubles en agua a pesar de ser hidrofilas. La mayoría de los animales nos dirigieren la celulosa porque carecen de enzimas que rompan el enlace
ß(1-4)
·Quitina: Es un polisacárido estructural, que forma parte del exoesqueleto de los artrópodos y de la pared celular de los hongos.
Mirar heteropolisacaridos.