CARBOHIDRATOS
García-Mateos, R. Introducción
Los carbohidratos carbohidratos constituyen constituyen la mayor parte de la materia orgánica de la Tierra a causa causa de sus variada variadas s funcione funciones s en todos todos los seres seres vivos. En primer lugar, lugar, los carbohidratos sirven como almacén o transferencia de energía, son combustibles e inte interm rmed edia iari rio os meta metabó bóli lico cos, s, en gene genera ral, l, son son sust sustan anci cia as de rese reserv rva a y estructurales. El almidón en las plantas y el glucógeno en los animales son dos polis polisac acár árido idos s que rápid rápidame amente nte puede pueden n movili moviliza zarse rse para para liber liberar ar gluco glucosa sa,, el combu combust stibl ible e primor primordia diall para para gene generar rar ener energía gía.. El ATP, ATP, la unida unidad d biológ biológica ica de energía libre, es un derivado de azúcar fosforilado, como también lo son muchas coenzimas. coenzimas. En segundo segundo lugar, los azúcares azúcares ribosa y desoxirribosa desoxirribosa forman forman parte de la estructura estructura del ARN ARN y del del ADN. La flexibilidad flexibilidad estructur estructural al de los los anillos de estos azúcares es importante en el almacenamiento almacenamiento y expresión expresión de la información información genética. En tercer lugar, los polisacáridos son los elementos estructurales de las paredes paredes celulares de bacterias bacterias y plantas, y del exoesqueleto exoesqueleto de los artrópodos artrópodos y de crustáceos. De hecho, la celulosa, el principal componente de las paredes celulares celulares de las plantas, es el compuesto orgánico orgánico más abundante abundante de la biosfera. biosfera. En cuarto lugar, los carbohidratos están unidos a muchas proteínas, lípidos y meta metabo boli lito tos s secu secund ndar ario ios. s. Unid Unidad ades es de azúc azúcar ar se encu encuen entr tran an unid unidas as a las las anticia anticianidin nidinas as para para poder poder translo translocar carse se a través través del floema floema de los vegetales vegetales y proporcionar la coloración a flores y algunos frutos.
Como se ha señalado, los carbohidratos son componentes esenciales de los seres vivos constituidos por C, H y O, aunque en algunos casos se encuentran otros elemen elemento tos, s, como como N, S y P.
Son Son aldeh aldehído ídos s o ceto cetonas nas con múltip múltiples les grupo grupos s
hidr hidrox oxil ilo, o, razó razón n por por la cual cual se les les cono conoce ce como como poli polihi hidr drox oxia iald ldeh ehíd ídos os
o
polihidroxicetonas. Tienen en común un gran número de propiedades químicas, especialmente la de ser polialcoholes con una proporción entre C, H y O, que en muchos casos responde a la fórmula general de C nH2nOn, es decir, C n(H2O)n, razón
por por la que tambi también én son son amplia ampliamen mente te cono conocid cidos os como como hidra hidratos tos de carb carbon ono, o, incorrectamente. Además, no es aplicable a todos ellos, ya que se han encontrado muchos compuestos que no se ajustan a esta regla. Estos términos son sinónimos del de glúcidos (del griego glykós = dulce) en la literatura bioquímica. Los glúcidos tienen misiones muy diversas en el organismo, como ya se mencionaron, Un ejempl ejemplo o de tal tal misió misión n es la de la celul celulos osa a de las las planta plantas, s, prob probab ablem lemen ente te el compuesto más abundante en la naturaleza de los que constituyen los seres vivos. Clasificación
La clasific clasificació ación n de los carbohidra carbohidratos tos se realiza realiza de acuerd acuerdo o a cuatro cuatro criterio criterios s diferentes: a) por su estructura química, b) por su abundancia en la naturaleza, c) por su uso en alimentos alimentos y d) por su poder edulcorante. edulcorante. En la gran mayoría de los casos, la forma más comúnmente empleada de clasificación clasificación es la que se refiere a su estructura química, que está basada en el tamaño de la molécula o en el número de átomos de carbono.
Por el número de unidades que constituyen a este grupo de compuestos, se clasific clasifican an en monosac monosacárid áridos, os, oligosac oligosacárido áridos s y polisacárid polisacáridos. os. En la Tabla Tabla 1 se señalan algunos de los carbohidratos mas comunes. Tabla 1. Clasificación de los carbohidratos Monosacáridos Oligosacáridos Polisacáridos Pentosas: xilosa, arabinosa, ribosa
Disacáridos: lactosa, sacarosa, maltosa
Homopolisacáridos: almidón, glucógeno, celulosa
Hexosas: aldohexosas: glucosa, galactosa cetohexosas: fructosa
Trisacáridos: rafinosa
Heteropolisacáridos: hemicelulosa, pectinas
Tetra y pentasacáridos: estaquiosa verbascosa.
El Tabla Tabla 2 muestr muestra a otra otra clasif clasifica icació ción n de los carbo carbohid hidrat ratos os de acue acuerdo rdo a su distribución en la naturaleza. Tabla 2. Clasificación en función de la distribución de los carbohidratos en la naturaleza En animales En plantas
Reserva energética: glucógeno Reserva energética: almidón, inulina y hemicelulosa En ácidos nucleicos: D-ribosa Producto de la fotosíntesis: D-glucosa Azúcar Azúcar de la sangre: D-glucosa D-glucosa Productos de degradación: gomas y mucílagos. Azúcar Azúcar de la leche: lactosa lactosa Productos varios: glucósidos de metabolitos secundarios • Azúcares Azúcares de los En ácidos nucleicos: D-ribosa antígenos de los grupos Elicito Elicitores res proced procedent entes es de patógen patógenos os o célula célula huésped huésped:: sanguíneos: A, B, O oligosacarinas
Por su estructura química, es decir por el tamaño de la molécula en función del número de carbonos, los azúcares o monosácáridos más sencillos son los de tres átomos de carbono, y pertenecen al grupo de las triosas, mientras que los de 4, 5 y 6 corresponden a las tetrosas, pentosas y hexosas, respectivamente. Pero la impor importa tanci ncia a de estas estas moléc molécula ulas s estri estriba ba en que que los mono monosa sacár cárido idos s son son los mon monómer meros o unida nidade des s bás básica icas con las que se forman man los los oligo igo y los los polisacáridos.
La
unión
química
de
pocos
monosacáridos
(2
a
6
aproximadamente) da como resultado los oligosacáridos; pero cuando el número de monosacáridos unidos es muy grande, se forman los polisacáridos, que pueden estar constituidos por una o varias clases de monómeros.
Nomenclatura
La nomencla nomenclatura tura de los carboh carbohidra idratos tos al igual igual que muchos muchos otros otros compues compuestos tos químicos, se basa en la asignación de nombres triviales que indican únicamente el origen o la fuente natural natural de donde proviene, proviene, como la lactosa, lactosa, que es el azúcar de la leche, la fructosa fructosa de la frutas, la maltosa maltosa de la malta y así otros. Los nombres nombres se formularon al añadirle el sufijo “osa” a la raíz que denotaba el origen del azúcar. Esto Estos s nomb nombre res s no dan dan una una idea idea clar clara a de la estr estruc uctu tura ra quím químic ica a de esto estos s compuestos, y por eso actualmente existe una nomenclatura para carbohidratos bien establecida establecida cuyo uso ofrece ofrece mayor información información sobre sobre ellos. Sin embargo, embargo, aún se utilizan mucho los nombres triviales.
Monosacáridos
Los monosacáridos son los azúcares más sencillos, son aldehídos o cetonas con dos o más grupos hidroxilo; la fórmula empírica de muchos de ellos es (CH 2O)n. Los más pequeños están formados por tres átomos de carbono, triosas, para los cuales n= 3, entre ellos se encuentran el gliceraldehído y la dihidroxiacetona, tiorsas tiorsas..
El gliceralde gliceraldehído hído es una aldosa aldosa porque contiene contiene un grupo aldehído, aldehído,,,
mientras que la dihidroxiacetona es una cetosa porque contiene un grupo ceto. Como Como se menc mencio iono no ante anteri rior orme ment nte, e, por por defi defini nici ción ón,, los los carb carboh ohid idra rato tos s son son polihidroxialdehíd polihidroxialdehídos os o polihidroxicetonas. polihidroxicetonas. Al grupo de las cetonas se le asigna el sufijo “ulosa” para distinguirlas de los aldehídos que tienen la terminación “osa”, por ejemplo, la levulosa (fructosa) es una cetosa que pertenece al grupo de las hexulosas, mientras que la glucosa es una aldosa que pertenece al grupo de las hexo hexos sas. Los azúca úcares res con 4, 5, 6 y 7 átomo tomos s de carbono se lla llaman man respectivamente tetrosas, pentosas, hexosas y heptosas. H
C H OH 2
O C
C HO
C
O
H CH OH 2
CH OH 2
dihidroxicetona
gliceraldehído
Estereoquímica de monsacáridos
El gliceraldehído tiene un solo carbono asimétrico o quiral, es decir, contienen un átomo de carbono con cuatro sustituyentes sustituyentes diferentes. La representación representación espacial (orientación tridimensional alrededor del centro quiral) de ésta molécula permite observar observar dos estructuras estructuras no superponibles superponibles y una de ellas es imagen especular especular de la otra. R1 H
C
R1
OH
R 2
H HO
Carbono asimétrico centro quiral
R1 C
C R 2
R2
H OH
Espejo estereoisómeros
Entonces existen dos estereoisómeros de esta aldosa de tres carbonos, el Dgliceraldehído y el L-gliceraldehído, en donde en el primero el grupo –OH se
encuentra del lado derecho (configuración D) y en la última el mismo grupo del lado lado izquie izquierdo rdo (conf (configu igura ració ción n L). L). Por Por lo tant tanto, o, los los prefij prefijos os D y L desig designa nan n la configuración absoluta de la molécula. A la representación en el espacio de estas moléculas se le conoce como Proyección de Fischer, los átomos enlazados a un carbono carbono asimétr asimétrico ico por valencia valencias s horizon horizontale tales s sobresa sobresalen len de la página, página, y los unidos por valencias verticales quedan detrás. La asignación arbitraria por parte de Fischer de la configuración D a este isómero demostró ser, años más tarde, por cristalografía de rayos-X la correcta. O
H
H
C HO C
O C
H H
C H OH 2
C
OH
CH2OH
D-gliceraldehído
L-gliceraldehído
Configuración absoluta del D- y L-gliceraldehído.
Para los azúcares con más de un carbono asimétrico, los símbolos D y L se refieren a la configuración absoluta del carbono asimétrico más alejado del grupo aldehído o cetona, es decir, al carbono C-5. Dos hexosas comunes son la Dglucosa (una aldosa) y la D-fructosa (una cetosa). Estas hexosas pertenecen a la serie D porque su configuración absoluta en C-5 es la misma que la del Dgliceraldehído, en el carbono cinco el -OH se encuentra del lado derecho de la moléc molécula ula,, por por lo tanto tanto la nomen nomencla clatur tura a de esto estos s compu compues esto tos s se basa basa en su conf config igur urac ació ión n
abso absolu luta ta*. *.
Cabe Cabe
menc mencio iona narr
que que
no
siem siempr pre e
exis existe te
una una
correspondencia entre las letras D y L y el sentido de la desviación de la luz polarizada (dextro = derecha y levo = izquierda) ya que la dirección de la rotación, como la magnitud son una función complicada de la estructura electrónica que rodea al centro quiral. * La nomenclatura D y L no es absoluta, ya que la designación se hace se hace siempre con relación a otro compuesto de referencia, por lo tanto es una configuración relativa .
H
C H OH 2
O C
H
C
OH
HO
C
H
H
C
H
C CH
OH OH
2
C
O
HO
C
H
H
C
OH
C
OH
H
C H OH 2
OH
D-glucosa
D-fructosa
En general, una molécula con n centros asimétricos y sin plano de simetría puede presentar 2 n formas formas estere estereoiso oisoméric méricas. as. Para las las aldotri aldotriosa osas s n = 1 y por tanto tanto habrá 2 estereoisómeros, el D y L-gliceraldehído. Estas formas son enantiómeros (imágenes (imágenes especulares) especulares) una con respecto a la otra. La adición de un grupo H-CH-COH origina una aldotetrosas (cuatro carbonos) y entonces n = 2, según la fórmula origina 4 isómeros isómeros;; dos parejas parejas de enantiómeros. enantiómeros. Dos de ellas ellas son azúcares azúcares D y las otras dos son enantiómeros L. Siguiendo con la serie D, una de estas aldosas de cuatro carbonos es la D-eritrosa y la otra la D-treosa. Ambas tienen la misma configuración en C-3 (porque son D-azúcares) pero configuración opuesta en C-2. Se llaman llaman diaster diastereois eoisómer ómeros, os, no enantió enantiómero meros, s, porque porque uno no es la imagen imagen especular del otro.
Las aldosas de cinco carbonos tienen tres centros de asimetría, lo que origina ocho (23) estereo estereoisó isómer meros os,, 4 de la serie serie D y 4 de la serie serie L. Al primer primer grupo grupo perte pertene nece ce la D-rib D-ribos osa. a. Las Las aldos aldosas as de 6 carb carbon onos os tiene tienen n cuatro cuatro centr centros os de asimetría, así habrá 16 (2 4) estereoisómeros, 8 de la serie D y 8 de la forma L (Figu (Figura1 ra1). ). La D-gluc D-glucos osa, a, la D-man D-manos osa a y la D-ga D-gala lacto ctosa sa son son aldo aldosa sas s de seis seis carbo carbono nos s muy abun abunda dante ntes. s. La D-gluc D-glucos osa a y la D-man D-manos osa a sólo sólo difier difieren en en la configuración de C-2. Los D-azúcares que se diferencian en la configuración de un solo carbono carbono asimétrico son epímeros. epímeros. Así pues, la D-glucosa D-glucosa y D-manosa D-manosa son epímeros en C-2; la D-glucosa y D-galactosa son epímeros en C-4.
H
H
O
OH
C
HO H
HO
O C
C
C
H
H
O
C H
C
OH
HO
C
H
HO
C
H
HO
C
C
H
H
C
H
C
C
OH
H
C
H
C
CH
2
OH
OH OH
CH
D-galactosa
2
CH
OH
H H OH OH
2
OH
D-manosa
D-glucosa
epímero en C-4
efímero en c-2
En cuanto a las cetosas, la dihidroxicetona el mas sencillo de estos azúcares no tienen tienen carbono carbonos s quirale quirales, s, de las cetotetr cetotetrosa osas s existen existen dos enantió enantiómero meros, s, la Deritrulosa es la única D-cetosa de cuatro carbonos y su respectivo L, porque las cetosas tienen tienen un centro asimétrico asimétrico menos que las aldosas aldosas correspondientes. correspondientes. En consecuencia, habrá dos D-cetosas y dos L-cetosas de cinco carbonos y cuatro de seis carbonos D y cuatro L (Figura 2). La cetohexosa más abundante es la Dfructosa. En estos compuestos la forma que predomina en los seres vivos es la forma D. S
e
r ie
D
S D
D
D
D
- r ib
u
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l o s a
- a l u l Do s- f ar u
D
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L
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L - e r i t r u lo
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c Dt o - s s a o r b D o - s t aa g a
C
L
t Lo -s t aa g
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- x il u l o s
L - r ib u
a L t o- s s o a r b L o - fs r au
s a s
Figura 2. Cetosas
a
s a
lo
c Lt o - sa al u
Actividad óptica
La luz ordinaria es una forma de energía que se propaga por medio de ondas, cuya cuyas s vibra vibracio ciones nes se prod produc ucen en en toda todas s direc direccio cione nes s y en ángu ángulo lo recto recto con con respe respect cto o al eje eje de avan avance ce de la luz. luz. Algu Alguno nos s mate materia riales les,, como como las lámin láminas as Polaroid, tienen la propiedad de permitir sólo el paso de la luz que vibra en un determina determinado do plano plano (luz polariza polarizada) da).. Los polarisc polariscopio opios s y polarímet polarímetros ros constan constan esencialmente de un elemento polarizado, de un espacio para colocar el problema y de otro element elemento o pola polariz rizan ante te girat girator orio io sobre sobre el eje de paso paso de la luz y el analizador, analizador, cuya rotación puede puede ser medida. Los materiales materiales ópticamente activos, activos, como algunos carbohidratos son aquellos que en disolución, y entre dos láminas polarizadoras de la luz, pueden desviar el plano de polarización de la luz hacia la derecha o hacia la izquierda. izquierda. Los materiales materiales que desvían el plano de polarización polarización de la luz hacia la derecha son los materiales dextrógiros y los que lo desvían hacia la izquierda son levógiros levógiros siendo ópticamente activos. Muchos de los compuestos orgá orgánic nicos os que que prese presenta ntan n activ activida idad d óptic óptica a conti contiene enen n en sus estru estructu ctura ras s los llam llama ados dos carb carbon ono os asimé simétr tric icos os o cent centro ros s quir quira ales. les. Con Con resp respec ecto to a los los enantió enantiómero meros s de las D-cetosa D-cetosas, s, la dihidrox dihidroxiace iacetona tona,, el más sencillo sencillo de estos estos azúcares, es ópticamente inerte, ya que no contiene centro quiral. Los carbohidratos presentan actividad óptica, esta característica es aprovechada para su cuantificación y estudio, mediante la determinación del valor de rotación específica, característica de cada tipo de molécula. En los carbohidratos y otros materiales ópticamente activos, como los aminoácidos, la disposición espacial de las moléculas está fundamentalmente ligada a su actividad fisiológico.
20
La rotación específica [ α] D
de una sustancia es la rotación angular en grados
producida por una columna de 10 cm de longitud a una concentración de 1 g/ml. El valor 20 o se refiere a la temperatura a la que se realiza la medición y la D es la fuente de luz monocromática utilizada; en este caso la luz de la raya D del sodio (589,0 a 589.6 nm de longitud de onda), ya que el comportamiento comportamiento cuantitativo cuantitativo de
un material con actividad óptica es distinto para cada longitud de onda. De un modo general, la actividad óptica se expresa con la fórmula: 100
20
[ α]
D
=
1c
α
Donde α es la rotación observada en grados, 1 la longitud del tubo en que está la muestra en el polarímetro (en decímetros) y c la concentración del material en g 100 mL. Tabla 3. Rotaciones específicas de varios carbohidratos. carbohidratos. Rotación Rotación específica Carbohidratos específica Carbohidratos (línea D, 20ºC) (línea D, 20º C) D-Gliceraldehído L-Arabinosa D-Xilosa D-Ribosa D-Glucosa D-Mannosa
+13.5 +104.0 + 19.0 -23.7 +52.7 +14.2
D-Galactosa D-Fructosa Maltosa Lactosa Sacarosa Almidón (solución en CaCl2)
+ 81.5 - 92.0 +138.5 + 52.5 + 66.5 +200.0
Formas cíclicas de los monsacáridos
Las formas predominantes de la glucosa y fructosa en disolución no son las de cadena abierta, sino que estas cadenas se ciclan formando anillos. En general, el grupo aldehído puede reaccionar con un alcohol para formar un grupo hemiacetal. H
H R
C
+ O
HOR HOR'
aldehído + alcohol
R
OR'
C OH
hemiacetal
El aldehído del C-1 de la forma abierta de la glucosa reaccionan así con el hidroxilo del C-5 para formar formar un hemiacetal intramolecular. intramolecular. El anillo resultante resultante de seis eslabones se llama piranósico por su semejanza con el compuesto pirano y en particular a la glucosa en forma cíclica glucopiranosa. O
O
pirano
Furano
De manera semejante semejante el grupo grupo cetona de una cetosa cetosa puede puede reaccio reaccionar nar con un alcohol para para formar un hemicetal hemicetal como sucede sucede con la D-fructosa. D-fructosa. El grupo ceto del C-2 de la forma abierta de la fructosa puede así reaccionar con el hidroxilo del C-5 para formar un hemicetal hemicetal intramolecular. intramolecular. Este Este anillo de cinco eslabones eslabones se denomina furanósico por su semejanza con el furano en particular se llamaría fructofuranosa.
La representación representación tridimensional tridimensional de las fórmulas estructurales de la glucopiranosa y de la fructofuranosa se realiza mediante las proyecciones de Haworth. Haworth. En estas proyecciones no muestran explícitamente los átomos de carbono del anillo. El plano aproximado del anillo es perpendicular al plano del papel, estando la línea gruesa del anillo hacia el frente. C H OH 2 C
O
HO
C
H
H
C
OH
HOH C 2
H
C
OH
H
H
OH C
CH2OH
O H
OH
H
O HO
C H OH 2
HOH C 2
CH2OH OH
OH HO
H
H
α-D-fructofuranosa
D-fructosa
Cuando se cicla la glucosa se crea un nuevo centro de asimetría. El carbono 1, el átomo de carbono carbonílico en la forma de cadena abierta, se convierte en un centro asimétrico asimétrico en la forma cerrada. cerrada. Al cerrarse cerrarse el anillo se pueden pueden formar dos estructuras: estructuras: la α-D-glucopirano -D-glucopiranosa sa y la β-D-glucopirano -D-glucopiranosa. sa. En la serie de azúcares azúcares D, representados según la proyección de Haworth, la designación α significa que el grupo hidroxilo unido al C-1 queda por debajo del plano del anillo; β significa que está por encima encima del plano. Al carbono carbono C-1 se le denomina átomo átomo de carbono anomérico y por ello las formas α y β son anómeros. CH2OH O H 4
HO
H
CH2OH O H
H 4
1
OH H
HO
H 1
OH H
H
OH H
H
OH
OH
OH
β-D-glucopiranosa
α-D-glucopiranosa
Proyección de Haworth
Se aplica la misma nomencla nomenclatura tura a las formas cíclicas cíclicas de la fructosa fructosa en anillo anillo furanósico, con la excepción de que α y β se refieren a los grupos hidroxilo unidos unidos al C-2, el átomo de carbono anomérico de las cetosas. Los azúcares de cinco carbonos, como la D-ribosa y la D-2-desoxirribosa forman anillos furanósicos, tal como se ha visto en la estructura química del RNA y el DNA. En disoluciones acuosas, la α-D-glucopiranosa y la β-D-glucopiranosa se interconvierten a través de la forma forma abierta abierta del azúca azúcar, r, hasta hasta alcanzar alcanzar una mezcla mezcla en equili equilibrio brio.. Esta Esta interconversión se denomina mutarrotación. α-D-glucopiranosa H
CH OH 2 O
O
H
C H
C
HO
C
H
C
H
C CH
OH
H
CH2OH OH
4
H
HO
H
4
1
HO
H
1C
OH H
OH H
O
OH H
H
H
OH
OH H
OH
2
CH OH 2 O
OH
H
OH 4
HO
D-gluvcosa
H
OH
1
OH H
H H
OH
β-D-glucopiranosa
Una mezcla de equilibrio contiene aproximadamente un tercio del anómero α y dos tercios del anómero β. La forma forma abiert abierta a de la gluco glucosa sa está está prese presente nte en en una una proporción muy pequeña ( < 1%). Del mismo modo, los anómeros α y β de las formas furanósicas de la fructosa se interconvierten a través de la forma abierta. Algunas células contienen mutarrotasas, mutarrotasas, enzimas que aceleran aceleran la interconversión interconversión de azúcares anoméricos.
β- D
- G
l u c o
s f ao
r m
a
a
l d
eα - hD í -d G o
Mutarotación de la glucosa
l
Propiedades físicas
Todos Todos los monosacári monosacáridos dos son soluble solubles s en agua, agua, y sus solucione soluciones s tienen, tienen, en general, general, un sabor dulce. La mayoría de estos estos azúcares se han obtenido obtenido en forma cristalina, aunque en algunos casos la cristalización es difícil si no se cuenta con cristales que que inicien el proceso. proceso. Al igual que otros, otros, los cristales cristales de los azúcares pueden descomponerse a temperaturas cercanas a su punto de fusión. Tabla 4. Propiedades físicas de algunos al gunos monosacáridos monosacáridos encontrados en la Naturaleza Monosacárido Fórmula Peso Punto de Fuente molecular Molecular Fusión ( oC) de reserva D-Gliceraldehído C3H6O3 90-08 Líquido Metabolismo D-Eritrosa C4H8O4 120.11 Líquido Metabolismo C5H10O5 150.13 160 Hemicelulosa, pectinas β-L-Arabinosa 2-Desoxi-D-ribosa C5H10O4 134.13 96 Ac. Desoxirribonucleico D-Ribosa C5H10O5 150.13 87 Ac. Ribonucleico C5H10O5 150.13 153 Glucuroxilanos de la madera α-D-Xilosa C6H12O6 180.16 103 Frutas, miel, inulina β-D-Fructosa C H O 1 8 0 . 1 6 1 6 5 L actosa α-D-Galactosa 6 12 6 C6H12O6 180.16 165 Agar, gomas α-L-Galactosa D-Glucitol (sorbitol) C6H14O6 182.16 97.5 Algas, frutas C6H12O6 180.16 147 Ampliamente distribuido α-D-Glucosa D-Manitol C6H14O6 182.16 167 Algas, frutas C6H12O5.H2O 182.16 93 Quercetina, glucósidos α-L-Ramnosa
Agentes reductores
Los monosac monosacárid áridos os pueden pueden ser oxidado oxidados s por agentes agentes oxidant oxidantes es relativa relativament mente e suaves como los iones férrico (Fe 3+) y cúprico (Cu 2+).
En estas estas reacc reaccione iones s el el
carbono carbono carboníl carbonílico ico se oxida oxida a ácido carboxílic carboxílico. o. La glucosa glucosa y otros otros azúcar azúcares es capaces de reducir iones férricos o cúpricos se llaman azúcares reductores. Esta propiedad propiedad es útil en el análisis de azúcares azúcares y es la base de la reacción de Fehling o Benedict, ensayos cualitativos que indican la presencia de azúcares reductores por un cambio de coloració coloración. n. También También es posible posible estimar estimar la concentra concentración ción del azúcar a partir partir de la medición de la cantidad cantidad de agente oxidante oxidante que se reduce reduce por acción de una disolución de azúcar. Años atrás se utilizaba este procedimiento para la determinación del contenido de glucosa en sangre y orina en el diagnóstico de la diabetes mellitus, una enfermedad en la que el nivel de glucosa en sangre es anormalmente anormalmente elevado y se da una excesiva excesiva excreción excreción urinaria urinaria de glucosa. En la
actualidad se dispone de métodos más sensibles para la determinación de glucosa en sangre que emplean el enzima glucosa oxidasa. H
C
H
C
OH
HO
C
H
H
C
H
C CH
O
O
O C
OH
H
C
OH
HO
C
H
H
C
H
C
OH
OH
2
OH
2+
2Cu
1+
2Cu
D-glucosa
CH
OH
2
OH
D-gluconato D-glucosa como agente reductor
Oxidación de azúcares
La oxida oxidació ción n compl complet eta a de un azúca azúcarr resu resulta lta en su tota totall degr degrad adac ación ión a CO 2 acompañada por liberación de energía. Esto, por supuesto, representa la química neta de la respiración respiración con los carbohidratos carbohidratos como alimento. El proceso oxidativo oxidativo de la respiración que produce energía se complementa con el proceso reductivo que requiere energía de la fotosíntesis, lo cual resulta en la fijación del CO
2
atmosférico y su conversión a carbohidrato. Distribución en la Naturaleza
La gluco glucosa sa es muy abun abunda dante nte en difer diferent entes es fruta frutas s y vege vegetal tales es como como uvas uvas,, manz manzan anas as,, fres fresas as,, cebo ceboll llas as,, papa papas s y otra otras, s, y su conc concen entr trac ació ión n depe depend nde e bási básica came ment nte e
del del grad grado o de madu madure rez z del del prod produc ucto to.. Las Las miel mieles es cont contie iene nen n
aproximadamente 40% de glucosa. Debido a que ésta es dextrorrotatoria, también se la conoce con el nombre de dextrosa.
La fructosa se encuentra junto con la glucosa en los jugos de varias frutas y en mieles, y se obtiene en cantidades equimoleculares con la glucosa al hidrolizar la sacarosa. sacarosa. Al igual que la mayoría de los monosacáridos, monosacáridos, la fructosa fructosa es un azúcar reductor reductor y forma parte parte de algunos algunos polisacáridos, polisacáridos, principalmen principalmente te de la inulina inulina que se encuentra encuentra en plantas, como el maguey. Debido a que la fructosa es altamente altamente levorrotatoria, también se la conoce con el nombre de levulosa.
La galactosa forma parte constitutiva de varios compuestos químicos como los cerebrósidos y los gangliósidos, que son esenciales en los tejidos nerviosos del cerebro. La falta de un metabolismo propio de este azúcar puede traer problemas muy serios de salud en el humano. La galactosa se encuentra relativamente poco en forma libre como monosacáridos, pero es abundante en forma combinada, principalmente con la glucosa, para formar la lactosa de la leche.
La mayoría de las pentosas se encuentran en forma de polímeros y muy poco en estado libre como monosacáridos, monosacáridos, aunque también se encuentran encuentran formando parte estructural estructural de las moléculas de algunos algunos glucósidos y saponinas. saponinas. La arabinosa arabinosa es constituyente constituyente de varios polisacáridos polisacáridos llamados arabanos arabanos que abundan en muchas plantas. La ribosa es un componente componente de la riboflavina riboflavina y de los ácidos ácidos nucleicos. nucleicos. La ramnosa es una metilpentosa que forma parte de varios glucósidos importantes como en el alcaloide solanina, y en flavonoides como la hesperidina, la naringina, la quercetina y otras varias antocianinas.
Oligosacáridos
Según el número de unidades o residuos monoméricos unidos entre sí mediante enlaces glucosídicos, un oligosacárido puede llamarse disacárido, trisacárido, etc., con un límite superior de diez residuos generalmente, para distinguirlos de los polisacáridos. La mayoría de los oligosacáridos oligosacáridos están compuestos de hexosas. Si todos los residuos son idénticos, la sustancia se denomina oligómero homogéneo. Obviamente, la presencia de dos o más tipos diferentes de monómeros caracteriza un oligómero heterogéneo, ambos tipos se encuentran en la naturaleza.
Disacáridos
Entre los muchos disacáridos de origen natural que se encuentran en estado libre, los más abunda abundantes ntes e importan importantes tes son la sacarosa sacarosa y la lactosa. lactosa.
Ambos Ambos son
disacáridos disacáridos heterogéneos heterogéneos.. La sacarosa sacarosa está compuesta compuesta de α-D-glucosa y β-Dfructosa, y la lactosa está compuesta de β-D-galactosa y α-D-glucosa. El enlace
que une a los monosacáridos para formar oligosacáridos o polisacáridos se le denomina enlace glicosídico. La sacarosa se encuentra ampliamente distribuida en el reino vegetal, pero es más abundante en la caña de azúcar y en la remolacha. Es el producto granulado principal obtenido del procesamiento de este material y se conoce comúnmente como azúcar de mesa. Luego de ser sintetizada en las hojas verdes se transporta a varias varias otras partes partes de la planta planta con el objeto objeto principa principall de almacenami almacenamiento ento.. Cuan Cuando do se nece necesit sita a carbo carbono no y ener energía gía,, la saca sacaro rosa sa se hidro hidroliz liza a a gluco glucosa sa y fructosa que entran a la vía principal del metabolismo. La misma degradación hidrolítica ocurre durante la digestión en en los animales que consumen plantas. Esto proporciona uno de los principales aportes dietéticos de hexosas para el reino animal. Estos compuestos poseen propiedades dulcificantes dulcificantes que ocasionan ocasionan un realce del sabor, así como con el hecho de que un exceso de consumo es dañino particularmente para el buen mantenimiento de los dientes.
El enlace glucosídico en la sacarosa (D-glucosa + D-fructosa) se representa como G(1α→2β)F, implica estar involucrados los dos hidroxilos anoméricos (1 α y 2β) de ambos monómeros, lo cual elimina la posibilidad de un grupo aldehído o cetona libre. Puesto que no se encuentra un grupo carbonilo libre (sin romper el enlace glucosídico), la sacarosa es un azúcar no reductor. HO CH
2 O
H H HO
OH
H
H
H
OH
HOH C 2 O
H
O H
OH CH OH 2
HO
H
enlace glucosídico G(1α→2β)F en la sacarosa
La saca sacaro rosa sa se sinte sintetiz tiza a en plan planta tas, s, pero pero no en anima animale les s supe superio riore res, s, es un producto intermedio principal de transporte de azúcar desde las hojas a otras partes de la planta. planta. La lactosa es el el carbohidrato carbohidrato más abundante abundante en la leche leche de los mamíferos (alrededor del 5% de la leche es lactosa) y representa la principal fuente fuente de carb carbono ono y
energía energía para para el el lactante lactante.. Puesto Puesto que que el β - OH de la D-
galactosa galactosa (C-1 anomérico) anomérico) está en unión unión glicosídica (1 β→ 4) con el C-4 de la α o -D-gluc ucos osa, a, a la lacto lactosa sa se le cono conoce ce común comúnmen mente te como como una una β-galactósido. β-D-gl Pues Puesto to que que el carb carbon ono o anom anomér éric ico o (C-1 (C-1)) del del resi residu duo o de la gluc glucos osa a no está está comprome comprometido tido en el enlace enlace glucosídi glucosídico, co, existe existe en potencia potencia un grupo aldehído aldehído libre, y de esta manera la lactosa se clasifica como un azúcar reductor. 6
6
5
5
4
1 3
4
1 2
3
2
L a
c t o s
a
Tabla 5. Disacáridos reductores y no reductores Disacáridos reductores Celobiosa Gentibiosa
Estructura β-D-glucopiranosil (1→4) D-glucopiranosa β-D-glucopiranosil (1→6) D-glucopiranosa
Lactosa
β-D-glucopiranosil (1→4) D-glucopiranosa
Distribución Celulosa Gentianosa (raíz de genciana); amigdalina (almendra marga) Leche: 71 g/l – mujer; 48 g/l - vaca
Maltosa
α-D-glucopiranosil (1→4) D-glucopiranosa
Almidón; Almidón; glucógeno glucógeno
Melobiosa
α-D-glucopiranosil (1→6) D-glucopiranosa
Vegetales (por hidrólisis parcial de rafinosa) Distribución
Disacáridos No reductores Sacarosa
Estructura
α-D-glucopiranosil (1→2) β-D-fructofuranosa
Trehalosa
α-D-glucopiranosil (1→1) α-D-glucopiranosa
Vegetales y en particular en la remolacha y caña de azúcar Hongos Insectos
La celobiosa y la maltosa son ejemplos de disacáridos homogéneos. Los dos son moléc molécula ulas s de diglu digluco cosa sa.. Sin emba embargo rgo,, difie difiere ren n en la natur naturale aleza za del del enla enlace ce glicosídico. glicosídico. La celobiosa celobiosa (1 β→4) es la única unidad repetitiva en la celulosa; la maltosa (1α→ 4) es la única unidad repetitiva de la fracción amilosa del almidón; Ninguno Ninguno de estos estos disacár disacáridos idos existe en estado estado libre, libre, como sus estruct estructuras uras lo indican son azúcares reductores. El disacárido lactosa formado por D-galactosa y D-glu D-gluco cosa sa,, se encue encuent ntra ra única únicamen mente te en la leche leche.. El carbo carbono no anomé anoméric rico o del del resid residuo uo de gluco glucosa sa puede puede reduc reducirs irse e y la lacto lactosa sa es por por tant tanto o un disac disacár árido ido reductor. reductor. Su nombre nombre abreviado abreviado es Ga(1 β→4)G. Muchos adultos son intolerantes a la leche porque son son deficientes deficientes en lactasa. Casi todos los recién recién nacidos y los
niños son capaces de digerir la lactosa. Por el contrario, la mayoría de los adultos de todo el mundo son deficientes en lactosa, lo cual los hace intolerantes a la leche. 6
6
5
5 4
4
1 3
1 3
2
M
a
2
l t o
s a
La trehalo trehalosa sa G(1α→1α)G es un disa disacá cári rido do de D-glu D-gluco cosa sa
y, al igua iguall que que la
sacarosa, es un azúcar no reductor; el enlace glicosídico está formado por los dos carb carbon onos os anom anomér éric icos os de los los dos dos resi residu duos os de gluc glucos osa. a. La treh trehal alos osa a es un constituyente principal del fluido circulante (hemolinfa) de los insectos, en el que actúa como reserva energética.
6 5
5
4
1
1 3
2
4 3
2
T
r e
h a
l o
s a
Poder edulcorante
Todos los azúcares poseen la característica de tener un sabor dulce y su poder edulcorante es diferente en cada caso. La intensidad de la dulzura de los azúcares puede variar debido a muchas causas, como la temperatura, temperatura, la concentración concentración y la prese presenc ncia ia de otros otros compu compues esto tos. s. Cuando Cuando los azúc azúcare ares s se disue disuelve lven n en agua agua existen reacciones reacciones de mutarrotación mutarrotación que producen producen una mezcla de tautómeros tautómeros con diferente dulzura, lo cual se puede observar en las soluciones de fructosa recién preparadas que son más dulces que las que se dejan en reposo y alcanzan su equilibrio tautomérico tautomérico.. Debido a que todas todas las determinacione determinaciones s de dulzura son son netamente subjetivas –provenientes de catadores- los resultados de todo análisis organoléptico están sujeto a errores propios de los individuos, lo que puede ser un factor que influya en las discrepancias de los valores del poder edulcorante de los diferentes azúcares.
Otro Otros s auto autore res s seña señala lan n que que la prop propie ieda dad d de los los azúc azúcar ares es de prod produc ucir ir una una sensación de dulzura está directamente relacionada con la presencia de grupos hidroxilo en sus moléculas y es una característica común en estos compuestos. Algunas sustancias sustancias similares, similares, como las parafinas parafinas que no contienen contienen hidroxilos, hidroxilos, care carece cen n de las las prop propied iedade ades s orga organo nolé lépti ptica cas s de los los azúc azúcar ares. es. Aunq Aunque ue otro otros s advierten que la dulzura de otras sustancias no siempre está relacionada con la presencia de hidroxilos ya que la sacarina y los ciclamatos no los contienen y, sin embargo, son más dulces que la sacarosa.
No solo se requiere de hidroxilos para que los azúcares sean dulces, sino que también influye la estereoquímica estereoquímica de dichos hidroxilos, como en el caso de la β-DGluco Glucosa sa que es dulce, dulce,
mientr mientras as que su epímero epímero,, β-D-Mano -D-Manosa, sa, es amarga. amarga.
Aunque existen muchas teorías que explican el fenómeno de la dulzura de los azúcares, la más aceptada considera que esta sensación se produce como un fenómeno que ocurre debido a la facilidad que tienen los hidroxilos de formar puentes de hidrógeno entre la molécula estimulante y el sitio receptor sensor de la boca. boca. En esta teoría teoría se conside considera ra que la molécula molécula dulce dulce contiene contiene dos átomos electronegativos X y Y, uno de los cuales está unido a un hidrógeno en forma de XH, y donde el receptor tiene una estructura similar, de tal forma que la interacción se efectúa en forma inversa en donde XH es el donador donador del protón y Y el aceptor. aceptor. No es necesario que la molécula tenga un carbono anomérico libre para producir dulzura ya que la sacarosa, al ser un azúcar no reductor. Tabla 6. Poder edulcorante relativo de algunos azúcares Azúcar Dulzura*
β-D-Fructosa α-D-Glucosa β-D-Glucosa α-D-Galactosa β-D-Galactosa α-D-Manosa β-D-Manosa α-D-Lactosa β-D-Lactosa β-D-Maltosa * Sacarosa = 100
En solución
Forma cr cristalina
135 60 40 27 59 amargo 27 48 39
180 74 82 32 21 32 amargo 16 32 ---
Trisacáridos
Están formados por la condensación de tres moléculas de monosacáridos, aunque son son meno menos s frec frecue uent ntes es enco encont ntra rarl rlos os en la natu natura rale leza za,, son son comu comune nes s en los los vegetales. Tabla 7. Principales trisacáridos presntes en la naturaleza Trisacáridos
Estructura
Distribución
Rafinosa
α-D-galactopira -D-galactopiranosil nosil (1→6) α-glucopiranosil -glucopiranosil (1→ β 2) -D-fructofuranósido Digalactosil sacarosa
Azúcar de remolacha remolacha parcialmente refinada Vegetales
Estaquiosa
Polisacáridos
Los Los polis polisac acár árido idos s resu resulta ltan n de la conde condensa nsació ción n de más de 10 moléc molécula ulas s de monosacáridos. Se clasifican en homogéneos y heterogéneos. Los polisacáridos s homogéneos u homopolisacáridos resultan de la condensación de moléculas de un mismo tipo monosacá monosacárido rido.. Desde Desde el punto punto de vista vista funcional, funcional, se distingue distinguen n homop homopoli olisa sacár cárido idos s estru estructu ctura rales les tales tales como como la celul celulos osa, a, lignin lignina a y quiti quitina na.. Polisacáridos heterogéneos resultan de la condensación de un gran número de moléculas de diversos tipos de monosacáridos. Según la presencia de nitrógeno o no en su molécula, se dividen en heteropolisacáridos no nitrogenados como el agar agar,, goma goma aráb arábig iga, a, hemi hemice celu lulo losa sas s y pect pectin inas as,, y en hete hetero ropo poli lisa sacá cári rido dos s nitrogenados, nitrogenados, los glucosaminogluca glucosaminoglucanos nos o glucosaminoglucuro glucosaminoglucuronoglucan noglucanos os (antes denominados mucopolisacáridos). Homopolisacáridos de reserva
almidó dón n en esta estado do natu natura rall es una mezc mezcla la de dos dos tipo tipos s de Almidón. El almi compues compuestos, tos, la α-amilosa -amilosa (15-20%) (15-20%) y la amilope amilopectin ctina a (80-85%) (80-85%).. La α-amilosa consiste en una larga cadena lineal de unidades de D-glucosa que varia de 200 a 3000 3000 unid unidad ades es por por moléc molécula ula,, unida unidas s entre entre sí por por enla enlace ces s (1 α→4). →4).
Su peso peso
molecular molecular varía desde unos unos miles a 500 000 daltons. daltons. La amilosa, aunque aunque no es
soluble en agua, forma micelas hidratadas, las cuales dan un color azul con el yodo. La amilopectina también contienen moléculas de D-glucosa formando largas cade cadena nas s con con ramif ramific icac acio ione nes, s, por por cons consig igui uien ente te unio unione nes s (1 α→4) y (1α→6) (ramificación). Amilosa Polímero no ramificado
6 G 4
1
6
6
6
6
6
6
G
G
G
G
G
G
G
( A 1
4
5
1 3
5
4
3
5
4
1
2
m
α
5
4
(1α→ 4)
α
6
1 2
3
2
1
4 3
2
n A
m
i l o
s
a
6 G
A
i l o p e ( P o l í m e r o d eα - g l u
G G 6 G 4
1 G
G
6
6
α G
G
G
G 1
α
m
( 1α G ( 1α
→ →
G
Glucógeno. El glucógeno, como la amilopectina, es un polisacárido formado por
moléculas moléculas de D-glucosa D-glucosa unidas unidas por enlaces enlaces (1 α→4) y (1α→6), pero mucho más ramificado, ramificado, según se ha demostrado por los métodos de Haworth y del peryodato. Los puntos de ramificación están presentes cada ocho o 12 residuos de glucosa. El glucógeno glucógeno da un color rojo violeta con el yodo. yodo. Su peso molecular molecular oscila entre 270 000 a 100 millones, millones, siendo siendo una molécula molécula esférica esférica y compacta. compacta. El hecho de que que el glucó glucóge geno no sea sea una una moléc molécula ula muy ramif ramifica icada da,, es impor importa tant nte e por por dos dos razones. razones. En primer lugar lugar porque incrementa incrementa su solubilidad, solubilidad, y en segundo segundo lugar lugar porque hace que tenga un gran número de residuos terminales no reductores; estos son son sitios de acción de la glucógeno glucógeno fosforilasa fosforilasa y sintetasa. sintetasa. De este modo, modo, las ramifica ramificacion ciones es increme incrementan ntan la velocida velocidad d de síntesis síntesis y de degrada degradación ción del glucógeno.
6
4
G l u c ó g e n ( A n á lo g o a l a m á s r a m if ic a n ú m e r o d e
6 4
6
1
α
4 4
Dextranos. Son también polisacáridos ramificados de la D-glucosa, pero difieren
del glucóge glucógeno no y el almidón almidón en que sus enalces enalces en el esquele esqueleto to principal principal son (1→6), Varían en la naturaleza naturaleza de sus sus puntos de ramificación, ramificación, que que pueden ser (1α→2), (1→3), ó (1→4) según según las especies. especies. Los dextranos dextranos forman disoluciones disoluciones murcilaginosas de elevada viscosidad.
Inulina. La inulina resulta de la condensación de un centenar de unidades de D-
fructosa en forma furánica por enlaces enlaces glucosídicos glucosídicos (2 β→1), con unas cuantas unidade unidades s de D-gluco D-glucosa sa en el extremo extremo de la cadena. cadena. Tiene Tiene un peso molecular molecular aproximado de 500 daltons.
Polisacárido Almidón Almidón
Gluc Glucóg ógen eno o
Dextranos
Inul Inulin ina a
Tabla 8. Distribución de homopolisacáridos de reserva Distribución Funciones y usos Tubérculos: Tubérculos: patata patata Cereales: arroz, maíz maíz y trigo. Se presenta en forma de gránulos de forma característica según su fuente de origen.
Carboh Carbohidr idrato ato de reserva reserva de las planta plantas, s, intervi intervine ne en su nutric nutrición, ión, reprod reproducc ucción ión y crecimiento. Es la fuente alimenticia más importante de carbohidratos. Fund Fundam amen ental talme ment nte e en hígado hígado y músc múscul ulo o Rese Reserv rvor orio io nutr nutric icio iona nall en los los teji tejido dos s esquelético. animales. Almacén Almacén de glucosa eficiente eficiente y rápidamente movilizable. Reduce al máximo los cambios de presión osmó osmóti tica ca que que la gluc glucos osa a libr libre e podr podría ía ocasionar en la célula. Levaduras y bacterias Polisacáridos de de re reserva en en le levaduras y bacterias. Sustitutos Sustitutos o expansores expansores del plasma plasma en el tratamiento del choque. Tubé Tubérc rcul ulo o de de ach achic icor oria ia y dali dalia. a. Polisacárido de reserva de las plantas. Bulbos de cebolla y ajo. Es fuente comercial de fructosa.
Homopolisacáridos estructurales
polímero lineal lineal de residuo residuos s de D-glucosa D-glucosa unidos unidos por enlace Celulosa. Es un polímero (1β→4). →4). Su unid unidad ad disa disacá cári rida da de repe repeti tici ción ón es la celo celobi bios osa, a, que que son son dos dos moléculas de glucosa unidas por un enlace (1 β→4). La hidrólisis parcial da lugar al disacárido celobiosa.
En la celulosa y otros polisacáridos estructurales las unidades monosacáridas se unen por enlaces β, mientras que en los carbohidratos de carácter nutricional como el almidón y el glucógeno glucógeno el enlace es de tipo α. La celulosa tiene una alta afinidad con el agua, pero es completamente insoluble en ella. Su peso molecular oscila entre 50 000 y 2 500000, según las diferentes fuentes, lo que equivale de 300 a 15 000 moléculas de glucosa. La distribución en la naturaleza y funciones de la celulosa y de los otros homopolisacáridos estructurales se resumen en la Tabla 9.
4
G
( P
1
o
β
C e lí m
G
G
4
lu l o
βe r o ( 1 β → n ≅
1
s a d e 1
5 0
4 ) 0 0
β
- g l u c G
principa pall elemen elemento to estru estructu ctura rall del del exoe exoesqu squele eleto to de insec insecto tos s y Quitina. Es el princi crus crusttáceos ceos..
Es
un
homo homopo polí líme merro
de
N-ac -acetil etil-D -D--gluc lucosamin mina
y
está
estructuralmente estructuralmente próximo próximo a la celulosa. celulosa. El grupo hidróxilo, hidróxilo, en posición posición 2 en los residuos de glucosa de la celulosa, celulosa, en la quitina están sustituidos por un grupo Nacetilamino.
Tabla 9. Distribución de homopolisacáridos homopolisacáridos estructurales
Polisacárido Celulosa
Quitina
Distribución
Funciones y usos
Es el poli polisa sacá cári rido do estr estruc uctu tura rall más más Confiere resistencia a la pared abunda abundante nte de la pared pared celula celularr de las celular de las plantas. plantas plantas y el compue compuesto sto orgánic orgánico o más Alimento Alimento para los animales animales abundante abundante de la la biosfera. biosfera. El algodón algodón herbívoros debido a que poseen es casi casi celulosa celulosa pura. pura. Las moléculas moléculas las enzimas celulasas. de celulosa se disponen en haces de Util Utiliz izac ació ión n tera terapé péut utic ica a para para cadenas paralelas formando fibrillas. aument aumentar ar el resi residu duo o fecal fecal en determinados tipos de estreñimiento. La celulosa puede ser nitratada para formar nitratos de celulosa, los los cual cuales es tien tienen en una una gran ran importa importanci ncia a en la manufa manufactu ctura ra de explosivos, celuloide y otras sustancias. Los Los acet acetat atos os de celu celulo losa sa se empl emplean ean en la fabric fabricac ación ión de film films s fotog fotográ ráfi ficos cos,, rayó rayón n y en varios materiales plásticos. Caparazón de crustáceos Confiere resistencia al armazón Exoesqueleto de insectos de crustáceos e insectos.
Heteropolisacáridos no nitrogenados
Son menos abundantes en la naturaleza, pero el mas importante son las pectinas, los principales hetereopolisacáridos se enlistan en la Tabla11. generalmente para referirse a un Pectinas. El término sustancias péctinas se usa generalmente grupo de polisacáridos vegetales en el cual el ácido D-galacturónico es el principal componente, unidos por enlaces glucosídicos α-D-(1→4), en donde algunos de los carbo carboxil xilos os pued pueden en esta estarr este esterif rifica icado dos s con con grupo grupos s metilo metilos s o en forma forma de sal. sal. Dentro de este grupo de carbohidratos se pueden distinguir varias clases: los ácidos pectínicos son los polisacáridos que tienen esterificado parte del ácido Dgala galact ctur urón ónic ico o como como éste ésterr metí metíli lico co,, mient mientra ras s que que aque aquell llos os que que no está están n esterificados esterificados se les conoce como como ácidos pécticos. pécticos. Las pectinas, pectinas, por definición, definición, son lo ácidos ácidos pectíni pectínicos cos con diferente diferente grado de esterifica esterificación ción;; son solubles solubles en agua agua y tien tienen en capa capaci cida dad d de form formar ar gele geles s en pres presen enci cia a de ácid ácidos os,, sale sales s y azúcares. azúcares. Las sustancias sustancias pécticas pécticas se encuentran fundamentalme fundamentalmente nte asociadas asociadas con la hemicelulosa en las paredes celulares de las plantas terrestres, y son más
abundantes en tejidos suaves, como la cáscara de frutas cítricas, en manzanas, peras y otras.
G
4
(R
=
g
H
A
1
3
ó
β
G
4
C
H
A
( 1β
1
β
)
P e c t i n ( P o lí m e r o a l a c t u r ó n ic e s t e r if i c a d
G
A
→n
a l i n e a l d o [ G A ] o c o n m
4 )
G
e p e A
Tabla 10.Contenido de pectinas en frutos(%) Base húmeda
(%)
Base seca
(%)
Manzana Plátano Durazno Fresa Cereza Chícharo
0.5-1.6 0.7-1.2 0.1-0.9 0.6-0.7 0.2-0.5 0.9-1.4
Zanahoria Naranja Papa Tomate
6.9-1.4 12.4-28.0 1.8-3.3 2.4-4.6
Tabla 11. Heteropolisacáridos no nitrogenados Polisacárido Estructura Distribución no nitrogenado Agar Polisacárido Polisacárido de D y L Algas marinas gala galact ctos osa, a, algu alguna nas s de las las cuales se hallan esterificadas con ácido sulfúrico Goma Polisac Polisacárid árido o de D-gala D-galactos ctosa, a, Vegetales arábiga D-glu D-glucu curó rónic nico, o, arab arabino inosa sa y ramnosa Hemicelu elulosas
Pectinas
Usos Medio de cultivo de bacterias
Preparación de productos farmacéuticos, adhesivos y dulces No se hall hallan an relac elaciiona onadas Pare Pared d celu celula larr de las las Resistencia de la pared estructur turalm alment ente con la plantas celular celul elulos osa, a, sin sino que son Dxila xilanos nos,, polím polímero eros s de la Dxilo xilosa sa con con enlace enlace (1β→4) →4) y cadenas laterales de arabinosa y otros azúcares Es un polímero de metil-D- Pare Pared d celu celula larr de las las Industria de galacto-uronato plantas conservación de frutas. Frutos cítricos Acción dietética dietética Manzanas, fresa, constipante tejocote, remolacha zanahorias
Glucoproteínas Lectinas. Las plantas contienen muchas proteínas que se unen a carbohidratos
específicos se llaman lectinas (palabra derivada del latín legere “seleccionar”) que intervienen en muchos procesos de reconocimiento biológico. La aglutinina del germen de trigo, la lectina del cacahuete y la fitohemaglutinina (de la aubia roja) reconocen unidades de disacáridos u oligosacáridos. Todas las lectinas conocidas conti contien enen en dos dos o más cent centro ros s de unió unión n para para los azúcar azúcares es,, lo que explica explica su capacidad capacidad para aglutinar aglutinar (es decir, establecer establecer enlaces cruzados) a los eritrocitos y otras células, por su capacidad de reconocer patrones de oligosacáridos. Alguna función fisiológica es participar en la unión de una bacteria fijadora de nitrógeno (Rhizobium
trifolii )
a la superficie de las vellosidades de la raíz del trébol. Esta
lectina establece enlaces cruzados entre los receptores de la pared celular de las vellosidades de la raíz y los polisacáridos y lipopolisacáridos de la cápsula de la bacteria.
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