Els glúcids: Polisacàrids

Els polisacàrids són macromolècules formades per llargues cadenes lineals o ramificades de monosacàrids units mitjançant enllaços O-glicosídics. Per cada enllaç que es forma s'allibera una molècula d'aigua, per tant es trenquen per hidròlisi. Són anomenats també sucres lents ja que per ser absorbits per l'intestí cal que es degradin fins als monosacàrids.
Algunes de les seves funcions són:

• Solen ser insolubles en aigua o bé formen dispersions col·loïdals.
• No tenen gust dolç ni són cristal·lins.
• No redueixen el reactiu de Fehling ja que no tenen carbonis amb grups hidroxils lliures.

Les cadenes de polisacàrids poden estar formades per més d'un tipus de monosacàrids que s'anomenen heteropolisacàrids.
Aquells polisacàrids que estan formats per un sol tipus de monòmer s'anomenem homopolisacàrids i es classifiquen segons quin sigui el tipus de monosacàrid que es repeteix i segons sigui l'enllaç que els uneix: alfa o beta. Normalment els homopolisacàrids formats per enllaç alfa tenen una funció energètica (com el midó o el glicogen) mentre que els formats per enllaç beta tenen funcions estructurals (com la cel·lulosa i la quitina). La raó és que la major part d'éssers vius no posseeixen enzims que siguin capaços de trencar els enllaços beta, mentre que sí tenen els enzims necessaris per trencar els enllaços alfa.

• Midó

És el polisacàrid de reserva energètic propi dels vegetals. Està format per centenars o milers de molècules de glucosa i s'acumula en forma de grànuls de midó dins la cel·lula vegetal, a l'interior dels plast. Les plantes acumulen el midó en les llavors dels cereals, els llegums i els tubercles. Gràcies a aquestes estructures les plantes poden dur a terme processos com la germinació ja que no requereixen llum solar. El midó és insoluble en aigua freda però en aigua calenta els grànuls s'inflen envoltant-se de molècules d'aigua donant lloc a una pasta densa. Si aquesta pasta arriba a temperatures d'ebullició gelifica.

• Glicogen

És el polisacàrid de reserva energètica propi dels animals. Es troba en gran abundància en les cèl·lules del fetge i a les cèl·lules musculars. Aquest polisacàrid està format per milers de maltoses (disacàrid de glucosa) formant amilopectines molt ramificades.
Amb iode, la dispersió col·loïdal es tenyeix de vermell fosc. Amb l'amilasa, un enzim digestiu, el glicogen es descompon en maltoses. Quan l'organisme necessita energia, les ramificacions es descomponen en glucosa que s'utilitzen en el metabolisme cel·lular.

• Cel·lulosa

És el polisacàrid amb funció esquelètica propi dels vegetals sent també la biomolècula orgànica més abundant de la natura i la més important en la paret cel·lular. Està format per beta-glucoses unides per enllaços beta(1-4), cada parella forma una cel·lobiosa. Aquestes cadenes són lineals no ramificades que es disposen paral·lelament enllaçant-se entre sí per mitjà d'enllaços pont d'hidrogen.
La major part dels animals no posseeixen enzims capaços de trencar l'enllaç beta (1-4). Els insectes xilòfags com els tèrmits i els herbívors remugants poden aprofitar la cel·lulosa gràcies als microorganismes simbiòtics del seu tracte digestiu.
Les fibres tèxtils d'origen vegetal i les parts llenyoses d'arbustos i arbres estan principalment constituïts per les estructures de les parets de cel·lulosa de les cèl·lules mortes.

• Quitina

És el principal component de l'exosquelet dels artròpodes que en els crustacis es troba impregnat de carbonat càlcic. Es tracta d'un polímer format per N-acetil glucosamines unides per mitjà d'enllaços beta (1-4). Cada N-acetil glucosamina presenta un enllaç N-glucosídic que es forma entre un -OH d'un monosacàrid i un àtom de nitrogen d'una altre substància. Cada dues d'aquestes molècules formen una quitobiosa. A l'igual que la cel·lulosa forma cadenes lineals que es disposen paral·lelament i s'uneixen mitjançant ponts d'hidrogen formant capes.

Heteropolisacàrids
Són substàncies que quan s'hidrolitzen donen lloc a dos o més tipus diferents de monosacàrids o derivats d'aquest.

• Pectina

Es troba a la paret cel·lular dels teixits vegetals. És molt abundant a la poma, a la pera i al codony. Te una gran capacitat gelificant que s'utilitza per preparar melmelades.

• Agar

S'extreu de les algues vermelles o rodofícies. És molt gelificant i s'utilitza en la microbiologia per a preparar medis de cultius i en la preparació industrial d'aliments.

• Goma aràbiga

És una substància secretada per les plantes que els hi serveix per tancar les ferides i s'utilitza industrialment com a coma d'enganxar.

Els glúcids: Disacàrids

La unió de dos monosacàrids dóna lloc a una estructura anomenada disacàrid. El grup aldehid del primer monosacàrid s'uneix a qualsevol radical del segon monosacàrid desprenent una molècula d'aigua i donant lloc a un enllaç o-glicosídic.
De la mateixa manera que els monosacàrids, els disacàrids són sòlids blancs, cristal·lins, solubles en aigua i dolços.
L'enllaç glicosídic pot ser de dos tipus:

• Monocarbonílic quan s'estableix entre el carboni carbonil (aldehid o cetona) del primer monosacàrid amb un carboni no carbonílic de l'altre monosacàrid. Això fa que el grup carbonil no enllaçat pugui reduir el reactiu de Fehling i per tant sigui fàcilment detectable mitjançant aquesta prova. Aquest enllaç es present en la maltosa, la cel·lobiosa i la lactosa.
• Dicarbonílic és l'enllaç que s'estableix entre els dos grups carbonils dels dos monosacàrids de manera que aquest disacàrid no tindrà la capacitat de reduir el reactiu de Fehling. És el present a la sacarosa on s'estableix entre l'hidròxid del primer carboni anomèric del primer monosacàrid amb l'hidròxid del carboni anomèric del segon monosacàrid.

En funció de si el primer monosacàrid es alfa o beta l'enllaç o-glicosídic s'anomenarà alfa-glicosídic o beta-glicosídic.

• Sacarosa

S'estableix entre una molècula D-glucopiranosa i una altra D-fructofuranosa unides per un enllaç alfa(1-2).
Es troba principalment a la canya de sucre i a la remolatxa sucrera i es comercialitza com el sucre de canya. No té la capacitat reductora per actuar sobre el reactiu de Fehling. Així mateix tot i que la sacarosa es dextrogira, si hidrolitza es torna levogira.

• Lactosa

Està formada per una molècula D-galactopiranosa unida a una D-glucopiranosa mitjançant un enllaç beta(1-4).
El fet que l'enllaç sigui monoglicosídic implica que pot reduir el reactiu de Fehling.
Es troba lliure a la llet dels mamífers de manera que es exclusiva dels animals. És la font principal d'alimentació dels nadons que en néixer comencen a fabricar l'enzim lactasa que serveix per hidrolitzar-la. Si desprès de la lactància es deixa de prendre llet durant un temps prolongat el cos deixa de fabricar aquest enzim i per tant el cos deixa de poder hidrolitzar la lactosa. Això fa que en arribar a l'intestí, la lactosa fermenti i doni problemes intestinals. És l'anomenada intolerància a la lactosa.

• Maltosa

Aquest disacàrid està format per dues molècules D-glucopiranosa unides mitjançant un enllaç alfa(1-4)
Es troba lliure en el gra germinat de l'ordi i d'altres cereals. S'obté industrialment a partir de la hidròlisi del midó i del glicogen i s'utilitza per a la fabricació de begudes alcohòliques com la cervesa i el whisky.
És capaç de reduir el reactiu de Fehling perquè l'enllaç es monoglicosídic.

• Cel·lobiosa

Està format per dues molècules de D-glucopiranosa unides per mitjà de l'enllaç beta(1-4).
No es troba lliure a la natura si no que s'obté per la hidròlisi de la cel·lulosa.
És capaç de reduir el reactiu de Fehling perquè l'enllaç es monoglicosídic.

Els glúcids: Monosacàrids

Els glúcids són la família de biomolècules més important ja que constitueixen la major part de la matèria orgànica de la terra. Estan formats bàsicament per Carboni, Hidrogen i Oxigen. Tot i ser un grup a nivell composicional senzill, ja que la proporció d'aquests tres àtoms generalment és de un carboni per cada dos hidrògens i un oxigen (CnH2nOn) gaudeix d'una diversitat estructural molt elevada.
El nom glúcid prové del grec glykys que significa dolç, ja que els primers glúcids que es van descriure eren aquells que tenien un gust dolç, encara que ara se sap que no tots tenen aquest gust. De la mateixa manera també reben el nom d'hidrats de carboni degut a que la seva composició molecular fa pensar en carbonis hidratats tot i que aquest concepte està molt allunyat de la realitat.
Concretament un glúcid està format per una sèrie d'àtoms de carboni enllaçats entre sí per enllaços covalents i a la vegada enllaçats a grups hidroxils (-OH) i radicals hidrògens (-H) en els seus enllaços lliures a raó d'un grup hidroxil i un radical hidrogen per cada carboni. Així mateix per a ser considerat un glúcid ha de contenir un grup carbonil que pot ser un aldheid (-CHO) o un grup cetona (-CO-). Per tant els glúcids poden rebre el nom de polihidroxialdehids o polihidroxicetones.


Les funcions més importants dels glúcids són:

• Combustible: són la reserva energètica més important ja que intervenen en el cicle de l'ATP.
• Reserva energètica: Algunes de les estructures complexes que poden construir com el midó, serveixen de reserva en molts organismes vius.
• Substrat: estructuralment són la base de moltes altres biomolècules ja que són capaços d'incloure en la seva estructura altres grups funcionals que li confereixen altres propietats.
• Formen part dels àcids nucleics i per tant formen part de la informació genètica continguda en els éssers vius.
• Formen estructures cel·lulars: Alguns dels glúcids complexos tenen funcions de tipus estructural i esquelètiques com la quitina continguda en l'exosquelet d'alguns insectes o la cel·lulosa pròpia de les cèl·lules vegetals.

Els glúcids es classifiquen segons la seva composició i el nombre de cadenes polihidroxialheíques i polihidroxicetones que contenen.

• Quan tenim una sola cadena en diem monosacàrids
• Quan tenim més d'una cadena enllaçades entre sí mitjançant l'enllaç o-glicosídic, però la composició es relativament uniforme, és a dir, no variem de CnH2nOn en diem Holòsids.Dintre d'aquest grup tenim:

• Els disacàrids, quan estan formats per dos monosacàrids.
• Els oligosacàrids quan estan formats per més de dos i fins a deu monosacàrids.
• Polisacàrids quan estan formats per més de deu monosacàrids, generalment centenars.

• Quan tenim estructures que inclouen altres grups funcionals tenim els heteròsids que poden ser:

• Glicolípids
• Glicoproteïnes

Monosacàrids:
Es tracta de molècules relativament senzilles no hidrolizables a molècules més petites i constituïdes per una única cadena de carbonis que poden anar de tres a set. A partir de set són inestables. S'anomenen segons el nombre de carbonis (tri, tetra, penta, hexa, hepta) i amb el sufixe -osa al final.
Per tant tenim els grups de les trioses, tetroses, pentoses, hexoses i heptoses (aquest últim amb pocs exemples a la naturalesa).
Entre les seves propietats cal destacar que es tracta de sòlids cristal·lins de color blanc i generalment dolços, a més de ser hidrosolubles gràcies a la polaritat de la molècula. Així mateix els monosacàrids són capaços d'oxidar-se, és a dir, de perdre electrons en front d'altres substàncies que en guanyar-los es redueixen.
D'altra banda, els glúcids poden distribuir els seus grups hidroxils de forma asimètrica segons els carbonis de manera que poden formar isòmers: estructures tridimensionals diferents amb la mateixa fórmula molecular, aspecte que els hi confereix propietats diferents. Si aquestes estructures són imatges especulars d'altres es diu que estem davant de formes enantiomorfes que poden ser Dextrogir o Levogir en funció desviïn la llum polaritzada cap a la dreta o cap a l'esquerra.

 

• Trioses

Estan formades per tres carbonis C3H6O3. Si tenen un grup aldehid a l'extrem parlem de gliceraldehids i si tenen una cetona en el segon carboni parlem de Dihidroxiacetona. El gliceraldehid té el segon carboni asimètric per tant es poden donar dos isomers: D-gliceraldehid i L-gliceraldehid. Aquest monosacàrids són molt abundants ja que són el metabolit intermedi de la degradació de la glucosa.

• Tetroses

Estan formades per quatre carbonis C4H8O4. Hi han dos aldotetroses: l'eritrosa i la treosa i una cetotetrosa: l'eritrulosa.

• Pentoses

Són monosacàrids de cinc carbonis C5H10O5. En dissolució aquosa tenen tendència a ciclar-se ja que es la forma més estable, per tant fan estructures pentagonals anomenades furan: el grup carbonil reacciona amb el grup hidroxil del penúltim carboni i dóna lloc a un nou grup hidroxil el qual pot estar orientat de dues formes diferents formant dos isòmers anomenats alfa i beta.
D'entre els aldehids la més important es la D-ribosa (D-ribofuranosa), ja que forma part de l'àcid ribonucleic (RNA) i la D-2-desoxiribosa (D-2-desoxiribofuranosa) present en l'àcid desoxiribonucleic (DNA). D'entre les cetopentoses la més important és la D-ribulosa que durant la fotosíntesis reacciona amb el CO2, transformant la inorgànica en matèria orgànica.

• Hexoses

Són monosacàrids amb sis carbonis C6H12O6. Tenen tendència a ciclar-se de manera que els grups aldehids formen estructures hexagonals anomenades piran i els grups cetones formen estructures pentagonals anomenades furan.
L'aldohexosa més abundant en la glucosa mentre que la cetohexosa més freqüent en els vegetals és la fructosa.
Glucosa
És el glúcid més important ja que aporta la major part de l'energia de manera que la major part de les cèl·lules del nostre organisme en depenen. En la natura la trobem lliure de forma natural en els fruïts madurs i en el citoplasma de les cèl·lules.
La glucosa es cicla formant un hexàgon gràcies als carbonis 1 i 5 que queden enllaçats per un oxigen. L'estructura rep el nom de D-glucopiranosa. Aquestes estructures s'uneixen entre sí per formar polisacàrids de gran importància biològica com el midó o el glicogen. És tant dextrogira que també rep el nom de dextrosa.
Fructosa
La hexocetosa es cicla en forma pentagonal i rep el nom de D-fructofuranosa. Se sol trobar lliure a la fruita i associada a la glucosa formant la sacarosa. En el fetge es transforma en glucosa i per tant és el sucre que solen utilitzar els diabètics ja que implicaria una absorció molt lenta. És una molècula molt levogira de manera que també se li anomena levulosa.