GLÚCIDOS.
1.-CONCEPTO Y CLASIFICACIÓN.
Los glúcidos, también llamados azúcares o sacáridos, son un grupo de biomoléculas orgánicas muy abundante en la naturaleza. Concretamente la celulosa, el principal componente de la madera, que es de naturaleza glucídica, quizás sea la biomolécula más abundante en la biosfera. Los glúcidos se definen sencillamente desde el punto de vista químico comopolihidroxialdehídos o polihidroxicetonas, o bien sustancias que por hidrólisis dan lugar a este tipo de compuestos. Los polihidroxialdehídos son compuestos orgánicos en los que todos los átomos de carbono están unidos a un grupo hidroxiloexcepto uno de ellos que forma parte de un grupo aldehído, mientras que las polihidroxicetonas son compuestos orgánicos en los que todos los átomos de carbono están unidos a un grupo hidroxilo excepto uno que forma parte de un grupo cetona. Muchos glúcidos responden a fórmulas empíricas que se pueden escribir como (C H2O)n, por lo que antiguamente se pensó que eran algún tipo de combinación de carbono y agua y se les llamó hidratos de carbono. Hoy sabemos que esta denominación es químicamente engañosa, pero quizás esté demasiado arraigada como para que sea abandonada definitivamente; de todos modos no se recomienda su uso.
Existen dos clases principales de glúcidos:
a) Monosacáridos.- También llamados osas. Son azúcares simples, no hidrolizables, que consisten en una sola unidad de polihidroxialdehído o polihidroxicetona. Se clasifican a su vez en aldosas y cetosas.
b) Ósidos.- Son azúcares complejos que, cuando sufren hidrólisis, liberan monosacáridos. Están formados por un número variable de monosacáridos unidos covalentemente entre sí. Algunos ósidos se componen exclusivamente de monosacáridos y se denominan holósidos, mientras que otros contienen además otros componentes de naturaleza no glucídica y se denominan heterósidos.
En el siguiente recuadro aparece una clasificación de los distintos tipos de glúcidos.
Algunas de las subdivisiones se irán desarrollando a lo largo de este tema.
2.-MONOSACÁRIDOS.
Los monosacáridos son los azúcares más sencillos, pues no pueden descomponerse por hidrólisis para dar lugar a otros azúcares más simples. En la naturaleza se encuentran en estado libre, desempeñando importantes funciones, pero también se encuentran formando parte de otros azúcares más complejos, los ósidos, de los cuales son sus sillares estructurales.
La estructura básica de todos los monosacáridos es una cadena de átomos de carbono no ramificada en la que todos ellos están unidos por enlaces simples. Uno de estos átomos de carbono está unido a uno de oxígeno por un enlace doble formando un grupo carbonilo; todos los demás están unidos a grupos hidroxilo. Si el grupo carbonilo se encuentra en un extremo de la cadena carbonada el monosacárido es un aldehído y recibe el nombre de aldosa; si el grupo carbonilo se encuentra en cualquier otra posición el monosacárido es una cetona y recibe el nombre de cetosa (Figura 7.1). Los monosacáridos naturales tienen entre tres y ocho átomos de carbono, aunque los de siete y ocho son relativamente raros. Según tengan 3, 4, 5, 6... carbonos se denominan respectivamente triosas, tetrosas, pentosas, hexosas.... Existen aldosas y cetosas para cada una de estas longitudes de cadena. La nomenclatura de los monosacáridos se resume en la siguiente tabla:
Nº de CARBONOS
|
ALDOSAS
|
CETOSAS
|
3
|
ALDOTRIOSAS
|
CETOTRIOSAS
|
4
|
ALDOTETROSAS
|
CETOTETROSAS
|
5
|
ALDOPENTOSAS
|
CETOPENTOSAS
|
6
|
ALDOHEXOSAS
|
CETOHEXOSAS
|
7
|
ALDOHEPTOSAS
|
CETOHEPTOSAS
|
8
|
ALDOOCTOSAS
|
CETOOCTOSAS
|
Los monosacáridos son compuestos sólidos, cristalinos, de color blanco, solubles en agua y de característico sabor dulce. Entre sus propiedades químicas destaca su poder para reducir el licor de Fehling, siendo esta reacción de gran utilidad para identificarlos experimentalmente.
3.-ESTEREOISOMERÍA DE LOS MONOSACÁRIDOS.
Todos los monosacáridos con excepción de ladihidroxiacetona (una cetotriosa) son compuestosquirales, es decir, poseen uno o más átomos de carbono asimétricos (unidos a 4 sustituyentes distintos), y por lo tanto pueden aparecer en diferentes formas estereoisómeras ópticamente activas. La aldosa más simple, el gliceraldehído, tiene un átomo de carbono asimétrico, y presenta por lo tanto dos formas estereoisómeras que son imágenes especulares no superponibles una de la otra, es decir, dos enantiómeros (Figura 7.2). Para representar sobre el papel las estructuras tridimensionales de los monosacáridos se suelen emplear las llamadasfórmulas en proyección de Fisher tales como las que aparecen en la parte superior de la Figura 7.2. Por convenio se establece que el estereoisómero que, en la proyección de Fisher, presenta el grupo hidroxilo unido al átomo de carbono asimétrico hacia la derecha es el D-gliceraldehído, y el que lo presenta hacia la izquierda es el L-gliceraldehído.
Los monosacáridos de mayor longitud tienen más de un átomo de carbono asimétrico, y por lo tanto aparecen en un número mayor de formas estereoisómeras. En general, un monosacárido con n átomos de carbono asimétricos presenta 2nestereoisómeros. En las aldosas todos los átomos de carbono son asimétricos con excepción del carbono carbonílico y del que se encuentra en el otro extremo de la cadena. Las cetosas, por tener el grupo carbonilo en un carbono secundario, tienen un átomo de carbono asimétrico menos que las aldosas de igual longitud, y por lo tanto tendrán la mitad de estereoisómeros. Una aldosa con x átomos de carbono tendrá n=x-2 carbonos asimétricos; una cetosa tendrá n=x-3. Todo ello aparece resumido en la siguiente tabla.
nºde carbonos
x
|
nº de Casimétricos
n
|
nº de estereoi-sómeros
N=2n
| |
ALDOSAS
|
3
|
1
|
21=2
|
4
|
2
|
22=4
| |
5
|
3
|
23=8
| |
6
|
4
|
24=16
| |
CETOSAS
|
3
|
0
|
20=1
|
4
|
1
|
21=2
| |
5
|
2
|
22=4
| |
6
|
3
|
23=8
|
Los estereoisómeros de los monosacáridos de cada una de las diferentes longitudes de cadena se pueden dividir en dos grupos o series atendiendo a la configuración (D o L) del átomo de carbono asimétrico más alejado del átomo de carbono carbonílico. Si ésta es como la del D-gliceraldehído (grupo OH hacia la derecha) el monosacárido pertenece a la serie D; si es como la del L-gliceraldehído pertenece a la serie L. Con muy pocas excepciones, los monosacáridos presentes en la naturaleza pertenecen a la serie D. En la Figura 7.3 se representan las fórmulas estructurales en proyección de Fisher de las aldosas y cetosas de la serie D que tienen entre 3 y 6 átomos de carbono.
Para cada longitud de cadena existen otras tantas formas estereoisómeras pertenecientes a la serie L. Por ejemplo, las aldohexosas poseen 4 átomos de carbono asimétricos, por lo tanto podrán aparecer en 24 = 16 formas estereoisómeras: las ocho que aparecen en la Figura 7.3 y otras ocho pertenecientes a la serie L. Cada uno de los estereoisómeros de la serie D es además enantiómero (imagen especular no superponible) de su homónimo de la serie L (la D-glucosa y la L-glucosa son enantiómeros). Cuando dos estereoisómeros difieren solamente en la configuración de uno de sus átomos de carbono asimétricos se dice que son epímeros (por ejemplo la D-glucosa y la D-manosa)
Por el hecho de poseer centros quirales, los monosacáridos presentan actividad óptica, es decir, cuando se encuentran en disolución acuosa hacen girar el plano de vibración de la luz polarizada. Los monosacáridos que lo hacen girar hacia la derecha se denominan dextrógiros (+) y los que lo hacen girar hacia la izquierda se denominan levógiros (-). El hecho de que un monosacárido sea dextrógiro o levógiro es completamente independiente de su pertenencia a la serie D o a la serie L.
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