Los
carbohidratos — este nombre viene de la fórmula
empírica de estos compuestos (CH2O)n — son
aldehídos y cetonas de polialcoholes. Se clasifican
en función del tipo y número de productos
que se forman al hidrolizarse en medio ácido: |
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Monosacáridos: carbohidratos que no pueden hidrolizarse. |
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Disacáridos: al hidrolizarse producen dos monosacáridos
(iguales o diferentes). |
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Oligosacáridos: al hidrolizarse dan
de tres a diez moléculas de monosacáridos. |
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Polisacáridos: al hidrolizarse producen
más de diez moléculas de monosacáridos. |
En forma sólida son de color blanco, cristalinos, muy solubles en agua e insolubles en disolventes no polares. La mayoría tienen sabor dulce. Como hemos visto, no pueden ser hidrolizados en moléculas más sencillas. Son los azúcares más sencillos, son aldehídos (aldosas) o cetonas (cetosas) con dos o más grupos hidroxilo. Los monosacáridos pueden subdividirse en grupos según el número de átomos de carbono que poseen: |
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Triosas (CH2O)3 |
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Tetrosas (CH2O)4 |
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Pentosas (CH2O)5 |
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Hexosas (CH2O)6 |
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Heptosas (CH2O)7 |
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Octosas (CH2O)8 |
Pueden subdividirse, además, en aldosas y cetosas según tengan un grupo aldehído
o
ceto:
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D-gliceraldehido |
D-eritrosa |
D-treosa |
D-ribosa |
D-arabinosa |
D-xilosa |
D-lixosa |
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D-alosa
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D-altrosa
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D-glucosa
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D-manosa
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D-gulosa
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D-idosa
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D-galactosa
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D-talosa
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Dihidroxiacetona
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D-eritrulosa |
D-ribulosa
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D-xilulosa
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D-psicosa
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D-fructosa
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D-sorbosa
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D-tagatosa
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Los
azúcares presentan estructura cíclica. El
grupo carbonilo es un grupo muy reactivo y forma hemiacetales
al reaccionar con un grupo –OH propio o de otra molécula.
En el caso de que la cadena del azúcar sea lo suficientemente
larga (4-6 átomos de carbono), uno de los grupos
hidroxilo de la misma molécula puede reaccionar
con el grupo carbonilo para formar un hemiacetal cíclico,
que se halla en equilibrio con la forma de aldehído
o de cetona libre. Los
éteres de hidroxilo hemiacetálico reciben el nombre
de glucósidos. |
De
esta forma, por ejemplo la glucosa, el monosacárido más
común, se puede represen-
tar
de tres maneras:
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Las estructuras cíclicas de estos monosacáridos
pueden ser de tipo piranosa (anillo de 6 elementos) o de
tipo furanosa (anillo de 5 elementos), la nomenclatura
se debe a que son similares a las compuestos conocidos
como pirano y furano: |
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 -D-glucopiranosa
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 -D-glucopiranosa
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| -D-fructofuranosa
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-D-fructofuranosa
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D-glucuronato
Un derivado carboxílico de la glucosa D-glucuronato,
que forma parte de los glucurónidos y
está
presente en los glucosaminoglucanos.
-D-glucuronato
Aminoazúcares
Diversos grupos hidroxilo de los monosacáridos
se pueden sustituir por grupos amino. Entre las más
conocidas están la Glucosamina (2-amino-2-desoxi-D-glucosa)
y la galactosamina (2-amino-2-desoxi-D-galactosa). |
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| -D-glucosamina
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-D-galactosamina
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Aminoazúcares ácidos
El
ácido N-acetilmurámico, derivado de la N-acetil-glucosamina,
participa en la formación de
las paredes bacterianas y asegura
así su rigidez.
Ácidos siálicos
El
ácido neuramínico es una cetosa de nueve átomos
de carbono que resulta de la condensación del ácido
pirúvico con la D-manosamina. El ácido neuramínico
no existe en estado libre, sino que siempre se presenta combinado
(N-acetil, N-glucosil, O-acetil, O-glucosil). Estas combinaciones
constituyen los ácidos siálicos. |
Los
ácidos siálicos son de gran interés en biología.
Intervienen en la formación
de las glucopro-
teínas así como de los glucolípidos
de las membranas celulares.
Ácido L-ascórbico
El ácido L-ascórbico es la vitamina C y es un compuesto muy reductor.
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L-ascórbico |
L-dehidroascórbico |
Desoxiazúcares
Son azúcares en los que se ha sido eliminado
el oxígeno de un grupo hidroxilo, dejando el hidrógeno.
Entre los desoxiazúcuras tenemos 2-desoxirribosa
es uno de los componentes fundamentales del ADN. |
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D-2-desoxirribosa |
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L-fucosa
(6-desoxi-L-galactosa), forma parte de los poliósidos
de la leche y las glucoproteínas. L-ramnosa (6-desoxi-L-manosa)
está presente en la pared de algunas células
bacterianas y vegetales |
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| 6-desoxi-L-galactosa L-fucosa |
6-desoxi-L-manosa L-ramnosa |
Inositoles o ciclitoles
Los inositoles o ciclitoles son derivados del ciclohexano
en los cuales un hidrógeno de
cada carbono ha sido reemplazado
por un grupo hidroxilo.
Los disacáridos son azúcares compuestos por dos residuos de monosacáridos unidos por un enlace glucosídico (éter), con pérdida de una molécula de agua al realizarse dicha unión. El enlace glucosídico es la formación de un acetal entre el -OH anomérico de un monosacárido y un -OH de otro monosacárido; es estable frente a la acción de las bases, sin embargo se hidroliza frente a los ácidos. Podemos hablar de dos grandes grupos de disacáridos dependiendo de la existencia o no de un -OH anomérico libre (es decir, si no entra o si entra a formar parte del enlace glucosídico): |
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Reductores: presentan un -OH anomérico libre. |
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No
reductores: no
presentan ningún -OH anomérico libre. |
Los disacáridos se nombran indicando el lugar
de formación del enlace glucosídico, el tipo
de configuración cíclica y el nombre de los
azúcares que intervienen. Por ejemplo, la lactosa
es la 1-  -D-galactopiranosil-4- -D-glucopiranosa: |
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Los disacáridos más importantes son los que se detallan a continuación:
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Los
oligosacáridos al hidrolizarse dan de tres a seis moléculas
de monosacáridos. Así los trisacáridos están formados
por la condensación de tres moléculas de monosacáridos.
Por ejemplo la radinosa que es -D-galactopiranosil [1 6] -D-glucopiranosil [12] -D-fructofuranosido
es el azúcar de la remolacha. |
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Los polisacáridos, también llamados poliósidos o glucanos, están formados por más de 10 residuos de monosacáridos. A continuación, se resumen las características más importantes de los principales tipos de polisacáridos. Almidón El almidón está formado por una cadena a-glucosídica, que es un polímero de glucosas unidas a través
de enlaces 1 La amilosa constituye de un 15 a un 20% del almidón y tiene estructura helicoidal no ramificada. La amilopectina constituye un 80-85% del almidón y consiste en
cadenas muy ramificadas, de 24 o 30 residuos de glucosa
unidos por enlaces 1 |
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Glucógeno
El glucógeno es el polisacárido que se
almacena en el organismo animal, a veces se designa como
almidón animal. El glucógeno posee una estructura
mucho más ramificada que la de la amilopectina,
con cadenas de 11 a 18 residuos de -glucopiranosa unidos por enlaces glucosídicos [14] y ramificaciones unidas a las cadenas por medio de
enlaces glucosídicos [16]. |
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Celulosa
La celulosa es un constituyente importante del armazón
de los vegetales. Consiste en unidades de -D-glucopiranosa
unidas por enlaces [14]
formando cadenas rectas y largas, reforzadas por enlaces
cruzados de puentes de hidrógeno. La celulosa no
puede ser digerida por muchos mamíferos, incluyendo
el hombre (debido a la carencia de una hidrolasa que
ataque el enlace [14]).
En el intestino de los rumiantes y otros herbívoros
existen microorganismos capaces de hidrolizar estos enlaces ,
haciendo disponible la celulosa como fuente calórica
importante para tales animales. |
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Quitina
La quitina es un tipo de polisacárido de gran
importancia estructural en los invertebrados. Se puede
encontrar en los exoesqueletos de crustáceos e insectos.
Las unidades básicas son N-acetil-D-glucosaminas
unidas por enlaces [14] glucosídicos. |
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Glucosaminoglucanos
Los glucosaminoglucanos (mucopolisacáridos) están
constituidos por cadenas de carbohidratos complejos, caracterizándose
por contener aminoazúcares y ácidos urónicos.
Cuando estas cadenas se unen a una molécula de proteína,
el compuesto se conoce como un péptidoglucano. Se
encuentran relacionados con elementos estructurales de
los tejidos animales, como la elastina y el colágeno
o como el propio tejido óseo. Presentan la propiedad
de retener grandes cantidades de agua y de adoptar una
conformación extendida en disolución, por
lo que son útiles a la hora de acojinar o lubricar;
en la manifestación de estas propiedades es importante
el gran número de grupos -OH y de cargas negativas
de estas moléculas, lo que permite, por el establecimiento
de fuerzas de repulsión, que se conserven relativamente
separadas entre sí las cadenas de carbohidratos.
Ejemplos de este tipo de polisacáridos son: el ácido
hialurónico, el sulfato de condroitina y la heparina. |
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Heparina: (2-sulfato
de D-glucuronato 14)
6 sulfato de N-sulfo-D-glucosamina (14) |
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Acido
hialurónico: D-glucuronato (13)
N-acetil-D-glucosamina) (14) |
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4-Sulfato
de condroitina: D-glucuronato (13)
N-acetil-D-glucosamina) (14) |
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Glucoproteínas (mucoproteínas)
Las
glucoproteínas existen en muchas condiciones diferentes
en los líquidos corporales y en los tejidos, incluso
en las membranas celulares. Son proteínas que contienen
carbohidratos en diversas proporciones, adheridos a ellas
en forma de cadenas cortas o largas (más de 15 unidades),
ramificadas o no. Dichas cadenas se denominan cadenas oligosacáridas.
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