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5.1 CONCEPTO Y PROPIEDADES GENERALES
Los hidratos de carbono constituyen el grupo de biomolécu-
las más abundante sobre la superficie terrestre, representan-
do aproximadamente el 75% de la materia orgánica existen-
te. Son las primeras biomoléculas que se forman a partir de
la energía luminosa por medio de la fotosíntesis, de modo
que son esenciales en la homeostasis o equilibrio global del
planeta. Además, son la forma más versátil y rápida de pro-
ducir energía en las células.
Los hidratos de carbono se denominan también carbohi-
dratos, azúcares, sacáridos y glúcidos. Todos son términos
que hacen referencia a su sabor dulce, o a que poseen la com-
posición C n
(H
2
O)
n
. Aunque tales denominaciones subsisten,
no todos los glúcidos tienen sabor dulce, ni responden a tal
composición.
En los animales, los hidratos de carbono son esenciales
desde el punto de vista energético; muchos órganos y célu-
las del cuerpo humano, como el cerebro o los eritrocitos,
obtienen su energía principalmente de la glucosa (véase el
Cap. 14). Pero sus funciones no se restringen a ser fuente
de energía, sino que forman parte de muchas estructuras
celulares y tisulares. Entre ellas se encuentran no sólo los
ácidos nucleicos, sino muchas biomoléculas de composi-
ción compleja con funciones muy diferentes, como son las
glicoproteínas, los glicolípidos (llamados glicoconjugados,
véase el Cap. 15) y los proteoglicanos (véase el Cap. 34)
que son esenciales para el reconocimiento, la adhesión, la
unión celular específica y el sostén de la arquitectura de
los animales superiores (Recuadro 5-1).
Dentro del gran desarrollo del conocimiento genómico,
y al igual que existe un término general para el conjunto
total de las proteínas (proteoma), existe otro para el sub-
conjunto de las proteínas que reconocen los glúcidos, (lec-
tinoma), y para sus componentes (lectinas), de modo que
el prefijo lecti debe también asociarse a los hidratos de
carbono (Recuadro 5-2). Pero en este capítulo, analizare-
mos antes los hidratos de carbono más simples.
HIDRATOS DE CARBONO
Recuadro 5-1.
LA DETERMINACIÓN
DE GLÚCIDOS
EN BIOQUÍMICA CLÍNICA
La D-glucosa es el nutriente esencial de
las células animales y casi el único en
algunos tejidos. Es capaz de proporcio-
nar energía, incluso en condiciones
anaerobias (véase el Cap. 14). Sus
niveles en sangre y orina son dos de los
parámetros más medidos en bio-
química clínica, y de los más impor-
tantes para fines diagnósticos, dietéti-
cos y terapéuticos. El nivel de
glucemia en ayunas se mantiene relati-
vamente constante entre 0.9 y 1.1 g/L,
mediante una regulación hormonal
muy eficaz realizada, principalmente,
por la insulina y el glucagón (véase el
Cap. 17). La diabetes mellitus es una
enfermedad que se detecta por el
aumento de la glucemia, y su diagnós-
tico se confirma por la prueba de tole-
rancia a la glucosa, que consiste en
medir la glucosa en ayunas y a interva-
los de 30 minutos por espacio de 2
horas, después de ingerir una cierta
cantidad de hidratos de carbono. El
nivel de glucemia que se alcanza es
más alto y duradero en diabéticos que
en personas normales. Otros paráme-
tros, como el nivel de glicosilación de
la hemoglobina, son también utiliza-
dos.
A veces, es también necesaria la
determinación de otros monosacáridos,
cuyo nivel en sangre aumenta en deter-
minadas enfermedades hereditarias
relacionadas con el metabolismo de los
glúcidos, como la galactosemia, o la
intolerancia a la fructosa. En todos los
casos, la inmediata alteración de la dieta
para evitar la ingestión de estos azúca-
res mitiga la patología.
Respecto a las determinaciones de
glucosa y los azúcares relacionados,
tanto en sangre como en orina, existen
varios métodos que hacen bien uso de
las propiedades químicas de los mono-
sacáridos, principalmente, el carácter
reductor del carbono anomérico, o bien,
de enzimas específicas para cada uno de
ellos, que dan productos que se pueden
determinar mediante colorimetría en
fase líquida o en tiras de papel reactivas
(véase el Cap. 37).
Estructuralmente, un hidrato de carbono típico es una cade-
na hidrocarbonada con varios grupos alcohol (es decir, carbo-
nos con grupos —OH unidos) y un carbono más oxidado, en
forma de grupo carbonilo (también llamado ceto,
C
— O). Este grupo oxidado puede situarse en el extremo de la
cadena (aldehídos), o adyacente, en posición 2 (cetonas). A
partir de esta estructura básica, existen otros hidratos de carbo-
no con alguna modificación química. La estructura
de los hidratos de carbono está muy relacionada con sus fun-
ciones biológicas y con su facilidad para formar enlaces éster y
éter entre sí o con grupos como el fosfato. Tales funciones son:
- Fuente inmediata de energía para la inmensa mayoría
de las células.
- Precursores, para formar otras biomoléculas, en las
rutas anapleróticas.
- Reserva energética en tejidos, como el hígado y los
músculos.
- Papel estructural en otros tejidos, como el conjuntivo.
5.2 CLASIFICACIÓN
Los hidratos de carbono, incluso sin conjugarse con otras
biomoléculas, presentan tamaños moleculares muy diferen-
tes. En función de ello, se clasifican en monosacáridos, oli-
gosacáridos y polisacáridos.
Los monosacáridos contienen de 3 a 8 átomos de carbo-
no. Son las unidades básicas y no pueden hidrolizarse para
dar azúcares más sencillos.
Los oligosacáridos son compuestos formados por unio-
nes de algunos monosacáridos. Los más importantes tienen
sólo 2 unidades y se llaman disacáridos. A partir de ahí, los
trisacáridos y sucesivos son poco abundantes, y su impor-
tancia en el metabolismo animal es muy escasa.
Los polisacáridos están constituidos por un alto número
de unidades de monosacáridos, que puede superar el millar.
Son largas cadenas lineales o ramificadas, dependiendo del
tipo de unión entre las unidades. Se dividen en homopolisa-
cáridos y heteropolisacáridos, según que estén formados por
el mismo tipo de monosacárido o por varios diferentes.
5.3 MONOSACÁRIDOS
Los monosacáridos se pueden clasificar, a su vez, según tres
criterios:
- Número de átomos de carbono que contienen. Se
nombran con un prefijo que hace referencia a dicho
número y con el sufijo -osa. Así, existen triosas, tetro-
sas, pentosas, hexosas, heptosas y octosas. Las más
importantes son las hexosas, seguidas de las pento-
62
Est ruct uras y f unc i ones de las biomolécul as
Recuadro 5-2.
EL LECTINOMA Y
EL GLICOCÓDIGO
Las interacciones específicas entre las
biomoléculas son la base de muchos
procesos esenciales para la vida de la
célula y la formación de tejidos y orga-
nismos. Esta especificidad se basa en
mecanismos que permiten que una bio-
molécula reconozca y se una a otra bio-
molécula entre millones diferentes, de
forma específica y selectiva. En esta
estereoespecificidad siempre se les ha
asignado a las proteínas el papel de pro-
tagonista principal (piénsese, por ejem-
plo, en las uniones enzima-sustrato o
antígeno-anticuerpo) por el gran núme-
ro de estructuras tridimensionales dife-
rentes que se pueden conseguir en poli-
péptidos, combinando 20 aminoácidos.
Pero la especificidad viene dada por las
dos partes, por las dos moléculas que se
reconocen mutuamente, y los carbohi-
dratos pueden dar lugar a un número
participantes mucho mayor si se tiene
en cuenta el número de unidades posi-
bles y, sobre todo, las posibilidades del
enlace glicosídico respecto al peptídico
en cuanto a variaciones de posición y
configuración. Por ejemplo:
Número de pentapéptidos posibles
con 20 aminoácidos: 20
5
= 3.2 · 10
6
Número de pentasacáridos posibles
con sólo 10 hexosas: 256,000 · 10
10
, es
decir, ¡80 000 posibilidades más con
sólo la mitad de unidades!
Quizás, por ello, los hidratos de
carbono son muy empleados en la
naturaleza para funciones de reconoci-
miento. Aunque su conocimiento está
menos desarrollado que el de las proteí-
nas, el progreso en los últimos años es
evidente. Un ejemplo es la interacción
específica entre un tipo de proteínas
(lectinas) y las moléculas glucídicas.
Las interacciones célula-célula o la
infección y la entrada de toxinas a las
células, suelen responder a este meca-
nismo. La aglutinación de los eritroci-
tos debida a diferentes grupos sanguí-
neos, la unión de la toxina del cólera a
las células intestinales o la fecunda-
ción entre gametos responden a este
tipo de glicocódigo. La dificultad del
estudio de la estructura de las glicopro-
teínas ha dificultado el progreso en el
conocimiento del glicocódigo, pero el
desarrollo de las técnicas de espectro-
metría de masas y la caracterización de
lectinas está permitiendo su rápido
avance, que hace que los glúcidos pue-
dan dejar de ser, a corto plazo, las bio-
moléculas más sencillas, relacionadas
sólo con el metabolismo energético y
los polisacáridos estructurales, para
tener papeles más estelares en el cono-
cimiento molecular/celular.
En el gliceraldehído, coincide que el isómero D es dextrógi-
ro y el L, levógiro, pero en otros hidratos de carbono esto no
sucede. La denominación D o L es un concepto estructural,
mientras que la acción dextrógira o levógira es experimental.
Una alternativa a la denominación D/L es la R/S, que puede
consultarse en textos más avanzados de Química Orgánica.
En los monosacáridos con más carbonos que las triosas,
el número de centros quirales aumenta y, con ello, el núme-
ro de isómeros ópticos posibles. Un compuesto con n carbo-
nos quirales presenta 2
n
isómeros ópticos. Así, existen 4, 8 y
16 aldotetrosas, aldopentosas y aldohexosas diferentes, res-
pectivamente. Por analogía con el D-gliceraldehído, todos los
que tienen el último carbono quiral (el más alejado del grupo
aldehído) con el OH a la derecha se designan de la serie D
(Fig. 5-3), y los que tienen ese carbono con configuración
opuesta, de la serie L. La mayoría de los monosacáridos pre-
sentes en la naturaleza son de la serie D si exceptuamos el
agar marino, formado por L-galactosa, y la configuración D
es la que se entiende por defecto. La Tabla 5-1 presenta la
posición de los carbonos asimétricos para las D-aldosas de
hasta seis átomos de carbono. De ellas, la pentosa D-ribosa y
las hexosas D-glucosa, D-manosa y D-galactosa son las de
mayor importancia metabólica.
Dos estereoisómeros que posean todos sus carbonos asi-
métricos en configuración opuesta se denominan enantióme-
ros o enantiomorfos y tienen el mismo nombre (p. ej., D-glu-
cosa y L-glucosa). Los estereoisómeros no enantiómeros se
llaman diastereoisómeros. Dentro de éstos, las parejas que
se diferencian sólo en la configuración de sólo un carbono
asimétrico se llaman epímeros. Por ejemplo, la D-glucosa y la
D-manosa son epímeros en el carbono 2, y la D-glucosa y la
D-galactosa son epímeros en el carbono 4 (Fig. 5-4).
Respecto a las cetosas, a igual número de átomos de car-
bono que las aldosas, presentan un carbono asimétrico
menos. Así, las cetopentosas tienen 2 átomos de carbono qui-
64
Est ruct uras y f unc i ones de las biomolécul as
Representación de Fischer general de una D-aldo-
sa, mostrando el C1 aldehídico y los 2 últimos carbonos. El
número de carbonos en la caja central varía, desde 0 en las trio-
sas hasta 5 en las octosas.
CHO
H C OH
CH 2
OH
C 1
Cn-
Cn
C 2 a Cn-
Tabla 5-1. Configuración de los carbonos quirales en D-aldosas con hasta 6 carbonos
Triosas D-gliceraldehído D
Tetrosas D-eritrosa d D
D-treosa i D
Pentosas D-ribosa d d D
D-arabinosa i d D
D-xilosa d i D
D-lixosa i i D
Hexosas D-alosa d d d D
D-altrosa i d d D
D-glucosa d i d D
D-gulosa d d i D
D-manosa i i d D
D-idosa i d i D
D-galactosa d i i D
D-talosa i i i D
D denota la configuración del último carbono quiral, el que determina la serie. Los restantes carbonos tienen el hidroxilo a la
derecha (d) o la izquierda (i) en la representación de Fischer. Los enantiómeros L del mismo nombre son los que tienen la
configuración contraria en todos los carbonos quirales.
rales y 4 estereoisómeros, y las cetohexosas tienen 3 carbo-
nos quirales y 8 estereoisómeros posibles. Conviene men-
cionar la cetopentosa D-ribulosa, esencial en la fotosíntesis, y
la cetohexosa D-fructosa, que salvo la obligada diferencia en
los carbonos 1 y 2, tienen el resto de los carbonos con la
misma configuración que la D-ribosa y la D-glucosa, respec-
tivamente.
5.4.3 Anomería y mutarrotación. Un mayor grado
de estereoisomería
La estructura de Fischer se llama también abierta, pero no es
la única para estos compuestos. Cuando las pentosas y hexo-
sas se disuelven en agua, el grupo carbonilo tiene una gran
tendencia a formar un enlace, que se llama hemiacetálico,
con el hidroxilo de uno de los carbonos más distantes de
dicho grupo (generalmente, el correspondiente al último car-
bono asimétrico o, a veces, el del carbono terminal). Así, se
produce una estructura cíclica que se denomina furanósido o
piranósido, según tenga, respectivamente, 5 ó 6 átomos-vér-
tice. La Figura 5-5 muestra las estructuras cíclicas más
comunes formadas por la D-glucosa (un piranósido) y la
D-fructosa (un furanósido). Las aldopentosas como la
D-ribosa y las cetohexosas, como la D-fructosa también pue-
den formar estructuras piranósido por formación del enlace
con el carbono terminal, pero son minoritarias. Estas estruc-
turas cíclicas se denominan estructuras de Haworth. Por
convenio, en ellas, el oxígeno hemicetálico se encuentra en el
vértice superior derecho y el grupo —CH 2
OH terminal, hacia
arriba del plano que forma el ciclo. El resto de los grupos OH
se sitúa hacia abajo o arriba del plano, según que se encuen-
tren orientados, respectivamente, a la derecha o la izquierda
en la estructura de Fischer.
Una vez formado el enlace hemiacetálico, el carbono car-
bonílico se transforma en un nuevo centro asimétrico, lo que
crea un nuevo par de estereoisómeros para cada monosacári-
do. Este carbono se llama anomérico, y los dos estereoisó-
meros son una pareja de anómeros que se designan por las
letras griegas y , según que el nuevo grupo hidroxilo se
oriente, respectivamente, hacia abajo o arriba del plano (Fig.
Los anómeros y son estables cristalizados y tienen
actividad óptica distintas ya que la actividad óptica de una
molécula es la suma de las actividades ópticas de cada car-
bono quiral (p. ej., la - D-glucosa tiene un poder rotatorio
específico de 112°, mientras que la - D-glucosa lo tiene de
19°). Sin embargo, los anómeros disueltos no son estables
puesto que el enlace hemiacetálico puede romperse y refor-
marse, lo que permite la transformación neta de uno en otro,
estableciéndose un equilibrio dinámico entre ambos (Fig. 5-6).
Hidratos de c arbono
65
Representación de Fischer de 6 de los monosacá-
ridos más frecuentes, 3 aldohexosas (glucosa [Glc], manosa
[Man] y galactosa [Gal]), una cetohexosa (fructosa [Fru]), una
aldopentosa (ribosa [Rib]) y una cetopentosa (ribulosa [Rub]).
Todas son de la serie D y las diferencias respecto a la glucosa se
marcan en azul.
CHO
CH 2
OH
CHO CHO CHO
CH 2
OH CH 2
OH CH 2
OH
CH 2
OH CH 2
OH
CH 2
OH CH 2 OH
D-Glc D-Man D-Gal D-Fru D-Rib D-Rub
Enlace hemiacetálico para la ciclación interna de
piranosas y furanosas y la equivalencia entre las representacio-
nes de Fischer y de Haworth para la D-glucosa y D-fructosa.
1 2 3 4 5 6
D-Glucosa
2
3
4
5
1
D-Fructosa
6
R C
R C
Enlace hemiacetálico
5
3
4
2
1
4
3
5 2
1
6
6 CH 2
OH
C
O
CH 2
OH
O
CH 2 OH
HO R’
O
H
O R’
OH
H
CH 2
OH
O
OH, H
OH, CH 2
OH
CH 2 OH
O
Mutarrotación entre la -glucosa y la -glucosa
mediante el equilibrio con la forma abierta o de Fischer.
1
2
4
3
5
6
6
5
6
5
1
3 2
4 1
3 2
4
H O
C
CH 2 OH
D-Glucosa D-Glucosa D-Glucosa
CH 2
OH
O
H
OH
CH 2 OH
O
H
OH
van el grupo aldehído en el otro extremo y la posibi-
lidad de estructura cíclica y anomería. El ácido
D-glucurónico, derivado de la D-glucosa, es un inte-
grante muy común en polisacáridos estructurales y,
además, participa en mecanismos de destoxificación
mediante la formación de derivados glucurónidos,
fácilmente eliminables en la orina. Los ácidos aldó-
nicos tienen oxidado el carbono 1, por lo que no
ciclan y dan lugar a anómeros. Participan en ciertas
reacciones del metabolismo, como es el caso del
ácido D-glucónico. Finalmente, los ácidos aldáricos,
como el ácido D-glucárico, son dicarboxílicos y ape-
nas participan en el metabolismo animal.
d) Otros derivados ácidos contienen modificaciones
estructurales más abundantes. Entre ellos, cabe citar
por su importancia el ácido ascórbico o vitamina C, y
los ácidos murámico y neuramínico, que en su forma
acetilada son componentes, respectivamente, de las
paredes celulares bacterianas y de la cubierta de célu-
las animales (Fig. 5-9 y Recuadro 5-3).
Hidratos de c arbono
67
Recuadro 5-3.
ÁCIDOS SIÁLICOS
Se denominan ácidos siálicos a una
familia de derivados del ácido neuramí-
nico, que se encuentran en los extremos
terminales de los oligosacáridos de una
gran variedad de glicolípidos y glico-
proteínas. Estas sustancias se encuen-
tran en los extremos de las proteínas de
reconocimiento celular implicadas en
muchos procesos biológicos, desde for-
mar parte de receptores celulares para
la entrada de micoplasmas, virus, toxi-
nas bacterianas, de ciertos anticuerpos
específicos, y de participar en procesos
de interacción o adhesión celular,
incluidos los que determinan la fecun-
dación entre gametos.
Existen principalmente 3 familias
que se diferencian en el sustituyente
sobre el carbono 5 de la estructura bási-
ca. Sus representantes más sencillos
(Fig. 5-10) son el ácido N-acetilneura-
mínico (abreviado, Neu5Ac o, también,
NANA), el ácido N-glicolilneuramínico
(Neu5Gc) y el ácido desaminoneuramí-
nico (Kdn por o ácido 2-ceto-3-desoxi-
D-glicero-D-galactonónico). El más
común es el ácido N-acetilneuramínico
(p. ej., su contenido está entre el 80-
90% del total en glicolípidos y glico-
proteínas determinantes de los grupos
sanguíneos 0, A, B y AB, en las mem-
branas de los eritrocitos), pero existen
otros miembros de cada familia con
hidroxilos sustituidos por grupos Acilo
(Ac) Lactilo (Lt), Sulfato (S), Fosfato
(P) o Metilo (Me), lo que da una gran
diversidad al grupo.
El N-glicolilneuramínico (Neu5Gc)
ha tomado una cierta importancia en los
últimos años, como consecuencia de ser
una de las pocas biomoléculas, hasta
ahora conocidas, que diferencia el ser
humano de los primates superiores. El
Neu5Gc se forma a partir del NANA
por una hidroxilasa dependiente de
nucleótidos de citosina, y ese gen está
completo y activo en la mayoría de los
animales, incluyendo los primates supe-
riores, pero está truncado en el cromo-
soma humano, por lo que la proteína no
tiene actividad enzimática y no puede
llevar a cabo la hidroxilación que pasa
el resto N-acetil a N-glicolil (el ácido
acético es CH 3 —COOH y el glicólico
CH 2 OH—COOH). Dicha truncación
génica es utilizada como un marcador
del momento del reloj biológico en el
que se produjo la separación entre los
primates superiores y los homínidos
durante la evolución, y la ausencia de
Neu5Gc como un marcador de tejido
humano (véase el Cap. 39).
Sin embargo, en ciertos casos se ha
descrito la presencia en seres humanos
de pequeñas cantidades de Neu5Gc.
Parece que esto es debido a la ingestión
en la dieta, ya que estos productos son
mal digeridos y pueden acumularse en
nuestros tejidos, integrándose en la
estructura de nuestros propios glicocon-
jugados. Los productos lácteos de leche
de cabra y las carnes rojas son los
nutrientes que presentan una mayor
riqueza en Neu5Gc, con gran diferencia
(Tabla 5-2). Además, el Neu5Gc es muy
antigénico, por lo que estimula el siste-
ma inmunológico y la aparición de anti-
cuerpos específicos que pueden ser res-
ponsables de ciertas enfermedades o
trastornos humanos si se mantienen a
una concentración alta durante tiempos
relativamente largos. Este alto conteni-
do de Neu5Gc ha llegado a cuestionar la
idoneidad de tales alimentos.
Estructura de las 3 unidades más importantes de los
ácidos siálicos, los ácidos 5-acetilneuramínico, 5-glicolilneuramí-
nico y desaminoneuramínico.
Neu5Ac
Neu5Gc
Kdn
HOCH 2
OH
CH 2 OH
COOH
OH
CH 2
OH
CH 3
OH
CH 2 OH
O
O
O
e) Azúcares esterificados. Los azúcares pueden esteri-
ficarse por reacción de algún grupo hidroxilo con
ácido fosfórico o sulfúrico. Los azúcares fosfato tie-
nen gran importancia para el metabolismo, y partici-
pan en las rutas, tanto de degradación como de bio-
síntesis de los polisacáridos. También se encuentran
en los ácidos nucleicos (véase el Cap. 8) y de varias
coenzimas (véase el Cap. 9). Los ésteres sulfúricos
participan menos en el metabolismo, y más en la
estructura de polisacáridos de tejidos mineralizados
y fibrosos.
5.6 EL ENLACE GLICOSÍDICO
5.6.1 Naturaleza del enlace
Genéricamente, los hemiacetales pueden reaccionar, a tra-
vés del hidroxilo libre que tienen en su carbono anomérico,
con hidroxilos de otro alcohol para dar lugar al enlace ace-
tálico (Fig. 5-11). En el caso de los hidratos de carbono,
este enlace se nombra enlace glicosídico, y el compuesto
resultante se llama glicósido. Como el carbono anomérico
tiene dos configuraciones, el enlace glicosídico puede ser
de dos tipos, y.
Algunos glicósidos derivados de la D-glucosa (por tanto,
glucósidos) tienen importancia farmacológica. Por citar algu-
nos, la florricina se obtiene de la corteza del peral e inhibe la
reabsorción de la glucosa en el riñón, ocasionando glucosu-
ria, mientras que la ouabaína es un glucósido de los deno-
minados cardíacos, que contiene un alcohol de naturaleza
esteroide (véase el Cap. 6) e inhiben la bomba iónica ATP-
asa Na
/K
(véase el Cap. 10), afectando la contracción del
músculo cardíaco.
En realidad, el enlace glicosídico no es exclusivo del
átomo de oxígeno, y en algunos casos se forma con grupos
nitrogenados. El ejemplo más abundante de ello es el enlace
N-glicosídico, se encuentra en los nucleósidos y nucleótidos,
donde el carbono anomérico de la pentosa se une a uno de los
nitrógenos presentes en la base (normalmente, con configu-
ración (véase el Cap. 8).
68
Est ruct uras y f unc i ones de las biomolécul as
Tabla 5-2. Riqueza en Neu5Gc en algunos alimentos
Atún 32 0.1 0.03 27
Pollo 76 0.1 0.08 27
Leche de vaca 262 3 7.9 710
Mantequilla 40 3 1.2 45
Queso de vaca 160 4 6.4 600
Cordero 101 18 18.2 4860
Cerdo 134 19 25.5 5130
Queso de cabra 95 42 39.9 5550
Ternera 80 40 30.1 11600
Enlace acetálico (glicosídico) y formación de
acetales (glicósidos). Si el alcohol R 3 es también un azúcar, el
producto obtenido es un oligosacárido.
Enlace acetálico
Hemiacetal + Alcohol Acetal
H
OR 2
R 1 C O H HO R 3
H
OR 2
R 1 C O R 3
R 3
CH 2
OH
OH O
CH 2
OH
O
O R 3
HO
La celulosa constituye la biomolécula más abundante de la
naturaleza, ya que contiene el 50% del carbono orgánico de la
biosfera (constituye el 50% de la madera y casi el 100% del
algodón). Está formada por cadenas lineales de masa molecu-
lar de entre 200 y 400 kDa, compuestas por unidades de D-glu-
cosa unidas por enlaces (1 4) (Fig. 5-14). Estos enlaces no
son hidrolizados por las enzimas digestivas humanas, lo que
explica que la celulosa no sea digerible. Los rumiantes sí la
digieren, gracias a la acción de celulasas de su flora bacteriana.
La quitina es muy semejante a la celulosa, con enlaces
glicosídicos (1 4) y cadenas lineales, pero la unidad del
polímero es la N-acetil-2-D-glucosamina (Fig. 5-14).
5.8.2 Heteropolisacáridos
Estos polisacáridos tienen funciones estructurales, y suelen
estar formados por unidades de ácidos urónicos y aminoazú-
cares acetilados, unidos de forma alternante por enlaces de
tipo. Sin embargo, a veces contienen monosacáridos neu-
tros o modificados con grupos sulfato. Se denominan tam-
bién glicosaminoglicanos o mucopolisacáridos, pero, fre-
cuentemente, se encuentran unidos en forma covalente a una
cadena proteica, formando proteoglicanos, tal como se des-
cribe en el Capítulo 34, donde se puede encontrar una des-
cripción más detallada de este tipo de estructuras complejas.
70
Est ruct uras y f unc i ones de las biomolécul as
Estructura de los 2 componentes del almidón, la
amilasa lineal y la amilopectina ramificada. Obsérvense los
enlaces glicosídicos
(1 4) (1 4)
Glucosa Glucosa Glucosa
Amilasa
(1 6)
Amilopectina
O O
O O O
O
CH 2 CH OH 2 CH OH 2 OH
O
CH 2 OH
O O
O O O
O
CH 2 CH OH 2 OH
O
CH 2
Estructura de los homopolisacáridos estructura-
les celulosa y quitina. Obsérvense los enlaces glicosídicos
(1 4)
Glucosa Glucosa Glucosa
CELULOSA
O
(1 4)
(1 4)
QUITINA
(1 4)
NAcGlcNH 2 NAcGlcNH 2 NAcGlcNH 2
O O O
CH 2 OH CH 2 OH CH 2 OH
O
O O O
CH 2
OH CH 2
OH CH 2
OH
O
NHCO - CH 3
NHCO - CH 3
NHCO - CH 3
O
O O
Hidratos de c arbono
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- Los hidratos de carbono son biomoléculas con unidades
que, desde el punto de vista de química orgánica, pue-
den considerarse aldehídos o cetonas (aldosas o ceto-
sas), con funciones alcohol en el resto de sus carbonos.
Las unidades más abundantes son de 5 ó 6 carbonos
(pentosas y hexosas).
- La existencia de los grupos hidroxilo da lugar a que los
carbonos sean asimétricos y, por tanto, tengan actividad
óptica. Las combinaciones de configuraciones de cada
carbono asimétrico dan lugar a una gran cantidad de isó-
meros, aunque sólo unos pocos tienen importancia
metabólica.
- En función de la configuración del último carbono asi-
métrico, se establecen dos familias, D y L. Los monosa-
cáridos más abundantes e importantes son de la serie D.
- La representación de las unidades se realiza básicamen-
te en forma abierta (Fischer) o cíclica (Haworth). En la
cíclica se forma un enlace hemiacetálico, que es rever-
sible y da lugar a la formación de dos anómeros y la
posibilidad de mutarrotación entre ellos cuando se
encuentran en disolución.
- Las unidades pueden sufrir distintas transformaciones
químicas, dando lugar a gran cantidad de derivados. Los
de más importancia biológica son los alditoles, desoxia-
zúcares, aminoazúcares, ácidos aldónicos y urónicos y
fosfoazúcares.
- Al formarse hidratos de carbono más complejos, según
el número de unidades que posean se clasifican en
monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos. La
unión de unidades a otros tipos de biomoléculas da lugar
a glicoconjugados.
- En estos compuestos, el enlace que se forma se denomi-
na glicosídico. Este enlace tiene dos configuraciones
posibles (alfa, , y beta, ) y da lugar a estructuras line-
ales o ramificadas según la posición del grupo alcohol
que reacciona, generalmente con un carbono anomérico.
RESUMEN
