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LOS GLÚCIDOS22BAXX5124_02 10/6/09 10:16 Página 28

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Concepto de glúcido y clasificación

Monosacáridos

Disacáridos

Oligosacáridos

Polisacáridos

Funciones biológicas de los glúcidos

Los glúcidos, también denominados hidratos de carbono yazúcares, son sustancias orgánicas bien conocidas por la opi-nión pública, que los asocia generalmente a cuestiones dieté-ticas o a determinadas enfermedades como la diabetes (pre-sencia de «azúcar» en sangre). Son componentes de los seresvivos en los que desempeñan tres tipos de funciones: energé-tica, estructural e informativa.

La función energética es quizá la más conocida y se debe alhecho de la facilidad con que tales sustancias son descom-puestas por el metabolismo de los seres vivos. La glucosa es lamolécula de elección cuando se trata de obtener mucha ener-gía con rapidez.

La función estructural está relacionada con su capacidadde polimerizarse y formar grandes cadenas. Así, la celulosa,que forma parte de la pared celular de las células vegetales,es la biomolécula orgánica más abundante de la Biosfera.

La función informativa o de reconocimiento permite a lascélulas mantener su identidad. Determinados glúcidos presentesen la cara externa de la membrana celular, permiten a las célulasser reconocidas por otras de la misma o de diferente clase.

Aparte de sus usos tradicionales en la industria farmacéuti-ca y de alimentación, las aplicaciones de los glúcidos estánexperimentando un auge insospechado. Una nueva rama deinvestigación bioquímica, la Glucómica, ha puesto de mani-fiesto numerosas aplicaciones de sustancias glucídicas, princi-palmente en el campo de la Farmacología.

Resumen

Actividades

Ampliación

Glucómica

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Los glúcidos son biomoléculas orgánicas que puedendefinirse como polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas(o sustancias que producen tales compuestos por hidróli-sis). Más adelante veremos que, a pesar de ser bastanteprecisa, esta definición no es exacta, puesto que en losseres vivos los grupos aldehído y cetona están en formahemiacetal y hemicetal.

Están formados básicamente por carbono (C), hidróge-no (H) y oxígeno (O), y su fórmula empírica es Cm(H2O)n.Este hecho motivó que cuando comenzaron a estudiarse sepensara que eran hidratos de carbono, nombre que hizofortuna y todavía se emplea, aún cuando tal denominaciónno se corresponda en absoluto a su estructura química.

También han sido denominados azúcares por su carác-ter dulce. Sin embargo, aunque muchos azúcares lo son,hay bastantes que no tienen esa propiedad, por lo que elnombre no ha permanecido. Curiosamente la palabra glú-cido, que es la que tiene mayor predicamento en la actua-lidad, deriva del griego clásico y significa, precisamente,dulce.

Según el número de unidades moléculares que poseen,los glúcidos se clasifican en los siguientes grupos:

• Monosacáridos: son los más simples. Sólo contienenun grupo aldehído o cetona en su molécula. Suelentener de 3 a 12 átomos de carbono.

• Disacáridos: formados por la unión de dos monosacá-ridos.

• Oligosacáridos: formados por la unión de unos pocosmonosacáridos, generalmente entre 3 y 15.

• Polisacáridos: formados por la unión de numerososmonosacáridos.

Son los glúcidos más sencillos. No pueden descompo-nerse en otros glúcidos más pequeños o más simples.Químicamente están constituidos por una cadena depolialcoholes con un grupo aldehído o cetona.

Son dulces, solubles en agua y forman cristales blancosque por el calor pueden caramelizarse.

Los monosacáridos pueden reducir el Cu2+ a Cu+, enmedio básico, propiedad que se utiliza para su reconoci-miento químico (pruebas de Fehling y de Benedict).

Su principal función en los organismos es energética,aunque algunos de ellos entran a formar parte de la com-posición de moléculas con funciones muy diferentes (en losácidos nucleicos, ATP y otros nucleótidos, etc.).

�� Estructura de los MonosacáridosLos monosacáridos están formados por cadenas carbo-

nadas de 3 a 7 átomos de carbono. Se nombran añadien-do el sufijo -osa al prefijo que indica el número de carbo-nos de la molécula. Los más abundantes y de mayorimportancia biológica son las triosas, las pentosas y lashexosas.

Aquellos monosacáridos que tienen un grupo funcio-nal aldehído (—CHO), localizado siempre en el C1, sedenominan aldosas, y los que tienen un grupo cetona —CO— , localizado siempre en el C2, se denominan cetosas.La denominación puede concretarse más anteponiendo alnombre ya citado el prefijo que hace referencia al grupofuncional distintivo. Por ejemplo, en la fig. 2.2 se puedeapreciar la estructura de una aldotetrosa y de una cetote-trosa.

Los monosacáridos presentan carbonos asimétricos(están unidos a cuatro grupos funcionales diferentes), loque determina un tipo de estereoisomería. Estos estereoi-sómeros son compuestos que, aunque tienen la mismafórmula empírica, se diferencian entre sí por la distintacolocación de sus átomos en el espacio, lo que les confie-re diferentes propiedades físicoquímicas y biológicas.

Tema 2 Los glúcidos30

CONCEPTO DE GLÚCIDO Y CLASIFICACIÓN1 MONOSACÁRIDOS2

Fig. 1.1. Los principales grupos funcionales presentes en lasbiomoléculas orgánicas.

– OH

OH

– NH2

– C

– C

H

O

O

C O

Grupo alcohol

Grupo aldehído

Grupo cetona

Grupo ácido

Grupo amino

GGrruuppooss ffuunncciioonnaalleess eenn llaass bbiioommoolléé--ccuullaass oorrggáánniiccaass

Fig. 2.1. Fórmulasestructurales de unaaldotetrosa y de unacetotetrosa.

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Actividad óptica

Fijémonos en el monosacárido más simple con este-reoisomería, el gliceraldehído, que sólo tiene un carbo-no asimétrico (fig. 2.2). Si colocamos dicho carbono enel centro de un tetraedro imaginario, se obtienen dosesteroisómeros que son como un objeto y su imagenespecular. El compuesto cuyo OH queda a la derecha ysale hacia el observador se denomina D- gliceraldehidoy el compuesto cuyo grupo OH queda a la izquierda,saliendo hacia el observador, es el L- gliceraldehido.Estos dos compuestos son un tipo de estereoisómerosque se denominan enantiómeros o enantiomorfos ysólo difieren entre sí por su estructura espacial y por sucomportamiento respecto a la luz polarizada.

Cuando un rayo de luz polarizada pasa a través deun enantiómero, el plano de polarización gira (fig. 2.3).Más aún, los enantiómeros separados hacen girar elplano de la luz polarizada en cantidades iguales peroen direcciones opuestas.

Los compuestos que desvían el plano de polarizaciónde la luz a la derecha se dice que son dextrógiros, y seles representa por el signo (+), y los compuestos quedesvían el plano de polarización de la luz a la izquierdase llaman levógiros, y se les representa con el signo (–).

Todos los estereoisómeros de un monosacárido cuyo—OH del carbono asimétrico más alejado del grupoaldehído o cetona queda a la derecha, se dice que sonde la serie D (fig. 2.5), y aquellos estereoisómeros cuyo—OH del carbono asimétrico más alejado del grupoaldehído o cetona queda a la izquierda, se dice que sonde la serie L.

I. Las moléculas de la vida 31

a) Indica como nombrarías a los siguientes monosacáridosque tienen:

- 6 átomos de carbono y un grupo aldehido- 5 átomos de carbono y un grupo cetona- 4 átomos de carbono y un grupo aldehido- 7 átomos de carbono y un grupo cetona

b) ¿Qué papel desempeñan en un polarímetro el polarizador yel analizador? Ten en cuenta que ambos son filtros que sólopermiten el paso de la luz que vibra en un mismo plano.

c) a) Escribe la fórmula de los enantiómeros de los glúcidosde la figura 2.1.

AAccttiivviiddaaddeessFig. 2.2. Los enantiómeros del gliceraldehído.

planos devibración

de la luzpolarizador

luz

luz polarizada

plano devibraciónde la luz

modificacióndel planode vibraciónde la luz

αrecipiente con una

disolución de agua y fructosa

0°45°

90°

135°180°

225°

270°

315°analizador

Fig. 2.3. Esquema de un polarímetro.

Fig. 2.4. Los enantiómeros de la glucosa.

Los dos enantio-morfos no sonsuperponibles.

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La mayoría de los monosacáridos tienen más de uncarbono asimétrico y en estos casos se cumple que cuan-tos más átomos de carbono asimétricos tiene un com-puesto más estereoisómeros tendrá, de tal forma que sin es el número de átomos de carbono asimétricos, elnúmero de estereoisómeros será 2n.

Los enantiómeros se denominan con el mismo nom-bre cambiando solamente la letra que hace referencia ala serie D o L. Así, por ejemplo, la L-glucosa tendrá unafórmula estructural que será la imagen especular de laD-glucosa, lo mismo que ocurre con el D y el L-gliceral-dehído.

El hecho de que los monosacáridos sean dextrógiroso levógiros es independiente de que pertenezcan a laserie D o L. Por ejemplo, la D-glucosa y la L-glucosa sondextrógiras. En la figura 2.5 representamos algunas delas aldosas y cetosas de mayor relevancia en el metabo-lismo.

En la naturaleza, los monosacáridos más frecuentespertenecen a la serie D. Todos los glúcidos que intervie-nen en el metabolismo en el ser humano y en la mayo-ría de los seres vivos se incluyen en esta serie.

El porqué la evolución ha seleccionado los glúcidos Dy no los L constituye un problema que la investigacióntodavía no ha resuelto. Lo cierto es que las enzimasencargadas del metabolismo no reconocen los glúcidos

L y óbviamente sí lo hacen con los D. En esta caracterís-tica se basa el método de Pasteur, para diferenciar yseparar en antiómeros D y L: los microorganismos con-sumen los primeros y dejan intactos los segundos.

Las enzimas pueden diferenciar los distintos estereoi-sómeros y por tanto seleccionarlos, lo que tiene granimportancia biológica.

Fig. 2.5. Fórmulas lineales de los principales monosacáridos de la serie D. Los carbonos asimétricos se muestran en color rojoy en color negro los que no lo son.

a) Fíjate en la fórmula de la cetotriosa (fig. 2.5). ¿Presentaactividad óptica? ¿Cómo es su enantiómero?

b) Escribe la fórmula de los enantiómeros de la D-galactosay de la D- ribosa

c) Hemos sintetizado en el laboratorio un monosacárido quedenominaremos incógnita que cristaliza y forma dos tiposde cristales que son unos la imagen especular de losotros, por lo que suponemos que unos corresponden aisómeros D y otros a isómeros L. El experimento ha sidocaro y nos interesa identificar “quien es quien”. ¿Cómopodríamos saber qué cristales serían D- incógnita y cuá-les L- incógnita?

d) ¿En los glúcidos hay relación entre los isómeros D y L y laforma en que giran el plano de polarización de la luz?

e) ¿Qué diferencia hay entre la ribosa y la desoxirribosa?¿Cuál de las dos tiene más estereoisómeros?

AAccttiivviiddaaddeess

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�� Formas cíclicas

Los aldehídos y las cetonas, en solución acuosa, reac-cionan fácilmente con los grupos alcohol para dar lugara hemiacetales y hemicetales respectivamente (fig. 2.6a y b).

Las cadenas lineales de monosacáridos no son rígi-das, pues los enlaces de carbono forman ángulos próxi-mos a los 110°, lo cual permite que en una cadena hayamuchos giros, y uno de ellos puede hacer que el penúl-timo grupo OH se enfrente con el grupo aldehído ocetona (fig. 2.7).

Cuando esta circunstancia se da, se forma un hemia-cetal o un hemicetal y se origina una estructura cíclicadel monosacárido (fig. 2.7).

Los anillos pentagonales se denominan furanósicospor su semejanza con el furano, y los hexagonales sedenominan piranósicos por su parecido con el pirano(fig. 2.8). De ahí la denominación fructofuranosa y glu-copiranosa con las que se conocen las formas cíclicas dela fructosa y glucosa respectivamente.

Fig. 2.7. Formación de las estructurascíclicas de la D-glucosa y la D-fructosa.

Fig. 2.6. a) Formación de un hemiacetal; b) Formación de un hemicetal; c) Ciclado de una hexosa por formación de un hemiacetal.

Los giros de los enlaces de las cadenascarbonadas acercan el grupo aldehído (ocetona) al grupo OH del último carbonoasimétrico de la hexosa lo que facilita laformación del hemiacetal (o del hemicetal).

La formación de un hemiacetal en laglucosa produce una molécula hexago-nal (piranosa).

La formación de un hemicetal en lafructosa produce una molécula penta-gonal (furanosa).

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Las estructuras cíclicas que se han representadohasta ahora son las proyecciones de Haworth. El planodel anillo es perpendicular al plano del papel, y la líneagruesa está más cerca del espectador. Cuando el oxíge-no se coloca detrás (alejado del espectador) y el carbo-no 1 a la derecha, los monosacáridos de la serie D tie-nen el grupo CH2OH arriba (fig. 2.9).

Formas anoméricas

Al formarse las formas cíclicas, aparece en los mono-sacáridos un nuevo carbono asimétrico, aquél en el queestaba el grupo aldehído o cetona, que recibe el nom-bre de carbono anomérico. De esta forma, aparece laposibilidad de dos nuevos estereoisómeros, que recibenel nombre de anómeros o formas anoméricas, y se nom-bran anteponiendo al nombre del monosacárido lasletras griegas αα o ββ según que el grupo OH del carbonoanomérico quede abajo o arriba de la estructura cíclica.En la fig. 2.10 aparecen las estructuras de la α-D-gluco-piranosa y de la β-D-glucopiranosa.

En disolución acuosa, las formas α y β están conti-nuamente interconvirtiéndose a través del paso inter-medio, que es la forma lineal, que está siempre presen-te aproximadamente en un 1%. Como el paso de unanómero a otro supone un cambio en los valores derotación del plano de la luz polarizada, a este fenóme-no se le denomina mutarrotación. Para el caso de la glu-cosa, el equilibrio se alcanza cuando existe en la disolu-ción un 63,6 % de forma β y un 36,4 % de forma α, loque da como resultado un valor de rotación del planode la luz polarizada de +52,7°.

Por último, conviene advertir que las formas cíclicasde los glúcidos son las que se presentan más común-mente en la naturaleza.

a) ¿Pueden ciclarse las triosas? ¿Y las tetrosas? ¿Por qué?

b) Dibuja una cetoheptosa lineal de manera que todos losgrupos OH queden a la derecha. Cíclala. ¿Qué anillo seobtiene?

c) ¿Cuál es la fórmula lineal de las moléculas adjuntas?


Fig. 2.9. Estructura cíclica de la D-ribosa y la D-galactosa.

Fig. 2.10. Formación de la α-D-glucopiranosa y la β-D-glu-copiranosa.

Fig. 2.8. Fórmulas estructurales del furano y del pirano.

La interconversión α β (mutarrotación)requiere necesariamente un estadio inter-medio en el que el glúcido se encuentra enforma lineal.

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Están constituidos por dos monosacáridos unidosmediante un enlace O-glicosídico con pérdida de unamolécula de agua (fig. 3.1).

Los disacáridos conservan las mismas propiedadesfísicas que los monosacáridos, es decir, son dulces, solu-bles en agua y forman cristales blancos que se carameli-zan con el calor.

Pueden hidrolizarse (o sea romperse su molécula porla adición de una molécula de agua) dando lugar a losmonosacáridos componentes. La hidrólisis puede llevar-se a cabo en medio ácido en caliente, o con la interven-ción de enzimas específicas.

Los disacáridos son reductores, siempre y cuando elcarbono anomérico (el que lleva el grupo hemiacetálico)de alguno de sus monosacáridos no intervenga en elenlace O-glicosídico, pues de esa manera, en disoluciónacuosa, puede aparecer la estructura lineal de esemonosacárido, que es la que goza del poder reductor(fig. 3.2).

Aunque se suelen utilizar nombre propios para desig-nar a los diversos disacáridos, existe una nomenclaturaquímica que se basa en utilizar el sufijo il para el nom-bre del primer monosacárido indicando a continuación,y entre paréntesis, los carbonos entre los que se realizael enlace. Finalmente se nombra el segundo monosacá-rido terminado en ósido, si en el enlace interviene el car-bono anomérico de cada monosacárido o en osa, si en elenlace sólo interviene un carbono anomérico y el otroqueda libre (figs. 3.1 y 3.3).

�� Principales disacáridosComo disacáridos de interés biológico podemos citar

los siguientes:• Sacarosa (α-D-glucopiranosil (1,2) β-D-fructofuranósi-

do): es el azúcar corriente de mesa. Se obtiene comer-cialmente de la remolacha o de la caña de azúcar.También está presente en muchas frutas, como losdátiles y los higos, y en el néctar de muchas flores. Estáformada por la unión de α-D-glucosa y β-D-fructosa,por medio de un enlace O-glicosídico entre los carbo-nos 1 de la primera y 2 de la segunda (fig. 3.1), moti-vo por el que no es reductora. Se emplea para edulco-rar alimentos y bebidas.La sacarosa es dextrógira, pero al hidrolizarse se vuel-ve levógira porque el carácter levógiro de la fructosaprevalece sobre el carácter dextrógiro de la glucosa.Se la denomina entonces azúcar invertido, comosucede por ejemplo en la miel.

• Maltosa: es el azúcar de malta (cebada germinada);aparece cuando se descomponen los polisacáridosalmidón y glucógeno por hidrólisis.

DISACÁRIDOS3

Fig. 3.1. Formación de la sacarosa mediante la unión de laα-D-glucosa y la β-D-fructosa

Fig. 3.2. Maltosa. a) Estructura; b) Proceso de mutarrotación.

Formación de la sacarosamediante la unión α-D-glu-cosa y β-D- fluctosa conun enlace O–glicosídico.

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Está formada por la unión de una molécula de α-D-Glucosa con otra D-Glucosa, por medio de un enlaceO-glicosídico entre los carbonos 1 de la primera y 4de la segunda (fig. 3.2); al quedar libre el carbono 1de esta última, la maltosa posee carácter reductor. Lasegunda molécula de glucosa experimenta mutarro-tación por lo que se puede presentar en forma α y β.En la figura 3.2 se muestra la forma β que es la másabundante.

• Lactosa: es el azúcar de la leche de los mamíferos. Suestructura molecular (en forma β) puede apreciarseen la fig. 3.3. Está formada por β-D-galactosa y D-glu-cosa, que conserva libre el carbono anomérico, por loque también presenta poder reductor.

• Isomaltosa: no existe libre en la naturaleza, sino queaparece cuando se descomponen por hidrólisis lospolisacáridos almidón y glucógeno. Está formadapor dos moléculas de α-D-glucosa pero aquí el enla-ce O-glicosídico se establece entre el carbono 1 de laprimera y el 6 de la segunda.

• Celobiosa: tampoco existe libre en la naturaleza, sinoque aparece durante la descomposición del polisacá-rido celulosa. Está formada por dos moléculas de β-D-glucosa unidas por un enlace O-glicosídico entre elcarbono 1 de la primera y el 4 de la segunda.

Están formados por la unión de varios monosacáridos,generalmente entre 3 y 15, unidos por enlaces O-glicosí-dicos.

Existe una gran diversidad de estos glúcidos, puespuede variar el número, las ramificaciones, el tipo demonosacáridos que se unen y la forma de enlazarse losmonosacáridos para formar una cadena de oligosacárido.

Algunas cifras nos pueden dar idea de la potencialdiversidad de los oligosacáridos:

• Al estudiar los disacáridos, hemos visto que unamisma hexosa (la glucosa) puede dar lugar a variosdisacáridos distintos (maltosa, isomaltosa, celobiosa)según el modo de formación del enlace O-glicosídi-co. Teniendo en cuenta todos los posibles modos deformación del enlace (en cinco posiciones distintaspara cada glucosa y teniendo en cuenta los isómerosα y β), el número de disacáridos distintos sería de 64,todos isómeros estructurales de fórmula empíricaC12H22O11.

• Si construimos ahora trisacáridos y hacemos entraren combinación todas las hexosas, obtendríamosmás de 1000 estructuras diferentes.

• Si aumentamos el número de monosacáridos, y ade-más hacemos entrar en juego no sólo las hexosassino todos los monosacáridos, el número de posibili-dades crece enormemente (fig. 4.1).

Esta enorme diversidad dota a los oligosacáridos de supropiedad más importante, que es, la capacidad de alma-cenar información. De hecho, ésta es la principal funciónque cumplen estos compuestos en el lugar donde princi-palmente se encuentran en la naturaleza: en la superficieexterior de la membrana celular.

Fig. 3.3. Estructura de la lactosa (forma β).

a) Escribe la fórmula de la lactosa en forma α. Hidrolízala.Escribe los compuestos resultantes de la hidrólisis y nóm-bralos.

b) Si la sacarosa es dextrógira, explica por qué, al hidrolizar-la en disolución acuosa, se convierte en levógira.

c) Indica si son glúcidos reductores la sacarosa, la lactosa yla maltosa. Explica por qué.

d) Escribe la fórmula de la celobiosa.


OLIGOSACÁRIDOS4

OO

OO

O

O

O

OO

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

OO

O

O

O

O

O

O

OO

O

O

O

��

��

O O O O O O O O O O O

Fig. 4.1. Muestra de las posibles combinaciones, por la granvariedad de uniones, entre los monómeros en los oligosacáridos

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Están constituidos por la unión de muchos monosacá-ridos mediante enlaces O-glicosídicos con pérdida de unamolécula de agua por cada enlace. El número de monosa-cáridos de cada molécula de polisacárido, oscila entreunos pocos cientos y varios miles, dando lugar a cadenasde gran longitud y pesos moleculares muy elevados.

No son dulces, ni cristalizan, ni son solubles en agua,aunque algunos, como el almidón, forman solucionescoloidales (el engrudo de almidón). No poseen carácterreductor. Desempeñan funciones de reserva energética(como por ejemplo, el glucógeno y el almidón) o bienfunciones estructurales (como por ejemplo, la celulosa).

Se distinguen dos grandes tipos de polisacáridos:

a) Homopolisacáridos: formados por un solo tipo demonosacárido, caso del almidón, glucógeno, celulosa,quitina y pectina.

b) Heteropolisacáridos: formados por más de un tipo demonosacáridos, como la hemicelulosa, agar-agar,gomas y mucopolisacáridos.

• Almidón. Constituye la principal reserva alimenticia delas plantas. Es en realidad una mezcla de dos polisacá-ridos: amilosa y amilopectina.La amilosa es un polímero de α-D-glucosa cuyas molé-

culas están unidas por enlaces O-glicosídicos entre el car-bono 1 de una y el 4 de la siguiente (fig. 5.1). La cadenade amilosa adopta la conformación arrollada helicoidal-mente que se empaqueta de forma irregular (fig. 5.2).

La amilopectina se diferencia de la anterior en que encada 24 ó 30 restos de glucosa aparece una ramificaciónde la cadena gracias a la formación de enlaces O-glicosí-dicos entre el carbono 1 de una glucosa y el 6 de otra, taly como describimos al hablar de la isomaltosa. La amilo-pectina tiene mayor masa molecular relativa que la ami-losa; contiene del orden de 106 moléculas de glucosa.

En la digestión del almidón han de intervenir dos enzi-mas: la α-amilasa que rompe los enlaces α (1-4), y laα-dextrinasa, que rompe los enlaces α (1,6).

Durante la digestión del almidón van apareciendomoléculas de dextrina (oligosacárido con ramificaciones),maltosa, isomaltosa y glucosa, quedando al final del pro-ceso solamente la glucosa.

POLISACÁRIDOS5

Fig. 5.1. Estructura química de la amilosa.

Fig. 5.2. Disposición helicoidal de la molécula de amilosa. a) aspecto general de la cadena; b) detalle de la misma.

La amilosa forma largascadenas espirales sinramificar.

a b

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38 Tema 2 Los glúcidos38

• Glucógeno: llamado también “almidón animal”, ya queconstituye el polisacárido de reserva alimenticia de losanimales. Se almacena en las células musculares y hepá-ticas. Su estructura es similar a la amilopectina, pero conmás ramificaciones, pues éstas aparecen cada 8 ó 10moléculas de glucosa de la cadena lineal (fig. 5.4 c).La hidrólisis del glucógeno es similar a la del almidón,aunque actúan otras enzimas específicas, una que

rompe los enlaces α(1-4) por los extremos no reducto-res y otra que rompe los enlaces α(1-6).

• Celulosa: es la biomolécula más abundante del plane-ta dado que constituye el principal componente de lapared de las células vegetales. Está formada por unas15 000 moléculas de D-glucosa unidas por el enlace gli-cosídico β(1-4) en cadenas lineales no ramificadas (fig.5.5).

Fig. 5.5.Estructura químicade la celulosa.

Fig. 5.4. a) Estructura ramificada común de la amilopectina y del glucógeno; b) cadena de amilopectina y c) cadena de glucógeno.

La amilopectina y el glucógeno compartenla misma estructura química. Sin embar-go, las cadenas de amilopectina (izquier-da) se ramifican cada 24-30 restos de glu-cosa, mientras que las de glucógeno(derecha) lo hacen cada 8-10.

a

b c

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El enlace β(1-4) confiere a la molécula una gran resis-tencia, y esa es una de las cualidades que tienen lasestructuras hechas a base de esta sustancia: las paredes delas células vegetales, cuyo componente principal es lacelulosa, llegan a soportar 20 atmósferas de presiónosmótica, y en las plantas, la celulosa es el principal com-ponente de las estructuras de sostén.

En la fig. 5.6 se aprecia cómo la celulosa se coloca enla pared celular en forma de láminas paralelas. Cada fibrade celulosa está formada por muchas cadenas (entre 60 y70) del polímero D-glucosa colocadas paralelamente, dis-puestas de modo extendido y unidas por enlaces dehidrógeno. Esta estructura cohesionada por los enlaces dehidrógeno contribuye a la resistencia a la rotura de lasfibras de celulosa y, además, las hace insolubles en agua apesar de ser hidrófilas.

La mayoría de los animales no digieren la celulosa porcarecer de enzimas que rompan el enlace β(1-4). No obs-tante, los herbívoros contienen en su tubo digestivo bac-terias y protozoos que poseen la enzima celulasa, capazde hidrolizar dicho enlace. De todas maneras, este proce-so hidrolítico es muy lento.• Quitina. Es un polisacárido que está presente en el

exoesqueleto de los artrópodos y en la pared celularde muchos hongos.La estructura de las fibras de quitina es muy similar ala de la celulosa, con láminas paralelas unidas porpuentes de hidrógeno. El polisacárido se forma porrepetición de un derivado de la glucosa: la N-acetil-D-glucosamina, cuyas moléculas se unen por enlaces O-glicosídicos β(1-4).

• Pectina. Es un polisacárido que contribuye a la forma-ción de la pared celular de todas las plantas terrestres.Su extraordinaria capacidad gelificante hace de la pec-tina un componente fundamental para la fabricaciónde mermeladas. Es un polímero de un derivado de lagalactosa.

�� HeteropolisacáridosHemicelulosa. Forma parte también de la pared celu-

lar. Es un polímero de xilosa, arabinosa y otros monosacá-ridos.

Agar-agar. Presente en las algas rojas; es muy indigeri-ble y se usa como medio de cultivo de microorganismos yen la industria alimenticia como espesante.

Gomas vegetales. (Arábiga, de cerezo, de garrofín, deciruelo, etc.). Son exudados vegetales viscosos que segre-gan determinadas especies de plantas para cubrir y cerraruna herida. Estos exudados, al secarse en el aire, se con-vierten en masas cristalinas, traslúcidas y quebradizas quedisueltas en agua sirven de pegamento.

Mucopolisacáridos. Constituyen la sustancia básicaintercelular del tejido conjuntivo de los animales confi-riéndole viscosidad y elasticidad. Ejemplos de mucopolisa-cáridos son: el ácido hialurónico, que forma una cubiertapegajosa en los óvulos y en algunas bacterias patógenas,y que también está presente en el líquido sinovial; la con-droitina, presente en el tejido cartilaginoso y la heparina,sustancia anticoagulante presente en algunas células delas paredes de las arterias.

Fig. 5.6. Celulosa: a) Asociación de moléculas; b) Ultraestructura; c) Micrografía electrónica de fibras de celulosa.

a) ¿Qué prueba química sencilla podrías hacer para diferen-ciar si el contenido de un tubo de ensayo es almidón o glu-cosa?

b) El almidón, al ser expuesto a la acción del yodo, adquiereuna coloración azul oscura. Si eliminamos la clorofila deuna hoja (para que no interfiera el color verde) y la introdu-cimos en una disolución de lugol (que contiene yodo)adquiere color azul. Si tapamos durante tres días, cubrién-dola con papel de aluminio, una hoja de una planta y luegola cortamos, la decoloramos y la sumergimos en lugol, noadquiere la coloración azul oscura. Explica por qué se pro-ducen estos fenómenos.


Cada fibra de celulosa está formada por 60-70 cadenas del polímero de glu-cosa que se mantienen unidas entre si por puentes de hidrógeno. Dichos enla-ces pueden establecerse entre átomos de una misma cadena, entre cadenassituadas en el mismo plano y entre cadenas situadas en diferentes planos.

a b c

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�� Función energéticaLa glucosa es la fuente de energía celular por excelen-

cia. En los animales es esencial el mantenimiento de unaconcentración adecuada de glucosa en la sangre. En con-diciones normales, el cerebro utiliza solamente la glucosacomo fuente de energía. Por ello, los músculos esqueléti-cos y el hígado almacenan glucosa en forma de glucóge-no. Después de una comida, el exceso de glucosa se poli-meriza como glucógeno; una vez completada la reserva elsobrante de glucosa se almacena como grasa.

Las reservas de glucógeno muscular y hepático desem-peñan funciones completamente diferentes. El glucógenomuscular es el combustible de reserva de las fibras muscu-lares y su función es aportar energía para el proceso de lacontracción muscular. La función del glucógeno hepáticoes la de suministrar glucosa para su utilización en otrostejidos a través del mantenimiento de la concentración deglucosa en sangre. Hay que tener en cuenta que en con-diciones de ayuno, la reserva de glucógeno hepático seagota en menos de 24 horas. Por ello, el glucógeno cons-tituye una forma de almacenamiento de energía a cortoplazo.

De todos modos, la reserva energética a largo plazoen los animales son los lípidos. Los animales almacenanglucógeno, a pesar de ser energéticamente menos renta-ble que la acumulación de lípidos, porque, en primerlugar, los músculos movilizan más rápidamente el glucó-geno que las grasas, y en segundo lugar porque los ani-males no pueden convertir los ácidos grasos en glucosa.

Si en los animales la glucosa es la molécula de eleccióntransportada por el sistema circulatorio, en las plantas esla sacarosa el glúcido que circula por el floema desde laspartes verdes a toda la planta. La sustancia de reserva deutilización inmediata en las plantas es el almidón, cuyaestructura, menos ramificada que el glucógeno lo hacemenos fácilmente hidrolizable, cosa que no es un incon-veniente para el metabolismo de las plantas, más lento.

�� Función estructural y mecánicaLa celulosa constituye la biomolécula más abundante

de la Biosfera. Su función es eminentemente estructural,puesto que es el componente principal de la pared de lascélulas vegetales. Algunos protozoos, hongos y bacterias,pueden descomponerla hasta glucosa, lo que supone unsuministro energético importante para estos organismosy para otros como los herbívoros y las termitas que alber-gan a algunos de ellos en su tubo digestivo.

Otros polisacáridos estructurales importantes son laquitina presente en el exosqueleto de los artrópodos y enla pared celular de muchos hongos y la pectina que formaparte de la pared celular de las plantas terrestres.

La ribosa, forma parte de la molécula del RNA, del ATPy del NADH y la desoxirribosa del DNA

Los mucopolisacáridos poseen propiedades especiales:el ácido hialurónico, presente en los líquidos articulares eslubricante, la condroitina del tejido cartilaginoso (fig. 6.1)es cementante, etc.

�� Función informativaLos oligosacáridos se combinan con lípidos y con pro-

teinas de la membrana plasmática formando gicolípidos yglicoproteínas. La parte glicídica de estos compuestosconfiere a la superficie exterior de la membrana celular suidentidad, de manera que las distintas células se recono-cen y diferencian por los oligosacáridos presentes en lasuperficie de cada una de ellas. Los oligosacáridos sontambien receptores de otras moléculas que inducen reac-ciones muy diversas en las células.

�� Otras funcionesEl D-gliceraldehido y la dihidroxiacetona, son impor-

tantes metabolitos intermediarios en el metabolismoenergético celular. La D-ribulosa es una pentosa clavesobre la que se fija el CO2 en el Ciclo de Calvin. La fructo-sa se encuentra presente en muchos frutos y es un com-ponente del semen.

40 Tema 2 Los glúcidos40

FUNCIONES BIOLÓGICAS DE LOSGLÚCIDOS6

Fig. 6.1. La condroitina abunda en la matriz del tejido cartila-ginoso.

a) Explica las ventajas evolutivas de almacenar glucógenocomo molécula energética de disposición inmediata

b) Explica por qué es conveniente para la supervivencia delindividuo que la hidrólisis del glucógeno muscular sea másrápida que la del glucógeno hepático.


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Resu

men


Los glúcidos

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Define aldosa, cetosa, cetotriosa, carbono asimétri-co, enantiómero, dextrógiro, mutarrotación, proyecciónde Haworth.

Relaciona las siguientes columnas

Indica si son verdaderas o falsas las siguientes afirma-ciones añadiendo, en su caso, las soluciones verda-deras.a) Todos los glúcidos naturales son de la serie D.b) La fructosa no puede reducir al Cu2+.c) La sacarosa no puede reducir al Cu2+.d) Los disacáridos no presentan mutarrotación.e) La D-Glucosa y la L-Glucosa sólo se diferencian en

la posición espacial de los grupos del C-5.f) La sacarosa no se puede hidrolizar.g) La amilosa es un polímero estructural.

Explica por qué el anillo de la glucosa es hexagonal yel de la fructosa es pentagonal. ¿Se podría ciclar lafructosa de manera que obtuviéramos un anillo hexa-gonal.

¿Por qué en la proyección de Haworth, el grupoCH2OH siempre queda por encima del plano.

Al nombrar los glúcidos se suele anteponer una seriede símbolos: D, L, (+), (-), α, β. Explica el significadode cada uno de ellos.

Escribe la fórmula de la L-glucosa y de la L-manosa ycíclalas. ¿Qué papel biológico desempeñan estos azú-cares?

Diferencia desde el punto de vista de su disolución enagua los siguientes compuestos: glucosa, agar-agar,almidón, celulosa, sacarosa y D-gliceraldehido y L-gli-ceraldehido. ¿Cuáles de estas sustancias son hidrófo-bas.

¿Qué es un polarímetro? ¿Cómo funciona? ¿Puedetener cualquier longitud el tubo que contiene la diso-lución del glúcido a analizar?

¿Qué diferencia hay entre la hidrólisis de la amilosa y lade la amilopectina? ¿Y entre la hidrólisis de la amilopec-tina y la del glucógeno?

En un tubo de ensayo colocamos una disolución coloi-dal de un glúcido.

a) Le hacemos la prueba de Fehling. Indicar el resulta-do esperado.

b) Escupimos en el tubo y tras 2 minutos le hacemos laprueba de Fehling. Indicar el resultado esperado.

Disponemos de varios tubos de ensayo con disolucio-nes de varios compuestos. Indica qué sustancia habíaen el tubo.

La fructosa se emplea como edulcorante en dietas.Teniendo en cuenta que 1g de fructosa produce lasmismas kcal que uno de glucosa, ¿Qué sentido tieneemplear esta sustancia?

La oficina contra el fraude te encarga una investigaciónpara determinar si unas partidas de miel están adultera-das. Dispones de un polarímetro, entre otros instrumen-tos, para realizar la investigación. Sabemos que la mielcontiene una mezcla equimolecular de glucosa (dextrógi-ra) y fructosa (levógira) que en conjunto es levógira pues-to que la actividad óptica debida a la fructosa es mayorque la que aporta la glucosa. Se supone con fundamen-to que la adulteración se debe a la adición artificial deglucosa.

Determina qué valores de rotación óptica esperas encon-trar en caso de adulteración por adición de glucosa.

Avanza una hipótesis explicativa de por qué la evoluciónha seleccionado las formas D en los glúcidos como enan-tiómeros exclusivos para la vida.

La α-D-glucosa tiene una rotación óptica específica de +112,2 º y la β-D-Glucosa +18,7º. Cuando cualquiera deestas sustancias se disuelve en agua la rotación cambiahasta + 52,7º. Explica el fenómeno y calcula la propor-ción de formas α y β en disolución.

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Acti

vid

ad

es

1. D-gliceraldehido a. No tiene actividad óptica

2. Dihidroxiacetonab. Es la molécula más abundante de la

Biosfera

3. Celulosa c. Se obtiene en la hidrólisis de la celulosa

4. Celobiosa d. Sustancia anticoagulante

5. Heparina e. Componente del almidón

6. Amilopectina f. Única triosa con actividad óptica

7. Mutarrotación g. Interconversión de anómeros.

Muestras Fehling Hidrólisis Fehling tras

hidrólisis1. Disolución

transparentepositivo Sí hidrolizable positivo

2. Zumo de uva positivo No hidrolizable

3. Disolucióncoloidal

negativo Sí hidrolizable positivo

4. Líquido blanco positivo Sí hidrolizable positivo

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Am

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n

Una vez descifrado el genoma humano y estandoen estudio el proteoma, conjunto de proteínas quenuestras células fabrican siguiendo las indicacionesde los genes, se investiga que los glúcidos tambiéndesempeñan funciones cruciales en el organismo.

Además de realizar funciones energéticas yestructurales, los glúcidos se unen a las proteínas y alos lípidos de la superficie celular e intervienen en lascomunicaciones intercelulares, el funcionamiento delsistema inmunitario, la capacidad patogénica deagentes infecciosos (virus y bacterias), las metásta-sis, la identificación celular y el control del tráfico delas células móviles por todo el organismo.

El hecho de que los glúcidos se localicen en lasuperficie externa de la membrana plasmática haceque una célula se presente, ante otras células y anteel sistema inmunitario, revestida de su cubierta glicí-dica (glicocáliz).

Actualmente dada la importancia de los glúcidosen la salud y en la enfermedad, tanto la investigaciónbásica como la industria farmacéutica tratan de des-cubrir su estructura y actividad con la vista puesta enla obtención de nuevos medicamentos para enferme-dades muy diversas. En unos casos, los fármacospodrían consistir en glúcidos (incluidos glicolípidos yglicoproteínas); en otros, podrían ser moléculas queinfluyan sobre las interacciones entre hidratos de car-bono y otras moléculas, incluidas las interaccionescon enzimas que controlan la síntesis o degradaciónde estas moléculas glicídicas.

El principal problema para los investigadores es laextraordinaria variabilidad estructural de los glúci-dos, en especial la de los oligosacáridos unidos a loslípidos y proteínas de membrana. Constituye pues unreto formidable determinar las secuencias de los com-ponentes de los glúcidos complejos (glicolípidos y gli-coproteínas), para proceder luego a su síntesis. Elprogreso en la glucómica dependerá de los avancesque se den en técnicas moleculares de secuenciacióny en bioinformática.

La investigación centra su atención en las enfer-medades infecciosas, ya que diversos organismospatógenos se sirven de glúcidos para reconocer einteraccionar con sus células hospedadoras. Algunosfármacos existentes y otros en elaboración, contie-nen glúcidos o moléculas que imitan a aquellos con elfin de bloquear dicho contacto.

Como ejemplo de un fármaco comercializado estála vacuna contra el Haemophilus influenzae del tipob (Hib). Su administración ha librado a muchos de lameningitis, letal a menudo, causada por el Hib. Alpresentar un glúcido de la bacteria ante el sistemainmune, la vacuna actúa como cebador de éste para

que destruya de inmediato al microorganismo encuanto penetre en el cuerpo.

Los fármacos basados en hidratos de carbonopodrían tener también un papel en las afeccionesmarcadas por un exceso de inflamación. Se investi-gan también estrategias glicídicas para combatir elcáncer. Las células malignas despliegan a menudohidratos de carbono incompletos o anormales en susuperficie.

El desarrollo de fármacos glicídicos ha de hacerfrente todavía a graves dificultades, en especial cuan-do se trata de preparados que comprenden hidratosde carbono. El sistema digestivo considera alimentosa los azúcares, por lo que tendrían que empaquetar-se para evitar su degradación o inyectarse. En la san-gre las enzimas también podrían degradarlos.

GGlluuccóómmiiccaa

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LOS LÍPIDOS33BAXX5124_03 10/6/09 10:04 Página 44

11

22

33

44

55

66

Los lípidos: propiedades generales

Ácidos grasos

Triacilglicéridos

Ceras

Lípidos de membrana

Lípidos sin ácidos grasos

Los lípidos biológicos constituyen un grupo químicamen-te heterogéneo cuya característica común es la insolubilidaden agua.

También sus propiedades y funciones son diversas. Lainvestigación de su papel en la constitución de membranasbiológicas nos aporta una visión dinámica, más allá del merosoporte estructural que tradicionalmente se les atribuía. Asípor ejemplo, la función de las membranas celulares glialesen los procesos de refuerzo del aprendizaje constituye uncampo fascinante en las fronteras de la Ciencia.

Muchas hormonas y vitaminas se encuadran dentro deeste grupo de compuestos, que también abarca aromasesenciales vegetales, de tanta importancia en la evolución.

En los animales y en algunos órganos vegetales constitu-yen potentes depósitos de energía química. Los cetáceos soncapaces de almacenar toneladas de lípidos que utilizancomo depósito energético y tambien como elemento decontrol de su flotabilidad. Por desgracia esta abundancia losha focalizado como objetos de deseo y ha desencadenadocacerías atroces que han generado catástrofes en la saludecológica de los mares.

Resumen

Actividades

Ampliación

La sustancia blanca

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Los lípidos son un grupo de moléculas orgánicas for-madas por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O),aunque los de mayor complejidad llevan tambiénnitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S).

Desde el punto de vista químico son muy heterogé-neos, si bien tienen en común las siguientes propieda-des físicas:

a) son insolubles en aguab) son solubles en disolventes orgánicos (no polares)

como benceno, éter, cloroformo, etc.c) son muy poco densos.

Los lípidos se hallan en todos los organismos, aun-que en proporciones muy variables de unos a otros eincluso entre los diversos tejidos del mismo organismo.Son los constituyentes básicos de determinadas semi-llas y frutos oleaginosos (soja, pipas, aceitunas, etc.),de ciertos tejidos animales (como el adiposo), etc.

Los lípidos se pueden clasificar de muchas formassegún el criterio que se utilice para ello (composiciónquímica, función biológica, posiblidad o no de formarsales –jabones– etc.) (fig. 1.1).

De acuerdo con su composición química, los lípidospueden clasificarse en:

1. Ácidos grasos. Son ácidos carboxílicos con cadenasde 4 a 36 átomos de carbono. Generalmente siem-pre tienen número par. Forman parte de muchoslípidos pero rara vez se encuentran libres.

2. Triacilglicéridos. Son ésteres del glicerol y de tresácidos grasos. Son biomoléculas de reserva energé-tica.

3. Ceras. Son ésteres de un alcohol con un ácido graso,ambos de cadena larga. Actúan como cubierta pro-tectora en animales y plantas, y también como sus-tancias de reserva.

4. Fosfoglicéridos. Son ésteres de glicerina, dos ácidosgrasos y un grupo fosfato al que se une habitual-mente otro compuesto polar. Son componentes delas membranas celulares.

5. Esfingolípidos. Son ésteres de la esfingosina con unácido graso y otros compuestos polares. Tambiénson componentes de las membranas celulares.

6. Esteroides. Derivados del ciclopentano perhidrofe-nantreno. Pertenecen a este grupo algunas hormo-nas, el colesterol y la vitamina D, entre otros.

7. Isoprenoides. Derivados del isopreno. En este grupose encuentran las vitaminas A, E y K.

Los ácidos grasos son los componentes característicosde muchos lípidos y rara vez se encuentran libres en lascélulas. Químicamente son ácidos carboxílicos de cadenalarga, que suelen tener un número par de átomos de car-bono, generalmente entre 12 y 24, siendo los más abun-dantes los que tienen 16 y 18 carbonos (tabla I).

Las cadenas de los ácidos grasos pueden ser: saturadas(sin dobles enlaces) o insaturadas (con uno o más doblesenlaces) (fig. 2.1). En los ácidos grasos saturados las cade-nas hidrocarbonadas son rectas. En los insaturados losdobles enlaces producen codos, con cambios de dirección(fig. 2.1). Todas las cadenas de los ácidos grasos formanentre sí enlaces débiles de van der Waals entre los grupos—CH2—.

Las propiedades físicas de los ácidos grasos dependende la longitud y grado de insaturación de sus cadenas. Lasmás importantes son el punto de fusión y la solubilidad.

Los puntos de fusión de los ácidos grasos aumentancon la longitud de sus cadenas, ya que cuanto más largassean, más enlaces de van der Waals se formarán entre

Tema 3 Los lípidos46

LOS LÍPIDOS: PROPIEDADESGENERALES1 ÁCIDOS GRASOS2

Fig. 2.1. a) Fórmula estructural del ácido esteárico (satura-do). b) Fórmula estructural del ácido oleico (insaturado).

a b

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ellas. Los ácidos grasos insaturados tienen un punto defusión más bajo que los saturados con igual número decarbonos, debido a que los codos de la cadena reducen elnúmero de enlaces de van der Waals (fig. 2.2).

En cuanto a la solubilidad, los ácidos grasos son molé-culas anfipáticas, es decir, bipolares que tienen una zonahidrófila, con afinidad por el agua, constituida por elgrupo carboxilo (– COO–), que sería una especie de cabe-za polar, y una zona hidrófoba o cola apolar, formada porla cadena hidrocarbonada, que es repelida por el agua. Elgran tamaño de esta zona es la responsable de que losácidos grasos sean insolubles en el agua y solubles endisolventes orgánicos.

Debido a esta propiedad, si echamos en el agua unasgotas de ácido graso se forma una fina película en lasuperficie de separación aire-agua, en la cual las molécu-las de ácido graso se disponen en empalizada perpendi-

cularmente a dicha superficie, con los extremos que con-tienen el grupo – COOH– hundidos en el agua y el restode la cadena sobresaliendo fuera de ella. Sin embargo,cuando los ácidos grasos se colocan en el seno del agua sedisponen también en empalizada pero formando estruc-turas más o menos esféricas a las que se denomina mice-las.


Tabla I.

a) ¿Por qué decimos que los ácidos grasos son sustanciasanfipáticas?

b) ¿Qué relación hay entre la longitud de la cadena de unácido graso y su punto de fusión? ¿Qué relación hay entreel número de dobles enlaces de un ácido graso y su puntode fusión?

c) ¿Por qué se disponen los ácidos grasos en el seno delagua formando micelas? ¿Podríamos unir dos micelas?

Actividades

Fig. 2.2. Empaquetamiento de ácidos grasos.

Fig. 2.3. Orientación en monocapa de ácidos grasos y forma-ción de micelas.

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También se denominan triacilgliceroles, grasas o gra-sas neutras. Están formados por tres ácidos grasos unidosmediante enlace éster con el glicerol (fig. 3.1).

Si los tres ácidos grasos son iguales se denominan tria-cilglicéridos simples (fig. 3.2 a) y se nombran según elácido graso que contienen, como por ejemplo la triestea-rina, trioleina, tripalmitina, etc. Cuando los ácidos grasosson diferentes reciben el nombre de triacilglicéridos mix-tos (fig. 3.2 b).

Las mezclas de triacilglicéridos simples y mixtos sedenominan grasas naturales, las cuales, a temperaturaambiente, pueden ser sólidas como los sebos y tocinosde los animales endotermos, o líquidas como los aceitesvegetales. Estos últimos son más ricos en ácidos grasosinsaturados que las grasas animales.

Debido a que los grupos polares del glicerol (hidro-xilos) y de los ácidos grasos (carboxilos) están unidosmediante enlace éster, los triacilglicéridos son molécu-las apolares y prácticamente insolubles en agua, sobrela que flotan debido a su baja densidad.

Los triacilglicéridos pueden sufrir hidrólisis químicao enzimática.

• Hidrólisis química. Se lleva a cabo en la industriamediante tratamiento con álcalis (normalmenteNaOH o KOH) sobre las grasas. Esta hidrólisis da gli-cerol y las sales sódicas o potásicas de los ácidos gra-sos, conocidas con el nombre de jabones (fig. 3.3).Debido a ello este proceso se conoce con el nombrede saponificación (del latín saponis = jabón).

• Hidrólisis enzimática. Este proceso se realizamediante la acción catalítica de enzimas específicasdenominadas lipasas. Estas enzimas se localizanintracelularmente en los lisosomas. En organismosanimales desarrollados, como los vertebrados, sonsegregadas también al tubo digestivo formandoparte del jugo pancreático y del jugo intestinal. En elser humano existe también una lipasa gástrica.

�� Función biológica de los triacilglicéridos

a) Reserva energética

La principal reserva energética en los animales son lostriacilglicéridos, que se depositan en su mayor parte en eltejido adiposo. La abundancia de este combustible dereserva se debe a dos hechos:

• Los triacilglicéridos poseen un valor energético supe-rior al de los otros combustibles metabólicos. Así, el

TRIACILGLICÉRIDOS3

Fig. 3.1. Reacción de: 1) síntesis y 2) hidrólisis de un triacil-glicérido.

a b

Fig. 3.3. Proceso de saponificación o hidrólisis alcalina deuna grasa.

Fig. 3.2. a) Un triacilglicérido simple; b) un triacilglicéridomixto.

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rendimiento de la oxidación completa de los ácidosgrasos es de alrededor de 9 kcal/g, a diferencia de lasaproximadamente 4 kcal/g que se obtienen de los car-bohidratos y de las proteínas. Esto es debido a que lacadena hidrocarbonada de los ácidos grasos está muyreducida.

• Como los lípidos son muy hidrofóbicos, se depositanen estado anhidro. Sin embargo, el glucógeno, formade almacenamiento de la glucosa, es hidrofílico y portanto, se almacena en forma de gránulos altamentehidratados, que contienen el doble de su peso seco enagua. De ahí que las grasas proporcionen unas seisveces más energía que un peso igual de glucógenohidratado.

Esta diferencia entre las grasas y los hidratos de car-bono es importante en los animales terrestres, ya que elaumento de masa podría afectar a su movilidad.

En los vegetales, algunas semillas almacenan grandescantidades de triacilglicéridos (hasta más del 50 % de supeso total), que serán utilizados durante la germinación.Entre estas semillas están: coco, ricino, girasol, cacahue-te, colza, etc. El almacenamiento de triacilglicéridos envez de carbohidratos en las semillas supone una ventajaevolutiva ya que facilita su dispersión.

b) Aislamiento térmico y físico

En numerosos animales la grasa se acumula en tejidosespeciales, como el tejido adiposo de los vertebrados. Elcitoplasma de los adipocitos, que son las células de estetejido, se encuentra prácticamente ocupado por triacil-glicéridos. Al conjunto del depósito se le denomina paní-culo adiposo y está particularmente desarrollado en losanimales que viven en las regiones polares y en los cetá-ceos (ballenas, orcas, cachalotes y delfines).

Las ceras son ésteres de ácidos grasos de cadena larga(de 14 a 36 átomos de carbono) con alcoholes también decadena larga (de 16 a 30 átomos de carbono).

En general son sólidas (poseen puntos de fusión de 60a 100 °C) y totalmente insolubles en agua.

�� Función biológica de las ceras

a) Recubrimiento

En los animales las plumas, el pelo y la piel estáncubiertos con una capa de cera que los mantiene flexibles,lubricados e impermeables; la cubierta cérea de las hojasy los frutos de las plantas impide la pérdida de agua y losprotege contra los parásitos. Una de las ceras más conoci-das es la que segregan las abejas y utilizan para confec-cionar su panal. Otros ejemplos son la lanolina o cera pro-tectora de la lana de las ovejas, el cerumen del conductoauditivo externo de ciertos mamíferos, el esperma de lasballenas, etc.

b) Reserva energética

Las ceras son la principal reserva energética de nume-rosos componentes del plancton marino.

Fig. 3.4. Adipocitos.

a) Escribe la reacción de hidrólisis de una grasa que tenga unácido graso saturado y dos insaturados. ¿Qué estado físi-co cabe esperar que tenga dicha grasa a temperaturaambiente?

b) ¿Qué diferencia hay entre la saponificación y la hidrólisisenzimática? Escribe la reacción de saponificación que elNaOH produce sobre la tripalmitina.

c) Algunas semillas almacenan triacilglicéridos como sustan-cia de reserva en lugar de glúcidos. ¿Podría significar estehecho una adaptación evolutiva?

d) ¿Son saponificables las ceras? ¿Cuáles serían los produc-tos de la saponificación de la cera representada en la figu-ra 4.1?

Actividades

CERAS4

Fig. 4.1. Estructura molecular de una cera.

Los adipocitos contienen unagran gota de grasa que ocupacasi todo su citoplasma.

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�� FosfoglicéridosLos fosfoglicéridos son los principales componentes

lipídicos de las membranas biológicas. También sedenominan fosfolípidos.

El más sencillo es el ácido fosfatídico que está forma-do por el glicerol, dos ácidos grasos y el ácido fosfórico(fig. 5.1a).

Los demás fosfoglicéridos tienen un compuesto polar,que contiene por lo menos un grupo amino o un grupoalcohol, unido al ácido fosfatídico. Entre los más impor-tantes están: la fosfatidilcolina o lecitina, presente en layema del huevo y en el tejido nervioso, que tiene comocompuesto polar a la colina; la fosfatidiletanolamina ocefalina, presente en el cerebro y cuyo compuesto polares la etanolamina y la fosfatidilserina, que posee el ami-noácido serina como compuesto polar (fig. 5.1).

LÍPIDOS DE MEMBRANA5

e-

Fig. 5.1. Estructura de los fosfoglicéridos: a) El ácido fosfatídico, el fosfoglicérido más sencillo; b) Cefalina, formada por la uniónde ácido fosfatídico y etanolamina; c) Lecitina, formada por la unión de ácido fosfatídico y colina; d) Fosfatidilserina, formada porla unión éster entre el ácido fosfatídico y la serina.

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�� Esfingolípidos

Los esfingolípidos son también constituyentes de lasmembranas de las células animales y vegetales, y abundanen el tejido nervioso. Químicamente están formados portres componentes básicos: una molécula del aminoalcoholde cadena larga: la esfingosina (o uno de sus derivados),una molécula de un ácido graso y un grupo de cabezapolar.

La unión entre un ácido graso y la esfingosina, da lugara una ceramida (fig. 5.2 a) que es la unidad estructural detodos los esfingolípidos.

Se distinguen dos tipos de esfingolípidos que se dife-rencian en los grupos de cabeza polares unidos a la cerami-da.

• Esfingomielinas. Son ceramidas que tienen comogrupo polar la fosfocolina. Se encuentran en cantidadeselevadas en la vaina de mielina que aísla los axones de lasneuronas (fig. 5.2 b). También son fosfolípidos.

• Glicolípidos. Son ceramidas que tienen como grupopolar un glúcido. Si es un monosacárido (glucosa o galacto-sa) se forman los cerebrósidos (fig. 5.2 c) y si es un oligosa-cárido se forman los gangliósidos (fig. 5.2 d).

Los esfingolípidos son semejantes a los fosfoglicéridostanto estructural como funcionalmente.

�� Función biológica de fosfoglicéridosy esfingolípidos Los fosfoglicéridos y los esfingolípidos son moléculas

anfipáticas ya que tienen dos partes diferentes: unacabeza hidrófila polar y una cola hidrófoba apolar. Enun medio acuoso forman espontáneamente bicapas,enfrentando sus extremos apolares y quedando en con-tacto con el agua sus grupos polares (fig. 5.3).

Las bicapas lipídicas tienden a cerrarse sobre sí mis-mas, para evitar que en los extremos queden cadenashidrocarbonadas expuestas al agua, lo que da lugar a la

formación de vesículas (fig.5.3). Por la misma razón, lasbicapas lipídicas se autorreparan ya que un orificio endicha bicapa es energéticamente desfavorable.

Las principales fuerzas que determinan la formaciónde bicapas lipídicas son las interacciones hidrófobas y lasfuerzas de van der Waals entre las colas hidrocarbona-das. Además, se producen interacciones electrostáticas ypuentes de hidrógeno, entre los grupos polares de lacabeza y las moléculas de agua.

La función que desempeñan los fosfoglicéridos en losseres vivos es estructural, ya que la bicapa lipídica es laestructura básica de todas las membranas biológicas(véase Tema 7).


a) ¿Qué sustancia está presente en todos los esfingolípidos yausente en todos los fosfoglicéridos? ¿Qué sustancias apa-recen en todos los fosfolípidos y en todos los esfingolípidos?¿Qué sustancia está presente en todos los fosfoglicéridos ysólo en algunos esfingolípidos?

b) ¿Por qué caracterizamos a los fosfoglicéridos y los esfingolí-pidos como “lípidos de membrana”? ¿Qué propiedades fisico-químicas poseen que los hacen idóneos para esa función?

Actividades

Fig. 5.3. Corte de unavesícula. Se observa labicapa lipídica.

Fig. 5.2. Representación esquemática de a) ceramida; b) esfingomielinas; c) cerebrósidos; d) gangliósidos.

Esquema tridimensional deuna bicapa lipídica, estructu-ra básica de todas las mem-branas biológicas.

a b c d

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�� EsteroidesLos esteroides son derivados del hidrocarburo tetrací-

clico saturado denominado esterano o ciclopentano per-hidrofenantreno (fig. 6.1). Se diferencian entre sí por eltipo y localización de sus grupos funcionales sustituyentesy por la presencia de dobles enlaces en los anillos.

Un importante grupo de esteroides son los esteroles,que se caracterizan por tener un grupo alcohol (-OH) enel carbono 3 y una cadena hidrocarbonada en el carbono17. Destaca entre ellos el colesterol que se encuentra enla membrana plasmática de las células animales y unido aproteínas en el plasma sanguíneo, y el estigmasterol quese encuentra en la membrana de las células vegetales. laslevaduras y hongos presentan ergosterol en sus membra-nas. En general las bacterias carecen de esteroles.

En los animales, el colesterol es el precursor de otrosmuchos esteroides, entre ellos los ácidos biliares, compo-nentes de la bilis; la vitamina D, que regula el metabolis-mo del calcio y del fósforo en vertebrados; la hormonasexual masculina testosterona, las femeninas estradiol yprogesterona y las hormonas de la corteza suprarrenalcortisol y aldosterona.

�� IsoprenoidesLos isoprenoides son polímeros del hidrocarburo de

cinco átomos de carbono isopreno (2-metil-1,3-butadieno).

Estos lípidos pueden ser moléculas lineales o cíclicas,y algunos presentan estructuras de ambos tipos.

Según el número de isoprenos que constituyen elpolímero, los isoprenoides, también denominados ter-penos, se clasifican en:

• Monoterpenos, que contienen dos unidades de iso-preno. Poseen olores y sabores característicos y soncomponentes de los aceites esenciales de muchasplantas. Entre ellos están el geraniol del geranio, ellimoneno del limón, el mentol de la menta, etc.

• Diterpenos, formados por cuatro unidades de iso-prenos. Entre estos destacan el fitol que es un alco-hol componente de la clorofila y de las vitaminasliposolubles A, E y K.

• Triterpenos, constituidos por seis unidades de iso-preno. Entre ellos figura el escualeno que es pre-cursor del colesterol.

• Tetraterpenos o carotenoides, formados por ochounidades de isopreno. Los más importantes son lasxantofilas y los carotenos que son pigmentos —amarillos y anaranjados— responsables de la colo-ración de muchos órganos vegetales, como la zana-horia, la naranja, etc. El ββ-caroteno es el precursorde la vitamina A (fig. 6.2).

• Politerpenos, constituidos por muchas unidades deisopreno, como por ejemplo el caucho natural.

LÍPIDOS SIN ÁCIDOS GRASOS6

Fig. 6.1. Fórmula del esterano.

CH2 C — CH CH2

CH3

—

—— ——

a) ¿Se pueden saponificar los esteroides? ¿Y los isoprenoi-des?¿Por qué?

b) Los monoterpenos son sustancias aromáticas. Los politer-penos son prácticamente inodoros. ¿Por qué?

Actividades

Fig. 6.2. Estructura del β-caroteno. Su rotura produce dosmoléculas de vitamina A.

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Los lípidosR

esu

men


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Define los siguientes conceptos: lípido, molécula anfipáti-ca, cadena saturada, cadena insaturada, micela, bicapa,grasa natural, esfingolípido.

Relaciona los elementos de la tabla indicando la corres-pondencia entre letras y números

Señala si son ciertas o falsas las siguientes afirmaciones,corrigiendo estas últimas y añadiendo las respuestascorrectas:a) Los triglicéridos son lípidos de membrana.b) Los ácidos grasos libres son los lípidos más abundantes.c) La vitamina D es un esteroide.d) Los lípidos tiene C, H y O pero nunca N ni P.

Escribe la reacción de hidrólisis enzimática de un triacilgli-cérido.

Escribe la reacción de síntesis de un triacilglicérido forma-do por glicerol, ácido laúrico y ácido mirístico (dos molécu-las). ¿Se obtiene una molécula o pueden obtenerse varias?¿Por qué?

Identifica la reacción química adjunta. ¿Tiene lugar en losseres vivos? Indica el nombre de los sustratos y los produc-tos que intervienen en la reacción.

Diógenes Higiénico tiene sobre su lavabo tres sustanciaspara lavarse las manos: tripalmitina, palmitato sódico ehidróxido de sodio. ¿Cuál de ellas es la indicada para lavar-se correctamente? ¿Qué hace desaconsejables para ese finlas otras dos?

Dibuja una tabla semejante a la adjunta y rellénala en tucuaderno de clase.

Busca información en la red acerca del colesterol. Averiguala diferencia entre el HDL y LDL. ¿Qué son las placas deateroma? ¿Dónde se forman?

En un laboratorio de Biotecnología dispongo de varios áci-dos grasos para fabricar películas superficiales de recubri-miento de agua. Los ácidos son laúrico, lignocérico, y ara-quidónico. Indicar que ácido o ácido grasos debo utilizarpara fabricar películas que tengan las siguientes caracte-rísticas:a) alto grado de empaquetamiento y temperatura de solidi-

ficación en torno a 44 ºC.b) alto grado de empaquetamiento y temperatura de

fusión superior a los 80 ºC.c) bajo grado de empaquetamiento. Es indiferente la tem-

peratura de fusión.d) temperatura de solidificación entre –48 ºC y –50 ºC.

Mediante una hidrólisis controlada descompongo unaserie de sustancias A, B, C y D. Indicar de que sustanciase trata.

El Charrán ártico es un ave que recorre 40 000 km al añosumando los dos desplazamientos estacionales del polonorte al polo sur antes del invierno ártico y del polo sur alpolo norte antes del invierno austral. ¿Qué sustancias dereserva utiliza para realizar tamaños desplazamientos?¿Qué características fisicoquímicas presentan dichas sus-tancias que las hacen idóneas para ese viaje?

Con fundamento se afirma que inhalar pegamento,entre otras calamidades, es nefasto para el sistema ner-vioso. ¿Qué propiedad de los lípidos explica lo que afir-mamos?

Sintetiza el β−caroteno a partir del isopreno.14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1


Acti

vid

ad

es 1.Esteroide

2. Diterpeno3. Saponificación4. Cera5. Esfingolípido6. Ceramida7. Estradiol

a. Vitamina Kb. Hidrólisis alcalina de una grasa

simplec. Ester de un ácido graso con un

alcohol, ambos de elevado pesomolecular

d. Lípido abundante en las mem-branas de células del sistemanervioso

e. Derivado del ciclopentano perhi-drofenantreno.

f. Deriva de la misma molécula queel colesterol

g. Componente de los esfingolípidos

SSuussttaanncciiaass CCoommppoonneenntteess ccoommuunneess

Trioleina y tripalmitina

Esfingomielina y Ácido linoleico

Vitamina A y β-caroteno

SSuussttaanncciiaahhiiddrroolliizzaaddaa

PPrroodduuccttooss ddee hhiiddrróólliissiiss

A Ácidos grasos y glicerol

B Ácidos grasos, glicerol y ácido fosfórico

C Esfingosina, acido esteárico y glucosa

DGlicerol, un aminoalcohol, ácido fosfórico y ácidos

grasos

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Am

plia

ció

n

Marian D. Diamond, de la Universidad deCalifornia, que examinó cortes del cerebro de AlbertEinstein no encontró nada especial en el número otamaño de sus neuronas, pero sí que localizó en el cor-tex de asociación, responsable de la cognición, un ele-vadísimo numero de células gliales superior en prome-dio a otras regiones de ese cerebro.

Dentro de las células gliales nos fijaremos en dostipos: los oligodendrocitos, del sistema nervioso cen-tral (cerebro y médula) y las células de Schwann delsistema nervioso periférico. Ambos tipos de célulasson las responsables de depositar alrededor de los axo-nes de las neuronas una vaina blanquecina conocidacomo vaina de mielina. Esta vaina está formada porun enrollamiento de la membrana plasmática deaquellas células alrededor del axón, que puede tenerhasta 150 vueltas. Las vainas se interrumpen en losnódulos de Ranvier.

La mielina esta constituida por bicapas lipoprotei-cas en las cuales los lípidos dominantes son los esfin-golípidos. Por su coloración se denomina “sustanciablanca” en oposición a las masas grises del sistemanervioso desprovistas de mielina.

La mielinización (formación de las vainas) progre-sa con la edad desde el nacimiento hasta los 30 años.Desde esa edad avanza de la parte posterior del cere-bro a la anterior.

Hasta no hace mucho se asignaba a la mielinaexclusivamente un papel aislante y de aceleración: laconducción nerviosa en esas fibras salta de un nódulode Ranvier a otro por lo que es de 5 a 10 veces másrápida que en una fibra sin mielina.

Nuevas investigaciones revelan que la cantidad demielina varía de un individuo a otro en función de susexperiencias. Más aún, experimenta cambios en suje-tos que aprenden o practican habilidades: en los pia-nistas profesionales, la sustancia blanca se desarrollamucho en aquellas zonas cerebrales que relacionan elmovimiento de los dedos con las que operan procesoscognitivos necesarios para interpretar música.

Abundando en esta línea se ha encontrado una rela-ción directa entre el desarrollo de la sustancia blancay el coeficiente intelectual de los adolescentes, y quelos niños desatendidos tienen menos mielina que losque reciben una atención mejor.

En definitiva cada vez hay más pruebas de la mieli-na acumulada refuerza el aprendizaje y mejora las des-trezas. Parece razonable que dado el papel de las neu-ronas en el aprendizaje cognitivo, el aprendizaje globalimplica una interacción entre neuronas y glías.

Mielina y patología

La mielina está relacionada con algunas disfuncio-nes y patologías: la dislexia, la amusia y la esquizofre-nia van acompañadas de anomalías y deficiencia en lasustancia blanca. También se han encontrado anomalí-as y escasez de mielina en personas con déficit de aten-ción, hiperactividad, trastorno bipolar y algunas otras.

Una enfermedad desmielinizante (que elimina lamielina) típica es la esclerosis múltiple, desencadena-da por una respuesta autoinmune que hace que el pro-pio sistema inmunitario ataque y destruya las vainasde mielina lo que puede llevar a la destrucción delaxón. Esta enfermedad tiene una incidencia de1 /1000 en la población y se manifiesta entre los 20 y40 años de edad. Aunque puede tener un desarrollograve, la evolución clínica adopta formas muy diferen-tes. El tratamiento con interferón es una terapia queestá produciendo buenos resultados, cuando nuevostratamientos y fármacos se anuncian en el horizonteterapéutico.

LLaa ssuussttaanncciiaa bbllaannccaa

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