Polisacáridos

¿Qué son los polisacáridos?

Fig. 1: Los monómeros y dímeros son las moléculas simples de los carbohidratos, y se denominan monosacáridos y disacáridos. Las moléculas de los carbohidratos, o polímeros formados por estos monómeros, se denominan polisacáridos.

Los polisacáridos son macromoléculas (moléculas muy grandes), que se forman mediante un proceso denominado polimerización.

Monosacáridos, disacáridos y polisacáridos

Cuando se establece un enlace glicosídico o glucosídico entre dos monosacárido,s se forman los disacáridos. El enlace glicosídico se forma por una reacción de condensación, donde uno de los monosacáridos pierde un hidrógeno (H) y el otro pierde un grupo hidroxilo (OH), por lo que se libera una molécula de agua (H₂O). Entonces, el oxígeno restante (el que perdió su H) se comparte entre ambas moléculas, las cuales se unen o se condensan.

De manera inversa, los disacáridos se descomponen o hidrolizan al adicionar una molécula de agua en una reacción de hidrólisis, el enlace que une a los monosacáridos constituyentes se rompe y estos vuelven a su forma individual.

Los disacáridos son dulces, solubles en agua y forman cristales blancos. En la siguiente tabla, verás algunos de los disacáridos más conocidos y usados en la industria alimenticia, así como los monosacáridos que los constituyen, y su origen.

Finalmente, los polisacáridos son compuestos orgánicos formados por múltiples moléculas de monosacáridos y/o disacáridos. Tienen una estructura compleja, con cientos o miles de monosacáridos unidos. Por eso se denominan hidratos de carbono complejos. La figura a continuación muestra solo una pequeña fracción de una larga cadena de polisacáridos.

Estructura de los polisacáridos

Vimos que cuando dos monosacáridos se unen, forman disacáridos. Cuando más de dos monosacáridos (generalmente cientos o miles) se unen, forman polisacáridos. Entonces, los monosacáridos son las unidades estructurales de los polisacáridos.

Los polisacáridos son moléculas de gran longitud y peso molecular que, con base en su estructura, cumplen principalmente dos funciones celulares de gran importancia: algunos son reservas energéticas y otros son estructuras de soporte.

Fig. 3: Enlaces 1,4 y 1,6 glicosídicos en el polisacárido glucógeno.

Los enlaces 1,4 glicosídicos le confieren a la molécula una estructura lineal; en cambio, los enlaces 1,6 glicosídicos establecen puntos de ramificación de la cadena.

La estructura de los polisacáridos depende mucho del tipo de enlace que une a sus componentes. Estos enlaces se pueden formar en lugares diferentes de la estructura y dan lugar a enlaces como los 1,4-glicosídicos o los 1,6-glicosídicos:

• Los enlaces 1,4-glicosídicos se forman entre el primer átomo de carbono de un monosacárido y en el cuarto átomo de carbono del otro monosacárido. Estos enlaces forman una cadena no ramificada de polisacárido.

• Los enlaces 1,6-glicosídicos se forman cuando la estructura del polisacárido tiene ramificaciones. Se forman entre el primer átomo de carbono de un monosacárido y el sexto átomo de carbono de otro.

Tipos de polisacáridos

Los polisacáridos, llamados holósidos, pueden estar compuestos por un único tipo de monosacáridos o, bien, por diferentes tipos de estos monómeros. En función de esta característica, los tipos de polisacáridos se clasifican en homopolisacáridos y heteropolisacáridos, respectivamente.

En la tabla a continuación, encontrarás algunas particularidades de cada uno de estos:

Tabla 2: Tipos de polisacáridos. Definición, función y ejemplos de los homopolisacáridos y heteropolisacáridos.

Glucósidos o heterósidos

Los monosacáridos no sólo se unen entre ellos para formar polisacáridos; también pueden unirse a otros tipos de moléculas para formar glucósidos, también llamados heterósidos.

Dentro de los glucósidos, el glúcido se denomina glicona, y el grupo funcional que no es un glúcido se denomina aglicona o genina del glucósido.

Estas moléculas están presentes principalmente en las plantas y cumplen una variedad de funciones esenciales para el funcionamiento de los seres vivos.

Propiedades de los polisacáridos

Al ser macromoléculas, constituidas por numerosos monosacáridos, los polisacáridos presentan las siguientes propiedades:

• A diferencia de los disacáridos, no tienen sabor dulce; de hecho, son insaboros.

• No se disuelven en agua; es decir, son hidrofóbicos.

• Aunque no producen soluciones propiamente dichas, sí pueden formar dispersiones coloidales.

• No tienen poder reductor, o sea, no tienen la capacidad de donar electrones a otras moléculas.

• Tienen un gran peso y tamaño molecular.

Ejemplos de polisacáridos

Entre los polisacáridos más importantes que podemos encontrar en plantas y animales están el almidón, el glucógeno y la celulosa.

Almidón

Las plantas producen su propia glucosa, por medio de la fotosíntesis. Utilizan la glucosa para varios procesos celulares importantes, y todas las moléculas de glucosa no utilizadas se almacenan en forma de almidón. Por eso, decimos que el almidón sirve de almacenamiento de energía en las plantas: se almacena en forma de pequeños granos en diferentes partes de la planta.

La estructura del almidón hace posible varias funciones:

• El almidón es compacto, debido a las estructuras enrolladas y ramificadas de la amilosa y la amilopectina. Esto significa que las diminutas células vegetales pueden almacenarlo fácilmente en grandes cantidades.

• Durante la hidrólisis, una estructura ramificada como el almidón puede liberar fácilmente pequeñas moléculas de glucosa desde los extremos de sus ramas (principalmente en la amilopectina).

Glucógeno

Los animales y los humanos consumimos plantas y recibimos una gran cantidad de energía proveniente del almidón, para nuestras propias actividades celulares; aunque no almacenamos el exceso de glucosa como almidón, sino como glucógeno.

El glucógeno es un polisacárido muy ramificado, incluso más que la amilopectina. Fíjate en las ramas de la estructura, así como en la posición de los enlaces glucosídicos 1,4 y 1,6.

El glucógeno suele almacenarse en el hígado y los músculos. Al igual que el almidón, se hidroliza cuando se necesita energía para diversos procesos.

El glucógeno es compacto, incluso más que el almidón. Esto lo convierte en un gran compuesto de almacenamiento, porque puede almacenarse en espacios pequeños y en grandes cantidades. La estructura ramificada permite que las moléculas de glucosa del extremo de las ramificaciones pueden liberarse rápidamente durante la hidrólisis.

Celulosa

Las moléculas de β-glucosa forman una cadena larga y recta. Por lo tanto, la celulosa no está ramificada, ni enrollada. Una de cada dos unidades de β-glucosa está invertida, o al revés. Estas moléculas de β-glucosa están unidas por enlaces 1,4-glicosídicos. Las cadenas largas de moléculas de β-glucosa están unidas por enlaces de hidrógeno. Los enlaces de hidrógeno son débiles por sí solos; pero cuando hay muchos, como en la celulosa, crean una estructura firme. Observa la posición del grupo y de los átomos de hidrógeno y oxígeno.

Fig. 5: La celulosa es un polisacárido de origen vegetal, con una estructura de cadena larga y recta.

Debido a sus largas y fuertes cadenas, las moléculas de celulosa pueden apilarse unas sobre otras, unidas por enlaces de hidrógeno, para formar unas fibrillas muy resistentes (aunque extremadamente pequeñas) llamadas microfibrillas. Varias microfibrillas se unen luego para formar las fibras que construyen las paredes celulares de las células vegetales.

La celulosa es importante en las células vegetales porque proporciona un soporte estructural crucial en las paredes celulares, ya que las vuelve rígidas; lo cual significa que las células quedan estructuralmente intactas durante la ósmosis. Esto es importante, puesto que las células estallarían si hubiera demasiada agua en su interior sin un fuerte soporte estructural. La celulosa también ayuda a que los tallos de las plantas se mantengan erguidos.