Homopolisacáridos: características, estructura, funciones, ejemplos
Los homopolisacáridos u homoglicanos son un grupo de carbohidratos complejos clasificados dentro del grupo de los polisacáridos. Estos incluyen a todos los carbohidratos que poseen más de diez unidades del mismo tipo de azúcar.
Los polisacáridos son macromoléculas esenciales compuestas por múltiples monómeros de azúcares (monosacáridos) unidos repetitivamente entre sí por enlaces glucosídicos. Estas macromoléculas representan la fuente más grande de recursos naturales renovables sobre la tierra.
Buen ejemplo de los homopolisacáridos son el almidón y la celulosa presente en grandes cantidades en los tejidos vegetales y animales y el glucógeno.
Los homopolisacáridos más comunes y más importantes en la naturaleza están formados por residuos de D-glucosa, no obstante, existen homopolisacáridos compuestos por fructosa, galactosa, manosa, arabinosa y otros azúcares similares o derivados de estos.
Sus estructuras, tamaños, longitudes y pesos moleculares son sumamente variables y pueden estar determinados tanto por el tipo de monosacárido que los conforma, como por los enlaces con los que se unen estos monosacáridos entre sí y la presencia o no de ramificaciones.
Tienen muchas funciones en los organismos donde se encuentran, entre las que destacan la reserva de energía y la estructuración de las células y los cuerpos macroscópicos de muchas plantas, animales, hongos y microorganismos.
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Así como para la mayor parte de los polisacáridos, los homopolisacáridos son biopolímeros altamente diversos tanto en función como en estructura.
Son macromoléculas cuyo gran peso molecular depende, esencialmente, del número de monómeros o monosacáridos que las conforman, pudiendo estos variar de diez a miles. Sin embargo, por lo generalmente el peso molecular es indeterminado.
Los homopolisacáridos más comunes en la naturaleza están compuestos por residuos de glucosa unidos entre sí por enlaces glucosídicos de tipo α o de tipo β, de lo que depende enormemente su función.
Los enlaces α-glucosídicos predominan en los homopolisacáridos de reserva, puesto que son fácilmente hidrolizables enzimáticamente. Los enlaces β-glucosídicos, en cambio, son difícilmente hidrolizables y son comunes en los homopolisacáridos estructurales.
Es común en la naturaleza encontrar que los polisacáridos, incluyendo los homopolisacáridos, están compuestos por monómeros de azúcares cuya estructura es cíclica y donde uno de los átomos del anillo es casi siempre un átomo de oxígeno y los demás son carbonos.
Los azúcares más comunes son hexosas, aunque también pueden hallarse pentosas y sus anillos varían en cuanto a su configuración estructural, dependiendo del polisacárido que se considere.
Como se comentó con anterioridad, los homopolisacáridos forman parte del grupo de los polisacáridos, que son carbohidratos complejos.
Entre los polisacáridos complejos se encuentran los disacáridos (dos residuos de azúcar unidos entre sí usualmente a través de enlaces glucosídicos), los oligosacáridos (de hasta diez residuos azucarados unidos entre sí) y los polisacáridos (que tienen más de diez residuos).
Los polisacáridos se dividen, de acuerdo a su composición, en homopolisacáridos y heteropolisacáridos. Los homopolisacáridos están compuestos por el mismo tipo de azúcar, mientras que los heteropolisacáridos son mezclas complejas de monosacáridos.
Los polisacáridos también pueden clasificarse de acuerdo con sus funciones y existen tres grupos principales que incluyen tanto homopolisacáridos como heteropolisacáridos: (1) estructurales, (2) de reserva o (3) que forman geles.
Además de los carbohidratos complejos existen los carbohidratos simples, que son azúcares monosacáridos (una sola molécula de azúcar).
Tanto los homopolisacáridos, los heteropolisacáridos, los oligosacáridos y los disacáridos pueden ser hidrolizados a sus monosacáridos constituyentes.
Puesto que la glucosa es la principal molécula energética de las células, los homopolisacáridos de este azúcar son especialmente importantes no solo para las funciones metabólicas inmediatas, sino para la reserva o almacenamiento de energía.
En los animales, por ejemplo, los homopolisacáridos de reserva son convertidos a grasas, que permiten almacenar cantidades mucho más grandes de energía por unidad de masa y son más “fluidas” en las células, lo que tiene implicaciones para el movimiento corporal.
En la industria, los homopolisacáridos estructurales como la celulosa y la quitina son muy explotados con gran variedad de fines.
El papel, el algodón y la madera son los ejemplos más comunes de utilidades industriales de la celulosa, y entre estos también deben incluirse la producción de etanol y biocombustibles a partir de su fermentación y/o hidrólisis.
El almidón es extraído y purificado a partir de gran variedad de plantas y es empleado con distintos propósitos, tanto en el ámbito gastronómico como en la fabricación de plásticos biodegradables y otros compuestos de importancia económica y comercial.
El almidón es un homopolisacárido de reserva vegetal soluble que está compuesto por unidades de D-glucosa en forma de amilosa (20%) y amilopectina (80%). Se encuentra en las harinas las patatas, el arroz, los frijoles, el maíz, los guisantes y diversos tubérculos.
La amilosa está compuesta por cadenas lineales de D-glucosas unidas entre sí por enlaces glucosídicos de tipo α-1,4. La amilopectina está compuesta por cadenas de D-glucosas unidas por enlaces α-1,4, pero también tiene ramificaciones unidas por enlaces α-1,6 cada 25 residuos de glucosa, aproximadamente.
El polisacárido de reserva de los animales es un homopolisacárido conocido como glucógeno. Así como el almidón, el glucógeno está compuesto por cadenas lineales de D-glucosas unidas entre sí por enlaces α-1,4 que están altamente ramificadas gracias a la presencia de enlaces α-1,6.
En comparación con el almidón, el glucógeno posee ramificaciones por cada diez (10) residuos de glucosa. Este grado de ramificación tiene importantes efectos fisiológicos en los animales.
La celulosa es un homopolisacárido estructural insoluble que forma parte fundamental de las paredes celulares de los organismos vegetales. Su estructura consiste en cadenas lineales de residuos de D-glucosa unidos entre sí por enlaces glucosídicos β-1,4 en vez de enlaces α-1,4.
Gracias a la presencia de los enlaces β en su estructura, las cadenas de celulosa son capaces de formar puentes de hidrógeno adicionales entre sí, creando una estructura rígida y capaz de soportar presión.
Similar a la celulosa, la quitina es un homopolisacárido estructural insoluble compuesto por unidades repetidas de N-acetil-glucosamina unidas entre sí por medio de enlaces glucosídicos de tipo β-1,4.
Así como para la celulosa, este tipo de enlace proporciona a la quitina importantes características estructurales que la hacen un componente ideal del exoesqueleto de los artrópodos y crustáceos. También está presente en las paredes celulares de muchos hongos.
El dextrano es un homopolisacárido de reserva presente en levaduras y bacterias. Al igual que todos los anteriores, este también está compuesto por D-glucosas, pero unidas predominantemente por enlaces α-1,6.
Un ejemplo común de este tipo de polisacárido es el que está presente extracelularmente en las bacterias de la placa dental.
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