Polisacáridos: qué son, características, estructura, clasificación, ejemplos
¿Qué son los polisacáridos?
Los polisacáridos, muchas veces denominados glicanos, son compuestos químicos de alto peso molecular formados por más de 10 unidades de azúcares individuales (monosacáridos). En otras palabras, son polímeros de monosacáridos unidos entre sí a través de enlaces glicosídicos.
Se trata de moléculas muy comunes en la naturaleza, pues se encuentran en todos los seres vivos, donde ejercen gran variedad de funciones, muchas de las cuales todavía están siendo estudiadas. Son considerados la fuente más grande de recursos naturales renovables sobre la tierra.
La pared de las células vegetales, por ejemplo, está formada por uno de los polisacáridos más abundantes en la biósfera: la celulosa.
Este compuesto, formado por unidades repetidas de un monosacárido llamado glucosa, sirve de alimento para miles de microorganismos, hongos y animales, además de las funciones que tiene en el mantenimiento de la estructura de los vegetales.
El hombre, con el paso del tiempo, ha conseguido aprovechar la celulosa con fines prácticos: utiliza el algodón para hacer prendas de vestir, la “pulpa” de los árboles para hacer papel, etc.
Otro polisacárido muy abundante, producido también por las plantas y de gran importancia para el hombre es el almidón, ya que es una de las principales fuentes de carbono y energía. Está en los granos de los cereales, en los tubérculos, etc.
Características de los polisacáridos
– Son macromoléculas de muy alto peso molecular
– Están compuestas principalmente por átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno
– Son muy diversas estructural y funcionalmente hablando
– Existen prácticamente en todos los seres vivos sobre la tierra: plantas, animales, bacterias, protozoarios y hongos
– Algunos polisacáridos son altamente solubles en agua y otros no, lo que depende, usualmente, de la presencia de ramificaciones en su estructura
– Funcionan en el almacenamiento de energía, en la comunicación celular, en el soporte estructural de células y tejidos, etc.
– Su hidrólisis generalmente resulta en la liberación de residuos individuales (monosacáridos)
– Pueden encontrarse como parte de macromoléculas más complejas, como la porción carbohidratada de muchas glicoproteínas, glicolípidos, etc.
Estructura de los polisacáridos
Los polisacáridos son polímeros de más de 10 residuos de azúcares o monosacáridos, los cuales están unidos entre sí a través de enlaces glucosídicos.
Aunque son moléculas sumamente diversas (hay una infinita variedad de tipos estructurales posibles), los monosacáridos más comúnmente hallados en la estructura de un polisacárido son azúcares pentosas y hexosas, es decir, azúcares de 5 y 6 átomos de carbono, respectivamente.
Diversidad
La diversidad de estas macromoléculas yace en el hecho de que, además de los distintos azúcares que las pueden conformar, cada residuo de azúcar puede estar en dos formas cíclicas diferentes: furanosa o piranosa (solo aquellos azúcares de 5 y 6 átomos de carbono).
Además, los enlaces glicosídicos pueden estar en la configuración α- o β- y, por si fuera poco, la formación de estos enlaces puede implicar la sustitución de uno o varios grupos hidroxilo (-OH) en el residuo adyacente.
Pueden estar formados, igualmente, por azúcares con cadenas ramificadas, por azúcares sin uno o más grupos hidroxilo (-OH) y por azúcares de más de 6 átomos de carbono, así como por distintos derivados de monosacáridos (comunes o no).
Los polisacáridos con cadenas lineales generalmente se “empacan” mejor en estructuras rígidas o poco flexibles y son insolubles en agua, caso contrario a los polisacáridos ramificados, que son altamente solubles en agua y forman estructuras “pastosas” en soluciones acuosas.
Clasificación de los polisacáridos
La clasificación de los polisacáridos usualmente se basa en su ocurrencia natural, sin embargo, cada vez es más común clasificarlos de acuerdo con su estructura química.
Muchos autores consideran que la mejor forma de clasificar los polisacáridos es en base al tipo de azúcares que los componen, según lo cual se han definido dos grandes grupos: el de los homopolisacáridos y el de los heteropolisacáridos.
Homopolisacáridos u homoglicanos
A este grupo pertenecen todos los polisacáridos que están formados por unidades de azúcares o monosacáridos idénticos, es decir, que son homopolímeros de un mismo tipo de azúcar.
Los homopolisacáridos más simples son los que tienen una conformación lineal, en los que todos los residuos de azúcar están unidos a través del mismo tipo de enlace químico. La celulosa es un buen ejemplo: es un polisacárido compuesto por residuos de glucosa unidos por enlaces β (1→4).
Sin embargo, existen homopolisacáridos más complejos y son aquellos que tienen más de un tipo de enlace en una cadena lineal e incluso pueden presentar ramificaciones.
Ejemplos de homopolisacáridos muy comunes en la naturaleza son la celulosa, el glucógeno y el almidón, todos formados por unidades repetidas de glucosa; en este grupo se incluye también la quitina, que consiste en unidades repetidas de N-acetil-glucosamina, un derivado de la glucosa.
Después están otros menos populares en la literatura como los fructanos (compuestos por unidades de fructosa), los pentosanos (compuestos por arabinosa o xilosa) y las pectinas (formadas por derivados del ácido galacturónico, derivado, a su vez, de la galactosa).
Heteropolisacáridos o heteroglicanos
Dentro de este grupo, en cambio, se clasifican todos aquellos polisacáridos que están compuestos por dos o más tipos de azúcares diferentes, es decir, que son heteropolímeros de azúcares distintos.
Los heteropolisacáridos más sencillos están formados por dos residuos de azúcares disímiles (o derivados de azúcares), los cuales pueden (1) estar en la misma cadena lineal o (2) estar uno formando una cadena lineal principal y el otro constituyendo cadenas laterales.
Sin embargo, también pueden existir heteropolisacáridos formados por más de 2 tipos de residuos azucarados, altamente ramificados, o no.
Muchas de estas moléculas se asocian con proteínas o lípidos, formando las glucoproteínas y los glucolípidos, muy abundantes en los tejidos animales.
Ejemplos muy comunes de heteropolisacáridos son los que forman parte de los mucopolisacáridos como el ácido hialurónico, ampliamente distribuido entre los animales y que está formado por residuos de ácido glucorónico unidos a residuos de N-acetil-D-glucosamina.
Los cartílagos, presentes en todos los animales vertebrados, también poseen abundantes heteropolisacáridos, especialmente el sulfato de condroitina, que está formado por unidades repetidas de ácido glucorónico y N-acetil-D-galactosamina.
Un dato general sobre la nomenclatura
Los polisacáridos son nombrados con el término genérico glicano, por lo que las nomenclaturas más precisas utilizan, para otorgar un nombre, el prefijo del “azúcar parental” y la terminación “-ano”. Por ejemplo, un polisacárido basado en unidades de glucosa se puede llamar glucano.
Ejemplos de polisacáridos
A lo largo del texto hemos citado los ejemplos más comunes que representan, sin duda, a este gran grupo de macromoléculas. A continuación, desarrollaremos un poco más algunos de ellos y mencionaremos otros igualmente importantes.
Celulosa y quitina
La celulosa, un polímero de residuos de glucosa es, junto con la quitina, un polímero de residuos de N-acetil-glucosamina, uno de los polímeros más abundantes sobre la tierra.
La primera forma parte fundamental de la pared que recubre a las células vegetales y la última está en la pared de las células de los hongos y el exoesqueleto de los artrópodos, unos animales invertebrados increíblemente diversos y abundantes entre los que se incluyen los insectos y los crustáceos, por ejemplo.
Ambos homopolisacáridos son igualmente importantes, no solo para el hombre, sino para todos los ecosistemas de la biósfera, pues forman parte estructural de los organismos que están en la base de la cadena alimenticia.
Glucógeno y almidón
Los polisacáridos, entre sus múltiples funciones, sirven como material de reserva energética. En las plantas se produce almidón y en los animales se produce glucógeno.
Ambos son homopolisacáridos compuestos por residuos de glucosa, los cuales están unidos a través de distintos enlaces glucosídicos, presentando numerosas ramificaciones en patrones bastante complejos. Con la ayuda de algunas proteínas, los dos tipos de moléculas pueden formar gránulos más compactos.
El almidón es un complejo formado por dos polímeros de glucosa diferentes: la amilosa y la amilopectina. La amilosa es un polímero lineal de residuos de glucosa unidos por enlaces α(1→4), mientras que la amilopectina es un polímero ramificado que se une a la amilosa a través de enlaces α(1→6).
El glucógeno, por otra parte, también es un polímero de unidades de glucosa unidas por enlaces α(1→4) y con numerosas ramificaciones conectadas por enlaces α(1→6). Este presenta un número de ramificaciones significativamente mayor que el almidón.
Heparina
La heparina es un glucosaminoglicano asociado con grupos sulfato. Se trata de un heteropolisacárido compuesto por unidades de ácido glucorónico, muchas de las cuales están esterificadas, y por unidades de sulfato de N-glucosamina que poseen un grupo sulfato adicional en su carbono 6 unidas por enlaces α(1→4).
Este compuesto es empleado comúnmente como un anticoagulante, recetado normalmente para el tratamiento de ataques cardíacos y anginas de pecho inestables.
Otros polisacáridos
Las plantas producen muchas sustancias ricas en heteropolisacáridos complejos, entre ellas las gomas y otros compuestos adhesivos o emulsificantes. Estas sustancias son, muchas veces, ricas en polímeros de ácido glucorónico y otros azúcares.
Las bacterias también producen heteropolisacáridos los cuales, muchas veces, liberan hacia el medio que las rodea, por lo que se conocen como exopolisacáridos.
Muchas de estas sustancias son empleadas como agentes gelificantes en la industria alimenticia, especialmente aquellos sintetizados por las bacterias ácido-lácticas.
Referencias
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