Heteropolisacáridos: características, estructura, funciones
Los heteropolisacáridos o heteroglicanos son un grupo de carbohidratos complejos clasificados dentro del grupo de los polisacáridos, donde se incluyen a todos los carbohidratos que están compuestos por más de 10 unidades de monosacáridos de distintos tipos de azúcares.
La mayoría de los heteropolisacáridos que son sintetizados en la naturaleza contienen usualmente solo dos monosacáridos diferentes. Entretanto, los heteropolisacáridos sintéticos generalmente poseen tres o más unidades de monosacáridos diferentes.
Los heteropolisacáridos son macromoléculas que cumplen funciones esenciales para la vida. Están compuestas por múltiples monómeros de azúcares (monosacáridos) diferentes, unidos repetitivamente entre sí por enlaces glucosídicos de varios tipos.
Entre los carbohidratos complejos que se encuentran con mayor frecuencia en la naturaleza están la hemicelulosa, las pectinas y el agar-agar y la mayoría de estos son polisacáridos de interés comercial para las industrias alimenticias.
En el contexto médico, los heteropolisacáridos más estudiados han sido los del tejido conectivo, los de los grupos sanguíneos, aquellos asociados con las glucoproteínas como la γ-globulina y los glucolípidos que recubren a las neuronas en el sistema nervioso central.
Con el pasar de los años y los avances científicos, se han desarrollado distintas técnicas para el estudio de los heteropolisacáridos que, generalmente, implican su descomposición en sus monosacáridos constituyentes y su análisis individual.
Dichas técnicas de separación son diferentes para cada glúcido y dependen de las características físicas y químicas de cada carbohidrato. No obstante, las cromatografías son las técnicas más empleadas para el análisis de los heteropolisacáridos.
Índice del artículo
Los heteropolisacáridos son polímeros lineales o ramificados compuestos por unidades repetidas de dos o más monosacáridos diferentes. Hay que tener en cuenta que estos monosacáridos pueden o no estar en la misma proporción.
Los heteropolisacáridos tienen estructuras complejas, con una topología generalmente ramificada y, en su estado nativo, tienen una morfología asimétrica y un tanto amorfa.
Las unidades repetitivas que componen a los heteropolisacáridos (monosacáridos, disacáridos u oligosacáridos) están unidas entre sí por enlaces α- o β-glucosídicos. En estas unidades, es común observar modificaciones o sustituciones como grupos metilo y acetilo y otros, especialmente en las ramificaciones.
Además, la asociación de determinadas moléculas con los heteropolisacáridos les puede conferir a estas últimas una carga neta, lo que tiene importantes funciones fisiológicas en diversos tipos de células.
Los heteropolisacáridos microbianos están compuestos por unidades repetidas de tres a ocho monosacáridos que pueden ser lineales o ramificados. Generalmente están compuestos por los monosacáridos D-glucosa, D-galactosa y L-ramnosa en diferentes proporciones.
Se pueden conseguir, aunque en menor proporción, fucosa, manosa, ribosa, fructosa, monosacáridos y monosacáridos sustituidos con glicerol y otros.
Típicamente, los heteropolisacáridos funcionan como soportes extracelulares para los organismos de todos los reinos, desde las bacterias hasta los humanos. Estos azúcares, junto con las proteínas fibrosas, son los componentes más importantes de la matriz extracelular en los animales y de la lámina intermedia en las plantas.
Es frecuente encontrar a los heteropolisacáridos asociados con proteínas para formar proteoglicanos, glucosaminoglicanos e incluso mucopolisacáridos. Estos cumplen funciones diversas, desde regular la absorción de agua, actuar como una especie de “cemento” celular y funcionar como lubricante biológico, entre muchas otras.
Los heteropolisacáridos de los tejidos conectivos poseen grupos ácidos en sus estructuras. Estos actúan como puentes entre las moléculas de agua y los iones metálicos. El heteropolisacárido más común en estos tejidos es el ácido urónico con sustituciones sulfatadas.
Los proteoglicanos pueden encontrarse como elementos estructurales de la membrana plasmática, actuando como correceptores en la recepción de estímulos en la superficie de la membrana celular y estimulando los mecanismos internos de respuesta.
Las globulinas son glucoproteínas que forman parte del sistema inmune de muchos animales y basan su sistema de reconocimiento en la porción de los heteropolisacáridos que poseen en su capa más externa.
Las heparinas tienen funciones anticoagulantes y son mucoglacanos que utilizan disacáridos con sustituyentes sulfatados para disminuir su carga negativa e interferir en la unión entre la trombina y las plaquetas, favoreciendo, a su vez, la unión de las antitrombinas e inactivando las protrombinas.
Este término engloba un grupo de heteropolisacáridos que incluyen en su estructura monosacáridos como glucosa, xilosa, manosa, arabinosa, galactosa y diversos ácidos urónicos. Sin embargo, las estructuras más comunes son polímeros lineales de xilanos y xiloglucanos unidos por enlaces β-1,4.
Estos heteropolisacáridos son muy abundantes en la pared celular de los vegetales. Además son solubles en soluciones alcalinas concentradas y algunos tipos desarrollan una forma fibrilar donde actúan como agentes cementadores en el tejido vegetal.
Las pectinas son polisacáridos propios de la lámina media entre las paredes celulares de origen primario en las plantas. Su componente principal es el ácido D-galacturónico unido por un enlace α-D-1,4, en el que algunos carboxilos pueden estar esterificados con grupos metilo.
Este tipo de azúcar tiene la capacidad de polimerizarse fácilmente al contacto con ésteres metílicos y otros azúcares como galactosa, rabinosa y ramnosa. Son ampliamente utilizados en la industria alimenticia para conferir firmeza a algunos productos como mermeladas, compotas y gomas azucaradas.
Es un anticoagulante que se produce en la sangre y en varios órganos como los pulmones, los riñones, el hígado y el bazo de los animales. Se compone de 12 a 50 repeticiones de ácido D-glucurónico o ácido L-idurónico y N-acetil-D-glucosamina. Las heparinas son polisacáridos del tipo glicosaminoglicanos con una fuerte carga negativa.
Las heparinas tienen gran importancia industrial y son obtenidas artificialmente a partir de ingeniería genética en bacterias o naturalmente a partir de los pulmones del ganado o de las mucosas intestinales de los cerdos.
Este es uno de los fármacos más empleados en la industria de la estética como lubricante debido a sus propiedades viscosas, elásticas y reológicas. Se emplea como lubricante ocular, amortiguador en las articulaciones y para retrasar los procesos de envejecimiento, puesto que disminuye la actividad de las células en el ciclo celular.
Es un polímero perteneciente al grupo de los glicosaminoglicanos y está compuesto por ácido-D-glucurónico y N-acetil-D-glucosamina, unidos entre sí por un enlace β-1,3. Se encuentra en casi todas las células de procariotas y eucariotas, especialmente en los tejidos conectivos y la piel de los animales.
- Delgado, L. L., & Masuelli, M. (2019). Polysaccharides: Concepts and Classification. Evolution in Polymer Technology Journal, 2(2), 2–7.
- Huber, K. C., & BeMiller, J. N. (2018). Carbohydrates. In Organic Chemistry (pp. 888–928). Elsevier Inc.
- Davison, E. (1999). Encyclopaedia Britannica. Retrieved August 14, 2019, from www.britannica.com/science/carbohydrate/
- Huber, K. C., & BeMiller, J. N. (2018). Carbohydrates. In Organic Chemistry (pp. 888–928). Elsevier Inc.
- The University of Maine. (n.d.). Retrieved August 14, 2019, from www.umaine.edu