Glucanos: estructura, características y funciones
Los glucanos son quizá los carbohidratos más abundantes en la biosfera. La mayoría componen la pared celular de las bacterias, plantas, levaduras y otros organismos vivos. Algunos componen las sustancias de reserva de los vertebrados.
Todos los glucanos se componen de un tipo de monosacárido que se repite: la glucosa. Sin embargo, estos pueden encontrarse en una gran diversidad de formas y con una gran variedad de funciones.
El nombre glucano tiene su origen principal de la palabra griega “glykys”, que quiere decir “dulce”. Algunos libros de texto se refieren a los glucanos como polímeros no celulósicos formados por moléculas de glucosa unidas por enlaces β 1-3 (al decir “no celulósicos” se excluyen de este grupo a los que forman parte de la pared celular de las plantas).
Sin embargo, todos los polisacáridos compuestos por glucosa, incluyendo a los que conforman la pared celular de las plantas puede ser catalogados como glucanos.
Muchos glucanos fueron parte de los primeros compuestos que se aislaron de diferentes formas de vida para estudiar los efectos fisiológicos que tenían sobre los vertebrados, en especial sobre el sistema inmune de los mamíferos.
Índice del artículo
Los glucanos tienen una composición relativamente simple, a pesar de la gran diversidad y complejidad de estructuras que pueden encontrarse en la naturaleza. Todos son grandes polímeros de glucosa unidos por enlaces glucosídicos, siendo las uniones más frecuentes la α (1-3), la β (1-3) y la β (1-6).
Estos azúcares, al igual que todos los sacáridos que poseen como base a la glucosa, se componen fundamentalmente de tres tipos de átomos: carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O), los cuales forman estructuras cíclicas que pueden unirse entre sí formando una cadena.
La mayoría de los glucanos consisten en cadenas lineales, pero aquellos que presentan ramificaciones se unen a estas a través de enlaces glucosídicos de tipo α (1-4) o α (1-4) en combinación con enlaces α (1-6).
Es importante mencionar que la mayoría de los glucanos con enlaces “α” son utilizados por los seres vivos como suministro de energía, metabólicamente hablando.
Los glucanos que poseen mayor proporción de enlaces “β” son más bien carbohidratos estructurales. Estos poseen una estructura más rígida y resultan más difíciles de romper por acción mecánica o enzimática, por lo que no siempre sirven como fuente de energía y carbono.
Estas macromoléculas varían según la configuración anomérica de las unidades de glucosa que los componen; la posición, el tipo y el número de ramificaciones que se les unen. Todas las variantes se han clasificado en tres tipos de glucanos:
– Los β-glucanos (celulosa, liquenina, cimosano o zimosano, etc.)
– Los α, β-glucanos
– Los α-glucanos (glucógeno, almidón, dextrano, etc.)
Los α, β-Glucanos son conocidos también como “glucanos mixtos”, ya que combinan diferentes tipos de enlaces glucosídicos. Poseen las estructuras más complejas dentro de los carbohidratos y, por lo general, poseen estructuras difíciles de separar en cadenas de carbohidratos más pequeñas.
Generalmente los glucanos poseen son compuestos de alto peso molecular, con valores que varían entre miles y millones de daltons.
Todos los glucanos poseen más de 10 moléculas de glucosa unidas entre sí y lo más común es hallar de estos compuestos formados por cientos o miles de residuos de glucosa formando una sola cadena.
Cada glucano posee características físicas y químicas especiales, que varían dependiendo de su composición y del medio donde se encuentran.
Cuando los glucanos son purificados no tienen color, aroma o sabor alguno, aunque la purificación nunca es tan precisa como para obtener una sola molécula única aislada y siempre se cuantifican y se estudian “aproximadamente”, ya que el aislado contiene varias moléculas diferentes.
Los glucanos pueden encontrarse como homoglucanos o heteroglucanos.
– Los homoglucanos están compuestos por un solo tipo de anómero de la glucosa
– Los heteroglucanos están formados por distintos anómeros de la glucosa.
Es común que los heteroglucanos, al ser disueltos en agua, formen suspensiones coloidales (son disueltos más fácilmente si son sometidos a calor). En algunos casos, al calentarlos se producen estructuras ordenadas y/o geles.
La unión entre los residuos que forman la estructura principal de los glucanos (el polímero) ocurre gracias a enlaces glucosídicos. No obstante, la estructura se estabiliza a través de interacciones “hidrostáticas” y de algunos pocos puentes de hidrógeno.
Los glucanos son estructuras muy versátiles para las células vivas. En las plantas, por ejemplo, la combinación de los enlaces β (1-4) entre las moléculas de β-glucosa le confiere una gran rigidez a la pared celular de cada una de sus células, formando lo que se conoce como celulosa.
Al igual que en las plantas, en las bacterias y los hongos un entramado de fibras de glucano representa las moléculas que conforman la rígida pared celular que protege a la membrana plasmática y al citosol que se encuentra en el interior de las células.
En los animales vertebrados la principal molécula de reserva es el glucógeno. Este es un glucano formado por muchos residuos de glucosa unidos repetitivamente, formando una cadena, la cual se ramifica a lo largo de la estructura.
Generalmente el glucógeno se sintetiza en el hígado de todos los vertebrados y una parte se almacena en los tejidos de los músculos.
En resumen, los glucanos no solo tienen funciones estructurales, sino que también son importantes desde el punto de vista de almacenamiento de energía. Todo organismo que posea el aparato enzimático para degradar los enlaces y separar las moléculas de glucosa para emplearlas como “combustible” utiliza estos compuestos para sobrevivir.
Los glucanos son ampliamente utilizados en la industria alimenticia de todo el mundo, ya que poseen características muy variadas y la mayoría no tiene efectos tóxicos para el consumo humano.
Muchos ayudan a estabilizar la estructura de los alimentos al interactuar con el agua, creando emulsiones o geles que le proporcionan mayor consistencia a ciertas preparaciones culinarias. Un ejemplo, puede ser la fécula o el almidón de maíz.
Los sabores artificiales de los alimentos por lo general son producto de la adición de edulcorantes que, en su mayoría, están compuestos por glucanos. Estos tienen que pasar por condiciones muy extremas o largos periodos de tiempo para perder sus efectos.
El alto punto de fusión de todos los glucanos sirve para proteger a muchos de los compuestos sensibles a las bajas temperaturas en los alimentos. Los glucanos “secuestran” moléculas de agua y evitan que los cristales de hielo rompan las moléculas que componen las demás partes del alimento.
Además, las estructuras formadas por los glucanos en los alimentos son termorreversibles, es decir que al incrementar o disminuir la temperatura dentro de los alimentos, estos pueden recuperar su sabor y textura en la temperatura adecuada.
- Di Luzio, N. R. (1985, December). Update on the immunomodulating activities of glucans. In Springer seminars in immunopathology (Vol. 8, No. 4, pp. 387-400). Springer-Verlag.
- Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2015). Lehninger: principios de bioquímica.
- Novak, M., & Vetvicka, V. (2009). Glucans as biological response modifiers. Endocrine, Metabolic & Immune Disorders-Drug Targets (Formerly Current Drug Targets-Immune, Endocrine & Metabolic Disorders), 9(1), 67-75.
- Synytsya, A., & Novak, M. (2014). Structural analysis of glucans. Annals of translational medicine, 2(2).
- Vetvicka, V., & Vetvickova, J. (2018). Glucans and Cancer: Comparison of Commercially Available β-glucans–Part IV. Anticancer research, 38(3), 1327-1333.