1 Los glúcidos: clasificación Los glúcidos son biomoléculas orgánicas formadas por carbono, oxígeno e hidrógeno. Químicamente, son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas. Según su complejidad, se clasifican en osas y ósidos.

Osas o monosacáridos
Son las unidades o monómeros a partir de los cuales se forman los demás glúcidos. No son hidrolizables. Como la ribosa, la glucosa, la galactosa y la fructosa.

Ósidos Se forman por la uníón de dos o más monosacáridos mediante un enlace
O-

Glucosídico

Se dividen en dos grupos:

● HOLÓSIDOS: Están formados por la uníón de monosacáridos. Se clasifican, en dos grupos: ○ Oligosacáridos: Están compuestos entre dos y diez monosacáridos. Los disacáridos, formados por dos monosacáridos. Como la sacarosa. ○ Polisacáridos: Están formados por más de diez monosacáridos. Se dividen: ■ Homopolisacáridos. Solo existe un tipo de monosacárido.
Almidón. ■ Heteropolisacáridos. Están formados por más de un tipo de monosacárido. El ácido hialurónico. ● HETERÓSIDOS: Están constituidos por monosacáridos y otros compuestos no glucídicos. Destacan las glicoproteínas, los glucolípidos y el peptidoglucano.

2 Los monosacáridos Son los glúcidos más sencillos, desempeñan en la célula funciones energéticas. Químicamente, son aldehídos o cetonas polihidroxiladas. Reciben la denominación de aldosas y de cetosas respectivamente. Según el número de carbonos de su cadena carbonada, se distingue entre aldo-y cetotriosas (tres carbonos), aldo-y cetotetrosas (cuatro carbonos), aldo- y cetopentosas (cinco carbonos), aldo- y cetohexosas (seis carbonos), etc.

2.1 Propiedades físicas de los monosacáridos Presentan las siguientes propiedades físicas: -Son sólidos cristalinos de color blanco. -Tienen sabor dulce. -Son solubles en agua, debido a sus enlaces covalentes polares, e insolubles en disolventes orgánicos (apolares). -Presentan estereoisomería e isomería óptica.

Estereoisomería

Es la propiedad de los estereoisómeros, que con igual fórmula química, poseen una fórmula estructural diferente, y se diferencian en la orientación espacial de los átomos. Aparece cuando el compuesto tiene un átomo de carbono asimétrico o quiral (C*), es decir, un átomo de carbono con cuatro sustituyentes o radicales diferentes. El número de estereoisómeros de una molécula es 2 n , siendo n el número de carbonos asimétricos de la molécula. Hay dos tipos de estereoisómeros: los enantiómeros y los epímeros.

Enantiómeros

Se caracterizan por el hecho de que no se pueden superponer, uno es la imagen especular del otro. Presentan las mismas propiedades físicas y químicas, pero distinta actividad óptica, rotan el plano de la luz polarizada en sentidos opuestos. Esto permite diferenciar: ● La forma dextro rota el plano de la luz polarizada hacia la derecha y se designa con el signo (+) ● La forma levo rota el plano de la luz polarizada hacia la izquierda y se designa con el signo (-) Una mezcla de cantidades iguales de isómeros dextro y levo se llama mezcla racémica. Para cada uno de estos carbonos asimétricos existen dos posibles enantiómeros: ● Enantiómero de configuración D. El grupo hidroxilo del carbono asimétrico más alejado del grupo carbonilo está situado a la derecha. ● Enantiómero de configuración L. El grupo hidroxilo del carbono asimétrico más alejado del grupo carbonilo está situado a la izquierda.

Epímeros

Son estereoisómeros que se distinguen por la configuración espacial de uno solo de sus carbonos asimétricos, no son imágenes especulares. Se diferenciarán en la posición del grupo hidroxilo de un carbono asimétrico distinto al último. Los epímeros, presentan diferentes propiedades físicas y químicas

2.2 Propiedades químicas de los monosacáridos–
Tienen poder reductor. -Forman enlaces glucosídicos, responsables de la formación de los ósidos o glucósidos. Poder reductor de los monosacáridos: Se debe a las carácterísticas reductoras del grupo carbonilo que reaccionan con los alcoholes formando hemiacetales y hemicetales. El grupo carbonilo se oxida y se desprenden electrones que pueden ser captados por otra sustancia que se reducirá.

Ciclación de los monosacáridos

Estos se mantienen cerrados por un enlace hemiacetal intramolecular en las aldosas, o hemicetal intramolecular en las cetosas. Al cerrarse el ciclo, el carbono carbònilico se transforma en un carbono asimétrico llamado carbono anomérico, que conserva el poder reductor y cuya presencia da lugar a dos nuevos epimeros, los anómeros: ● Anómero α. El grupo-OH del carbono anomérico se dirige hacia abajo. ● Anómero β. El grupo-OH del carbono anomérico se dirige hacia arriba. Estas dos formas, son interconvertibles que se conoce como mutarrotación. El heterociclo se forma por reacción entre el grupo carbonilo del monosacárido con el grupo hidroxilo del penúltimo carbono de su cadena. Estos heterociclos reciben el nombre de anillo de piranosa, si tienen seis vértices, y anillo de furanosa, si tienen cinco vértices.

3 Los ósidos: enlaces glucosídicos

El enlace que se crea recibe el nombre de O-glucosídico si la reacción se da con un grupo hidroxilo; se denomina N-glucosídico si la reacción sucede con un grupo amino. Se puede distinguir entre enlace glucosídico de tipo α o de tipo β, que depende de la configuración del monosacárido que aporta el átomo de carbono anomérico al enlace. Cuando se forma un enlace glucosídico, las propiedades del monosacárido experimentan las siguientes modificaciones: ● El carbono anomérico implicado en el enlace glucosídico pierde su carácter reductor. ● Se estabiliza la forma anomérica (α o β) del monosacárido. ● El enlace glucosídico se puede romper mediante hidrólisis ácida o por acción de las enzimas llamadas glucosidasas

El enlace O-glucosidico

Mediante el enlace O-glucosídico, los monosacáridos se unen con el fin de formar ósidos. Puede ser de dos tipos:. ● Enlace 0-glucosídico monocarbonílico Participan el carbono anomérico de uno y un grupo hidroxilo del otro monosacárido.. Presenta poder reductor. De este modo, se puede unir un número ilimitado de monosacáridos para originar largas cadenas de polisacáridos lineales o ramificadas. Se especifica escribiendo el tipo de enlace,α o β. Seguido por los números de los átomos de carbono implicados en él α (1→4) α(1→6) o β(1→4) 

● Enlace O-glucosídico dicarbonílico Participan los carbonos anoméricos de los dos monosacáridos que se enlazan. Solo puede formar disacáridos. Al no tener carbonos anoméricos libres, carecen de poder.Reductor y no se pueden polimerizar. La estructura se especifica escribiendo el tipo de enlace (α o β)

4 Los holósidos: oligosacáridos Los oligosacáridos son cadenas cortas de monosacáridos, unidos por enlaces O-glucosídicos. Desempeñan en la célula funciones energéticas y de reconocimiento de la superficie celular. Los oligosacáridos formados por dos monosacáridos son disacáridos.

PROPIEDADES DE LOS OLIGOSACÁRIDOS

PROPIEDADES FÍSICAS–
Son sólidos cristalinos de color blanco. -Tienen sabor dulce. -Son solubles en agua e insolubles en disolventes no polares. 

PROPIEDADES QUÍMICAS

Son hidrolizables en presencia de ácidos o de enzimas glucosidasas. -Solo poseen poder reductor aquellos que se unen mediante un enlace O-glucosídico monocarbonílico.

Disacáridos de interés biológico●
Sacarosa: formado por enlace O-glucosídico dicarbonílico α-β(1→2) entre una molécula α-D-glucopiranosa y otra molécula de β-D-fructofuranosa. Es el azúcar de mesa. ● Lactosa: formado por enlace O-glucosídico monocarbonílico β(1→4) entre una molécula de β-D-galactopiranosa y otra de α o β-D-glucopiranosa.No forma polímeros. Leche de mamíferos. ● Maltosa e isomaltosa: formados por enlace O-glucosídico monocarbonílico α(1→4) en la maltosa y α(1→6) en la isomaltosa entre dos moléculas de α-D-glucopiranosa. Son los monómeros constituyentes del almidón y del glucógeno.

5 Los holósidos: polisacáridos

Tienen un elevado peso molecular. Los polisacáridos creados mediante enlaces de tipo αsuelen actuar como reserva energética, los de tipo β- suelen desempeñar funciones estructurales.

Propiedades de los polisacáridos PROPIEDADES FÍSICAS–
Son sólidos no cristalinos de color blanco -No tienen sabor dulce, pero pueden originar sustancias dulces por hidrólisis. -Son insolubles en agua.

PROPIEDADES QUÍMICAS

Son hidrolizables en presencia de ácidos o de enzimas glucosidasas. -Carecen de poder reductor.

Polisacáridos de interés biológico

Se distinguen dos grupos: homopolisacáridos y heteropolisacáridos. ● Los homopolisacáridos surgen por la uníón del mismo tipo de monosacárido mediante enlaces O-glucosídicos monocarboxílicos. Destacan:

❖ Almidón Es un α-glucano Constituido por la uníón de numerosas molécula de a-D-glucopiranosa mediante enlaces a(1-4)y a(1-6 Está integrado por una mezcla de dos polisacáridos, amilosa y amilopectina, donde constituyen la principal reserva energética vegetal. *Amilosa: Es un polímero lineal helicoidal, no ramificado, de maltosas unidas mediante enlaces α(1→4) Forma dispersiones coloidales en agua. *Amilopectina: Es un polímero helicoidal formado por maltosas unidas mediante enlaces α(1→4); presenta ramificaciones laterales en α(1→6). Es menos soluble en agua.

❖ Glucógeno Es un α-glucano constituido por la uníón de numerosas moléculas de a-D-glucopiranosa mediante enlaces α(1→4) y α(1→6). Estos últimos permiten las ramificaciones. Constituye la principal reserva energética animal. Los enlaces son fácilmente hidrolizables mediante la acción de enzimas α-glucosidasas, presente en la saliva.

❖ Celulosa Es un β-glucano formado por moléculas de β-D-glucopiranosa unidas mediante enlaces β(1→4). Se asocian entre ellas mediante enlaces de hidrógeno y forman microfibrillas que, a su vez, se reúnen para formar fibrillas; que constituyen las fibras de celulosa. Esta estructura confiere una gran rigidez, resistencia e insolubilidad en agua. Desempeña una función estructural y constituye el principal componente de las paredes de las células vegetales.

❖ Quitina Es un β-glucano formado por moléculas de N-acetil-β-D-glucosamina unidas mediante enlaces β(1→4). Se trata de un polisacárido con función estructural que forma el exoesqueleto de los artrópodos y las paredes celulares de los hongos. Las β-glucosidasas pueden hidrolizar el enlace β-glucosídico de los β-glucanos. Los animales no producen B-glucosidasas, de tal manera que, para ellos, los ß-glucanos, con sus enlaces B (14), son indestructibles.

● Los heteropolisacáridos surgen de la uníón de dos o más tipos diferentes de monosacáridos mediante enlaces O-glucosídicos monocarbonílicos. Suelen tener funciones estructurales y lubricantes. Son los siguientes:

*Glucosaminoglucanos o mucopolisacáridos Son polímeros lineales, no ramificados, que están integrados por unidades alternantes de un ácido urónico y un aminoderivado. Destacan el ácido hialurónico. Que actúa como lubricante; la heparina, con propiedades anticoagulantes; y la condroitina, principal componente de la matriz extracelular de los tejidos óseo y cartilaginoso.

*Pectinas y hemicelulosas – Pectinas. Son polímeros lineales no ramificados del ácido α-D-galacturónico. Se encuentran en las paredes celulares de las células vegetales. – Hemicelulosas. Son polímeros ramificados formados por conjunto heterogéneo de β-D-monoacáridos. Forman parte de las paredes celulares de las células vegetales.

6 Los heterósidos Los heterósidos son compuestos que se originan por la asociación, mediante enlaces glucosídicos, de glúcidos (glicona) con otros componentes no glucídicos (aglicona). Los heterósidos más importantes son los siguientes:

– Glucolípidos

Están constituidos por asociaciones covalentes glucosídicas de cadenas oligosacáridas con lípidos.
Forman parte de las membranas celulares. Cerebrósidos y gangliósidos. Los cerebrósidos más destacados son los galactocerebrósidos y los glucocerebrósidos.

– Glucoproteínas

Están formadas por asociaciones covalentes glucosídicas de cadenas oligosacáridas con proteínas. Las glucoproteínas de la cara externa de las membranas celulares actúan como antígenos, y las inmunoglobulinas cumplen una función defensiva.

– Peptidoglucano o mureína

Es una molécula compleja integrada por polímeros lineales no ramificados de residuos alternantes de ácido β-D-N acetilmurámico y N-acetil-β-D-glucosamina. Los peptidoglucanos constituyen la base molecular de las paredes celulares de las bacterias. Se trata de moléculas muy resistentes.

7 Los lípidos:

clasificación Los lípidos son biomoléculas orgánicas constituidas por carbono, hidrógeno y oxígeno.

LÍPIDOS PROPIEDADES FÍSICAS

Son untuosos al tacto. -Presentan un aspecto brillante. -Son insolubles en agua, pero solubles en disolventes orgánicos apolares. -Poseen una baja densidad.

FUNCIONES

De reserva energética, como la de las grasas. -Estructural, como la de los glicerofosfolípidos. -Metabólica, como la que ejercen las vitaminas liposolubles y las hormonas lipídicas.

No obstante, las clasificaciones que más se usan son las siguientes:

Clasificación tradicional Lípidos saponificables

Poseen ácidos grasos y pueden dar lugar a jabones: acilglicéridos, céridos, fosfolípidos y glucolípidos.

Lípidos insaponificables

Carecen de ácidos grasos: Terpenos: carotenoides Esteroides: corticoides y vitamina D.

Clasificación según su esqueleto químicamente funcional: – Ácidos grasos y moléculas derivadas: ésteres grasos y eicosanoides. – Glicerolípidos o acilgliceroles: grasas

– Glicerofosfolípidos o fosfoglicéridos – Esfingolípidos: esfingofosfolípidos y esfingoglucolípidos – Lípidos esterólicos: esteroles y esteroides–
Lípidos prenólicos: terpenos y quinonas

8 Los ácidos grasos y sus derivados

Los ácidos grasos son moléculas de naturaleza lipídica constituidas por una cadena lineal hidrocarbonada, con un número par de átomos de carbono, que presenta un grupo carboxilo en un extremo. Se diferencian por la longitud de su cadena hidrocarbonada, por la presencia o ausencia de insaturaciones, así como por su número y posición.

ÁCIDOS GRASOS ● Ácidos grasos saturados -Todos sus enlaces covalentes son simples. -Son químicamente estables -Son sólidos a temperatura ambiente. -Están presentes en grasas animales. -Algunos ejemplos son el ácido palmítico (16 carbonos) y el ácido esteárico (18 carbonos) ● Ácidos grasos insaturados -Tienen uno o más dobles enlaces en su cadena. -Son líquidos a temperatura ambiente -Se encuentran en aceites de pescado azul y en aceites vegetales. – Se clasifican en monoinsaturados y poliinsaturados. – Ácidos grasos monoinsaturados -Tienen un solo doble enlace. -Son químicamente estables. Es un ejemplo el ácido oleico (18 carbonos)

– Ácidos grasos poliinsaturados -Tienen más de un doble enlace -Son químicamente muy inestables y se enrancian con facilidad. -Son esenciales para los mamíferos, pero no los pueden fabricar. -Son ejemplos el ácido α-linolénico y el ácido linoleico.

8.1 Propiedades físicas de los ácidos grasos Las principales son la solubilidad y el punto de fusión

● Solubilidad: Los ácidos grasos son compuestos anfipáticos: – Cola apolar o hidrófoba. Es una zona hidrofóbica formada por la cadena hidrocarbonada. – Cabeza polar. Es la parte hidrofílica constituida por el grupo carboxilo

En disolución acuosa, los ácidos grasos se disponen en las siguientes estructuras: – Monocapas de superficie. – Micelas. Son esferas cuyas colas hidrófobas se orientan hacia el interior y cuyas cabezas polares se dirigen hacia el exterior, de forma que estén en contacto con el agua. – Bicapas. Se trata de estructuras en empalizada formadas por dos capas de ácidos grasos, dispuestas de manera que las colas hidrófobas quedan enfrentadas y las cabezas polares se sitúan hacia el exterior.

● Punto de fusión El estado físico de los ácidos grasos a temperatura ambiente depende de su punto de fusión. A temperatura ambiente, los ácidos grasos de bajo punto de fusión son líquidos, y los de alto punto de fusión son sólidos. Es directamente proporcional al número de átomos de carbono, e inversamente proporcional a la cantidad de insaturaciones de su cadena hidrocarbonada. Esto se debe a que, cuanto más largas y saturadas son las cadenas, más intensas resultan las fuerzas de Van der Waals que se establecen entre ellas y se necesita mayor cantidad de energía para romper esas interacciones.

8.2 Propiedades químicas de los ácidos grasos

Las propiedades químicas se deben al grupo carboxilo, ya que participa en reacciones como esterificación y saponificación. – Reacción de esterificación: Reacción entre un ácido orgánico y un alcohol que origina un éster, con desprendimiento de una molécula de agua.

– Reacción de saponificación: Reacción entre un ácido orgánico y una base fuerte que origina la sal del ácido y una molécula del agua.

8.3 Lípidos derivados de ácidos grasos

Destacan las ceras y los eicosanoides. ● Ceras Son altamente insolubles en agua, por lo que actúan creando películas protectoras de tejidos y de formaciones dérmicas en animales, y en plantas.Son ejemplos la cera de abeja y el cerumen del conducto auditivo.

● Eicosanoides Se metabolizan rápidamente y presentan efectos locales y de corta duración. Los más importantes son las prostaglandinas, que actúan como moléculas mediadoras en la respuesta inmunitaria inflamatoria local e intervienen en la regulación de la temperatura corporal. 9. Los glicerolípidos o acilglicéridos Son ésteres de una molécula de glicerina con hasta 3 moléculas de ácidos grasos. Son saponificables.

Las grasas Se consideran grasas neutras porque son apolares e insolubles en agua. En las células, desempeñan funciones de reserva energética y actúan como aislantes térmicos y mecánicos. Las grasas se clasifican, según su consistencia a temperatura ambiente (20 °C), en: – Aceites. Son líquidos a temperatura ambiente. Abundan los ácidos grasos insaturados o de cadena corta. Aceites de oliva, de girasol o de soja. – Mantecas. Son pastosas a temperatura ambiente. Están constituidas por ácidos grasos saturados con un número no demasiado alto de átomos de carbono. Destacan la mantequilla y la margarina. – Sebos. Son sólidos a temperatura ambiente. Están formados por ácidos grasos saturados que poseen un número elevado de átomos de carbono. Un ejemplo es el tocino.

10 Los glicerofosfolípidos o fosfoglicéridos

Los glicerofosfolípidos son ésteres del ácido fosfatídico y un aminoalcohol. Funciones de los glicerofosfolípidos Son moléculas anfipáticas, por lo que tiene dos regiones: – Cabeza polar. Se trata de la regíón hidrofílica. Está constituida por el aminoalcohol y el ácido fosfórico. – Colas apolares. Representan la regíón hidrofóbica. Está constituida por las dos largas cadenas hidrocarbonadas de los ácidos grasos.

Esta anfipaticidad es responsable de que, en medio acuoso, los glicerofosfolípidos creen estructuras en forma de bicapas, que constituyen la base molecular de la arquitectura de las membranas biológicas.

11 Los esfingolípidos

Son un grupo complejo de lípidos que aparecen en las membranas de las células animales y vegetales. Contienen ceramida, formada por la uníón, mediante un enlace amida, de la esfingosina y un ácido graso de cadena larga. Se clasifican en esfingofosfolípidos y esfingoglucolípidos. – Esfingofosfolípidos Se forman por esterificación de la ceramida con una molécula de ácido fosfórico. Son constituyentes de las membranas celulares. Los más importantes son las esfingomielinas, que contienen colina como aminoalcohol. – Esfingoglucolípidos Resultan de la uníón de la ceramida a una molécula de glúcido mediante enlace O-glucosídico. Son constituyentes de las membranas celulares. Se clasifican en cerebrósidos y gangliósidos. *En los cerebrósidos, la glicona está integrada por unidades de glucosa o de galactosa. * Los gangliósidos exponen sus cadenas de oligosacáridos en la superficie externa de las membranas celulares, donde actúan como antígenos de membrana y marcan diferencias entre distintos tipos de células.

12 Los lípidos esterólicos

Los lípidos esterólicos derivan de un anillo tetracíclico, que recibe el nombre de ciclopentanoperhidrofenantreno. Incluyen dos grupos: esteroles y esteroides. ● ESTEROLES Poseen un grupo hidroxilo en el C3 , y una cadena hidrocarbonada alifática en el C17 – Colesterol : Forma parte de las membranas celulares animales, regulando su fluidez para hacerlas más estables y resistentes. – Ácidos biliares: Se sintetizan en el hígado a partir de colesterol. De ellos derivan las sales biliares, que durante la digestión intervienen en la emulsión de las grasas. – Vitamina D: La más abundante es la vitamina D3 o colecalciferol. Regula el metabolismo del calcio y del fósforo. – Estradiol: Es una hormona sexual femenina.

● ESTEROIDES Poseen un oxígeno unido por un doble enlace al C3 . Incluyen las: – Hormonas sexuales: Regulan la madurez sexual y las funciones reproductoras. Destacan la testosterona y la progesterona. – Hormonas de la corteza suprarrenal: Destaca el cortisol, glucocorticoide que regula el metabolismo de los glúcidos y la aldosterona que regula la absorción de agua y sales minerales en los túbulos renales.

13 Los lípidos prenólicos

Son polímeros del isopreno. – Monoterpenos: Dos moléculas de isopreno. Comprende compuestos volátiles y aromáticos responsables del aroma de ciertos vegetales. Destacan el mentol. – Diterpenos: Formados por 4 isoprenos. Destaca el fitol, componente de la clorofila – Tetraterpenos: Formado por 8 isoprenos. Se encuentran los carotenoides, que son pigmentos accesorios en la fotosíntesis. Destaca el β-caroteno. – Politerpenos: Formados por la uníón de muchos isoprenos. El caucho natural.

Funciones de los lípidos –
Reserva. Constituyen la principal reserva energética del organismo. Los ácidos grasos y grasas constituyen la función de reserva principal. – Estructural. Forman las bicapas lipídicas de las membranas citoplasmáticas y de los orgánulos celulares. En los órganos recubren estructuras y les dan consistencia. Otros tienen función térmica, que se almacenan en tejidos adiposos de animales de clima frío. También protegen mecánicamente, como ocurre en los tejidos adiposos de la planta del pie y en la palma de la mano del hombre. – Transportadora. El transporte de lípidos, se realiza mediante la emulsión de los por los ácidos biliares y proteínas con triacilglicéridos, colesterol, fosfolípidos, etc., que permiten su transporte por sangre y linfa.