Reactividad de glúcidos y por qué no puedes comer madera

Los monosacáridos, al portar grupos hidroxilo, son polares. Pero, además, son reactivos. Y eso aumenta su diversidad. Porque un mismo glúcido puede reaccionar con alcoholes, aminas y ácido ortofosfórico.

Y, por supuesto, el -OH de un glúcido puede reaccionar con el -OH de otro glúcido. Y unirse entre ellos. Y unirse a otro por otro sitio. Y ese a otro. Y ese otro a otro más. Y a otro más aún… Los monosacáridos son reactivos y eso les permite unirse entre sí. Tanto que, si quiero juntar una glucosa, una manosa y una galactosa, solo esos tres, hay más de 12.000 productos diferentes. Distintos porque ninguno de ellos tienen la misma forma tridimensional que otro. Y todo variando el orden entre ellas tres y qué -OH participan de las uniones.

numeración de la glucosa
Tomado de Biology Books

Los glúcidos se unen entre sí formando enlaces O-glucosídicos. Que son de tipo éter (es decir, uno en el que el O actúa de puente). Que es del que me voy a ocupar hoy. Dejando para otro día al N-glucosídico y al enlace entre glúcidos y grupos ortofosfato.

En general, los enlaces O-glucosídicos entre monosacáridos son entre los carbonos 1 y 4. ¿Por qué? Porque ambos son los que están más alejados entre sí. Eso me permite formar filas, filas enormes de glúcidos. Como ocurre en la amilosa, uno de los dos componentes del almidón (el polisacárido de reserva vegetal). O en la celulosa (el polisacárido estructural que protagoniza las paredes celulares vegetales, del cual que te hablaré luego).

polimerizaglucosa
Tomado de Biology Books

Pero también son posibles otras uniones, claro. Como la que se establece entre carbonos 1 y 6. Si recuerdas la estructura ciclada de los monosacáridos, el carbono 6 estaba fuera del anillo y por encima de él. Por tanto, una unión 1-6 no sirve para formar filas. Pero sí que sirve para formar bifurcaciones, ramificaciones. Como ocurre en la amilopectina, el otro componente del almidón (ambos componentes, amilosa y amilopectina, están presentes en el almidón, pero en diferentes almidones de diferentes plantas varían las cantidades relativas de cada cual). O en el glucógeno (el polisacárido de reserva energética animal). Que, además de los enlaces 1-4 tienen algunos enlaces 1-6 (uno de cada 10-15 en el glucógeno, más ramificado; uno de cada 15-30 en la amilopectina, menos ramificada).

Polisacáridos de reserva
Tomado de Tutorvista

¿Por qué las ramificaciones? Porque un polímero lineal, como la amilosa, solo tiene dos extremos. Y, por tanto, solo puede sacar glucosa de ahí a una velocidad limitada. Pero las ramificaciones permiten que tengas muchos lugares de donde cortar a la vez. Los polisacáridos ramificados son mucho más rápidos que los lineales. Como saben bien las personas que sufren de diabetes y en cuya dieta es preferible que entren alimentos más ricos tan ricos como sea posible en la lenta amilosa. Además de eso, cuanto más ramificada es la molécula, más soluble es.

Pero hay más en los enlaces O-glucosídicos. Porque los glúcidos que se unen pueden ser alfa o beta. Que es la manera de llamar a los glúcidos según si, al ciclarse, el -OH del carbono 1 (llamado carbono anomérico) quedó por abajo (alfa) o por arriba (beta) del anillo. (En realidad esto es algo más complejo, pero mejor simplificarlo así).

¿Es eso importante? ¿Es importante que en los enlaces glucosídicos nos fijemos en si el monosacárido era alfa o beta? Pues yo creo que sí si te gustan los bocadillos. O si quieres saber por qué la madera, que está hecha de glucosa, no se puede comer; y los fideos, que están hechos de glucosa, sí se pueden comer. O por qué la leche es indigesta para muchas personas.

Quitina
Tomado de Biología Virtual

Resulta que los enlaces de tipo alfa son más amplios, dejan más sitio entre monosacárido y monosacárido. Por eso resulta un enlace atacable, rompible. Un enlace más fácil, vaya… Los enlaces de tipo beta, en cambio, conllevan que los monosacáridos están más cerca entre sí. Y eso dificulta su ruptura. Realmente esa es la diferencia entre pan y madera. O, si lo quieres más preciso, esa es la diferencia entre amilosa, amilopectina y glucógeno (todas con alfa-glucosa) y celulosa (con beta-glucosa). La diferencia que hace fuerte, resistente, a la celulosa y digeribles a almidón y glucógeno.

Y no es la única la celulosa, no. La quitina es otro polisacárido estructural. Esta vez de insectos y hongos. Y, por supuesto, tiene enlaces beta.

Y tampoco son las únicas celulosa y quitina. La lactosa es un disacárido resultado de unir una beta-glucosa y una galactosa. Por eso la leche es un alimento complicado de digerir si no tienes la equipación enzimática adecuada.

Los glúcidos tienen forma, aspecto; como tú y como yo

¿Tienen forma, aspecto, pinta de algo, los glúcidos? Sí, furanósica y piranósica

carbonilo
Tomado de wikipedia

Verás. Los glúcidos, tú estás acostumbrado a verlos como una cadena de carbonos. Y no es completamente cierto. No son rayas sino anillos. Se ciclan sobre sí mismos. Y lo hacen cuando el carbono que porta el carbonilo de un aldehido o una cetona (¿te sientes intimidado por un nombre raro? Nooooo…. Si carbonilo solo quiere decir que hay un carbono con un oxígeno unido mediante un doble enlace… jejeje), el carbonilo del grupo aldehido o cetona, decía, reacciona con un -OH de la misma molécula.

Es una reacción consigo misma. Es… es como un abrazo que se da a sí mismo el glúcido. Con el O del aldehido o la cetona como puente. Que queda unido a una parte y a otra. Eso forma, como puedes imaginar (¿puedes?), un anillo.

furano y pirano
Tomado de Tiempo de Éxito

Un anillo que tendrá forma de pentágono o de hexágono. Es decir, tendrá forma furanósica y piranósica respectivamente. Sí… Ya sé… Le podrían haber puesto nombres más sencillos… Pero no… Es lo que hay, sorry…

Y el anillo deja a los grupos -OH orientados. Hacia arriba y hacia abajo unos, hacia fuera otros. Es decir, axiales unos, ecuatoriales otros.

ecuatorial y axial
Tomado de The Molecular Biology of Plant Cells

Sí, ya sé. Tú estás acostumbrada o acostumbrado a ver los glúcidos escritos como una cadena, una línea, con los -OH a derecha o a izquierda. Pero no es así. Es solo una manera de representarlos fácilmente. Pero no es la realidad. Es una representación de la realidad que se llama proyección de Fisher. Sirve para imaginar fácil las moléculas, no para decir cómo son de verdad.

O a lo mejor ya has visto los glúcidos con la imagen de anillo. Y lo que te ha chocado es la idea esa de ecuatoriales y axiales. Porque tú los has visto todos para arriba o para abajo. Y resulta que tampoco ese dibujo es la realidad. Se llama proyección de Haworth y busca mejorar lo que ofrece la proyección de Fisher anterior. Y es que… ¡es complicado poner un mundo tridimensional, como el de las moléculas, en el plano de una hoja de papel!
Cuando usas una proyección tridimensional de verdad, qué está en los enlaces ecuatoriales y qué en los axiales, resulta que la glucosa se entiende mejor. Es el único el glúcido que dispone sus -OH, voluminosos, hacia el exterior, en posiciones ecuatoriales. Donde caben mejor y donde están más cómodos, donde se estorban menos entre sí. Por eso es el glúcido más abundante. Busca la glucosa en el gráfico y compruébala, comparando con otros glúcidos.

ciclación glucosa
Tomado de Wikipedia

Pero ahora viene lo peor. Que esos anillos no son permanentes. Que se abren y se vuelven a cerrar. A veces se cierran de la misma manera que estaban, a veces se cierran de otros modos. No todas las formas de anillo son igual de estables, las hay que más y las hay que menos. P.ej., la glucosa se cicla de varios modos, pero la alfa-D-glucopiranosa es la más frecuente. ¿Te has vuelto a asustar por el nombre? No, no… Es fácil. Alfa quiere decir que el -OH del carbono 1 queda para abajo. Beta sería que quedara para arriba. Esa diferencia cuenta. Porque los enlaces formados por glucosa alfa con otros glúcidos son más amplios, dejan más sitio entre las moléculas unidas. Y los enlaces formados por glucosa beta con otros glúcidos son más estrechos, dejan más pegadas a las moléculas unidas.

Y tú dirás… ¿y qué más da? Pues resulta que los fideos y la madera están hechas de lo mismo: de glucosa. Solo que los fideos te los comes y la madera no. Porque la glucosa de los fideos es alfa y la de la madera es beta. Y es que los enlaces entre glucosas beta son difíciles de romper y, por tanto, de digerir. ¿Te parece ahora que alfa y beta es importante?

No lo olvides. Muchas de las cosas que ves, que observas, que suceden, muchas de las cosas que te preguntas, tienen explicación o respuesta a escala molecular.

Hoy, aquí, hemos dado respuesta a por qué la glucosa es el más abundante y por qué la madera no alimenta y los fideos sí.