Glúcidos y lípidos

Los glúcidos, también llamados carbohidratos, hidratos de carbono o azúcares, son biomoléculas orgánicas ternarias porque están formados básicamente por carbono, hidrógeno y oxígeno.

Su fórmula general aproximada es:

$$(CH_2O)_n$$

donde $n$ es un número entero. Por ejemplo, la glucosa es $C_6H_{12}O_6$, que puede escribirse como $(CH_2O)_6$.

Desde el punto de vista químico, los glúcidos son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas: moléculas con varios grupos hidroxilo ($-OH$) y un grupo carbonilo ($C=O$). Si el carbonilo es un aldehído, son aldosas; si es una cetona, son cetosas. Por ejemplo, la glucosa es una aldohexosa y la fructosa es una cetohexosa.

Los grupos $-OH$ explican su solubilidad en agua y su capacidad de formar puentes de hidrógeno.

Funciones generales de los glúcidos

Los glúcidos se clasifican según el número de unidades de monosacáridos que contienen.

Los monosacáridos son las unidades básicas; los oligosacáridos y los polisacáridos se forman al unir monosacáridos mediante enlaces glucosídicos.

Los monosacáridos son azúcares simples. Comúnmente tienen de 3 a 6 átomos de carbono. Se clasifican por el número de carbonos:

Las pentosas ribosa y desoxirribosa son fundamentales porque forman parte del ARN y del ADN, respectivamente. Este dato conecta directamente con el tema siguiente de ácidos nucleicos.

Las hexosas más importantes son:

Glucosa

• También llamada dextrosa o azúcar de uva.
• Es el producto directo de la fotosíntesis.
• Viaja en la sangre y es la principal fuente de energía celular.
• Se encuentra en frutos, miel y sangre.

Fructosa

• También llamada levulosa.
• Es el azúcar de las frutas.
• Es una hexosa muy dulce.
• Sirve como fuente de energía, por ejemplo, para los espermatozoides.

Galactosa

• Se encuentra formando parte de la lactosa, el azúcar de la leche de los mamíferos.
• Participa en la constitución del antígeno B de los glóbulos rojos en los grupos sanguíneos B y AB.

Las tres hexosas tienen la misma fórmula molecular $C_6H_{12}O_6$, pero distinta estructura; por eso se llaman isómeros.

Cuando dos monosacáridos se unen, lo hacen mediante un enlace glucosídico. En este proceso, un grupo $-OH$ de un monosacárido reacciona con un grupo $-OH$ del otro, se libera una molécula de agua y se forma un enlace covalente.

$$\text{monosacárido} + \text{monosacárido} \rightarrow \text{disacárido} + H_2O$$

Este enlace puede romperse por hidrólisis, es decir, agregando agua.

Los disacáridos más importantes son:

La sacarosa es muy importante en las plantas: la glucosa y la fructosa producidas en la fotosíntesis se transportan por la planta principalmente en forma de sacarosa.

Los polisacáridos resultan de la unión de más de diez monosacáridos mediante enlaces glucosídicos. Son moléculas grandes, generalmente insolubles en agua y sin sabor dulce.

Pueden cumplir función de reserva energética o función estructural.

Polisacáridos de reserva

El glucógeno es una reserva energética de corto plazo: se moviliza rápidamente cuando baja la glucosa sanguínea o durante el ejercicio intenso.

Polisacáridos estructurales

Aunque la celulosa está formada por glucosa, los seres humanos no pueden digerirla porque no tienen la enzima necesaria para romper sus enlaces glucosídicos. Por eso la celulosa no funciona como nutriente energético para las personas, sino como fibra.

Los lípidos son biomoléculas orgánicas formadas principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno, aunque algunos, como los fosfolípidos, contienen fósforo y nitrógeno.

Sus propiedades principales son:

• Son poco solubles en agua.
• Son solubles en solventes orgánicos no polares, como éter, benceno y cloroformo.
• Tienen función de reserva energética de largo plazo.
• No forman polímeros en el sentido estricto, como los polisacáridos o las proteínas.
• Muchos de ellos contienen enlaces éster, especialmente los lípidos saponificables.

Funciones generales de los lípidos

Ácidos grasos

Un ácido graso es una molécula formada por una larga cadena hidrocarbonada apolar y un grupo carboxilo ($-COOH$) polar en un extremo.

Los ácidos grasos pueden ser:

• Saturados: no tienen dobles enlaces entre carbonos; sus cadenas son rectas. Predominan en las grasas, sólidas a temperatura ambiente, como la manteca.
• Insaturados: tienen uno o más dobles enlaces; sus cadenas presentan codos. Predominan en los aceites, líquidos a temperatura ambiente, como el aceite de oliva o el aceite de palma.

La hidrogenación convierte aceites insaturados en grasas semisólidas, como la margarina.

Triglicéridos

Los triglicéridos son ésteres formados por:

• Una molécula de glicerol, que es un alcohol con tres grupos $-OH$.
• Tres ácidos grasos.

Cada ácido graso se une al glicerol mediante un enlace éster, liberándose una molécula de agua por enlace.

$$\text{glicerol} + 3 \, \text{ácidos grasos} \rightarrow \text{triglicérido} + 3 \, H_2O$$

Los triglicéridos se almacenan en células especializadas llamadas adipocitos.

Son la reserva energética de largo plazo por varias razones:

1. Aportan aproximadamente 9 kcal/g, más del doble que los glúcidos.
2. Se almacenan de forma casi anhidra, es decir, sin agua, por lo que pesan menos que el glucógeno como reserva.
3. El glucógeno, en cambio, se almacena junto con agua y ocupa más espacio.

Por eso, cuando un organismo necesita reservar energía para un viaje largo o una etapa de ayuno, usa triglicéridos.

Las ceras son lípidos saponificables formados por la unión de un alcohol de cadena larga y un ácido graso saturado.

Son sólidas a temperatura ambiente, muy hidrofóbicas y cumplen función de protección e impermeabilización.

Ejemplos:

• Ceras de la cutícula de hojas y tallos en plantas terrestres.
• Palmitato de miricilo, un ejemplo clásico de cera.
• Ceras que recubren plumas, pelos y el conducto auditivo humano.

Los fosfolípidos son lípidos saponificables compuestos por:

• Una molécula de glicerol.
• Dos ácidos grasos.
• Un grupo fosfato unido a una molécula polar o con carga.

Esto les da una propiedad clave: son anfipáticos, es decir, tienen:

• Una cabeza polar o hidrofílica, formada por el fosfato y la molécula polar.
• Dos colas hidrofóbicas, formadas por los ácidos grasos.

En medio acuoso, los fosfolípidos se organizan formando una bicapa lipídica: las cabezas polares quedan hacia el agua y las colas hidrofóbicas quedan enfrentadas en el interior.

Esta bicapa es la estructura básica de las membranas biológicas. Un ejemplo representativo es la fosfatidilcolina.

Los esteroides son lípidos no saponificables, es decir, no contienen ácidos grasos.

Se caracterizan por tener un núcleo de cuatro anillos de carbono fusionados, llamado ciclopentanoperhidrofenantreno.

El esteroide más conocido es el colesterol:

• Se sintetiza en gran parte en el hígado, aunque también se obtiene de los alimentos.
• Forma parte de las membranas celulares animales, donde regula su fluidez.
• Es precursor de otras moléculas importantes:
  • Sales biliares.
  • Hormonas sexuales, como testosterona, estrógenos y progesterona.
  • Hormonas suprarrenales, como aldosterona y cortisol.
  • Vitamina D.

El colesterol no es una molécula energética. No aporta calorías como los triglicéridos, sino que cumple función estructural y reguladora.

Los lípidos saponificables reciben ese nombre porque al reaccionar con una base fuerte, como $NaOH$, sufren saponificación, es decir, producen jabones y glicerol.

Los esteroides no pueden saponificarse porque no tienen ácidos grasos.