Sección 8 · Química de la vida
Los carbohidratos, que incluyen azúcares y polímeros de azúcares, tienen dos funciones principales en los organismos: almacenan y suministran energía, y proporcionan material para componentes estructurales. Pueden aparecer como monómeros y dímeros, y muy a menudo como cadenas más largas, a veces ramificadas.
Esta sección trata sobre la estructura, la variedad y la presencia de los carbohidratos.
Las cuatro categorías básicas de carbohidratos se distinguen por el número de unidades de azúcar que contienen. El carbohidrato más simple es un monosacárido, una sola unidad monomérica. Los disacáridos, como la sacarosa o "azúcar común", están formados por dos monosacáridos unidos. Los oligosacáridos (del griego "oligo", pocos) contienen entre 3 y 20 unidades, mientras que los polisacáridos están formados por más de 20.
Los carbohidratos están formados por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O), que en gran parte aparece en grupos hidroxilo (-OH). Los monosacáridos pueden presentarse en forma lineal, pero suelen adoptar formas cíclicas mediante una reacción intramolecular en la que un grupo hidroxilo transfiere un átomo de hidrógeno a un oxígeno con doble enlace, aquí el del aldehído terminal. La glucosa, un azúcar muy común y una hexosa (del griego "seis"), se muestra como ejemplo. Por convención, los átomos de carbono se numeran en orden, como se ve en las estructuras representadas (C1-6).
La forma circular de la glucosa es una estructura de anillo de seis miembros, que conecta el C1 con el C5, dejando el C6 fuera del anillo. Al igual que ocurre con otros azúcares, surgen dos subformas en función de la orientación del grupo aldehído en el momento del cierre del anillo. En la forma alfa, el grupo hidroxilo C1 apunta "hacia abajo", mientras que en la forma beta se orienta "hacia arriba". Esta orientación afecta profundamente a la unión entre monosacáridos, de la que hablaremos muy pronto.
Además de las hexosas, otro tipo común son los azúcares pentosos, que tienen cinco átomos de carbono. Los genetistas, en particular, están muy familiarizados con dos pentosas específicas con una estructura de anillo de cinco miembros: la ribosa y la desoxirribosa. Aunque son casi idénticas, tienen una pequeña pero importante diferencia: La desoxirribosa carece de un grupo hidroxilo en el segundo átomo de carbono. Esto determina en gran medida las propiedades químicas del ADN y del ARN, de los que la desoxirribosa y la ribosa, respectivamente, son parte integrante.
Los disacáridos se forman mediante la unión de dos monosacáridos, que sin embargo no tienen por qué ser idénticos. La reacción subyacente se denomina condensación, porque los grupos hidroxilos reaccionantes de cada monómero liberan una molécula de agua durante la formación del enlace. Este enlace se denomina enlace alfa-1,4-glicosídico cuando el grupo hidroxilo C1 que reacciona está en posición alfa y, en consecuencia, un enlace beta-1,4-glicosídico que implica un grupo hidroxilo C1 en posición beta.
Las cadenas más largas de monómeros de azúcar, como los polisacáridos, se forman mediante una serie de enlaces alfa o beta-1,4-glicosídicos. La celulosa es un ejemplo de polisacárido totalmente lineal, que se une mediante enlaces beta-1,4-glicosídicos. Es el polímero orgánico más abundante en la tierra y un componente estructural crucial de las paredes celulares de las plantas y de algunos otros organismos. La celulosa es también el principal constituyente del papel y de diversos tejidos.
Los polisacáridos también pueden estar ramificados mediante enlaces 1,6-glicosídicos que se forman a través de una reacción de condensación entre un grupo hidroxilo C1 y otro C6. El almidón, que es un ejemplo de polisacárido ramificado, es utilizado por las plantas para almacenar energía y es una parte importante de la dieta humana. El glucógeno está aún más ramificado y lo producen los animales, los hongos y las bacterias.
En la siguiente sección, aprenderemos sobre otra clase de molécula que es importante para el almacenamiento de energía y para la estructura: los lípidos.
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