Definición de monosacárido

Un monosacárido es la forma más básica de los carbohidratos. Los monosacáridos pueden combinarse mediante enlaces glucosídicos para formar carbohidratos más grandes, conocidos como oligosacáridos o polisacáridos. Un oligosacárido con sólo dos monosacáridos se conoce como disacárido. Cuando se combinan más de 20 monosacáridos con enlaces glucosídicos, un oligosacárido se convierte en un polisacárido. Algunos polisacáridos, como la celulosa, contienen miles de monosacáridos. Un monosacárido es un tipo de monómero, o molécula que puede combinarse con moléculas similares para crear un polímero más grande.

Función de los monosacáridos

Los monosacáridos tienen muchas funciones dentro de las células. En primer lugar, los monosacáridos se utilizan para producir y almacenar energía. La mayoría de los organismos crean energía descomponiendo el monosacárido glucosa, y cosechando la energía liberada de los enlaces. Otros monosacáridos se utilizan para formar largas fibras, que pueden utilizarse como una forma de estructura celular. Las plantas crean celulosa para cumplir esta función, mientras que algunas bacterias pueden producir una pared celular similar a partir de polisacáridos ligeramente diferentes. Incluso las células animales se rodean de una compleja matriz de polisacáridos, todos ellos hechos a partir de monosacáridos más pequeños.

Estructura de los monosacáridos

Todos los monosacáridos tienen la misma fórmula general de (CH2O)n, que designa una molécula de carbono central unida a dos hidrógenos y un oxígeno. El oxígeno también se une a un hidrógeno, creando un grupo hidroxilo. Como el carbono puede formar 4 enlaces, varias de estas moléculas de carbono pueden unirse entre sí. Uno de los carbonos de la cadena formará un doble enlace con un oxígeno, lo que se denomina grupo carbonilo. Si este carbonilo se encuentra al final de la cadena, el monosacárido pertenece a la familia de las aldosas. Si el grupo carboxilo se encuentra en el centro de la cadena, el monosacárido pertenece a la familia de las cetosas.

Arriba hay una imagen de la glucosa. La glucosa es uno de los monosacáridos más comunes en la naturaleza, utilizado por casi todas las formas de vida. Este monosacárido simple está compuesto por 6 carbonos, cada uno de ellos etiquetado en la imagen. El primer carbono es el grupo carbonilo. Al estar al final de la molécula, la glucosa pertenece a la familia de las aldosas. Normalmente, los monosacáridos con más de 5 carbonos existen como anillos en soluciones de agua. El grupo hidroxilo del quinto carbono reacciona con el primer carbono. El grupo hidroxilo cede su átomo de hidrógeno cuando forma un enlace con el primer carbono. El oxígeno de doble enlace del primer carbono se une a un nuevo hidrógeno cuando se rompe el segundo enlace con el carbono. Esto forma un anillo de carbonos totalmente conectado y estable.

Ejemplos de monosacáridos

Glucosa

La glucosa es un monosacárido importante porque proporciona energía y estructura a muchos organismos. Las moléculas de glucosa pueden descomponerse en la glucólisis, proporcionando energía y precursores para la respiración celular. Si una célula no necesita más energía en ese momento, la glucosa puede almacenarse combinándola con otros monosacáridos. Las plantas almacenan estas largas cadenas en forma de almidón, que puede ser desmontado y utilizado como energía más tarde. Los animales almacenan cadenas de glucosa en el polisacárido glucógeno, que puede almacenar mucha energía.

La glucosa también puede conectarse en largas cadenas de monosacáridos para formar polisacáridos que se asemejan a fibras. Las plantas suelen producirlo en forma de celulosa. La celulosa es una de las moléculas más abundantes del planeta, y si pudiéramos pesarla toda a la vez, pesaría millones de toneladas. Cada planta utiliza la celulosa para rodear cada célula, creando paredes celulares rígidas que ayudan a las plantas a mantenerse altas y turgentes. Sin la capacidad de los monosacáridos para combinarse en estas largas cadenas, las plantas serían planas y blandas.

Fructosa

Aunque es casi idéntica a la glucosa, la fructosa es una molécula ligeramente diferente. La fórmula ((CH2O)6) es la misma, pero la estructura es muy diferente. A continuación se muestra una imagen de la fructosa:

Nota que en lugar de que el grupo carbonilo esté al final de la molécula, como en la glucosa, es el segundo carbono hacia abajo. Esto hace que la fructosa sea una cetosa, en lugar de una aldosa. Al igual que la glucosa, la fructosa sigue teniendo 6 carbonos, cada uno con un grupo hidroxilo unido. Sin embargo, como el oxígeno de doble enlace de la fructosa se encuentra en un lugar diferente, se forma un anillo de forma ligeramente distinta. En la naturaleza, esto supone una gran diferencia en el procesamiento del azúcar. La mayoría de las reacciones en las células son catalizadas por enzimas específicas. Los monosacáridos de formas diferentes necesitan cada uno una enzima específica para ser descompuestos.

La fructosa, por ser un monosacárido, puede combinarse con otros monosacáridos para formar oligosacáridos. Un disacárido muy común producido por las plantas es la sacarosa. La sacarosa es una molécula de fructosa conectada a una molécula de glucosa a través de un enlace glucosídico.

Galactosa

La galactosa es un monosacárido producido en muchos organismos, especialmente en los mamíferos. Los mamíferos utilizan la galactosa en la leche, para dar energía a sus crías. La galactosa se combina con la glucosa para formar el disacárido lactosa. Los enlaces de la lactosa contienen mucha energía, y los mamíferos recién nacidos crean enzimas especiales para romper estos enlaces. Una vez destetados de la leche materna, las enzimas que descomponen la lactosa en monosacáridos de glucosa y galactosa se pierden.

Los humanos, al ser la única especie de mamífero que consume leche en la edad adulta, han desarrollado algunas funciones enzimáticas interesantes. En las poblaciones que beben mucha leche, la mayoría de los adultos son capaces de digerir la lactosa la mayor parte de su vida. En las poblaciones que no beben leche después del destete, la intolerancia a la lactosa afecta a casi toda la población. Aunque los monosacáridos pueden descomponerse individualmente, la molécula de la lactosa ya no puede ser digerida. Los síntomas de la intolerancia a la lactosa (calambres abdominales y diarrea) se deben a las toxinas producidas por las bacterias del intestino que digieren el exceso de lactosa. Las toxinas y el exceso de nutrientes que crean aumentaron la cantidad total de solutos en los intestinos, haciendo que retengan más agua para mantener un pH estable.

• Disacárido – Dos monosacáridos conectados por un enlace glucosídico.
• Oligosacárido – De 3 a 20 monosacáridos conectados por enlaces glucosídicos, típicamente utilizados para mover monosacáridos y almacenarlos por tiempos cortos.
• Polisacárido – Muchos (20+) monosacáridos, generalmente conectados en cadenas largas, utilizados para el almacenamiento o soporte estructural.
• Carbohidrato – Azúcares y almidones, todos hechos de monosacáridos.

Cuestionario

1. La sucralosa, un edulcorante artificial común, tiene una forma similar a la sacarosa, un azúcar producido por las plantas. Sin embargo, en lugar de grupos hidroxilos (OH) unidos a todos los carbonos, la sucralosa tiene algunos átomos de cloro (Cl) en su estructura. Los estudios han demostrado que, aunque la mayor parte de la sucralosa consumida pasa a través de una persona, entre el 2 y el 8% se metaboliza. ¿Por qué podría esto suponer un problema para la persona que digiere la sucralosa?
A. No aporta tantas calorías como la sacarosa.
B. Sin los grupos hidroxilos, el cuerpo no puede funcionar.
C. Las enzimas del organismo no están adaptadas para metabolizar la sucralosa.

2. Un aminoácido es una molécula singular que puede añadirse en una cadena para crear una proteína. Un aminoácido no es un carbohidrato. ¿Cuál de los siguientes términos describe un aminoácido?
A. Monómero
B. Monosacárido
C. Polímero

3. Como se ha mencionado, los monosacáridos que constan de más de 5 carbonos a menudo tienden a formar anillos en la naturaleza. La interacción que hace que formen anillos se debe a las fuerzas de las moléculas polares de agua que actúan sobre los monosacáridos. Si los monosacáridos se colocan en una solución no polar, ¿qué formarán?
A. Espirales
B. Moléculas lineales
C. Anillos