Monosacárido

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Definición de monosacárido

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

Función del monosacárido

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 la glucosa monosacárido y recolectando la energía liberada de los enlaces. Se usan otros monosacáridos para formar fibras largas, que se pueden usar 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 matriz compleja de polisacáridos, todos hechos de monosacáridos más pequeños.

Estructura de monosacárido

Todos los monosacáridos tienen la misma fórmula general de (CH ₂ O) _n, que designa una molécula de carbono central unida a dos hidrógenos y un oxígeno. El oxígeno también se unirá a un hidrógeno, creando un grupo hidroxilo. Debido a que el carbono puede formar 4 enlaces, varias de estas moléculas de carbono pueden unirse. Uno de los carbonos de la cadena formará un doble enlace con un oxígeno, que se denomina grupo carbonilo. Si este carbonilo se encuentra al final de la cadena, el monosacárido pertenece a la familia de las aldosa. Si el grupo carboxilo está en el medio de la cadena, el monosacárido pertenece a la familia de las cetosas.

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

Ejemplos de monosacárido

Glucosa

La glucosa es un monosacárido importante ya que proporciona energía y estructura a muchos organismos. Las moléculas de glucosa se pueden descomponer en la glucólisis, proporcionando energía y precursores para la respiración celular. Si una célula no necesita más energía en este momento, la glucosa se puede almacenar combinándola con otros monosacáridos. Las plantas almacenan estas largas cadenas como almidón, que se puede desmontar y utilizar como energía más tarde. Los animales almacenan cadenas de glucosa en el glucógeno polisacárido, que puede almacenar mucha energía.

La glucosa también se puede conectar en largas cadenas de monosacáridos para formar polisacáridos que se asemejan a fibras. Las plantas suelen producir esto como celulosa. La celulosa es una de las moléculas más abundantes del planeta, y si pudiéramos pesarla toda de una vez, pesaría millones de toneladas. Cada planta usa celulosa para rodear cada celda, creando paredes celulares rígidas que ayudan a las plantas a mantenerse erguidas y turgentes. Sin la capacidad de los monosacáridos de 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 ((CH ₂ O) ₆ ) es la misma, pero la estructura es muy diferente. A continuación se muestra una imagen de fructosa:

Observe 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 todavía tiene 6 carbonos, cada uno con un grupo hidroxilo unido. Sin embargo, debido a que el oxígeno de doble enlace en la fructosa existe en un lugar diferente, se forma un anillo de forma ligeramente diferente. En la naturaleza, esto marca una gran diferencia en cómo se procesa el azúcar. La mayoría de las reacciones en las células están catalizadas por enzimas específicas. Cada uno de los monosacáridos de diferentes formas necesita una enzima específica para descomponerse.

La fructosa, debido a que es un monosacárido, se puede combinar con otros monosacáridos para formar oligosacáridos. Un disacárido muy común elaborado por las plantas es la sacarosa. La sacarosa es una molécula de fructosa conectada a una molécula de glucosa a través de un enlace glicosídico.

Galactosa

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

Los humanos, al ser la única especie de mamífero que consume leche en la edad adulta, ha desarrollado algunas funciones enzimáticas interesantes. En las poblaciones que beben mucha leche, la mayoría de los adultos pueden 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 podrían descomponerse individualmente, la molécula de lactosa ya no se puede digerir. Los síntomas de intolerancia a la lactosa (calambres abdominales y diarrea) son causados por toxinas producidas por bacterias en el 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, lo que los hizo retener más agua para mantener un pH estable.

Disacárido: dos monosacáridos conectados por un enlace glicosídico.
Oligosacáridos: 3-20 monosacáridos conectados por enlaces glicosídicos, que se utilizan típicamente para mover los monosacáridos y almacenarlos por períodos cortos.
Polisacárido: muchos (más de 20) monosacáridos, generalmente conectados en largas cadenas, se utilizan para almacenamiento o soporte estructural.
Carbohidratos: azúcares y almidones, todos hechos de monosacáridos.