Polisacárido

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Definición de polisacárido

Un polisacárido es una molécula grande compuesta de muchos monosacáridos más pequeños. Los monosacáridos son azúcares simples, como la glucosa. Enzimas especiales unen estos pequeños monómeros creando grandes polímeros de azúcar o polisacáridos. Un polisacárido también se llama glicano. Un polisacárido puede ser un homopolisacárido, en el que todos los monosacáridos son iguales, o un heteropolisacárido.en el que varían los monosacáridos. Dependiendo de qué monosacáridos estén conectados y qué carbonos en los monosacáridos se conecten, los polisacáridos adoptan una variedad de formas. Una molécula con una cadena lineal de monosacáridos se llama polisacárido lineal, mientras que una cadena que tiene brazos y vueltas se conoce como polisacárido ramificado.

Funciones de un polisacárido

Dependiendo de su estructura, los polisacáridos pueden tener una amplia variedad de funciones en la naturaleza. Algunos polisacáridos se utilizan para almacenar energía, algunos para enviar mensajes celulares y otros para brindar apoyo a las células y tejidos.

Almacenamiento de energía

Muchos polisacáridos se utilizan para almacenar energía en organismos. Mientras que las enzimas que producen energía solo actúan sobre los monosacáridos almacenados en un polisacárido, los polisacáridos típicamente se pliegan y pueden contener muchos monosacáridos en un área densa. Además, como las cadenas laterales de los monosacáridos forman tantos enlaces de hidrógeno como sea posible con ellas mismas, el agua no puede inmiscuirse en las moléculas, haciéndolas hidrófobas. Esta propiedad permite que las moléculas permanezcan juntas y no se disuelvan en el citosol. Esto reduce la concentración de azúcar en una célula y luego se puede ingerir más azúcar. Los polisacáridos no solo almacenan la energía, sino que también permiten cambios en el gradiente de concentración, que puede influir en la absorción celular de nutrientes y agua.

Comunicación celular

Muchos polisacáridos se convierten en glicoconjugados cuando se unen covalentemente a proteínas o lípidos. Los glicolípidos y las glicoproteínas se pueden usar para enviar señales entre las células y dentro de ellas. Las proteínas dirigidas a un orgánulo específico pueden ser «marcadas» por ciertos polisacáridos que ayudan a la célula a moverse hacia un orgánulo específico. Los polisacáridos pueden identificarse mediante proteínas especiales, que luego ayudan a unir la proteína, vesícula u otra sustancia a un microtúbulo.

El sistema de microtúbulos y proteínas asociadas dentro de las células puede llevar cualquier sustancia a su ubicación de destino una vez marcada por polisacáridos específicos. Además, los organismos multicelulares tienen sistemas inmunitarios impulsados por el reconocimiento de glicoproteínas en la superficie de las células. Las células de un solo organismo producirán polisacáridos específicos para adornar sus células. Cuando el sistema inmunológico reconoce otros polisacáridos y diferentes glicoproteínas, entra en acción y destruye las células invasoras.

Soporte celular

Con mucho, una de las funciones más importantes de los polisacáridos es la de soporte. Todas las plantas de la Tierra están sustentadas, en parte, por el polisacárido celulosa. Otros organismos, como insectos y hongos, usan quitina para apoyar la matriz extracelular.alrededor de sus celdas. Un polisacárido se puede mezclar con cualquier número de otros componentes para crear tejidos que sean más rígidos, menos rígidos o incluso materiales con propiedades especiales.

Entre la quitina y la celulosa, ambos polisacáridos hechos de monosacáridos de glucosa, los organismos vivos crean cientos de miles de millones de toneladas cada año. Todo, desde la madera de los árboles hasta las conchas de las criaturas marinas, es producido por alguna forma de polisacárido. Simplemente reorganizando la estructura, los polisacáridos pueden pasar de moléculas de almacenamiento a moléculas fibrosas mucho más fuertes. La estructura del anillo de la mayoría de los monosacáridos ayuda en este proceso, como se ve a continuación.

Estructura de un polisacárido

Todos los polisacáridos se forman mediante el mismo proceso básico: los monosacáridos se conectan mediante enlaces glicosídicos. Cuando están en un polisacárido, los monosacáridos individuales se conocen como residuos. A continuación se muestran algunos de los muchos monosacáridos creados en la naturaleza. Dependiendo del polisacárido, cualquier combinación de ellos se puede combinar en serie.

La estructura de las moléculas que se combinan determina las estructuras y propiedades del polisacárido resultante. La compleja interacción entre sus grupos hidroxilo (OH), otros grupos laterales, las configuraciones de las moléculas y las enzimas involucradas afectan el polisacárido resultante producido. Un polisacárido utilizado para el almacenamiento de energía facilitará el acceso a los monosacáridos, al tiempo que mantiene una estructura compacta. Un polisacárido utilizado como soporte generalmente se ensambla como una cadena larga de monosacáridos, que actúa como una fibra. Muchas fibras juntas producen enlaces de hidrógeno entre fibras que fortalecen la estructura general del material, como se ve en la imagen a continuación.

Los enlaces glicosídicos entre los monosacáridos consisten en una molécula de oxígeno que une dos anillos de carbono. El enlace se forma cuando se pierde un grupo hidroxilo del carbono de una molécula, mientras que el grupo hidroxilo de otro monosacárido pierde el hidrógeno. El carbono de la primera molécula sustituirá al oxígeno de la segunda molécula como propio y se formará el enlace glicosídico. Debido a que se expulsan dos moléculas de hidrógeno y una de oxígeno, la reacción también produjo una molécula de agua. Este tipo de reacción se denomina reacción de deshidratación, ya que se elimina el agua de los reactivos.

Ejemplos de un polisacárido

Celulosa y quitina

La celulosa y la quitina son polisacáridos estructurales que consisten en muchos miles de monómeros de glucosa combinados en fibras largas. La única diferencia entre los dos polisacáridos son las cadenas laterales unidas a los anillos de carbono de los monosacáridos. En la quitina, los monosacáridos de glucosa se han modificado con un grupo que contiene más carbono, nitrógeno y oxígeno. La cadena lateral crea un dipolo, lo que aumenta los enlaces de hidrógeno. Mientras que la celulosa puede producir estructuras duras como la madera, la quitina puede producir estructuras aún más duras, como cáscara, piedra caliza e incluso mármol cuando se comprime.

Ambos polisacáridos forman cadenas lineales largas. Estas cadenas forman fibras largas, que se depositan fuera de la membrana celular. Ciertas proteínas y otros factores ayudan a que las fibras se entrelacen en una forma compleja, que se mantiene en su lugar mediante enlaces de hidrógeno entre las cadenas laterales. Por lo tanto, las moléculas simples de glucosa que alguna vez se usaron para el almacenamiento de energía se pueden convertir en moléculas con rigidez estructural. La única diferencia entre los polisacáridos estructurales y los polisacáridos de almacenamiento son los monosacáridos utilizados. Al cambiar la configuración de las moléculas de glucosa, en lugar de un polisacárido estructural, la molécula se ramificará y almacenará muchos más enlaces en un espacio más pequeño. La única diferencia entre la celulosa y el almidón es la configuración de la glucosa utilizada.

Glucógeno y almidón

Probablemente los polisacáridos de almacenamiento más importantes del planeta, el glucógeno y el almidón, son producidos por animales y plantas, respectivamente. Estos polisacáridos se forman a partir de un punto de partida central y en espiral hacia afuera, debido a sus complejos patrones de ramificación. Con la ayuda de varias proteínas que se unen a polisacáridos individuales, las grandes moléculas ramificadas forman gránulos o grupos. Esto se puede ver en la imagen de abajo de las moléculas de glucógeno y las proteínas asociadas, que se ven en el medio.

Cuando se descompone una molécula de glucógeno o almidón, las enzimas responsables comienzan en los extremos más alejados del centro. Esto es importante, ya que notará que debido a la extensa ramificación, solo hay 2 puntos de partida, pero muchos extremos. Esto significa que los monosacáridos pueden extraerse rápidamente del polisacárido y utilizarse como energía. La única diferencia entre el almidón y el glucógeno es la cantidad de ramificaciones que ocurren por molécula. Esto es causado por diferentes partes de los monosacáridos que forman enlaces y diferentes enzimas que actúan sobre las moléculas. En el glucógeno, se produce una ramificación cada 12 residuos aproximadamente, mientras que en el almidón se produce una ramificación sólo cada 30 residuos.

Monosacárido: la unidad más pequeña de moléculas de azúcar o un monómero de azúcar.
Monómero: entidad única que se puede combinar para formar una entidad o polímero más grande.
Polímero: incluye proteínas, polisacáridos y muchas otras moléculas existentes de unidades más pequeñas combinadas.
Polipéptido: polímero de monómeros de aminoácidos, también llamado proteína.