¿Qué son los polisacáridos? Información sobre la estructura, enlace químico, propiedades, ejemplos y funciones de los polisacáridos.
Definición de polisacárido
Un polisacárido es una molécula grande formada por muchos monosacáridos pequeños. Los monosacáridos son azúcares simples como la glucosa. Enzimas especiales unen estos pequeños monómeros para formar grandes polímeros de azúcar o polisacáridos. Un polisacárido puede ser un homopolisacárido en el que todos los monosacáridos son iguales o un heteropolisacárido en el que los monosacáridos varían. Dependiendo de qué monosacáridos estén unidos y qué carbonos de los monosacáridos estén unidos, los polisacáridos toman varias formas. Una molécula con una cadena lineal de monosacáridos se denomina polisacárido lineal, mientras que una cadena con brazos y vueltas se conoce como polisacárido ramificado.
Funciones de los polisacáridos
Dependiendo de su estructura, los polisacáridos pueden tener una amplia variedad de funciones en la naturaleza. Algunos polisacáridos se utilizan para almacenar energía, otros para enviar mensajes celulares y otros para brindar apoyo a las células y tejidos.
Almacen de energia
Muchos polisacáridos se utilizan para almacenar energía en los organismos. Mientras que las enzimas productoras de energía solo funcionan en los monosacáridos almacenados en un polisacárido, los polisacáridos generalmente se juntan y pueden contener muchos monosacáridos en un área densa. Además, debido a que las cadenas laterales de los monosacáridos forman tantos enlaces de hidrógeno como sea posible, el agua no puede ingresar a las moléculas, lo que las hace hidrofóbicas. Esta característica 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 absorber más azúcar. Los polisacáridos no solo almacenan energía, sino que también provocan cambios en el gradiente de concentración que pueden afectar 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 utilizar para enviar señales entre y dentro de las células. Las proteínas dirigidas a un orgánulo específico pueden ser «marcadas» por algún polisacárido que ayude a la célula a transportarlas en un orgánulo particular. Luego, los polisacáridos se pueden identificar mediante proteínas específicas que ayudan a unir la proteína, la vesícula u otra sustancia a un microtubo. El sistema de microtúbulos y proteínas relacionadas dentro de las células puede tomar cualquier sustancia en su lugar cuando se etiqueta con polisacáridos específicos. Además, los organismos multicelulares tienen sistemas inmunológicos que son estimulados por el reconocimiento de glicoproteínas en la superficie de las células. células de un solo organismo, producirá polisacáridos específicos para decorar sus células. Cuando el sistema inmunitario reconoce otros polisacáridos y diferentes glicoproteínas, actúa y destruye las células invasoras.
Soporte celular
Una de las funciones más importantes de los polisacáridos es proporcionar soporte celular. Todas las plantas del mundo se complementan parcialmente con el polisacárido celulosa. Otros organismos, como insectos y hongos, usan quitina para sostener la matriz extracelular alrededor de sus células. Un polisacárido puede combinarse con cualquier cantidad de otros componentes para formar materiales más duros, menos rígidos o incluso con propiedades especiales. 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 ser moléculas de almacenamiento a moléculas fibrosas mucho más fuertes. La estructura de anillo de la mayoría de los monosacáridos ayuda a este proceso.
Estructura de polisacáridos
Todos los polisacáridos se forman mediante el mismo proceso básico: los monosacáridos se unen mediante enlaces glucosídicos. Una vez que se forma un polisacárido, los monosacáridos individuales se conocen como residuos. A continuación se muestran solo algunos de los muchos monosacáridos creados en la naturaleza. Dependiendo del polisacárido, cualquier combinación de estos puede combinarse en serie.
Celulosa
Estructura del polisacárido
La estructura de las moléculas unidas determina las estructuras y propiedades del polisacárido resultante. La compleja interacción entre los grupos hidroxilo (OH), otros grupos laterales, las configuraciones de las moléculas y las enzimas involucradas en ellas afectan al polisacárido resultante. Un polisacárido utilizado para almacenar energía proporcionará un fácil acceso a los monosacáridos mientras mantiene una estructura compacta. Un polisacárido utilizado como soporte a menudo se combina en una larga cadena de monosacáridos que actúa como fibra. Muchas fibras juntas producen enlaces de hidrógeno entre las fibras, lo que fortalece la estructura general del material, como se ve en la imagen a continuación.
Los enlaces glucosídicos entre monosacáridos consisten en una molécula de oxígeno que une dos anillos de carbono. El enlace se pierde cuando se pierde un grupo hidroxilo del carbono de una molécula, mientras que el grupo hidroxilo de otro monosacárido pierde hidrógeno. El carbono en la primera molécula reemplazará al oxígeno en la segunda molécula y se formará un enlace glucosídico. Como se expulsan dos moléculas de hidrógeno y una de oxígeno, la reacción también produce una molécula de agua. Este tipo de reacción se denomina reacción de deshidratación ya que se elimina el agua de los reactivos.
Ejemplos de polisacáridos
Celulosa y Quitina
La celulosa y la quitina son polisacáridos estructurales compuestos por miles de monómeros de glucosa unidos en fibras largas. La única diferencia entre los dos polisacáridos son las cadenas laterales unidas a los anillos de carbono de los monosacáridos. En su kit, los monosacáridos de glucosa se han modificado con un grupo que contiene más carbono, nitrógeno y oxígeno. La cadena lateral forma un dipolo, lo que aumenta los enlaces de hidrógeno. La celulosa puede producir estructuras duras como la madera, mientras que la quitina, cuando se comprime, puede producir estructuras aún más duras como la concha, la piedra caliza e incluso el mármol.
Ambos polisacáridos forman largas cadenas lineales. Estas cadenas forman largas fibras que se acumulan fuera de la membrana celular. Ciertas proteínas y otros factores ayudan a que las fibras se entrelacen intrincadamente con enlaces de hidrógeno entre las cadenas laterales. Por lo tanto, las moléculas de glucosa simples 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 con un polisacárido estructural, la molécula almacena muchos más enlaces en un espacio más pequeño. La única diferencia entre la celulosa y el almidón es la configuración de la glucosa utilizada.
quitina
Glucógeno y almidón
Probablemente los polisacáridos de almacenamiento más importantes del planeta son el glucógeno y el almidón y son producidos por animales y plantas respectivamente. Estos polisacáridos se forman a partir de un origen central y giran en espiral hacia afuera debido a sus complejos patrones de ramificación. Con la ayuda de varias proteínas que se unen a polisacáridos individuales, las moléculas ramificadas grandes forman gránulos o agrupaciones.
Cuando se descompone una molécula de glucógeno o almidón, las enzimas responsables comienzan en los extremos más alejados del centro. Esto es importante porque solo hay 2 puntos de partida debido a la ramificación extensa. Esto significa que los monosacáridos pueden eliminarse rápidamente del polisacárido y utilizarse como energía. La única diferencia entre el almidón y el glucógeno es el número de ramificaciones que se producen por molécula. Esto es causado por diferentes partes formadoras de enlaces de monosacáridos y diferentes enzimas que actúan sobre las moléculas.
