Característiques i classificació dels glúcids

Imagina't que els glúcids són com els mattons de construcció de la vida, però fets de carboni, hidrogen i oxigen en una proporció específica: CₙH₂ₙOₙ. El seu nom ve del grec "glykýs" (dolç) perquè molts tenen sabor dolç.

Tots els glúcids tenen un grup carbonil - un carboni unit a un oxigen amb doble enllaç. Aquest grup pot ser un aldehid $-CHO$ o una cetona $-CO$, cosa que els dona les seves propietats característiques.

La classificació dels glúcids és força senzilla i depèn del nombre de cadenes que continguin:

• Monosacàrids: una sola cadena (els més simples)
• Oligosacàrids: de 2 a 10 monosacàrids units
• Polisacàrids: més de 10 monosacàrids (centenars!)

💡 Recorda: Els oligosacàrids i polisacàrids es poden trencar amb enzims o àcids per alliberar els monosacàrids que els formen. És com desmuntar un Lego!

Els monosacàrids: composició i classificació

Els monosacàrids són cristalls blancs i dolços que es dissolen perfectament en aigua. Contenen entre 3 i 7 carbonis, i per això els anomenem trioses, tetroses, pentoses, hexoses o heptoses.

Tots els monosacàrids tenen caràcter reductor gràcies als seus grups aldehid o cetona, que es poden oxidar formant grups carboxil. Segons el grup funcional que tinguin, es classifiquen en:

• Aldoses: tenen un grup aldehid al carboni 1
• Cetoses: tenen un grup cetona en un carboni interior

La isomeria és clau per entendre els monosacàrids. Molècules amb la mateixa fórmula molecular poden ser completament diferents! Hi ha dos tipus principals:

• Isomeria de funció: mateix formula, grups funcionals diferents (com el gliceraldehid i la dihidroxiacetona)
• Estereoisomeria: mateixa fórmula però disposició espacial diferent dels àtoms

💡 Recorda: Els carbonis asimètrics (units a quatre radicals diferents) són els responsables de la diversitat d'isòmers. Més carbonis asimètrics = més varietat!

Estereoisomeria i activitat òptica

Dins l'estereoisomeria trobem dos tipus fascinants d'isòmers. Els enantiòmers són com imatges al mirall - la posició de tots els grups -OH varia, creant molècules que són reflexes l'una de l'altra.

Els diastereòmers o epímers es diferencien en la posició de diversos grups -OH. Quan només es diferencien en un grup -OH, els anomenem específicament epímers.

Una cosa súper important: la posició del grup -OH del carboni asimètric més allunyat del grup carbonil determina si tenim:

• Forma D: quan el grup -OH està a la dreta
• Forma L: quan el grup -OH està a l'esquerra

Els monosacàrids també tenen activitat òptica - poden desviar el pla de polarització de la llum! Quan roten cap a la dreta són dextrogirs (+) i quan ho fan cap a l'esquerra són levogirs (-).

💡 Curiositat: A la natura, gairebé tots els monosacàrids es presenten en forma D. És com si la vida tingués preferència per una "mà" concreta!

Fórmules cícliques i anomeria

Aquí ve una de les parts més interessants: els monosacàrids amb 5 i 6 carbonis no són rectes com sembla a les fórmules! En dissolució adopten estructures cícliques pentagonals (furanoses) o hexagonals (piranoses).

Aquesta transformació passa gràcies a un enllaç hemiacetal que es forma entre el grup aldehid/cetona i un alcohol del mateix monosacàrid. No es perd ni es guanya res, només es reorganitza!

El carboni que abans era carbonílic ara s'anomena carboni anomèric i està unit a un grup -OH. La posició d'aquest grup crea un nou tipus d'isomeria anomenada anomeria:

• Forma α: el carboni anomèric queda sota el pla
• Forma β: el carboni anomèric queda sobre el pla

Aquestes formes es representen amb les projeccions de Haworth, que són molt més fàcils de visualitzar que les fórmules lineals.

💡 Truc: Pensa en les formes cícliques com en anells flexibles que poden adoptar conformacions de "cadira" o "bot" per ser més estables.

Importància biològica dels monosacàrids

Els monosacàrids són els monòmers que formen els polisacàrids, però també actuen sols com a nutrients cel·lulars i metabòlits intermediaris. Pel seu caràcter reductor donen positiu a la reacció de Fehling (canvi de color de blau a taronja).

Les trioses com el gliceraldehid i la dihidroxiacetona participen com intermediaris en el metabolisme de la glucosa. Les tetroses com l'eritrosa intervenen en processos de nutrició autòtrofa.

Les pentoses són fonamentals: la ribosa forma part de l'ARN i l'ATP, la xilosa es troba a la fusta, l'arabinosa està a la goma aràbiga, i la ribulosa fixa el CO₂ atmosfèric en la fotosíntesi.

Les hexoses són les estrelles: la glucosa és el nutrient principal dels animals, la galactosa forma part de la lactosa, i la fructosa es troba a les fruites i es transforma en glucosa al fetge.

💡 Recorda: Cada monosacàrid té la seva funció específica, des de donar energia immediata fins a formar part d'estructures complexes com l'ADN!

Els oligosacàrids i l'enllaç O-glucosídic

Els oligosacàrids són cadenes curtes de 2 a 10 monosacàrids, sent els disacàrids els més importants. S'uneixen mitjançant l'enllaç O-glucosídic, que es forma entre dos grups hidroxil de diferents monosacàrids alliberant una molècula d'aigua.

Hi ha dos tipus d'enllaços glucosídics:

• Monocarbonílic: quan intervé l'hidroxil del carboni anomèric d'un monosacàrid i un altre grup alcohol del segon
• Dicarbonílic: quan intervenen els hidroxils dels carbonis anomèrics dels dos monosacàrids

Els disacàrids formats per enllaç dicarbonílic perden el caràcter reductor perquè els dos carbonis carbonílics estan implicats en l'enllaç.

També existeix l'enllaç N-glucosídic quan hi intervé un àtom de nitrogen, com passa en els nucleòsids.

💡 Tip d'examen: Si veus un disacàrid que no redueix el Fehling, segurament té un enllaç dicarbonílic!

Disacàrids importants

Ara veurem els quatre disacàrids més rellevants que has de conèixer:

La maltosa $α-D-glucopiranosil 1→4 α-D-glucopiranosa$ està formada per dues glucoses unides per enllaç α(1-4). Es forma quan es trenca parcialment el midó.

La lactosa $β-D-galactopiranosil 1→4 β-D-glucopiranosa$ és el sucre de la llet, formada per galactosa i glucosa amb enllaç β(1-4).

La sacarosa $α-D-glucopiranosil 1→2 β-D-fructofuranosa$ és el sucre comú, formada per glucosa i fructosa amb enllaç dicarbonílic - per això no té caràcter reductor!

La cel·lobiosa $β-D-glucopiranosil 1→4 β-D-glucopiranosa$ està formada per dues glucoses unides per enllaç β(1-4) i és la unitat repetitiva de la cel·lulosa.

💡 Recorda: La nomenclatura pot semblar complicada, però segueix sempre el mateix patró: primer monosacàrid + tipus d'enllaç + segon monosacàrid.

Els polisacàrids: estructura i funció

Els polisacàrids són gegants moleculars formats per desenes a milers de monosacàrids units per enllaços O-glucosídics. Són sòlids sense sabor dolç i no redueixen el Fehling.

El midó és la reserva energètica dels vegetals, format per amilosa (30%) i amilopectina (70%). L'amilosa té estructura helicoïdal amb enllaços α(1-4), mentre que l'amilopectina té ramificacions α(1-6) cada 25-30 glucoses.

El glicogen és la reserva animal, similar al midó però més ramificat $una ramificació cada 6-10 glucoses$. Es troba al fetge i músculs.

La cel·lulosa és l'esquelet dels vegetals, formada per glucoses unides per enllaços β(1-4). Els animals no podem digerir-la perquè no tenim l'enzim cel·lulasa.

La quitina forma l'exoesquelet dels artròpodes i està feta de N-acetilglucosamines unides com la cel·lulosa.

💡 Truc: Els enllaços α són digeribles per humans, els β no. Per això podem aprofitar el midó però no la cel·lulosa!

Heteropolisacàrids i heteròsids

Els heteropolisacàrids contenen més d'un tipus de monosacàrid. La pectina (paret cel·lular, gelificant per melmelades), l'agar (algues roges, medis de cultiu) i la goma aràbiga (protector de ferides vegetals) en són exemples importants.

Els heteròsids combinen glúcids amb molècules no glucídiques:

Els glucolípids $glúcid + lípid$ com els cerebròsids i gangliosids es troben a les membranes del teixit nerviós i intervenen en el reconeixement cel·lular.

Les glicoproteïnes (més proteïna que glúcid) inclouen la protrombina (coagulació), immunoglobulines (defenses) i receptors de membrana.

Els proteoglicans (80% polisacàrids) formen la matriu extracel·lular dels teixits. L'àcid hialurònic està als cartílags i l'heparina actua d'anticoagulant.

Els peptidoglicans formen la paret bacteriana amb cadenes de N-acetilglucosamina unides per ponts peptídics.

💡 Recorda: Els heteròsids combinen el millor dels dos mons: l'especificitat dels glúcids amb la funcionalitat d'altres biomolècules!

Funcions dels glúcids

Els glúcids tenen moltes funcions vitals que van més enllà de donar-nos energia:

La funció energètica és la més coneguda: 1 gram de glucosa proporciona 4.3 kcal mitjançant la respiració cel·lular. El midó i el glicogen permeten emmagatzemar centenars de glucoses sense problemes osmòtics.

La funció estructural és impressionant: la cel·lulosa genera troncs de més de cent metres que duren segles, la quitina protegeix els artròpodes, i la ribosa forma part dels àcids nucleics.

La generació d'especificitat a la membrana plasmàtica gràcies als glicolípids i glicoproteïnes permet a les cèl·lules reconèixer substàncies específiques.

Altres funcions inclouen ser principis actius de plantes medicinals (cardiotònics, expectorants), antibiòtics (estreptomicina), vitamines (vitamina C), anticoagulants (heparina) i components del sistema immunitari.

💡 Reflexió final: Els glúcids són molt més que "sucres" - són arquitectes moleculars que construeixen i mantenen la vida tal com la coneixem!