2. Glúcidos

Los glúcidos son biomoléculas formadas básicamente por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O) en una proporción semejante a Cₙ(H₂O)ₙ. También se les llama hidratos de carbono o carbohidratos, aunque este nombre es poco apropiado. El término glúcido deriva del griego glykys, «dulce».

Contenidos EvAU

Los contenidos exigidos en los exámenes de acceso a la Universidad (PAU) sobre glúcidos son:

• Concepto y clasificación.
• Monosacáridos: estructura general de aldosas y cetosas. Número de átomos de carbono.
• Concepto de carbono asimétrico; estereoisomería: enantiómeros.
• Glucosa, fructosa y ribosa.
• Disacáridos. Enlace O-glucosídico. Tipos de enlace: alfa y beta.
• Polisacáridos. Concepto de homopolisacárido y heteropolisacárido. Almidón, glucógeno y celulosa.
• Comparación en composición, estructura y función de almidón, glucógeno y celulosa.
• Funciones.

2.1. Concepto de Glúcido

Los glúcidos son biomoléculas formadas básicamente por C, H y O en la proporción (CH₂O)ₙ.

Todos los glúcidos tienen siempre un grupo carbonilo (carbono unido a oxígeno mediante doble enlace). Según el grupo carbonilo:

• Polihidroxialdehídos: tienen grupo aldehído (−CHO) → aldosas
• Polihidroxicetonas: tienen grupo cetona (−CO−) → cetosas

Grupo carbonilo en glúcidos

Además, algunos pueden tener nitrógeno (N), azufre (S) y fósforo (P).

📋 Preguntas PAU sobre el concepto

Aragón, septiembre de 2014, opción A — Glúcidos (3 puntos):
a) Definición (0,5). b) Características químicas (0,5). c) Funciones (1). d) Clasificación (1).
Aragón, junio de 2004, opción A — Explique qué son aldosas y cetosas (0,4 puntos).

2.2. Clasificación de los Glúcidos

Los glúcidos se clasifican en:

1. Monosacáridos u osas — Los más sencillos. No son hidrolizables. Monómeros de los glúcidos más complejos.

2. Ósidos — Formados por la unión de varios monosacáridos mediante enlaces O-glucosídicos. Hidrolizables:

• Holósidos: constituidos exclusivamente por monosacáridos (C, H, O):

- Oligosacáridos (2–10 monosacáridos): los más importantes son los disacáridos. - Polisacáridos (muchos monosacáridos): - Homopolisacáridos: un único tipo de monómero. - Heteropolisacáridos: más de un tipo de monómero.

• Heterósidos: monosacáridos + compuestos no glucídicos (contienen también N, S, P, etc.).

📋 Preguntas PAU sobre la clasificación

Canarias, junio de 2022 — Dentro de un grupo de biomoléculas se pueden establecer las clasificaciones: I. Monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos. II. Homopolisacáridos y heteropolisacáridos. III. Función energética y estructural. ¿De qué grupo se trata? ¿En base a qué criterio se establece cada clasificación?

2.3. Los Monosacáridos

Los monosacáridos son glúcidos de una sola cadena. No pueden descomponerse por hidrólisis. Se nombran añadiendo -osa al número de carbonos: triosa, tetrosa, pentosa, hexosa…

• Aldosa: grupo carbonilo en el extremo (aldehído). La más simple es el gliceraldehído (3C).
• Cetosa: grupo cetona en posición interna. La más simple es la dihidroxiacetona (3C), única sin actividad óptica.

Propiedades físicas

Sólidos cristalinos, blancos, sabor dulce, solubles en agua (los grupos −OH forman puentes de hidrógeno).

Propiedades químicas — Poder reductor

El grupo carbonilo confiere propiedades reductoras: pueden reducir iones como Fe³⁺ y Cu²⁺. Base de la reacción de Fehling.

🔬 Prueba de Fehling

Una disolución azul (Cu²⁺) pasa a rojo (Cu⁺) en presencia de azúcares reductores.

Laboratorio virtual de análisis de carbohidratos: Chemistry: Amrita Online Lab

Cuatro tubos A (glucosa), B (lactosa), C (sacarosa), D (almidón). Tras calentar: A y B positivo (rojos), C y D negativo (permanecen azules).

Vídeo: Monosacáridos

Bio[ESO]sfera — Monosacáridos (23:24 min)

2.3.1. Triosas (C₃)

• Gliceraldehído: aldotriosa, fundamental en glucólisis.
• Dihidroxiacetona: cetotriosa, en glucólisis. Única sin actividad óptica.

Isomería Espacial o Estereoisomería

Los monosacáridos presentan carbonos asimétricos (unidos a cuatro grupos diferentes):

• Enantiómeros: isómeros imágenes especulares. Serie D (−OH a la derecha en Fischer) y L (a la izquierda). En la naturaleza predomina la serie D.
• Anómeros (α y β): durante la ciclación se forma el carbono anomérico:

- Anómero α: −OH del C anomérico en posición trans respecto al −CH₂OH (por debajo del plano Haworth). - Anómero β: −OH del C anomérico en posición cis respecto al −CH₂OH (por encima del plano).

2.3.2. Tetrosas (C₄)

• Eritrosa: aldotetrosa presente en rutas metabólicas (ciclo de las pentosas).

2.3.3. Pentosas (C₅)

Monosacáridos de gran importancia biológica:

• Ribosa (C₅H₁₀O₅): componente del ARN y de nucleótidos (ATP, NADH).
• Desoxirribosa (C₅H₁₀O₄): ribosa sin −OH en C2, componente del ADN.
• Ribulosa-1,5-bifosfato: aceptor de CO₂ en el ciclo de Calvin (fotosíntesis).
• Arabinosa y xilosa: en gomas vegetales y maderas.

Ciclación de Monosacáridos

Los monosacáridos de 5 o más carbonos forman estructuras cíclicas por reacción intramolecular:

• Furanosas (anillo de 5 miembros): 4C + 1O. Forma de ribosa y fructosa.
• Piranosas (anillo de 6 miembros): 5C + 1O. Forma de glucosa y galactosa.

2.3.4. Hexosas (C₆)

Sustancias Derivadas de los Monosacáridos

• Azúcares alcohol (alditoles): sorbitol, manitol (edulcorantes).
• Ácidos urónicos: ácido glucurónico (detoxificación hepática). Componente de heteropolisacáridos.
• Aminoazúcares: glucosamina, N-acetilglucosamina (componente de quitina y peptidoglucanos).
• Desoxiazúcares: desoxirribosa (componente del ADN).

📋 Preguntas PAU sobre monosacáridos

Andalucía, junio de 2018, opción B — a) Define monosacáridos [0,5]. b) Dos funciones [0,6]. c) Clasifícalos según nº de carbonos [0,5]. d) Fórmula desarrollada de glucosa y ribosa [0,4].

Cantabria, junio de 2023 — Fundamento químico de la prueba de Fehling, reactivos necesarios y un ejemplo positivo y uno negativo.

Aragón, septiembre de 2018, opción B — ¿En qué se diferencian aldosas de cetosas? (0,5 puntos).

2.4. El Enlace Glucosídico

Hay dos tipos de enlace entre un monosacárido y otras moléculas:

Enlace N-glucosídico

Entre un −OH de un monosacárido y un compuesto aminado. Queda un átomo de nitrógeno en el punto de unión. Es el enlace de los nucleósidos (bases nitrogenadas + pentosa).

Enlace O-glucosídico

Entre dos −OH de dos monosacáridos ciclados, eliminando una molécula de agua. Queda un oxígeno en el punto de unión. Al menos uno de los −OH proviene del carbono anomérico (C1).

• Enlace α-glucosídico: si el primer monosacárido es anómero α.
• Enlace β-glucosídico: si el primer monosacárido es anómero β.
• Se designan por los carbonos que participan: α(1→4), β(1→4), α(1→6), etc.

Poder reductor:

• Monocarbonílico: interviene el C anomérico de solo uno → queda libre el del otro → tiene poder reductor (ej.: maltosa, celobiosa, lactosa).
• Dicarbonílico: intervienen los C anoméricos de ambos → no tiene poder reductor (ej.: sacarosa, trehalosa).

📋 Preguntas PAU sobre el enlace glucosídico

Madrid, septiembre de 2016, opción A — Indique el nombre del enlace de unión entre monosacáridos y explique entre qué grupos se puede producir (1 punto).

Asturias, julio de 2025, opción B — 1. ¿Qué compuestos presentan enlace O-glucosídico? 2. ¿Cómo se establece un enlace N-glucosídico? Pon un ejemplo.

Extremadura, julio de 2020 — Explique el enlace O-glucosídico. Cite compuestos con enlaces α(1→6).

2.5. Los Disacáridos

Los disacáridos están formados por la unión de dos monosacáridos mediante enlace O-glucosídico. Su poder reductor depende de si queda un carbono anomérico libre.

Síntesis de la maltosa Isomaltosa: α(1→6), producto de hidrólisis de amilopectina y glucógeno

💡 Conservación en almíbar

La conservación de fruta en almíbar se basa en soluciones muy concentradas de sacarosa que crean un medio hipertónico (elevada presión osmótica), impidiendo el desarrollo de microorganismos.

📋 Preguntas PAU sobre disacáridos

País Vasco, julio de 2017 — ¿Qué molécula resultaría del enlace de dos monosacáridos? Pon tres ejemplos (0,5 puntos).
Canarias, julio de 2022 — La miel contiene un 75-80% de glúcidos. a. Realiza el enlace A–B entre glucosa (A) y fructosa (B) y nombra la molécula. b. Indica qué vitaminas son hidrosolubles. c. Cita un glúcido de reserva en célula animal y otro estructural en célula vegetal.

2.6. Los Polisacáridos

Los polisacáridos están formados por muchos monosacáridos (incluso miles) unidos mediante enlaces O-glucosídicos. No tienen sabor dulce ni poder reductor.

• Enlace α → reserva energética (fácilmente hidrolizables).
• Enlace β → estructural (muy difícil de hidrolizar; pocas enzimas pueden romperlos).

Vídeo: Disacáridos y Polisacáridos

Bio[ESO]sfera — Disacáridos y polisacáridos (15:00 min) FlipYourLearning — Disacáridos y polisacáridos (19:29 min)

2.6.1. Homopolisacáridos

Polímeros de un solo tipo de monosacárido.

2.6.1.1. Homopolisacáridos de Reserva Energética

Almidón (polisacárido de reserva en vegetales)

• Formado por α-D-glucosa. Dos componentes:

- Amilosa: cadena lineal con enlaces α(1→4). ~20% del almidón. - Amilopectina: ramificada con α(1→4) en la cadena principal y α(1→6) en los puntos de ramificación (cada 25–30 glucosas). ~80%.

• Se almacena en semillas, tubérculos y raíces.
• Test del lugol: coloración azul-violeta con yodo.

Glucógeno (polisacárido de reserva en animales)

• Formado por α-D-glucosa.
• Estructura similar al almidón pero más ramificado: ramificaciones cada 8–10 glucosas.
• Se almacena principalmente en hígado (~100 g) y músculos (~400 g).

2.6.1.2. Homopolisacáridos Estructurales

Celulosa (polisacárido estructural de vegetales)

• Formada por β-D-glucosa con enlaces β(1→4).
• Cadenas completamente lineales que se asocian mediante puentes de hidrógeno formando microfibrillas muy resistentes.
• Componente principal de las paredes celulares vegetales.
• No digerible por humanos (carecemos de celulasa), pero esencial como fibra dietética.

Quitina (polisacárido estructural de hongos y artrópodos)

• Formada por N-acetil-D-glucosamina con enlaces β(1→4).
• Componente de la pared celular de hongos y del exoesqueleto de artrópodos (insectos, crustáceos).

📋 Preguntas PAU sobre polisacáridos

La Rioja, julio de 2020 — Diferenciar almidón, celulosa, glucógeno y quitina (diferencias estructurales y funcionales) (1 punto).
Madrid, julio de 2020 — Indique el glúcido de reserva de la célula animal y sus dos lugares de almacenamiento. Describa composición y enlaces. Ídem para célula vegetal.
Comunidad Valenciana, julio de 2024 — El glucógeno y la celulosa son polisacáridos de glucosa pero tienen funciones diferentes. a) Funciones. b) Diferencias estructurales. c) ¿Puede el ser humano alimentarse de celulosa? ¿Por qué?
Andalucía, julio de 2025 — Tres personas en ayunas ingieren: A) celulosa; B) glucosa; C) almidón. Ordene en función de la rapidez con que aumentará la glucemia. Justifique.

Tabla comparativa: almidón, glucógeno y celulosa

2.6.2. Heteropolisacáridos

Polisacáridos de más de un tipo de monosacárido:

• Pectina: ácido galacturónico + otros azúcares. Cemento entre células vegetales.
• Agar-agar: galactosa + derivados sulfatados. Algas rojas. Gelificante.
• Ácido hialurónico: N-acetilglucosamina + ácido glucurónico. Tejidos conectivos y líquido sinovial. Lubricante.
• Condroitín sulfato: N-acetilgalactosamina sulfatada + ácido glucurónico. Cartílagos.
• Peptidoglucanos: N-acetilglucosamina + ácido N-acetilmurámico. Pared bacteriana.

2.6.3. Heterósidos

Compuestos formados por un glúcido (osa) unido a una parte no glucídica (aglicona):

• Nucleósidos: pentosa + base nitrogenada. Componentes de ácidos nucleicos y ATP.
• Glucolípidos: glúcido + lípido. Componentes de membranas. Gangliósidos, cerebrósidos.
• Glucoproteínas: glúcido + proteína. Determinantes de grupos sanguíneos; antígenos y anticuerpos.
• Heparina: heteropolisacárido con función anticoagulante.
• Estreptomicina: heterósido con función de antibiótico.

2.7. Funciones Generales de los Glúcidos

En las plantas se forman directamente en la fotosíntesis y son el principal componente orgánico de éstas.

Las dos funciones principales:

Función de Reserva Energética

• La glucosa es el glúcido más importante: principal fuente de energía celular → 4 kcal/g.
• Almidón (vegetales) y glucógeno (animales) almacenan miles de glucosas.
• Insolubles → no crean problemas osmóticos.

Función Estructural

• El enlace β impide la degradación de estas moléculas.
• Celulosa: pared celular de vegetales.
• Quitina: pared celular de hongos y exoesqueleto de artrópodos.
• Ribosa y desoxirribosa: ácidos nucleicos de todos los seres vivos.
• Mucopolisacáridos: cartílagos, líquido sinovial, córnea.

Otras funciones específicas:

• Antibiótica: estreptomicina.
• Vitamínica: vitamina C (ácido ascórbico).
• Anticoagulante: heparina.
• Hormonal: hormonas gonadotropas.
• Enzimática: ribonucleasas (glucoproteína + proteína).
• Inmunológica: glucoproteínas de membrana (antígenos); anticuerpos.
• Metabólica: ribulosa-1,5-bifosfato en el ciclo de Calvin (fotosíntesis).

📋 Preguntas PAU sobre funciones

Aragón, septiembre de 2012, opción B a) Definir glúcido. b) Función más relevante de: glucosa, ribosa, celulosa, almidón, glucógeno.
Andalucía, junio de 2019, opción B Función principal de: glucosa, ribosa, almidón, celulosa.
Canarias, julio de 2025 a. Clasifica los glúcidos. b. Importancia biológica de la celulosa. c. Dos funciones en célula animal. d. Define enlace O-glucosídico.

2.8. Los Glúcidos en la Dieta

Los glúcidos desempeñan un papel fundamental en el sustento energético del organismo humano.

Consecuencias de una ingesta excesiva de glúcidos:

• Aumento de peso: el exceso de calorías puede contribuir a la obesidad.
• Resistencia a la insulina: mayor riesgo de diabetes tipo 2.

Consecuencias de una ingesta deficiente de glúcidos:

• Falta de energía: fatiga, debilidad, dificultad de concentración.
• Cetosis: el cuerpo usa las grasas como fuente principal de energía, produciendo cuerpos cetónicos.

La fibra dietética:

• No tiene función energética para los humanos (celulosa no digerible).
• Esencial en el sistema digestivo: mantiene las heces blandas, previene el estreñimiento.
• El exceso puede causar hinchazón y diarrea; la carencia aumenta el riesgo de enfermedades gastrointestinales.
• Fuentes: frutas, verduras, legumbres, granos enteros, nueces.

💡 Cuestión de reflexión — Cataluña, junio de 2019

Miquel acude al CAP por sobrepeso. 1. ¿Cómo se convierte la glucosa del azúcar en grasa? 2. ¿Qué moléculas de la tabla tienen sabor dulce? ¿Cuáles dan positivo en Fehling? 3. Si pesa 123 kg con 25% grasa (9 kcal/g), ¿cuánta energía acumula? ¿Cuánto pesaría si esa energía se almacenase como glucógeno (4,3 kcal/g + 3 g agua/g)?