Libro: Química Orgánica de Biasioli

Polisacáridos

Generalidades:

Entre las propiedades de las monosas se ha visto que pueden unirse entre sí por medio de un enlace glucosídico, formando disacáridos. Si este proceso se repita se pueden formar polímeros, que cuando están formados por más de 10 unidades se llama polisacáridos.

Como cada molécula monosa al unirse con otra pierde una de agua, la fórmula general de un polisacárido es ¿. El

valor de n no se conoce exactamente, pero puede oscilar entre 300 y varios miles.

Los polisacáridos son, entre los glúcidos, los más difundidos en la naturaleza y desempeñan a veces funciones de reserva como en el almidón o el glucógeno; otras veces constituyen sustancias estructurales, como la celulosa en los vegetales o la quitina que forma la caparazón de insectos y crustáceos.

Los monosacáridos y disacáridos son solubles en agua y de sabor dulce, pero a medida que la molécula se hace más compleja, la solubilidad disminuye y pierden el sabor (como los polisacáridos).

Por su estructura química, se dividen en:

a) Homopolisacáridos, si están formados por un solo tipo de monosas (como por ejemplo el almidón)b) Heteropolisacáridos, si están constituídos por más de un tipo de monosacáridos (por ejemplo: las pectinas

de los frutos y gomas vegetales)

Almidón:

El almidón constituye la principal fuente de alimentación en todo el mundo. Es la sustancia de reserva que se forma en los cloroplastos de las plantas verdes y se acumula en tubérculos, frutos, raíces y semillas, y está destinado a la alimentación del vegetal.

Observado al microscopio, aparece en forma de pequeños gránulos, de diferente forma y aspecto según la especie de donde proviene. Es un sólido blanco, no soluble en el agua fría, donde forma una suspensión. Si ésta suspensión se vierte en agua caliente, se forma una solución coloidal llamada engrudo de almidón.

(Solución coloidal: Solución en la cual pequeñas partículas, tales como grandes moléculas poliméricas, se encuentran dispersas de manera homogénea en un medio líquido. Fuente: http://www.esacademic.com/dic.nsf/es_mediclopedia/51004/soluci%C3%B3n )

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Está constituido por dos sustancias: la amilosa y la amilopectina.

Ambas sustancias están formadas por un encadenamiento de moléculas de α glucosa, pero difieren en la forma y complejidad de la cadena. La amilosa resulta de la unión de aproximadamente 300 unidades de glucosa por medio de enlaces glucosídicos entre los carbonos 1 y 4:

Esta cadena se dispone en el espacio arrollándose en forma de hélice:

La amilosa da con el yodo una coloración azul intensa. La molécula de I 2 se introduce en los espacios que forman el centro de la hélice, formándose un “compuesto de inclusión”. Esta coloración azul desaparece por calentamiento, y reaparece en frío si dicho calentamiento no ha sido muy prolongado.

(Compuesto de inclusión: cuando una sustancia se incluye dentro de otra, no se combina, sino que se incluye. Fuente: http://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090623204703AAr2Z0f)

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En la amilopectina, ésta cadena poliglucosídica está ramificada en cadenas en cadenas laterales, las que a su vez llevan otras ramificaciones. Forma con el yodo una coloración rojo-violácea.

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/agronomia/2001819/lecciones/cap03/images/amilopectina.gif

Hidrólisis del almidón:

La hidrólisis del almidón puede ser catalizada por los ácidos minerales (HCl) o por medio de enzimas.

La hidrólisis ácida se realiza hirviendo el almidón en agua acidificada con algunas gotas de HCl. Este proceso de hidrólisis para por varias etapas intermediarias antes de degradarse totalmente en la α glucosa que lo constituye. Se forma una serie de compuestos que, aunque más simples que el almidón, son también polímeros de fórmula no establecida; son llamados dextrinas.

almidón→maltosa y amilodextrina→maltosa y eritrodextrina→maltosa y acrodextrina→maltosa→glucosa

Las dextrinas que se forman se colorean con el I 2 de azul-violáceo hasta rojizo; ni la acrodextrina ni la maltosa se colorean, de modo que esta prueba del yodo permite reconocer el grado de hidrólisis alcanzado.

Las enzimas que hidrolizan el almidón se llaman amilasas y existen normalmente en el aparato digestivo. Allí se transforma el almidón en glucosa, y una parte de ella ingresa a las células para transformarse, liberando energía.

Glucógeno:

Representa en los animales el mismo papel que el almidón en los vegetales, es decir, es una reserva de glucosa.

Es un polímero formado por un encadenamiento de α glucosa semejante a la amilopectina pero ramificado en mayor grado que ésta.

Existe en todas las células, pero en particular en el hígado y en el músculo. Puede transformarse rápidamente en glucosa cuando el organismo lo requiere; también, por el contrario, se forma y acumula a partir de la glucosa, cuando se tiene exceso de ésta que no se utiliza.

Da con el yodo color pardo-violáceo.

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Celulosa:

Es el más difundido de los polisacáridos, porque forma los tejidos de conducción y de sostén en los vegetales. Forma las paredes celulares de las plantas superiores. Las fibras que recubren las semillas de algodón están compuestas por celulosa con más del 90% de pureza. Está presente también en algunas bacterias. Se la puede obtener a partir de la madera, que contiene un 50% de celulosa, purificándola para separarla de otras sustancias que la acompañan, como por ejemplo la lignina.

Es un polímero formado por la condensación de alrededor de 10.000 moléculas de β glucosa, unidas por enlaces glucosídicos β (1→4 ) :

La molécula de celulosa es filiforme; forma largos y delgados hilos que se disponen en una rdenación paralela, constituyendo haces y fibrillas, que después se reúnen y originan las fibras. Éstas pueden tener longitudes variables, según la especie vegetal. Las más largas se destinan a fibras textiles; las mejores son de algodón, lino y cáñamo. La celulosa, transformada en pasta o pulpa, se usa en la fabricación del papel en sus más variadas clases. Sirve de base para otras importantes industrias. Como en cada unidad de glucosa quedan 3 hidroxilos libres (véase fórmula), se pueden esterificar, modificándose sus propiedades y obteniéndose derivados de gran aplicación industrial.

Se puede nitriar (ésteres níticos), y según el grado de nitración, se obtiene:

a) Piroxilina: Se forma cuando se nitra la celulosa en presencia de ácido sulfúrico y resultan esterificados dos oxhidrilos. Es un dinitrato de celulosa, material inflamable que disuelto en disolventes orgánicos se utiliza en la fabricación de barnices. Mezcla con pigmentos, forma lacas de secado rápido.

b) Celuloide: Se prepara con piroxilina, con alcohol y alcanflor.c) Colodión: Es nitrato de celulosa disuelto en una mezcla de éter y alcohol. Al extenderse forma una película

de impermeable.d) Algodón pólvora: se obtiene al nitrar completamente la celulosa. Se utiliza en la fabricación de la pólvora sin

humo.

Los derivados más importantes de celulosa son los acetatos de celulosa, que se utilizan para fabricar la base de películas fotográficas y radiográficas. A veces se usa de reemplazo de vidrio.

Fibras textiles de celulosa. La celulosa es transformada en materia prima para la obtención de la seda artificial.

Desde el punto de vista bioquímico el hombre y algunos mamíferos no pueden aprovechar la celulosa porque su aparato digestivo carece de las enzimas capaces de romper las uniones glucosídicas y por tanto no puede ser hidrolizada para utilizarla de alimento. Los rumiantes, en cambio, pueden aprovecharla porque las bacterias que se encuentran en su aparato digestivo producen unas enzimas llamadas celulasas, que convierten la celulosa en glucosa y así es metabolizada