¿Qué son los disacáridos?
Los disacáridos son glúcidos que también reciben el nombre de azúcares dobles. Tienen funciones importantes en la dieta humana como fuentes principales de energía. Pueden ser de origen vegetal, como la sacarosa de la caña de azúcar y la maltosa, o de origen animal, como la lactosa de la leche de los mamíferos, entre otros.
Los glúcidos o azúcares son los hidratos de carbono o carbohidratos, sustancias solubles en agua compuestas por carbono, oxígeno e hidrógeno con la fórmula química general (CH2O)n.
Los carbohidratos son las sustancias orgánicas más abundantes en la naturaleza y están presentes en todas las plantas. La celulosa que constituye la estructura de las paredes celulares vegetales es un carbohidrato, igual que los almidones de los granos y tubérculos.
También se encuentran en todos los tejidos animales, como la sangre y la leche de los mamíferos.
Los carbohidratos se clasifican en: monosacáridos (que no pueden hidrolizarse en carbohidratos más simples), disacáridos (que al hidrolizarse producen dos monosacáridos), oligosacáridos (que dan de 3-10 monosacáridos por hidrólisis) y polisacáridos (cuya hidrólisis resulta en más de 10 monosacáridos).
El almidón, la celulosa y el glucógeno son polisacáridos. Los disacáridos de importancia fisiológica en el ser humano y otros animales son la sacarosa, la maltosa y la lactosa.
Características de los disacáridos
– Composición. Al ser carbohidratos, los disacáridos están compuestos por carbono, oxígeno e hidrógeno. En general, el oxígeno y el hidrógeno en la estructura de la mayor parte de los carbohidratos se encuentran en la misma proporción en la que están en el agua, es decir, por cada oxígeno hay dos hidrógenos.
– Nombre. La razón por la que se denominan carbohidratos es la proporción de carbono, oxígeno e hidrógeno. Químicamente, los carbohidratos pueden definirse como aldehídos (R-CHO) o cetonas (R-CO-R) polihidroxilados.
– Grupos y enlaces. Los aldehídos y cetonas tienen un grupo carbonilo (C=O). En los aldehídos, este grupo está unido al menos a un hidrógeno y, en las cetonas, este grupo carbonilo no está unido al hidrógeno. Los disacáridos son dos monosacáridos unidos por un enlace glucosídico.
– Reacciones. Los disacáridos como la maltosa, la sacarosa y la lactosa, al someterse a calentamiento con ácidos diluidos o por acción enzimática, se hidrolizan y dan origen a sus componentes monosacáridos. La sacarosa da origen a una glucosa y una fructosa, la maltosa da origen a dos glucosas y la lactosa a una galactosa y una glucosa.
Ejemplos de disacáridos
- Sacarosa. Es el azúcar más abundante en la naturaleza y se compone de los monosacáridos glucosa y fructosa. Se encuentra en jugos de plantas como remolacha, caña de azúcar, sorgo, piña, arce y, en menor cantidad, en los frutos maduros y el jugo de muchos vegetales. Este disacárido es fermentado fácilmente por la acción de levaduras.
- Lactosa. Es el azúcar de la leche, se compone de galactosa y glucosa. La leche de los mamíferos es alta en lactosa y proporciona nutrientes a las crías. La mayoría de los mamíferos solo pueden digerir la lactosa siendo infantes, y pierden esta capacidad a medida que maduran. De hecho, los seres humanos que son capaces de digerir los productos lácteos en la adultez tienen una mutación que les permite hacerlo. Por eso, tantas personas son intolerantes a la lactosa; los humanos, al igual que otros mamíferos, no tenían la capacidad de digerir la lactosa en la infancia hasta que esta mutación se hizo presente en ciertas poblaciones hace unos 10.000 años. Por ejemplo, el índice de personas intolerantes a la lactosa varía ampliamente entre las poblaciones, que van desde 10% en el norte de Europa hasta el 95% en partes de África y Asia. Las dietas tradicionales de diferentes culturas reflejan esto en la cantidad de productos lácteos consumidos.
- Maltosa. Se compone de dos unidades de glucosa y se forma cuando la enzima amilasa hidroliza el almidón de las plantas. En el proceso digestivo, la amilasa salival y la amilasa pancreática (amilopepsina) rompen el almidón, dando origen a un producto intermedio, que es la maltosa. Este disacárido está presente en los jarabes de azúcar de maíz, en el azúcar de malta y en la cebada germinada, y la acción de las levaduras puede fermentarlo fácilmente.
- Trehalosa. Se compone de dos moléculas de glucosa, como la maltosa, pero ligadas de manera diferente. Se encuentra en ciertas plantas, hongos y animales, como camarones e insectos. El azúcar en la sangre de muchos insectos, como abejas, saltamontes y mariposas, se compone de trehalosa. Lo utilizan como una molécula de almacenamiento eficiente que proporciona energía rápida para el vuelo cuando se descompone.
- Chitobiosa. Consiste en dos moléculas enlazadas de glucosamina. Estructuralmente es muy similar a la celobiosa, excepto que tiene un grupo N-acetilamino donde la celobiosa tiene un grupo hidroxilo. Se encuentra en algunas bacterias, y se utiliza en la investigación bioquímica para estudiar la actividad enzimática. También se encuentra en la quitina, que forma paredes de hongos, exoesqueletos de insectos, artrópodos y crustáceos, y también en peces y cefalópodos, como pulpos y calamares.
- Celobiosa (glucosa + glucosa). Producto de hidrólisis de celulosa o materiales ricos en celulosa, como papel o algodón. Se forma uniendo dos moléculas de beta-glucosa por un enlace β (1 → 4).
- Lactulosa (galactosa + fructosa). Azúcar artificial que no absorbe el cuerpo, sino que se descompone en el colon en productos que absorben el agua en el colon, lo que suaviza las heces. Su uso primario es tratar el estreñimiento. También se utiliza para reducir los niveles de amoníaco sanguíneo en personas con enfermedad hepática, ya que la lactulosa absorbe el amoníaco en el colon (eliminándolo del cuerpo).
- Isomaltosa (glucosa + glucosa isomaltasa). Producida durante la digestión de almidón (pan, patatas, arroz), o artificialmente.
- Isomaltulosa (glucosa + fructosa isomaltasa). Jarabe de caña de azúcar o miel, y también es producida artificialmente.
- Trehalulosa. Azúcar artificial, un disacárido compuesto de glucosa y fructosa unidos por un enlace alfa (1-1) glicosídico. Se produce durante la producción de isomaltulosa a partir de sacarosa. En el revestimiento del intestino delgado, la isomaltasa rompe en trehalulosa a glucosa y fructosa, que luego se absorben en el intestino delgado. La trehalulosa tiene baja potencia para causar caries dentales.
- Chitobiosa. Es la unidad de repetición de disacárido en quitina, que difiere de la celobiosa solo en presencia de un grupo N-acetilamino sobre el carbono-2 en lugar del grupo hidroxilo. Sin embargo, la forma no acetilada a menudo se denomina también chitobiosa.
- Lactitol. Alcohol cristalino C12H24O11 obtenido por hidrogenación de lactosa. Es un disacárido análogo de lactulosa, utilizado como edulcorante. También es laxante y se usa para tratar el estreñimiento.
- Turanosa. Compuesto orgánico disacárido reductor que puede utilizarse como fuente de carbono por bacterias y hongos.
- Melibiosa. Azúcar disacárido (C12H22O11) formado por hidrólisis parcial de rafinosa.
- Xilobiosa. Disacárido que consta de dos residuos de xilosa.
- Soforosa. Disacárido presente en un soforolípido.
- Gentiobiosa. Disacárido que consiste en dos unidades de D-glucosa unidas por un enlace glicosídico de tipo β (1 → 6). La gentiobiosa tiene muchos isómeros que difieren por la naturaleza del enlace glicosídico que conecta las dos unidades de glucosa.
- Leucrosa. Glicosilfructosa que consiste en un residuo α-D-glucopiranosilo unido a D-fructopiranosa a través de un enlace (1 → 5). Un isómero de sacarosa.
- Rutinosa. Disacárido presente en glucósidos.
- Caroliniasido A. Oligosacáridos que contienen dos unidades de monosacáridos unidos por un enlace glicosídico.
Absorción de los disacáridos
En el ser humano, los disacáridos o polisacáridos ingeridos, como el almidón y el glucógeno, se hidrolizan y se absorben como monosacáridos en el intestino delgado. Los monosacáridos ingeridos se absorben como tales.
La fructosa, por ejemplo, difunde pasivamente dentro de la célula intestinal y la mayoría es convertida a glucosa antes de pasar al torrente circulatorio.
La lactasa, maltasa y sacarasa son las enzimas localizadas en el borde luminal de las células del intestino delgado encargadas de la hidrólisis de la lactosa, maltosa y sacarosa, respectivamente.
La lactasa es producida por los niños recién nacidos, pero en algunas poblaciones deja de ser sintetizada por el enterocito en la adultez.
Como consecuencia de la ausencia de lactasa, la lactosa permanece en el intestino y arrastra agua por ósmosis hacia la luz intestinal, al llegar al colón la lactosa es degradada por fermentación por las bacterias del tubo digestivo con la producción de CO2 y diversos ácidos. Al consumir leche, esta combinación de agua y CO2 causa diarrea, y es lo que se conoce como intolerancia a la lactosa.
La glucosa y la galactosa se absorben por un mecanismo común dependiente del sodio. Primero existe un transporte activo de sodio que saca sodio de la célula intestinal por la membrana basolateral hacia la sangre. Esto baja la concentración de sodio dentro de la célula intestinal, lo que genera un gradiente de sodio entre la luz del intestino y el interior del enterocito.
Al generarse este gradiente se obtiene la fuerza que impulsará al sodio junto con la glucosa o galactosa dentro de la célula. En las paredes del intestino delgado existe un cotransportador Na+/glucosa, Na+/galactosa (un simportador) que depende de las concentraciones de sodio para el ingreso de la glucosa o galactosa.
A mayor concentración de Na+ en la luz del tubo digestivo, mayor ingreso de glucosa o galactosa. Si no hay sodio, o su concentración en la luz tubular es muy baja, no se absorberán adecuadamente ni la glucosa ni la galactosa.
En las bacterias como E. Coli, por ejemplo, que normalmente obtienen su energía de la glucosa, en ausencia de este carbohidrato en el medio pueden utilizar lactosa, y para ello sintetizan una proteína responsable del transporte activo de la lactosa llamada lactosa permeasa, así ingresa la lactosa sin ser previamente hidrolizada.
Funciones de los disacáridos
- Fuente de energía. Los disacáridos, como la sacarosa, la lactosa y la maltosa, son una fuente importante de energía para todos los organismos. Al metabolizarse, se descomponen en monosacáridos, que las células utilizan como combustible.
- Transporte de energía. En las plantas, algunos disacáridos, como la sacarosa, son utilizados para transportar energía. La sacarosa discurre a través del floema, el tejido vascular de las plantas, desde las hojas hasta otras partes donde se necesite energía.
- Almacenamiento energético. Algunos organismos emplean la maltosa como almacenaje de energía. Por ejemplo, en las semillas de ciertas plantas, la maltosa se acumula como reserva de energía, que puede utilizarse en el proceso de germinación.
- Desarrollo y funcionamiento de la flora intestinal. La galactosa forma parte de los cerebrósidos, gangliósidos y mucoproteínas, que son constituyentes esenciales de las membranas celulares neuronales. La lactosa y la presencia de otros azúcares en la dieta favorece el desarrollo de la flora intestinal, indispensable para la función digestiva.
- Sistema inmune. La galactosa también participa en el sistema inmunitario al ser uno de los componentes del grupo ABO en la pared de los glóbulos rojos sanguíneos.
- Síntesis de ácidos nucleicos. La glucosa producto de la digestión de la lactosa, de la sacarosa o de la maltosa, puede ingresar, en el organismo, a la vía de la síntesis de las pentosas, especialmente la síntesis de ribosa, necesaria para la síntesis de ácidos nucleicos.
- Transducción de señales químicas. Otra función conocida de algunos disacáridos, especialmente de la maltosa, es participar en el mecanismo de transducción de señales químicas al motor del flagelo de algunas bacterias. En este caso, la maltosa se une primero a una proteína y este complejo luego se une al transductor. Como resultado, se produce una señal intracelular dirigida a la actividad del motor del flagelo.
Referencias
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- Fox, S. I. Human Physiology (9th ed.). McGraw Hill.
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- Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. Harper’s Illustrated Biochemistry (28th ed.). McGraw Hill.
- Rawn, J. D. Biochemistry. Neil Patterson Publishers.