¿Qué son los glucanos?
Los glucanos son los carbohidratos más abundantes en la biosfera. La mayoría componen la pared celular de bacterias, plantas, levaduras y otros organismos vivos. Algunos componen las sustancias de reserva de los vertebrados.
Todos los glucanos se componen de un tipo de monosacárido que se repite: la glucosa. Sin embargo, pueden encontrarse en una gran diversidad de formas y con una gran variedad de funciones.
El nombre glucano tiene su origen en la palabra griega glykys, que quiere decir “dulce”. Algunos libros de texto se refieren a los glucanos como polímeros no celulósicos formados por moléculas de glucosa unidas por enlaces β 1-3 (al decir no celulósicos se excluyen de este grupo a los que forman parte de la pared celular de las plantas).
Sin embargo, todos los polisacáridos compuestos por glucosa, incluyendo los que conforman la pared celular de las plantas pueden ser catalogados como glucanos.
Muchos glucanos fueron parte de los primeros compuestos que se aislaron de diferentes formas de vida para estudiar los efectos fisiológicos que tenían sobre los vertebrados, en especial sobre el sistema inmune de los mamíferos.
Estructura de los glucanos
Los glucanos tienen una composición relativamente simple, a pesar de la gran diversidad y complejidad de estructuras que pueden encontrarse en la naturaleza. Todos son grandes polímeros de glucosa unidos por enlaces glucosídicos, siendo las uniones más frecuentes la α (1-3), la β (1-3) y la β (1-6).
Estos azúcares, al igual que todos los sacáridos que poseen como base la glucosa, se componen fundamentalmente de tres tipos de átomos: carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O), los cuales forman estructuras cíclicas que pueden unirse entre sí formando una cadena.
La mayoría de los glucanos consisten en cadenas lineales, pero aquellos que presentan ramificaciones se unen a estas a través de enlaces glucosídicos de tipo α (1-4) o α (1-4) en combinación con enlaces α (1-6).
Es importante mencionar que la mayoría de los glucanos con enlaces α son utilizados por los seres vivos como suministro de energía, metabólicamente hablando.
Los glucanos que poseen mayor proporción de enlaces β son más bien carbohidratos estructurales. Estos poseen una estructura más rígida y resultan más difíciles de romper por acción mecánica o enzimática, por lo que no siempre sirven como fuente de energía y carbono.
Tipos de glucanos
Estas macromoléculas varían según la configuración anomérica de las unidades de glucosa que los componen; la posición, el tipo y el número de ramificaciones que se les unen. Todas las variantes se han clasificado en tres tipos de glucanos:
- Los β-glucanos (celulosa, liquenina, cimosano o zimosano, etc.).
- Los α, β-glucanos. Son conocidos también como “glucanos mixtos”, ya que combinan diferentes tipos de enlaces glucosídicos. Poseen las estructuras más complejas dentro de los carbohidratos y, por lo general, tienen estructuras difíciles de separar en cadenas de carbohidratos más pequeñas.
- Los α-glucanos (glucógeno, almidón, dextrano, etc.).
Generalmente los glucanos son compuestos de alto peso molecular, con valores que varían entre miles y millones de daltons.
Características de los glucanos
– Son polisacáridos. Están formados por muchas unidades de glucosa unidas mediante enlaces glucosídicos.
– Están compuestos únicamente por glucosa. A diferencia de otros polisacáridos mixtos, los glucanos contienen solo moléculas de glucosa como monómero.
– Presentan diferentes tipos de enlaces glucosídicos. Las moléculas de glucosa pueden unirse mediante enlaces α (alfa) o β (beta), como α(1→4), α(1→6) o β(1→3).
– Pueden ser lineales o ramificados. Dependiendo del tipo de enlace, los glucanos pueden tener cadenas rectas o con ramificaciones.
– Se encuentran en diversos organismos. Aparecen en plantas, hongos, bacterias y algunos microorganismos.
– Tienen alto peso molecular. Debido a la gran cantidad de unidades de glucosa que contienen, suelen ser moléculas grandes y complejas.
– Forman parte de estructuras biológicas. Pueden encontrarse en paredes celulares o en estructuras de reserva en distintos organismos.
Los glucanos son estructuras muy versátiles para las células vivas. En las plantas, por ejemplo, la combinación de los enlaces β (1-4) entre las moléculas de β-glucosa le confiere una gran rigidez a la pared celular de cada una de sus células, formando lo que se conoce como celulosa.
- Reserva de energía. Algunos glucanos almacenan energía en los organismos para ser utilizada cuando se necesita.
- Función estructural. Forman parte de paredes celulares en ciertos organismos, especialmente en hongos y algunos microorganismos.
- Protección celular. Contribuyen a reforzar y proteger la estructura de las células frente a daños o condiciones externas.
- Participación en la respuesta inmunológica. Algunos glucanos, como los β-glucanos, pueden interactuar con el sistema inmunitario y estimular sus defensas.
- Participación en procesos biológicos y metabólicos. Intervienen en distintos procesos celulares y metabólicos dentro de los organismos.
Aplicaciones en la industria
Los glucanos son ampliamente utilizados en la industria alimenticia de todo el mundo, ya que poseen características muy variadas y la mayoría no tiene efectos tóxicos para el consumo humano.
Muchos ayudan a estabilizar la estructura de los alimentos al interactuar con el agua, creando emulsiones o geles que le proporcionan mayor consistencia a ciertas preparaciones culinarias. Un ejemplo puede ser la fécula o el almidón de maíz.
Los sabores artificiales de los alimentos por lo general son producto de la adición de edulcorantes que, en su mayoría, están compuestos por glucanos. Estos tienen que pasar por condiciones muy extremas o largos periodos de tiempo para perder sus efectos.
El alto punto de fusión de todos los glucanos sirve para proteger muchos de los compuestos sensibles a las bajas temperaturas en los alimentos. Los glucanos secuestran moléculas de agua y evitan que los cristales de hielo rompan las moléculas que componen las demás partes del alimento.
Además, las estructuras formadas por los glucanos en los alimentos son termorreversibles, es decir, que al incrementar o disminuir la temperatura dentro de los alimentos, estos pueden recuperar su sabor y textura en la temperatura adecuada.
Referencias
- Di Luzio, N.R. Update on the immunomodulating activities of glucans. In Springer seminars in immunopathology. Springer-Verlag.
- Nelson, D.L., Cox, M.M. Lehninger: principios de bioquímica.
- Novak, M., Vetvicka, V. Glucans as biological response modifiers. Endocrine, Metabolic & Immune Disorders-Drug Targets (Formerly Current Drug Targets-Immune, Endocrine & Metabolic Disorders).
- Synytsya, A., Novak, M. Structural analysis of glucans. Annals of translational medicine.
- Vetvicka, V., Vetvickova, J. Glucans and Cancer: Comparison of Commercially Available β-glucans–Part IV. Anticancer research.