Para entretener a los bebés es habitual darles un trocito de pan seco para que lo mastiquen. Con el tiempo, la acción enzimática de la saliva lo vuelve dulce y les gusta. a) ¿Cómo se denomina la enzima responsable de este fenómeno y cuál es el enlace que rompe? b) ¿Sobre qué polímero está actuando y a qué familia de biomoléculas orgánicas pertenece dicho polímero? c) Indique otro polímero formado por las mismas subunidades, pero con una función estructural y no asimilable por los animales. d) Compare las estructuras de ambos polímeros y explique el motivo de las diferencias entre ellos. [1,25 puntos]
La enzima es la amilasa salival, también llamada ptialina o alfa-amilasa, que segregan las glándulas salivales y que actúa en la boca a un pH ligeramente alcalino.
El enlace que rompe es el enlace O-glucosídico de tipo
que une las glucosas del almidón. Al hidrolizarlo va liberando fragmentos cada vez más cortos —dextrinas—, y finalmente maltosa y glucosa. Como la glucosa y la maltosa sí tienen sabor dulce y el almidón no, el pan acaba resultando dulce en la boca del bebé: eso es exactamente lo que describe el enunciado.
Está actuando sobre el almidón, que es el polisacárido de reserva de los vegetales y el componente mayoritario de la harina con la que se hace el pan.
El almidón pertenece a la familia de los glúcidos, y dentro de ellos al grupo de los polisacáridos, concretamente a los homopolisacáridos, porque está formado por un único tipo de monómero, la alfa-glucosa. Se compone de dos moléculas distintas: la amilosa, de cadenas lineales con enlaces
que se enrollan en hélice, y la amilopectina, con esas mismas cadenas pero ramificadas cada veinticuatro o treinta glucosas mediante enlaces
.
La celulosa. Está formada exclusivamente por glucosa, igual que el almidón, pero cumple una función estructural: es el componente fundamental de la pared celular de las células vegetales y el compuesto orgánico más abundante de la biosfera.
Los animales no pueden asimilarla porque no producen celulasa, la enzima capaz de hidrolizar sus enlaces. Los rumiantes y los termes la aprovechan indirectamente, gracias a bacterias y protozoos simbiontes de su tubo digestivo que sí la poseen. En el ser humano la celulosa atraviesa el intestino sin digerirse y constituye la fibra alimentaria, que no aporta energía pero regula el tránsito intestinal.
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| Monómero | | |
| Enlace | y ramificaciones | , sin ramificar |
| Forma de la cadena | Helicoidal, enrollada y compacta | Lineal y extendida, en zigzag |
| Unión entre cadenas | Escasa | Puentes de hidrógeno entre cadenas paralelas: microfibrillas |
| Propiedades | Blando, hidratable, forma engrudos | Insoluble, rígido, muy resistente a la tracción |
| Función | Reserva energética | Estructural |
| Hidrólisis | Amilasas: la tienen casi todos los seres vivos | Celulasas: solo algunas bacterias, hongos y protozoos |
El motivo de todas estas diferencias es uno solo, y está en el carbono anomérico: la posición del hidroxilo del carbono 1. En la alfa-glucosa ese hidroxilo queda por debajo del plano del anillo y en la beta-glucosa por encima. Cuando se encadenan alfa-glucosas, la geometría del enlace obliga a la cadena a curvarse ligeramente en cada unión, y la acumulación de esos giros produce una hélice; queda una molécula compacta, con muchos hidroxilos accesibles al agua y a las enzimas, ideal como almacén del que retirar glucosa rápidamente.
Cuando se encadenan beta-glucosas, en cambio, cada monómero tiene que girar 180 grados respecto al anterior para que los hidroxilos coincidan, y el resultado es una cadena perfectamente recta y sin ramificar. Esa linealidad permite que muchas cadenas se coloquen paralelas y se unan entre sí mediante numerosos puentes de hidrógeno, formando microfibrillas de una resistencia a la tracción comparable a la del acero. De ahí la función estructural.
Y de ahí también la indigestibilidad: las amilasas tienen un centro activo adaptado a la curvatura del enlace alfa y no reconocen la geometría del beta, aunque el azúcar sea el mismo. La especificidad enzimática distingue entre dos moléculas que solo difieren en la orientación de un hidroxilo.