Ejercicio resuelto de Glúcidos · Biología · Cantabria · 2022

El almidón, glucógeno y celulosa son tres polisacáridos de gran interés biológico. Describa y compare su estructura química, localización y funciones biológicas. Analice sus diferencias y similitudes. [1,25 puntos]

$\textbf{El almidón, glucógeno y celulosa son tres polisacáridos de gran interés biológico. Describa y compare su estructura química, localización y funciones biológicas. Analice sus diferencias y similitudes. [1,25 puntos]}$

Los tres son POLISACÁRIDOS, es decir, polímeros de monosacáridos unidos por enlaces O-glucosídicos, y los tres son HOMOPOLISACÁRIDOS de GLUCOSA: están formados por un único tipo de monómero. Que con la misma pieza se construyan una reserva vegetal, una reserva animal y un material estructural es lo que hace interesante la comparación.

ALMIDÓN. Su estructura química combina dos moléculas: la AMILOSA, de cadenas lineales de alfa-glucosa unidas por enlaces $\alpha(1\rightarrow4)$ que se enrollan en hélice, y la AMILOPECTINA, con esas mismas cadenas pero RAMIFICADAS cada veinticuatro o treinta glucosas mediante enlaces $\alpha(1\rightarrow6)$. Se localiza en las CÉLULAS VEGETALES, dentro de los plastos, en forma de granos: en los amiloplastos de tubérculos, semillas y raíces, y en el estroma de los cloroplastos como producto inmediato de la fotosíntesis. Su función es la de RESERVA ENERGÉTICA de los vegetales.

GLUCÓGENO. Su estructura es la misma que la de la amilopectina, cadenas de alfa-glucosa con enlaces $\alpha(1\rightarrow4)$ y ramificaciones $\alpha(1\rightarrow6)$, pero MUCHO MÁS RAMIFICADA: una bifurcación cada ocho o doce glucosas. Se localiza en las CÉLULAS ANIMALES y en las de los hongos, en el citosol y en forma de gránulos, sobre todo en el HÍGADO —donde sirve para mantener la glucemia del organismo— y en el MÚSCULO —donde es reserva de uso exclusivamente local—. Su función es la de reserva energética de los animales.

CELULOSA. Su estructura es radicalmente distinta: cadenas de BETA-glucosa unidas por enlaces $\beta(1\rightarrow4)$, completamente LINEALES y SIN NINGUNA ramificación. Como cada monómero tiene que girar 180 grados respecto al anterior para que los hidroxilos coincidan, la cadena queda perfectamente recta y muchas cadenas paralelas se unen entre sí por numerosos puentes de hidrógeno, formando MICROFIBRILLAS de gran resistencia. Se localiza en la PARED CELULAR de las células vegetales y de las algas. Su función es ESTRUCTURAL: da rigidez a la célula, impide que estalle en medios hipotónicos y sostiene el porte de la planta.

$$	$\text{Almidón}$	$\text{Glucógeno}$	$\text{Celulosa}$
Monómero	$\alpha\text{-glucosa}$	$\alpha\text{-glucosa}$	$\beta\text{-glucosa}$
Enlaces	$\alpha(1\rightarrow4)$ y $\alpha(1\rightarrow6)$	$\alpha(1\rightarrow4)$ y $\alpha(1\rightarrow6)$	$\beta(1\rightarrow4)$
Ramificación	Media, solo la amilopectina	Muy alta	Ninguna
Forma	Helicoidal	Helicoidal y muy compacta	Lineal y extendida
Localización	Plastos de la célula vegetal	Citosol de hígado y músculo	Pared celular vegetal
Función	Reserva vegetal	Reserva animal	Estructural
Digestión	Amilasas: casi todos los seres vivos	Amilasas y glucógeno fosforilasa	Celulasas: muy pocos organismos

SIMILITUDES. Los tres son polímeros de glucosa, insolubles en agua o coloidales, sin sabor dulce y sin poder reductor apreciable, porque sus extremos reductores son insignificantes frente a la masa del polímero. Los tres se forman por condensación y se degradan por hidrólisis, y en todos ellos el enlace es O-glucosídico. El almidón y el glucógeno son, además, prácticamente el mismo material con distinto grado de ramificación.

DIFERENCIAS, y la que las explica todas. La diferencia de fondo está en el CARBONO ANOMÉRICO del monómero: la alfa-glucosa tiene el hidroxilo del carbono 1 por debajo del plano del anillo y la beta-glucosa por encima. Encadenando alfa-glucosas la cadena se curva ligeramente en cada unión y acaba enrollándose en hélice: queda una molécula compacta, hidratable, con muchos hidroxilos accesibles, fácil de atacar por las enzimas y con multitud de extremos libres si además está ramificada. Es el material ideal para un ALMACÉN del que retirar glucosa deprisa. Encadenando beta-glucosas, en cambio, la cadena sale recta, y esa linealidad permite el empaquetamiento en microfibrillas de una resistencia a la tracción comparable a la del acero: es el material ideal para una ESTRUCTURA.

De ahí se deriva también la diferencia digestiva. Las amilasas tienen un centro activo adaptado a la geometría del enlace alfa y no reconocen la del beta, aunque el azúcar sea el mismo; por eso los animales no digieren la celulosa y necesitan, si quieren aprovecharla, microorganismos simbiontes que sí posean celulasa. Y la diferencia entre almidón y glucógeno, aunque menor, tiene sentido funcional: la mayor ramificación del glucógeno multiplica los extremos por los que la fosforilasa puede empezar a cortar, y eso permite movilizar glucosa mucho más rápido, que es lo que un animal necesita y una planta no.