Ejercicio resuelto de Glúcidos · Biología · Navarra · 2023

La diabetes es una enfermedad que afecta a los niveles de glucosa en sangre.

a) ¿Qué tipo de biomolécula es la glucosa y qué propiedades presenta?
b) Para evitar su acumulación en sangre, ¿de qué modo se almacena en el organismo? Describe su estructura y propiedades.
c) ¿En qué procesos metabólicos interviene la glucosa en los seres vivos y con qué finalidad?

$\textbf{a) ¿Qué tipo de biomolécula es la glucosa y qué propiedades presenta?}$

La glucosa es un glúcido, concretamente un monosacárido: una aldohexosa de seis carbonos con un grupo aldehído en el carbono $1$ y fórmula $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$.

Entre sus propiedades destacan su solubilidad en agua, debida a los numerosos grupos hidroxilo que forman puentes de hidrógeno, lo que le permite circular por el plasma; su carácter reductor, ya que el grupo aldehído puede oxidarse, propiedad en la que se basan las pruebas clásicas de detección de azúcares; su capacidad de ciclarse en disolución, formando un anillo de piranosa y generando un nuevo carbono asimétrico que da lugar a los anómeros $\alpha$ y $\beta$; y su sabor dulce.

Al ser una molécula pequeña y osmóticamente activa, su concentración en sangre debe mantenerse regulada, que es justamente lo que falla en la diabetes.

$\textbf{b) Para evitar su acumulación en sangre, ¿de qué modo se almacena en el organismo? Describe su estructura y propiedades.}$

Se almacena polimerizada en forma de glucógeno, en el hígado y en el músculo esquelético.

El glucógeno es un polisacárido de reserva formado por miles de glucosas unidas por enlaces $\alpha(1\rightarrow 4)$, con ramificaciones mediante enlaces $\alpha(1\rightarrow 6)$ cada ocho o doce restos. Esa ramificación tan frecuente le da una estructura arborescente y muy compacta.

Sus propiedades derivan de ahí. Es prácticamente insoluble, de modo que puede acumularse en grandes cantidades sin alterar la presión osmótica de la célula, que es exactamente lo que no podría hacerse con glucosa libre. Y al tener muchísimos extremos no reductores, puede movilizarse muy deprisa cuando hace falta, porque las enzimas atacan simultáneamente por todos ellos.

El proceso lo regulan dos hormonas: la insulina promueve la entrada de glucosa en las células y su polimerización en glucógeno, y el glucagón la degradación del glucógeno y la liberación de glucosa a la sangre. En la diabetes es este control el que falla.

$\textbf{c) ¿En qué procesos metabólicos interviene la glucosa en los seres vivos y con qué finalidad?}$

Como sustrato del catabolismo, la glucosa entra en la glucólisis, que la degrada hasta piruvato en el citosol; si hay oxígeno, el piruvato continúa en la mitocondria por la descarboxilación oxidativa, el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria; si no lo hay, se resuelve por fermentación. La finalidad es obtener ATP, y en la respiración completa se obtienen unos treinta por molécula.

Como producto del anabolismo, la glucosa se sintetiza en el ciclo de Calvin de la fotosíntesis, a partir de $\text{CO}_2$, y en los animales por gluconeogénesis a partir de aminoácidos y glicerol cuando escasea en la dieta. Interviene también en la glucogenogénesis y la glucogenólisis, que la almacenan y la movilizan, y en la vía de las pentosas fosfato, cuya finalidad no es energética sino producir NADPH y ribosa-$5$-fosfato para sintetizar nucleótidos.

Por último, es el punto de partida de la síntesis de otros glúcidos estructurales, como la celulosa de la pared vegetal.