Polisacárido

Los polisacáridos nutricionales son fuentes comunes de energía. Muchos organismos pueden descomponer fácilmente los almidones en glucosa. Por el contrario, pocos organismos pueden metabolizar la celulosa. Algunas bacterias y protistas pueden metabolizar este tipo de carbohidratos. Los rumiantes y las termitas , por ejemplo, utilizan microorganismos para procesar la celulosa. ^{[ 3 ]}

Algunos polisacáridos no son muy digeribles, pero en forma de fibra dietética , mejoran la digestión. ^{[ 8 ] [ 9 ]} La fibra soluble se une a los ácidos biliares en el intestino delgado, lo que reduce la probabilidad de que entren en el cuerpo; esto, a su vez, reduce los niveles de colesterol en la sangre. ^{[ 10 ]} La fibra soluble también atenúa la absorción de azúcar, reduce la respuesta de azúcar después de comer, normaliza los niveles de lípidos en sangre y, una vez fermentada en el colon, produce ácidos grasos de cadena corta como subproductos con amplias actividades fisiológicas (discusión más adelante). Aunque la fibra insoluble se asocia con un menor riesgo de diabetes, se desconoce el mecanismo por el cual esto ocurre. ^{[ 11 ]}

No obstante, la fibra dietética se considera importante para la dieta, y las autoridades reguladoras de muchos países desarrollados recomiendan aumentar su consumo. ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 12 ] [ 13 ]}

El almidón es un polímero de glucosa en el que las unidades de glucopiranosa están unidas por enlaces alfa . Está compuesto por una mezcla de amilosa (15-20%) y amilopectina (80-85%). La amilosa consiste en una cadena lineal de varios cientos de moléculas de glucosa, y la amilopectina es ramificada y está formada por varios miles de unidades de glucosa (cada cadena de 24-30 unidades de glucosa es una unidad de amilopectina). Los almidones son insolubles en agua . Se pueden digerir rompiendo los enlaces alfa (enlaces glucosídicos). Los humanos y otros animales poseen amilasas para poder digerir los almidones. La patata , el arroz , el trigo y el maíz son las principales fuentes de almidón en la dieta humana. La formación de almidones es la forma en que las plantas almacenan glucosa . ^{[ 14 ]}

El glucógeno sirve como reserva de energía secundaria a largo plazo en las células animales y fúngicas , mientras que las reservas de energía primarias se encuentran en el tejido adiposo . El glucógeno se produce principalmente en el hígado y los músculos , pero también puede ser sintetizado por glucogénesis en el cerebro y el estómago . ^{[ 15 ]}

El glucógeno es análogo al almidón y a veces se le denomina almidón animal , ^{[ 16 ]} con una estructura similar a la amilopectina pero más ramificada y compacta que el almidón. El glucógeno es un polímero de enlaces glucosídicos α(1→4) unidos por ramificaciones α(1→6). El glucógeno se encuentra en forma de gránulos en el citosol /citoplasma de muchos tipos celulares y desempeña un papel importante en el ciclo de la glucosa . El glucógeno constituye una reserva de energía que puede movilizarse rápidamente para satisfacer una necesidad repentina de glucosa, pero es menos compacta y está disponible más inmediatamente como reserva de energía que los triglicéridos (lípidos).

En los hepatocitos del hígado , el glucógeno constituye hasta el 8 % (100-120  gramos en un adulto) del peso fresco poco después de una comida. ^{[ 17 ]} Solo el glucógeno almacenado en el hígado puede ser accesible a otros órganos. En los músculos , el glucógeno se encuentra en una baja concentración , entre el uno y el dos por ciento de la masa muscular. La cantidad de glucógeno almacenado en el cuerpo, especialmente en los músculos , el hígado y los glóbulos rojos ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]} , varía con la actividad física, la tasa metabólica basal y los hábitos alimenticios, como el ayuno intermitente . Se encuentran pequeñas cantidades de glucógeno en los riñones e incluso cantidades menores en ciertas células gliales del cerebro y en los glóbulos blancos . El útero también almacena glucógeno durante el embarazo para nutrir al embrión. ^{[ 17 ]}

El glucógeno está compuesto por una cadena ramificada de residuos de glucosa. Se almacena principalmente en el hígado y los músculos. ^{[ 21 ]}

• Es una reserva de energía para los animales.
• Es la principal forma de carbohidrato que se almacena en los organismos animales.
• Es insoluble en agua. Se torna marrón rojizo al mezclarse con yodo.
• También produce glucosa al hidrolizarse .

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  Vista esquemática bidimensional en sección transversal del glucógeno. Una proteína central de glucogenina está rodeada por ramificaciones de unidades de glucosa . El gránulo globular completo puede contener aproximadamente 30 000 unidades de glucosa. ^{[ 22 ]}
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  Una vista de la estructura atómica de una sola cadena ramificada de unidades de glucosa en una molécula de glucógeno .

El galactógeno es un polisacárido de galactosa que también funciona como almacenamiento de energía en caracoles pulmonados y algunos Caenogastropoda . ^{[ 23 ]} Este polisacárido es exclusivo de la reproducción y solo se encuentra en la glándula de albúmina del sistema reproductivo de la hembra del caracol y en el fluido perivitelino de los egógenos tienen aplicaciones dentro de estructuras de hidrogel. Estas estructuras de hidrogel pueden diseñarse para liberar productos farmacéuticos de nanopartículas particulares y/o terapias encapsuladas a lo largo del tiempo o en respuesta a estímulos ambientales. ^{[ 24 ]}

Los galactógenos, formados mediante la reticulación de nanopartículas a base de polisacáridos y polímeros funcionales, tienen aplicaciones en estructuras de hidrogel. Estas estructuras pueden diseñarse para liberar fármacos en nanopartículas o agentes terapéuticos encapsulados a lo largo del tiempo o en respuesta a estímulos ambientales. ^{[ 25 ]}

Los galactógenos son polisacáridos con afinidad de unión a bioanalitos . Gracias a esto, al unir galactógenos a otros polisacáridos que constituyen la superficie de los dispositivos médicos, se utilizan como método para capturar bioanalitos (por ejemplo, CTC), liberar los bioanalitos capturados y como método de análisis. ^{[ 26 ]}

La inulina es un carbohidrato complejo polisacárido de origen natural compuesto de fructosa , un alimento derivado de plantas que las enzimas digestivas humanas no pueden descomponer por completo. Las inulinas pertenecen a una clase de fibras dietéticas conocidas como fructanos . Algunas plantas utilizan la inulina como medio para almacenar energía y se encuentra típicamente en raíces o rizomas . La mayoría de las plantas que sintetizan y almacenan inulina no almacenan otras formas de carbohidratos como el almidón . En Estados Unidos, en 2018, la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) aprobó la inulina como ingrediente de fibra dietética para mejorar el valor nutricional de los productos alimenticios procesados. ^{[ 27 ]}

Los arabinoxilanos se encuentran tanto en las paredes celulares primarias como secundarias de las plantas y son copolímeros de dos azúcares: arabinosa y xilosa . También pueden tener efectos beneficiosos para la salud humana. ^{[ 28 ]}

Los componentes estructurales de las plantas se forman principalmente a partir de celulosa. La madera está compuesta en gran parte de celulosa y lignina , mientras que el papel y el algodón son casi celulosa pura. La celulosa es un polímero formado por unidades repetidas de glucosa unidas mediante enlaces beta . Los seres humanos y muchos animales carecen de una enzima para romper estos enlaces beta , por lo que no digieren la celulosa. Ciertos animales, como las termitas, pueden digerirla, ya que en su intestino hay bacterias que poseen dicha enzima. La celulosa es insoluble en agua. No cambia de color al mezclarse con yodo. Al hidrolizarse, produce glucosa. Es el carbohidrato más abundante en la naturaleza. ^{[ 29 ]}

La quitina constituye un componente estructural de muchos animales, como los exoesqueletos de los insectos. Se biodegrada en presencia de enzimas llamadas quitinasas , secretadas por microorganismos como bacterias y hongos , y producidas por algunas plantas. Algunos de estos microorganismos poseen receptores para azúcares simples derivados de la descomposición de la quitina. Si detectan quitina, producen enzimas para digerirla mediante la ruptura de los enlaces glucosídicos , convirtiéndola así en azúcares simples y amoníaco . ^{[ 30 ]}

Químicamente, la quitina está estrechamente relacionada con el quitosano (un derivado de la quitina más soluble en agua). También está estrechamente relacionada con la celulosa, ya que es una cadena no ramificada de derivados de glucosa . Ambos materiales aportan estructura y resistencia, protegiendo al organismo. ^{[ 31 ]}

Las pectinas son una familia de polisacáridos complejos que contienen residuos de ácido α- D -galactosilurónico unidos por enlaces 1,4 . Están presentes en la mayoría de las paredes celulares primarias y en las partes no leñosas de las plantas terrestres. ^{[ 32 ]}

Los polisacáridos con dioles vecinales o aminoazúcares no protegidos (donde algunos grupos hidroxilo se sustituyen por aminas ) dan positivo en la tinción de ácido peryódico de Schiff (PAS). La lista de polisacáridos que se tiñen con PAS es extensa. Si bien las mucinas de origen epitelial se tiñen con PAS, las mucinas de origen del tejido conectivo presentan tantas sustituciones ácidas que no les quedan suficientes grupos glicol o aminoalcohol para reaccionar con la tinción PAS.