Las formas cíclicas de los monosacáridos

mosocáridos-cíclicos

Los monosacáridos de mayor tamaño (aldopentosas y hexosas) cuando se encuentran en disolución no presentan estructuras lineales sino estructuras cíclicas, con forma pentagonal o hexagonal. Si el ciclo resultante tiene forma pentagonal se denomina furanosa y si es hexagonal se llama piranosa, por su similitud con las moléculas de furano y pirano:

pirano_furano

Las formas cíclicas se representan mediante las proyecciones de Haworth, en las cuales los sustituyentes se sitúan por encima y por debajo del plano de la molécula.

Ciclación de la glucosa

La glucosa es una aldohexosa y, como tal, se cicla formando un anillo hexagonal que llamamos glucopiranosa. En el proceso de ciclación se produce una reorganización de los átomos con formación de un enlace hemiacetálico entre el grupo aldehído y un grupo hidroxilo:

Formation_of_hemiacetals

El grupo hidroxilo que participa en este enlace es justamente el que determina la forma D o L de la molécula. Ya que la forma D es predominante, estudiaremos cómo se forma la D-glucopiranosa:

ciclacion-glucosa-aldosas

El carbono carbonílico (el que posee el grupo carbonilo) en su forma cíclica se denomina carbono anomérico y determinará un nuevo tipo de isomería conocida como anomería, según sea la posición de su nuevo grupo hidroxilo: en la forma α el grupo hidroxilo del carbono anomérico queda por debajo del plano de la molécula y en la forma β el hidroxilo se sitúa sobre dicho plano. Así, para la glucopiranosa:

glucosa-equilibrio

Este grupo hidroxilo es importante pues condiciona el tipo de enlace que se forma en la polimerización de monoscáridos. Como podemos comprobar todos estos procesos son reversibles y se establece un equilibrio entre todas ellas en disolución. La conversión de una estructura en otra se conoce como mutarrotación.

Conviene aclarar que, aunque sean la manera más útil para nosotros de visualizar los monosacáridos, las proyecciones de Haworth son unas representaciones planas de la estructura cíclica de las moléculas, y que existen maneras más realistas de representarlas, en las que se identifica con más precisión la estructura tridimensional de estas moléculas debida a la configuración tetraédrica del carbono. Se conocen como representaciones de silla y de bote:

mutarrotacion-glucosa-silla-bote

Representación con forma de “silla” de la glucosa. Las dos formas anoméricas están en equilibrio (mutarrotación), siendo la forma β la más estable. 

Todo lo descrito anteriormente es aplicable al resto de aldohexosas como, por ejemplo, la galactosa:

galactosa

β-D-galactopìranosa

Ciclación de la fructosa

La molécula de fructosa es una cetohexosa, por lo que en su ciclación se favorece la estructura pentagonal (el ciclo se cierra entre el carbono 2 y el 5). El enlace que se produce entre el grupo cetónico y el hidroxilo se denomina enlace hemicetal, y es análogo al que se produce en los aldehídos.

La ciclación de la D-fructosa conduce a la D-fructofuranosa:

ciclacion-fructosa

Igualmente, existen dos anómeros de la fructofuranosa, según sea la posición del grupo hidroxilo en el carbono anomérico (la de la imagen anterior es la forma β, por estar el grupo -OH por encima del plano de la molécula).

Además de las cetohexosas, las aldopentosas también tienen formas cíclicas pentagonales y forman furanosas. Así ocurre con la ribosa:

ribosa-desoxirribosa-ciclicas

Finalmente, es importante recalcar que los monosacáridos poseen poder reductor debido a la presencia del grupo carbonilo. El poder reductor se conserva en las formas cíclicas, aunque el grupo carbonilo no sea explícito, ya que la ciclación es un proceso reversible, y todas sus formas coexisten en el equilibrio (el grupo carbonilo puede estar disponible en cualquier momento y actuar como reductor en un reacción).

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