Son los glúcidos más sencillos.
Químicamente están constituidos por una sola cadena de polialcoholes conun grupo
aldehído o cetona, y por ello no pueden descomponerse
mediante hidrólisis.
Son dulces, solubles en agua, y
forman cristales blancos que por el calor pueden caramelizarse.
Los monosacáridos merced su grupo
aldehído o cetónico pueden reducir al Cu2+, propiedad que se utiliza
para su reconocimiento químico (prueba de Felhing).
Su principal función en los
organismos es energética, aunque algunos de ellos entran a
formar parte de la composición de moléculas con funciones muy diferentes (en
los ácidos nucleicos, ATP y otros nucleótidos, etc.).
ESTRUCTURA DE LOS
MONOSACÁRIDOS.
Los monosacáridos están formados
por cadenas carbonadas de 3 a 12 átomos de carbono. Se nombran añadiendo el
sufijo -osa al prefijo que indica el número de carbonos de la
molécula. Los más abundantes y de mayor importancia biológica son las triosas,
pentosas y hexosas.
Aquellos monosacáridos que tienen
un grupo funcional aldehído (-CHO), localizado siempre en el C1, se
denominan aldosas, y los que tienen un grupo cetona (-CO-),
localizado siempre en el C2, se denominan cetosas. Se
pueden combinar los prefijos que hacen referencia al grupo funcional con los
que hacen referencia al número de átomos de carbono.
La mayoría de los
monosacáridos presentan carbonos asimétricos (carbonos que
están unidos a cuatro grupos diferentes). Esto determina un tipo de isomería
espacial o estereoisomería, es decir, la existencia
de compuestos que aunque tienen la misma fórmula empírica sólo se diferencian
entre sí por la distinta colocación de sus átomos en el espacio.
REPRESENTACIÓN DE LOS
MONOSACÁRIDOS
Fórmulas lineales.
La forma más frecuente de
representar los monosacáridos en el plano es mediante proyecciones de
Fischer, en las que los enlaces simples forman ángulos de 900 (resultado
de proyectar en el plano las estructuras tetraédricas de los carbonos). Se
sitúa el grupo funcional principal en la parte superior y los grupos hidroxilo
a la derecha o la izquierda según se representen estereoisómeros D o L
respectivamente. En la naturaleza, salvo raras excepciones, los monosacáridos
se presentan en la forma D.
Fórmulas cíclicas.
Las aldopentosas y
las hexosas en disolución no presentan estructura lineal, sino
que adoptan estructuras cíclicas de forma pentagonal o
hexagonal.
En 1929, Haworth diseñó
unas fórmulas de proyección, conocidas como proyecciones
de Haworth, que representan a los monosacáridos como estructuras
cíclicas en un plano con los radicales de cada carbono en la parte superior o
inferior de dicho plano.
Estos isómeros ópticos no se
corresponden necesariamente con las moléculas estereoisómeras D y L; puede
ocurrir que un estereoisómero D sea levógiro o dextrógiro, y lo mismo ocurre
con un estereoisómero L.
El ciclo resultante puede tener
forma pentagonal (furano) o hexagonal (pirano), denominándose los
monosacáridos furanosas o piranosas respectivamente.
El carbono carbonílico
correspondiente a los grupos aldehído y cetona se designa en la fórmula cíclica
con el nombre de carbono anomérico (/) y queda unido a un
grupo -OH.
La posición del grupo -OH unido
al carbono anomérico determina un nuevo tipo de estereoisomería conocido
como anomería. Existen dos formas anoméricas:
- Forma alfa (α). El
-OH del carbono anomérico queda bajo el plano.
- Forma beta (b). El
-OH del carbono anomérico queda sobre el plano.
En disolución acuosa, las formas
α. y b están continuamente interconvirtiéndose, a través del paso
intermedio que es la forma lineal, que está siempre presente aproximadamente en
un 1 %. Como el paso de un anómero a otro supone un cambio en los valores de
rotación del plano de la luz polarizada, a este fenómeno se le denomina mutarrotación.
La conformación real de los
monosacáridos en disolución varía con respecto a la propuesta por Haworth, ya
que, debido a la presencia de enlaces covalentes sencillos, las moléculas no
pueden ser planas. Se han sugerido otras formas de representación, en silla y
en bote, en las que los carbonos C2, C3 y
C5 y el oxígeno están en el mismo plano. La configuración en
silla es más estable que la configuración en bote porque hay menos repulsiones
electrostáticas.
IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LOS
MONOSACÁRIDOS
Los monosacáridos tienen gran
interés, por ser los monómeros constituyentes de todos los glúcidos. También se
presentan libres y actúan como nutrientes de las células para la obtención de
energía, o como metabolitos intermediarios de importantes procesos biológicos,
como la respiración celular y la fotosíntesis.
TRIOSAS
Las triosas son monosacáridos formados por una cadena de tres átomos de carbono. Su fórmula empírica es (CH2O)n, donde n presenta un valor mayor a 3. Como en los demás monosacáridos, en las triosas aparecen los grupos cetona y aldehído, también llamados genéricamente grupos funcionales carbonilo. Si llevan la función cetona se les nombra añadiendo el prefijo ceto- y si llevan el grupo aldehído se añade el prefijo aldo-, de modo que los compuestos se llamarán aldotriosas (o gliceraldehído) y cetotriosas (o dihidroxiacetona). Las triosas tienen gran importancia en el metabolismo de los hidratos de carbono y de la respiración.
Un gliceraldehído es una aldotriosa cuya fórmula es C3H6O3. Posee dos isómeros ópticos, ya que tiene un carbono asimétrico, representado como C* en la figura 1.
Los monosacáridos (azúcares simples) pueden dividirse en aldehídos polihidroxilados, también llamados aldosas; o bien en cetonas polihidroxiladas, llamadas cetosas. De éstos, los monosacáridos más sencillos son los que cuentan con tres átomos de carbono en su estructura, y se les conoce como triosas. Gliceraldehído es el nombre dado a la aldosa formada por tres átomos de carbono (aldotriosa).
El estereoisómero de la figura 1.1 corresponde al D-gliceraldehído y el estereoisómero de lafigura 1.2 corresponde al L-gliceraldehído. Como se puede apreciar, ambos son imágenes especulares el uno del otro, lo que se denomina enantiómeros o enantiomorfos.
Es importante porque es el primer monosacárido que se obtiene en la fotosíntesis, durante la fase oscura (ciclo de Calvin). Además, es un paso intermedio de bastantes rutas metabólicas, como la glucólisis.
La dihidroxiacetona (también conocida como DHA) es un carbohidrato sencillo compuesto por 3 átomos de carbono, utilizado como ingrediente en productos cosméticos para el bronceado. Suele ser obtenida a partir de plantas tales como la remolacha o la caña de azúcar, por fermentación de la glicerina.
Química
La DHA es un monosacárido perteneciente al grupo de las cetosas y dentro de este, al de las triosas. Su fórmula química es C3H6O3. Su aspecto es de un polvo higroscópico cristalino de color blanco. Tiene un sabor dulce y un olor característico. Es la más simple de todas las cetosas posibles ya que, al tener sólo 3 carbonos, no posee quiralidad y es el único sin actividad óptica. Su estado de agregación normal se corresponde con un dímero, el cual se puede solubilizar lentamente disolviéndolo en una parte de agua y 15 de etanol. Por el contrario, la forma monomérica es muy soluble en agua, etanol, éter etílico y acetona.
La DHA puede ser sintetizada de forma artificial llevando a cabo una oxidación suave de glicerol, acompañada de gliceraldehído, con algún agente oxidante como por ejemploperóxido de hidrógeno y una sal ferrosa que actúe como catalizador.
Biología
La forma fosforilada de la DHA, la dihidroxiacetona fosfato (DHAP), es un importante intermediario del metabolismo de la glucólisis en la célula. Cuando la DHA es combinada conpiruvato se obtiene un suplemento nutricional muy demandado por los deportistas, ya que tomado por vía oral potencia la biodegradación de las grasas e incrementa la masa muscular.
Usos
La DHA fue descrita inicialmente en la década de 1920 como un agente bronceador de la piel, por científicos alemanes. Se pudo observar que, mediante irradiación con rayos X, la DHA causaba el bronceado de la piel. Por aquel entonces dio comienzo la Segunda Guerra Mundial, con lo que todas las investigaciones científicas quedaron paralizadas para centrar todo su esfuerzo en proyectos relacionados con la guerra.
En la década de 1950, Eva Wittgenstein de la Universidad de Cincinnati retomó las investigaciones relacionadas con la DHA. Sus estudios proponían el uso de DHA comofármaco oral para niños que padeciesen glucogenosis, una enfermedad relacionada con trastornos en el metabolismo del glucógeno. Los niños recibían durante el tratamiento elevadas dosis de DHA por vía oral que, ocasionalmente, podían derramarse sobre su piel. El personal médico pudo notar que aquellas zonas de la piel que habían estado en contacto con la DHA se volvían oscuras (se bronceaban) a las pocas horas de la exposición. Eva Wittgenstein continuó sus estudios únicamente con esta sustancia, probando soluciones de DHA líquida en su propia piel y demostrando de esta forma el efecto pigmentario observado en los niños con glucogenosis. También pudo demostrar que la DHA no penetraba más allá del estrato córneo de la piel, es decir, de la capa de células muertas de la piel.
Estudios posteriores han analizado el efecto bronceador de la DHA sobre la piel en relación con el tratamiento que reciben los pacientes que sufren vitíligo.
El efecto bronceador de la DHA sobre la piel ha demostrado no ser tóxico y similar a la reacción de Maillard, descrita en 1912 por Louis Camille Maillard, y utilizada ampliamente en la industria alimentaria. A nivel molecular la DHA reacciona con los residuos de aminoácidos que forman parte de las proteínas contenidas en la capa de queratina de la superficie de la piel. Varios aminoácidos presentan la capacidad de reaccionar de formas diferentes con la DHA, generando así diferentes tonalidades de color desde el amarillo al marrón. Los pigmentos resultantes son denominados melanoidinas, que son similares en color a la melanina, la sustancia natural que existe en capas más profundas de la piel, tornándola bronceada cuando es expuesta a rayos UV.
Vinicultura
Tanto la bacteria Acetobacter aceti como Gluconobacter oxydans utilizan glicerol como fuente de carbono para formar DHA. A nivel metabólico, esta DHA es formada mediantecetogénesis de glicerol en DHA. Esto puede afectar a la calidad del sabor del vino dándole un sabor más dulce. La DHA puede reaccionar con la prolina creando así un aroma semejante al olor de la tierra. Además, la DHA puede afectar también la actividad antimicrobiana en el vino, debido a su capacidad de unir radicales SO2.
Bronceadores artificiales
Coppertone introdujo en el mercado la primera loción autobronceadora (o bronceador artificial) en la década de 1960. Este producto fue llamado "Quick Tan" o "QT" (del inglés"bronceado rápido"). Fue vendido como agente bronceador nocturno y, rápidamente, otras compañías comenzaron a producir y vender productos similares. Al cabo del tiempo, los consumidores comenzaron a cansarse de estos productos debido a los desagradables resultados obtenidos en ciertos casos, como palmas de las manos naranjas o zonas del cuerpo veteadas con diferentes intensidades de color. Debido a esta experiencia con el QT, mucha gente hoy en día sigue asociando los bronceadores artificiales con los bronceados naranjas.
En la década de 1970 la FDA (Food and Drug Administration) añadió la DHA a la lista de ingredientes cosméticos aprobados de forma permanente.
Hacia 1980, aparecieron en el mercado nuevas fórmulas de lociones autobronceadoras, mucho más refinadas, que producían un color de piel mucho más natural. Los consumidores, conscientes de los peligros de someterse a radiación UV para broncearse, dieron muy buena acogida a estos productos, con lo que su producción y sus ventas se dispararon.
En la actualidad la DHA es el principal componente activo en todos los productos de carácter autobronceador. Puede ser utilizada sola o en combinación con otros componentes bronceadores como la eritrulosa. La DHA es considerada el aditivo autobronceador más efectivo conocido hasta la fecha.
Los productos autobronceadores contienen DHA en un rango de concentraciones del 1% al 15%. La mayoría de ellos se encuentran entre el 3% y el 5%, pero los más profesionales se mueven entre el 5% y el 15%. Estos porcentajes se corresponden con los niveles de coloración desde más claro (<%) a más oscuro (>%). Los productos más claros, con menor porcentaje de DHA, podrían requerir varias capas de producto para obtener la tonalidad deseada. Los productos más oscuros, con mayor porcentaje de DHA, generan un color oscuro con una única aplicación, pero también son más proclives a crear veteados y tonalidades desiguales. El bronceado artificial tarda de 2 a 4 horas en comenzar a aparecer en la superficie de la piel, la cual continuará oscureciendo durante las próximas 24-72 horas, dependiendo del tipo de producto.
Una vez que se ha producido el bronceado, éste no podrá ser eliminado ni sudando, ni lavándose con agua y jabón. Se irá desvaneciendo de forma gradual a lo largo de los siguientes 3-10 días desde su aplicación, siguiendo el proceso normal de exfoliación de la piel. Cualquier proceso que contribuya a la exfoliación de la capa de células muertas de la piel, como una exfoliación artificial, inmersiones prolongadas en el agua o sudar durante prolongados espacios de tiempo, conllevará un aclaramiento del bronceado, ya que es en la capa de células muertas donde tiene lugar el proceso de tinción promovido por la DHA.
Actualmente, los autobronceadores se venden en diferentes versiones, como sprays, lociones, geles, mousses y toallitas cosméticas.
La DHA no daña la piel, ya que no penetra en ella, y es considerada tanto un agente bronceador seguro, como un excelente suplemento nutricional. Los casos de dermatitis por contacto provocados por DHA son extremedamente raros, aunque ciertos estudios han demostrado casos de dermatitis severa en perros mexicanos sin pelo.La mayoría de los casos de sensibilidad suelen ser debidos a algún otro de los componentes existentes en el producto, como ciertos conservantes, extractos de plantas, colorantes oaromatizantes.
Los autobronceadores basados en DHA han sido recomendados por la Fundación de Cáncer de Piel, la Asociación de la Academia Americana de Dermatología, laAsociación Canadiense de Dermatología y la Asociación Americana de Medicina.
Consideraciones sobre la DHA
Durante las 24 horas posteriores a la aplicación de un autobronceador, la piel es especialmente susceptible de sufrir daño por la luz solar, tal y como quedó patente en el estudio realizado por los laboratorios Gematria Test Lab (Berlín) y liderado por por Katinka Jung en 2007.14 En este estudio los científicos trataron muestras de piel con DHA y las expusieron al Sol. Pasados 40 minutos desde la aplicación, pudieron encontrar más de un 180% de radicales libres adicionales en aquellas pieles que habían recibido el tratamiento de DHA, en comparación con las pieles no tratadas. La eritrulosa, otro autobronceador, ha demostrado producir un efecto similar al de la DHA. Después de aplicarse un autobronceador, se debería evitar exposiciones largas o excesivas al sol, al menos durante las 24 horas siguientes a la aplicación. Existen cremas antioxidantes que podrían minimizar la producción de estos radicales libres. Aunque algunos autobronceadores contienen filtros solares, su efecto no dura demasiado tiempo tras su aplicación.
El estudio de Jung et al. confirmó los resultados preliminares en los que se proponía que la DHA en combinación con dimetil isosorbide potencia el proceso de bronceado. Este estudio también encontró que la DHA podía tener ciertos efectos nocivos en los aminoácidos y los ácidos nucleicos, lo cual no era muy recomendable para la piel.
TETROSAS
Las tetrosas son monosacáridos (glúcidos simples) formados por una cadena de cuatro átomos de carbono. Hay dos tipos:
Aldotetrosas
Si el grupo carbonilo esta al comienzo de la molécula: existen dos tipos, la eritrosa y la treosa.
D-eritrosa D-treosa L-eritrosa L-treosa
CHO CHO CHO CHO
| | | |
H-C-OH HO-C-H OH-C-H H-C-OH
| | | |
H-C-OH H-C-OH OH-C-H OH-C-H
| | | |
CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH
Cetotetrosas
Si el grupo carbonilo esta en el segundo átomo de Carbono de la molécula: existe un tipo, la eritrulosa.
.JPG){kind=link}
.JPG){kind=link}