DISACÀRIDS: CARACTERÍSTIQUES, ESTRUCTURA, EXEMPLES, FUNCIONS - BIOLOGIA - 2025

Els disacàrids són glúcids que també reben el nom de sucres dobles. Tenen funcions importants en la dieta de l'home com a fonts principals d'energia. Aquests poden ser d'origen vegetal, com la sacarosa de la canya de sucre i la maltosa present, i d'origen animal com la lactosa present en la llet dels mamífers, entre d'altres.

Els glúcids o sucres són els anomenats hidrats de carboni o carbohidrats, que són substàncies solubles en aigua compostes per carboni, oxigen i hidrogen amb la fórmula química general (CH2O) n.

Representació de l'estructura de l'disacàrid lactosa (Font: Telliott at English Wikipedia via Wikimedia Commons)

Els carbohidrats són les substàncies orgàniques més abundants en la naturalesa i estan present en totes les plantes. La cel·lulosa que constitueix l'estructura de les parets cel·lulars vegetals és un carbohidrat, a l'igual que els midons dels grans i tubercles.

També es troben en tots els teixits animals, com ara la sang i la llet dels mamífers.

Els carbohidrats es classifiquen en: (1) monosacàrids, que no poden hidrolitzar en carbohidrats més simples; (2) en disacàrids, que a l'hidrolitzar-produeixen dos monosacàrids; (3) en oligosacàrids, que donen de 3-10 monosacàrids per hidròlisi i (4) en polisacàrids, la hidròlisi resulta en més de 10 monosacàrids.

El midó, la cel·lulosa i el glicogen són polisacàrids. Els disacàrids d'importància fisiològica en l'ésser humà i altres animals són la sacarosa, la maltosa i la lactosa.

Característiques i estructura

A l'ésser carbohidrats, els disacàrids estan compostos per carboni, oxigen i hidrogen. En general, l'oxigen i l'hidrogen en l'estructura de la major part dels carbohidrats es troben en la mateixa proporció en què estan a l'aigua, és a dir, per cada oxigen hi ha dos hidrògens.

Aquesta és la raó per la qual es denominen "hidrats de carboni o carbohidrats". Químicament, els carbohidrats poden definir-se com aldehids (R-CHO) o cetones (R-CO-R) polihidroxilats.

Els aldehids i cetones tenen un grup carbonil (C = O). En els aldehids, aquest grup està unit a l'almenys a un hidrogen i, en les cetones, aquest grup carbonil no està unit a l'hidrogen.

Els disacàrids són dos monosacàrids units per un enllaç glucosídic.

Els disacàrids com la maltosa, la sacarosa i la lactosa, a l'sotmetre a escalfament amb àcids diluïts o per acció enzimàtica, s'hidrolitzen i donen origen als seus components monosacàrids. La sacarosa dóna origen a una glucosa i una fructosa, la maltosa dóna origen a dues glucoses i la lactosa a una galactosa i una glucosa.

exemples

sacarosa

La sacarosa és el sucre més abundant en la naturalesa i es compon dels monosacàrids glucosa i fructosa.. Es troba en sucs de plantes com la remolatxa, la canya de sucre, el sorgo, la pinya, l'auró i en menor quantitat en els fruits madurs i el suc de molts vegetals. Aquest disacàrid és fermentat fàcilment per l'acció de llevats.

lactosa

La lactosa, o sucre de la llet, es compon de galactosa i glucosa. La llet dels mamífers és alta en lactosa i proporciona nutrients per als nadons.

La majoria dels mamífers només poden digerir la lactosa com infants, i perden aquesta capacitat a mesura que maduren. De fet, els éssers humans que són capaços de digerir els productes lactis en l'edat adulta tenen una mutació que els permet fer-ho.

És per això que tantes persones són intolerants a la lactosa; nens humans, a l'igual que altres mamífers, no tenien la capacitat de digerir la lactosa en la infància fins que aquesta mutació es va fer present en certes poblacions fa uns 10.000 anys.

Avui en dia, el nombre de persones que són intolerants a la lactosa varia àmpliament entre les poblacions, que van des de 10% al nord d'Europa fins al 95% en parts d'Àfrica i Àsia. Les dietes tradicionals de diferents cultures reflecteixen això en la quantitat de productes lactis consumits.

maltosa

La maltosa està composta per dues unitats de glucosa i es forma quan l'enzim amilasa hidrolitza el midó present en les plantes. En el procés digestiu, l'amilasa salival i l'amilasa pancreàtica (amilopepsina) trenquen el midó, donant origen a un producte intermedi que és la maltosa.

Aquest disacàrid està present en els xarops de sucre de blat de moro, en el sucre de malta i en l'ordi germinat i pot ser fermentat fàcilment per acció de llevats.

trehalosa

La trehalosa també es compon de dues molècules de glucosa com la maltosa, però les molècules estan lligades de manera diferent. Es troba en certes plantes, fongs i animals com gambetes i insectes.

El sucre en la sang de molts insectes, com ara abelles, llagostes i papallones, es compon de trehalosa. L'utilitzen com una molècula d'emmagatzematge eficient que proporciona energia ràpida per al vol quan es descompon.

Chitobiosa

Consisteix en dues molècules enllaçades de glucosamina. Estructuralment és molt similar a la celobiosa, excepte que té un grup N-acetilamino on la celobiosa té un grup hidroxil.

Es troba en alguns bacteris, i s'utilitza en la investigació bioquímica amb la finalitat d'estudiar l'activitat enzimàtica.

També es troba en la quitina, que forma parets de fongs, exosquelets d'insectes, artròpodes i crustacis, i també es troba en peixos i cefalòpodes com pops i calamars.

Celobiosa (glucosa + glucosa)

La celobiosa és un producte d'hidròlisi de cel·lulosa o materials rics en cel·lulosa, com ara paper o cotó. Es forma unint dos molècules de beta-glucosa per un enllaç β (1 → 4)

Lactulosa (galactosa + fructosa)

La lactulosa és un sucre sintètic (artificial) que no és absorbit pel cos, sinó que es descompon en el còlon en productes que absorbeixen l'aigua en el còlon, el que suavitza la femta. El seu ús primari és tractar el restrenyiment.

També s'utilitza per reduir els nivells d'amoníac sanguini en persones amb malaltia hepàtica, ja que la lactulosa absorbeix l'amoníac en el còlon (eliminant de el cos).

Isomaltosa (glucosa + glucosa Isomaltasa)

La trehalulosa és un sucre artificial, un disacàrid compost de glucosa i fructosa units per un enllaç alfa (1-1) glicosídic.

Es produeix durant la producció de isomaltulosa a partir de sacarosa. En el revestiment de l'intestí prim, l'enzim isomaltasa trenca en trehalulosa a glucosa i fructosa, que després es absorbeixen a l'intestí prim. La trehalulosa té una baixa potència per causar càries dentals.

Chitobiosa

És la unitat de repetició de disacàrid en quitina, que difereix de la celobiosa només en presència d'un grup N-acetilamino sobre el carboni-2 en lloc de el grup hidroxil. No obstant això, la forma no acetilada sovint s'anomena també chitobiosa.

lactitol

És un alcohol cristal·lí C12H24O11 obtingut per hidrogenació de lactosa. És un disacàrid anàleg de lactulosa, utilitzat com a edulcorant. També és laxant i s'usa per tractar el restrenyiment.

turanosa

Un compost orgànic disacàrid reductor que pot ser utilitzat com a font de carboni per bacteris i fongs.

melibiosa

Un sucre disacàrid (C12H22O11) format per hidròlisi parcial de rafinosa.

Xilobiosa

Un disacàrid que consta de dues residus de xilosa.

Soforosa

Un disacàrid present en un soforolípido.

gentiobiosa

La gentiobiosa és un disacàrid que consisteix en dues unitats de D-glucosa unides per un enllaç glicosídic de tipus β (1 → 6). La gentiobiosa té molts isòmers que difereixen per la naturalesa de l'enllaç glicosídic que connecta les dues unitats de glucosa.

Leucrosa

És una glicosilfructosa que consisteix en un residu α-D-glucopiranosilo unit a D-fructopiranosa a través d'un enllaç (1 → 5). Un isòmer de sacarosa.

Rutinosa

És un disacàrid present en glucòsids.

Caroliniasido A

Oligosacàrids que contenen dues unitats de monosacàrids units per un enllaç glicosídic.

absorció

En l'ésser humà els disacàrids o polisacàrids ingerits com el midó i el glucogen s'hidrolitzen i s'absorbeixen com monosacàrids en l'intestí prim. Els monosacàrids ingerits s'absorbeixen com a tals.

La fructosa, per exemple, difon passivament dins de la cèl·lula intestinal i la majoria és convertida a glucosa abans de passar a l'torrent circulatori.

La lactasa, maltasa i sacarasa són els enzims localitzades en la vora luminal de les cèl·lules de l'intestí prim encarregades de la hidròlisi de la lactosa, maltosa i sacarosa respectivament.

La lactasa és produïda pels nens nounats, però en algunes poblacions deixa de ser sintetitzada pel enteròcit durant la vida adulta.

Com a conseqüència de l'absència de lactasa, la lactosa roman a l'intestí i arrossega aigua per osmosi cap a la llum intestinal, a l'arribar a l'colon la lactosa és degradada per fermentació per bacteris de l'tub digestiu amb la producció de CO2 i diversos àcids. A l'consumir llet aquesta combinació d'aigua i CO2 causa diarrea, i és el que es coneix com intolerància a la lactosa.

La glucosa i la galactosa s'absorbeixen per un mecanisme comú dependent de l'sodi. Primer hi ha un transport actiu de sodi que treu sodi de la cèl·lula intestinal per la membrana basolateral cap a la sang. Això baixa la concentració de sodi dins de la cèl·lula intestinal el que genera un gradient de sodi entre la llum de l'intestí i l'interior de l'enteròcit.

A l'generar aquest gradient s'obté la força que impulsarà a el sodi juntament amb la glucosa o galactosa dins de la cèl·lula. A les parets de l'intestí prim ha un cotransportador Na + / glucosa, Na + / galactosa (1 simportador) que depèn de les concentracions de sodi per a l'ingrés de la glucosa o galactosa.

A major concentració de Na + a la llum de el tub digestiu major ingrés de glucosa o galactosa. Si no hi ha sodi o la seva concentració en la llum tubular és molt baixa, no es absorbiran adequadament ni la glucosa o ni la galactosa.

En els bacteris com E. coli, per exemple, que normalment obtenen la seva energia de la glucosa, en absència d'aquest carbohidrat en el medi poden utilitzar lactosa i per això sintetitzen una proteïna responsable de l'transport actiu de la lactosa anomenada lactosa permeasa, així ingressa la lactosa sense ser prèviament hidrolitzada.

funcions

Els disacàrids ingerits ingressen a l'organisme dels animals que els consumeixen com monosacàrids. En el cos humà, principalment en el fetge, encara que també passa en altres òrgans, aquests monosacàrids s'integren en les cadenes metabòliques de síntesi o de catabolisme segons es necessiti.

Per mitjà de l'catabolisme (degradació) aquests carbohidrats participen en la producció d'ATP. En els processos de síntesi participen en la síntesi de polisacàrids com el glucogen i així formen les reserves energètiques presents en el fetge, en els músculs esquelètics i en molts altres òrgans.

També participen en la síntesi de moltes glicoproteïnes i glicolípids en general.

Si bé els disacàrids, com tots els carbohidrats ingerits, poden ser fonts d'energia per a l'home i els animals, aquests participen en múltiples funcions orgàniques a l'formar part de les estructures de les membranes cel·lulars i de les glucoproteïnes.

La glucosamina, per exemple, és un component fonamental de l'àcid hialurònic i de l'heparina.

De la lactosa i els seus derivats

La lactosa present en la llet i els seus derivats és la font més important de galactosa. La galactosa té gran importància ja que forma part dels cerebròsids, gangliòsids i mucoproteínas, que són constituents essencials de les membranes cel·lulars neuronals.

La lactosa i la presència d'altres sucres en la dieta afavoreix el desenvolupament de la flora intestinal, que és indispensable per a la funció digestiva.

La galactosa també participa en el sistema immunitari a l'ésser un dels components de el grup ABO a la paret dels glòbuls vermells sanguinis.

La glucosa producte de la digestió de la lactosa, de la sacarosa o de la maltosa, pot ingressar dins l'organisme a la via de la síntesi de les pentoses, especialment la síntesi de ribosa que és necessària per a la síntesi d'àcids nucleics.

A les plantes

En la majoria de les plantes superiors els disacàrids són sintetitzats a partir de trioses fosfat procedents de l'cicle de reducció fotosintètica de carboni.

Aquestes plantes sintetitzen principalment sacarosa i la transporten des del citosol cap a les arrels, llavors i fulles joves, és a dir, cap a zones de la planta que no utilitzen la fotosíntesi de manera substancial.

És així com la sacarosa sintetitzada pel cicle de reducció fotosintètica de carboni i la que s'origina per degradació de l'midó sintetitzat per la fotosíntesi i acumulat en els cloroplasts, són dues fonts nocturnes d'energia per a les plantes.

Una altra funció coneguda d'alguns disacàrids, especialment de la maltosa, és la de participar en el mecanisme de transducció de senyals químics a el motor de l'flagell d'alguns bacteris.

En aquest cas la maltosa s'uneix primer a una proteïna i aquest complex després s'uneix a l'transductor; com a resultat d'aquesta unió es produeix un senyal intracel·lular adreçada a l'activitat de l'motor de l'flagell.

referències

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… Walter, P. (2004). Essential Cell Biology. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Fox, SI (2006). Human Physiology (9th ed.). New York, USA: McGraw-Hill Press.
3. Guyton, A., & Hall, J. (2006). Textbook of Medical Physiology (11th ed.). Elsevier Inc.
4. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper 's Illustrated Bioquímica (28th ed.). McGraw-Hill Medical.
5. Rawn, JD (1998). Bioquímica. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.