Oligosacáridos

Los oligosacáridos son glúcidos formados por la unión de un número reducido de monosacáridos, por lo general entre 2 y 10, enlazados mediante enlaces glucosídicos. Ocupan un lugar intermedio entre los azúcares simples y los grandes polisacáridos como el almidón o la celulosa. Algunos son muy conocidos, como el azúcar de mesa o el azúcar de la leche; otros pasan más desapercibidos, pero cumplen funciones decisivas en la alimentación, en la flora intestinal y en el reconocimiento entre células.

¿Qué son los oligosacáridos?

Un oligosacárido es una cadena corta de monosacáridos unidos covalentemente. El nombre procede del griego olígos, «poco», y sákcharon, «azúcar»: literalmente, «pocos azúcares». Forman, junto con los monosacáridos y los polisacáridos, el grupo de los glúcidos o hidratos de carbono, una de las cuatro grandes familias de biomoléculas orgánicas.

El límite superior no es una frontera química estricta, sino una convención. La mayoría de los manuales sitúa los oligosacáridos entre 2 y 10 unidades e incluye en ellos a los disacáridos; otros autores reservan el término para cadenas de 3 a 10 monosacáridos y tratan los disacáridos aparte, y en algunos contextos se habla de oligosacáridos de hasta unas 20 unidades. Por encima de esa cifra se habla ya de polisacáridos (puedes ver la comparación en monosacáridos, disacáridos y polisacáridos).

Características de los oligosacáridos

• Tamaño pequeño: tienen masas molares de unos cientos a unos pocos miles de gramos por mol.
• Solubles en agua en su mayoría, gracias a sus numerosos grupos hidroxilo (–OH), que forman puentes de hidrógeno.
• Sabor dulce en los más pequeños (sacarosa, maltosa, lactosa); el dulzor disminuye al crecer la cadena.
• Hidrolizables: se rompen en sus monosacáridos al reaccionar con agua en presencia de ácidos o de enzimas específicas.
• Gran diversidad estructural: con pocos monosacáridos distintos se obtienen muchísimas combinaciones, porque varían el orden, el carbono que participa en cada enlace y la orientación α o β de ese enlace.
• Poder reductor variable: unos son reductores y otros no, según quede libre o no el carbono anomérico de alguna de sus unidades.

El enlace glucosídico

Los monosacáridos de un oligosacárido se unen mediante el enlace O-glucosídico, un enlace covalente que se forma entre el grupo –OH del carbono anomérico de un monosacárido y un grupo –OH de otro. La reacción es una condensación: por cada enlace que se forma se libera una molécula de agua. Por eso, un oligosacárido de n unidades se forma con la pérdida de n − 1 moléculas de agua, y la hidrólisis invierte el proceso.

Para describir el enlace se indican dos datos:

• La configuración del carbono anomérico, α o β. Esta diferencia, que parece mínima, es decisiva: las enzimas digestivas humanas rompen con facilidad ciertos enlaces α, pero no la mayoría de los β.
• Los carbonos que participan, escritos entre paréntesis. Así, α(1→4) significa que el carbono 1 de la primera unidad, en configuración α, se une al carbono 4 de la siguiente.

Si el enlace se establece entre los dos carbonos anoméricos, como en la sacarosa, ninguno queda libre y el oligosacárido es no reductor. Si al menos uno queda libre, como en la lactosa o la maltosa, el compuesto es reductor y da positivo en pruebas clásicas como la de Fehling o la de Benedict.

En las glucoproteínas existe además el enlace N-glucosídico, que une un azúcar con el nitrógeno de un aminoácido (la asparagina).

Clasificación de los oligosacáridos

Según el número de monosacáridos

Según su composición

• Homooligosacáridos: todas las unidades son iguales, como la maltosa (glucosa + glucosa) o las ciclodextrinas.
• Heterooligosacáridos: combinan monosacáridos distintos, como la sacarosa (glucosa + fructosa) o la rafinosa (galactosa + glucosa + fructosa).

Según su función

• Libres: circulan como moléculas independientes (azúcares de los alimentos, de la leche o de las semillas).
• Conjugados: unidos a proteínas (glucoproteínas) o a lípidos (glucolípidos), sobre todo en la superficie celular.

Ejemplos de oligosacáridos

Los disacáridos de esta tabla, en especial la sacarosa, están tratados con más detalle en el artículo sobre los azúcares. Aquí interesa destacar los oligosacáridos de cadena algo más larga, que tienen un comportamiento muy distinto en el organismo.

Oligosacáridos de la dieta y flora intestinal

El intestino delgado humano dispone de enzimas para romper la sacarosa (sacarasa), la lactosa (lactasa) y la maltosa (maltasa), pero no fabrica α-galactosidasa ni enzimas capaces de romper los enlaces de los fructooligosacáridos. Por eso la rafinosa, la estaquiosa y los fructooligosacáridos llegan intactos al colon, donde los fermentan las bacterias de la microbiota. Esa fermentación produce ácidos grasos de cadena corta y gases, lo que explica la conocida relación entre las legumbres y la flatulencia.

Esa misma propiedad hace que los fructooligosacáridos y los galactooligosacáridos se estudien y comercialicen como prebióticos: compuestos que el organismo no digiere y que sirven de alimento selectivo a determinadas bacterias intestinales, como las bifidobacterias. En la industria alimentaria se usan además como edulcorantes de bajo valor calórico y como fibra soluble.

Oligosacáridos de la leche materna

La leche humana contiene una mezcla muy rica de oligosacáridos de la leche materna (conocidos por sus siglas en inglés, HMO). Se han identificado más de un centenar de estructuras distintas, construidas sobre una lactosa a la que se añaden fucosa, galactosa, N-acetilglucosamina o ácido siálico. En conjunto son el tercer componente sólido más abundante de la leche, después de la lactosa y de las grasas, y su composición varía de una mujer a otra.

El bebé apenas los digiere: su papel principal es servir de sustrato a las bifidobacterias de su intestino y actuar como «señuelos» a los que se unen algunos microorganismos patógenos, que así no se fijan a la mucosa. Uno de los más abundantes, la 2′-fucosil-lactosa, se fabrica hoy por biotecnología y se añade a algunas fórmulas infantiles.

Oligosacáridos en la superficie celular

Muchas proteínas y lípidos de la membrana plasmática llevan cadenas de oligosacáridos orientadas hacia el exterior. Este recubrimiento, el glucocáliz, funciona como una especie de «huella dactilar» química de cada célula y participa en:

• El reconocimiento celular: las células se identifican entre sí, por ejemplo durante el desarrollo embrionario o en la respuesta inmunitaria.
• Los grupos sanguíneos del sistema AB0: los antígenos A y B son oligosacáridos de los glóbulos rojos que se diferencian solo en el azúcar terminal (N-acetilgalactosamina en el grupo A, galactosa en el B); el grupo 0 carece de ese último azúcar.
• La infección: muchos virus y bacterias reconocen oligosacáridos concretos de la superficie celular para adherirse. El virus de la gripe, por ejemplo, se une a residuos de ácido siálico.

Importancia de los oligosacáridos

Los oligosacáridos combinan papeles muy diversos. Como nutrientes, aportan energía (sacarosa, lactosa, maltosa) o alimentan a la microbiota (fructooligosacáridos, galactooligosacáridos, oligosacáridos de la leche). Como señales biológicas, permiten que las células se reconozcan y explican los grupos sanguíneos. Y en la industria tienen aplicaciones propias: las ciclodextrinas, oligosacáridos cíclicos de glucosa, forman una cavidad interior en la que pueden encapsular moléculas, por lo que se emplean en farmacia, alimentación y cosmética para estabilizar aromas o fármacos. Su estudio forma parte de la glucobiología, una de las ramas más activas de la bioquímica actual.

Ejercicios resueltos

Preguntas frecuentes

Referencias

• Nelson, D. L. y Cox, M. M. Lehninger. Principios de bioquímica. Omega.
• Berg, J. M., Tymoczko, J. L. y Stryer, L. Bioquímica. Reverté.
• Varki, A. et al. (eds.). Essentials of Glycobiology. Cold Spring Harbor Laboratory Press.