Anómero

Qué es un anómero

Los monosacáridos con cinco o más átomos de carbono no permanecen en forma de cadena abierta cuando se disuelven en agua. El grupo carbonilo (un aldehído en las aldosas, una cetona en las cetosas) reacciona con un grupo hidroxilo de la propia molécula y forma un hemiacetal cíclico, generando un anillo de cinco átomos (furanosa) o de seis (piranosa). El carbono que formaba parte del grupo carbonilo pasa a estar unido a dos átomos de oxígeno y se convierte en un nuevo centro quiral: el carbono anomérico. Al cerrarse el anillo, el grupo hidroxilo de ese carbono puede quedar orientado de dos maneras distintas, lo que da lugar a los dos anómeros.

Para la D-glucosa representada en proyección de Haworth, el anómero α es aquel en el que el grupo OH del carbono anomérico queda por debajo del plano del anillo (en posición opuesta al grupo CH₂OH del C-6), mientras que en el anómero β el grupo OH queda por encima del plano (en la misma dirección que el CH₂OH). La forma β de la glucosa es termodinámicamente algo más estable porque el grupo OH ocupa una posición ecuatorial en la conformación de silla, que es la disposición espacial que adopta el anillo de piranosa en la realidad tridimensional.

El término procede del griego ἄνω (ánō, "arriba") y μέρος (méros, "parte"), en alusión a la parte superior del anillo donde se sitúa la configuración diferencial. Se acuñó por analogía con los vocablos ya existentes isómero y epímero.

Relevancia bioquímica de la configuración anomérica

Que el grupo OH del carbono anomérico apunte hacia un lado o hacia el otro puede parecer un detalle menor, pero condiciona la biología de los polisacáridos de manera decisiva. El almidón, que constituye la principal reserva energética de los vegetales y la fuente de hidratos de carbono complejos de la dieta humana, está formado por cadenas de glucosa unidas mediante enlaces α-1,4-glucosídicos. La celulosa, en cambio, emplea enlaces β-1,4. Esa sola diferencia en la orientación del enlace en el carbono anomérico hace que el almidón sea digerible (las amilasas humanas reconocen y escinden el enlace α) y la celulosa no lo sea (el organismo humano carece de enzimas capaces de romper el enlace β, razón por la cual la fibra vegetal atraviesa el tubo digestivo sin ser absorbida).

Algo similar ocurre con los disacáridos. En la maltosa, dos glucosas se unen mediante un enlace α-1,4 que la maltasa intestinal puede hidrolizar. En la lactosa, una galactosa se une a una glucosa por un enlace β-1,4 que solo la lactasa puede romper; cuando esta enzima es deficitaria, la lactosa no digerida fermenta en el colon y aparece la intolerancia a la lactosa, uno de los trastornos gastrointestinales más prevalentes del mundo.

Mutarrotación y equilibrio entre anómeros

En disolución acuosa, el anillo de un monosacárido puede abrirse transitoriamente para regenerar la forma de cadena abierta y cerrarse de nuevo, produciendo indistintamente el anómero α o el β. Ese ir y venir entre ambas formas es lo que se conoce como mutarrotación, y se detecta experimentalmente porque la rotación óptica de la disolución cambia con el tiempo hasta alcanzar un valor de equilibrio. Para la glucosa, el equilibrio se sitúa en torno a un tercio de anómero α y dos tercios de anómero β.

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre un anómero y un epímero?

Ambos son estereoisómeros de azúcares, pero difieren en el carbono afectado. Los anómeros se distinguen únicamente en la configuración del carbono anomérico (el que se genera al ciclarse la molécula). Los epímeros difieren en la configuración de cualquier otro carbono quiral de la cadena: la glucosa y la galactosa, por ejemplo, son epímeros en el C-4, pero no anómeros.

¿Por qué no podemos digerir la celulosa si está hecha de glucosa?

Porque la celulosa une sus glucosas mediante enlaces β-1,4, y el ser humano no produce ninguna enzima capaz de romper ese enlace. Las amilasas salivales y pancreáticas solo reconocen enlaces α. Todo se reduce, en el fondo, a la orientación del grupo OH en el carbono anomérico.

¿Los anómeros tienen alguna relación con la hemoglobina glucosilada?

Sí, aunque indirecta. La glucosa en sangre experimenta mutarrotación, lo que implica que una fracción de sus moléculas se encuentra en cada instante en forma de cadena abierta, con el grupo aldehído libre. Es ese aldehído transitorio el que reacciona con los grupos amino de la hemoglobina para formar la HbA1c. Sin la apertura del anillo que acompaña a la interconversión entre anómeros, esa reacción no se produciría.

Referencias

1. Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU. Carbohidratos en la dieta. MedlinePlus en español.
2. Manual MSD, versión para público general. Hidratos de carbono, proteínas y grasas.
3. Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU. Trastornos del metabolismo de los carbohidratos. MedlinePlus en español.
4. Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU. Carbohidratos. MedlinePlus, enciclopedia médica en español.