Cetosa

Qué es una cetosa

La cetosa es un glúcido simple no hidrolizable, formado por una sola cadena carbonada, en el que el grupo carbonilo —el rasgo químico que define a todos los azúcares— adopta la forma de cetona. La cetona es un grupo C=O en el que el carbono está unido a otros dos átomos de carbono; en las cetosas naturales, esta posición es prácticamente siempre el carbono 2, es decir, el inmediatamente siguiente al extremo de la cadena. El resto de los carbonos del esqueleto llevan grupos hidroxilo, lo que convierte a la cetosa, en su descripción química completa, en una polihidroxicetona.

El término combina la raíz "ceto-" —procedente de "cetona", a su vez derivada del alemán Aceton y, en última instancia, del latín acetum, "vinagre"— con el sufijo químico -osa, propio de la nomenclatura de los azúcares y consolidado en el siglo XIX. La palabra "cetona" entró en el lenguaje científico europeo a mediados del XIX para designar genéricamente a los compuestos con grupo C=O interno, y la nomenclatura de los monosacáridos adoptó la pareja aldosa/cetosa para clasificarlos según la posición y la naturaleza del grupo carbonilo. Conviene anotar de entrada que cetosa, cetosis, cetogénesis y cetoacidosis son palabras distintas: comparten la raíz "ceto-" pero designan realidades muy diferentes, y la confusión entre ellas es frecuente. Sobre esto se vuelve más adelante.

Como cualquier monosacárido de cinco o más carbonos, las cetosas no permanecen en forma lineal en disolución acuosa. El grupo cetona reacciona con uno de los hidroxilos de la propia molécula y forma un hemicetal cíclico. El resultado es un anillo, normalmente de cinco miembros (cuatro carbonos y un oxígeno: forma furanosa), aunque también pueden adoptar la forma piranosa de seis miembros. La β-D-fructofuranosa, por ejemplo, es la conformación habitual de la fructosa libre en disolución. La ciclación genera un carbono nuevo asimétrico —el carbono anomérico— que da lugar a dos formas, α y β, que coexisten en equilibrio dinámico.

Clasificación de las cetosas por número de carbonos

Las cetosas se denominan combinando el prefijo griego que indica el número de átomos de carbono con la raíz "ceto-" y el sufijo -osa. Las cetotriosas, de tres carbonos, son la familia más simple: solo existe una, la dihidroxiacetona, que tiene además la particularidad de carecer de carbono asimétrico, por lo que no presenta isomería óptica. Es la única molécula del grupo de los monosacáridos con esa característica.

Las cetotetrosas tienen cuatro carbonos y están representadas por la eritrulosa, sin entrada propia en el diccionario por su escasa relevancia clínica. Las cetopentosas, con cinco carbonos, son dos: la ribulosa y la xilulosa. Ambas participan como intermediarios clave de la vía de las pentosas fosfato, que reorganiza esqueletos carbonados y produce NADPH y ribosa-5-fosfato. Su forma fosforilada (ribulosa-5-fosfato, xilulosa-5-fosfato) es la fisiológicamente relevante.

El grupo de las cetohexosas, con seis carbonos, incluye la cetosa más relevante de toda la familia: la fructosa, presente de forma natural en frutas, miel y verduras, componente de la sacarosa y, en su forma añadida industrial (jarabe de maíz de alto contenido en fructosa), uno de los azúcares más consumidos del mundo. Junto a la fructosa, otras cetohexosas como la psicosa, la sorbosa y la tagatosa tienen presencia menor; algunas se exploran como edulcorantes de bajo aporte calórico. Y la única cetoheptosa de relevancia humana es la sedoheptulosa, también intermediaria de la vía de las pentosas fosfato.

Diferencia entre cetosa y aldosa

La distinción es química, sencilla y consecuente. En la aldosa, el grupo carbonilo es un aldehído (-CHO) situado en el extremo de la cadena, en el carbono 1; el grupo, por tanto, queda expuesto en uno de los dos extremos de la molécula. En la cetosa, en cambio, el grupo carbonilo es una cetona (C=O flanqueada por dos carbonos), normalmente en el carbono 2, lo que lo aloja en posición interna y le confiere una reactividad química algo distinta. La fórmula molecular puede coincidir: glucosa (aldohexosa) y fructosa (cetohexosa) son ambas C₆H₁₂O₆, y en términos de isomería se consideran isómeros funcionales. Pero su disposición tridimensional, su reactividad y su metabolismo difieren.

Esta diferencia química tiene consecuencias bioquímicas precisas. La glucosa entra directamente en la glucólisis a través de la hexocinasa, que la fosforila a glucosa-6-fosfato. La fructosa sigue una ruta distinta: la fructocinasa hepática la fosforila a fructosa-1-fosfato, que la aldolasa B escinde luego en gliceraldehído y dihidroxiacetona fosfato, ambos reincorporables a la glucólisis. Ese rodeo hepático es lo que hace que la fructosa, a diferencia de la glucosa, apenas eleve la glucemia ni estimule la liberación de insulina; pero también es lo que está detrás de la sobrecarga metabólica que la fructosa en exceso puede ocasionar en el hígado, y de cuadros raros como la intolerancia hereditaria a la fructosa, en la que el déficit de aldolasa B impide hidrolizar la fructosa-1-fosfato y se acumulan sustancias hepatotóxicas tras la ingesta de fructosa o sacarosa.

Cetosas reductoras y test de Seliwanoff

Las cetosas pueden actuar como azúcares reductores cuando su carbono anomérico está libre (no comprometido en un enlace glucosídico). La capacidad reductora de las cetosas, sin embargo, es algo menor que la de las aldosas: el grupo cetona es menos reactivo que el aldehído. En medio alcalino, las cetosas se isomerizan a aldosas mediante la transformación de Lobry-de Bruyn-van Ekenstein, y es esa interconversión la que les permite dar positivo en pruebas clásicas como las de Fehling, Benedict o Tollens.

Para distinguir específicamente una cetosa de una aldosa en el laboratorio se emplea la reacción de Seliwanoff, descrita por el químico ruso Theodor Seliwanoff en 1887. Consiste en tratar el azúcar con resorcinol en medio clorhídrico caliente: las cetosas reaccionan con rapidez y desarrollan un color rojo característico en pocos minutos, mientras que las aldosas reaccionan mucho más lentamente y producen un color rosáceo apenas perceptible en el mismo intervalo. El fundamento es que las cetosas se deshidratan más fácilmente a hidroximetilfurfural, que reacciona con el resorcinol formando un compuesto coloreado. Aunque hoy se trata más de una prueba de interés didáctico que de uso clínico, sigue presente en exámenes de bioquímica como modo clásico de identificar el grupo funcional de un azúcar desconocido.

Diferenciación con conceptos próximos: cetosis, cetogénesis, cetoacidosis

La cercanía fonética entre "cetosa" y otras palabras que comparten la raíz "ceto-" provoca confusiones frecuentes, sobre todo entre lectores no familiarizados con la jerga bioquímica. La cetosa, ya se ha dicho, es un monosacárido. La cetosis no tiene nada que ver con los azúcares: es un estado metabólico en el que el organismo aumenta la utilización de cuerpos cetónicos —acetoacetato, β-hidroxibutirato, acetona— como fuente de energía. Aparece típicamente en el ayuno prolongado, la restricción severa de hidratos de carbono o la diabetes mal controlada. La cetogénesis, por su parte, designa el proceso bioquímico hepático mediante el cual el organismo fabrica esos cuerpos cetónicos a partir del acetil-CoA derivado de la β-oxidación de los ácidos grasos; es el mecanismo subyacente a la cetosis. Y por último, la cetoacidosis es ya el cuadro clínico grave: la producción descontrolada de cuerpos cetónicos —característica de la diabetes tipo 1 sin tratamiento— acidifica la sangre y compromete al paciente.

Los cuatro términos comparten raíz etimológica, pero los referentes son distintos: la cetosa pertenece al ámbito de los azúcares, la cetosis y la cetogénesis al del metabolismo lipídico, y la cetoacidosis al de la clínica del equilibrio ácido-base.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra cetosa?

De la combinación de la raíz "ceto-", procedente de "cetona", con el sufijo -osa, propio de la nomenclatura química de los azúcares. "Cetona" deriva del alemán Aceton, palabra acuñada a comienzos del siglo XIX para designar el compuesto que hoy llamamos propanona, y se remonta al latín acetum ("vinagre"), porque la acetona se obtenía inicialmente por destilación de acetatos. El sufijo -osa, generalizado en el siglo XIX, marca a todos los monosacáridos (glucosa, ribosa, fructosa) y también a los disacáridos (sacarosa, lactosa, maltosa).

¿Qué diferencia hay entre una cetosa y una aldosa?

La posición y la naturaleza del grupo carbonilo. La aldosa tiene un aldehído (-CHO) en el carbono 1, en el extremo de la cadena; la cetosa tiene una cetona (C=O entre dos carbonos) en el carbono 2, en posición interna. La fórmula molecular puede coincidir: la glucosa (aldohexosa) y la fructosa (cetohexosa) son ambas C₆H₁₂O₆ y se interconvierten en condiciones de laboratorio mediante la transformación de Lobry-de Bruyn-van Ekenstein. En la fisiología humana, sin embargo, las rutas metabólicas que las procesan son distintas: la glucosa entra en la glucólisis vía hexocinasa; la fructosa, vía fructocinasa hepática.

¿La fructosa es una cetosa?

Sí. La fructosa es una cetohexosa (cetosa de seis carbonos) y es la cetosa más abundante en la dieta humana. Se encuentra de forma natural en frutas, miel y verduras, forma parte del disacárido sacarosa (azúcar de mesa, glucosa + fructosa) y en su forma añadida industrial —jarabe de maíz de alto contenido en fructosa— es uno de los azúcares más consumidos del mundo en alimentos y bebidas procesadas. En disolución acuosa, la fructosa adopta principalmente la forma cíclica β-D-fructofuranosa.

¿Es lo mismo cetosa que cetosis?

No, son conceptos completamente distintos que se confunden con frecuencia por la cercanía de los nombres. La cetosa es un tipo de azúcar simple, una molécula con grupo cetona en su estructura. La cetosis es un estado metabólico en el que el organismo aumenta la utilización de cuerpos cetónicos (acetoacetato, β-hidroxibutirato, acetona) como fuente de energía, típicamente durante el ayuno prolongado, la restricción severa de hidratos de carbono o la diabetes descompensada. La cetosa pertenece al ámbito de los azúcares; la cetosis, al del metabolismo lipídico.

¿Cómo se identifica una cetosa en el laboratorio?

La prueba clásica es la reacción de Seliwanoff, descrita en 1887. El azúcar se calienta brevemente con resorcinol en medio clorhídrico: las cetosas desarrollan un color rojo intenso en pocos minutos, las aldosas reaccionan mucho más lentamente y apenas dan color en el mismo intervalo. El fundamento es que las cetosas se deshidratan con facilidad a hidroximetilfurfural en medio ácido, y este compuesto reacciona con el resorcinol formando un derivado coloreado. Hoy la prueba tiene más valor didáctico que clínico, porque la identificación rutinaria se hace por cromatografía o espectrometría de masas.

Referencias

1. Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos. Trastornos del metabolismo de los carbohidratos. MedlinePlus en español.
2. Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos. Intolerancia hereditaria a la fructosa. MedlinePlus, enciclopedia médica en español.
3. Merck & Co. Generalidades sobre los trastornos del metabolismo de los hidratos de carbono. Manual MSD, versión para profesionales.
4. Real Academia Nacional de Medicina de España. Diccionario de Términos Médicos.