Mutarrotación

Qué es la mutarrotación

El nombre combina el latín mutare, "cambiar", con "rotación", en alusión al cambio progresivo del poder rotatorio que se registra con un polarímetro al disolver un azúcar puro en agua. Lo acuñó el químico británico Thomas Martin Lowry en 1899, en sustitución de "birrotación", el término que había usado medio siglo antes el químico francés Augustin-Pierre Dubrunfaut, primero en describir el fenómeno.

Dubrunfaut, dedicado a la industria azucarera, observó en 1846 que la rotación específica de una disolución recién preparada de glucosa cristalina disminuía con el tiempo hasta estabilizarse en un valor intermedio: partía de +112° y descendía hasta +52,7°. En aquel momento no había explicación posible. Hubo que esperar a que el químico Charles Tanret, en 1895, aislara y describiera dos formas cristalinas distintas de la glucosa (lo que hoy llamamos anómeros α y β) para que el mecanismo empezara a entenderse.

Qué ocurre en la disolución

El anillo de piranosa de la glucosa se abre transitoriamente para regenerar la forma de cadena abierta, un aldehído libre, y vuelve a cerrarse produciendo, indistintamente, el anómero α o el β. El primero coloca el hidroxilo del carbono anomérico (C-1) en posición axial; el segundo lo coloca en posición ecuatorial, termodinámicamente más estable. Por eso, al alcanzar el equilibrio a 25 °C, la mezcla contiene aproximadamente un 36 % de α-D-glucopiranosa y un 64 % de β-D-glucopiranosa, con trazas de la forma abierta. Ese equilibrio corresponde a una rotación específica de +52,7°, el valor que se mide cuando la mutarrotación ha terminado.

Para que un azúcar exhiba mutarrotación necesita un carbono anomérico libre, es decir, un grupo hemiacetal o hemicetal que pueda abrirse y cerrarse reversiblemente. La sacarosa no la presenta, precisamente porque su enlace glucosídico compromete a la vez el C-1 de la glucosa y el C-2 de la fructosa: ningún carbono anomérico queda libre para abrirse. La velocidad del proceso depende del pH y de la temperatura, y se acelera notablemente en medio ácido o básico; también lo hace una enzima concreta, la mutarrotasa (aldosa 1-epimerasa, EC 5.1.3.3), que cataliza la interconversión anomérica en el hígado y otros tejidos.

Relevancia médica: el aldehído transitorio y la glucosilación de la hemoglobina

El paso fugaz de la glucosa por su forma de cadena abierta no es un detalle anecdótico. En esa conformación, el grupo aldehído del C-1 queda expuesto y puede reaccionar de forma no enzimática con grupos amino libres de las proteínas, en particular con la valina N-terminal de la cadena β de la hemoglobina. El producto final de esa reacción es la hemoglobina glucosilada, cuyo porcentaje en sangre refleja la concentración media de glucosa de los dos o tres meses previos y constituye uno de los parámetros centrales en el seguimiento de la diabetes. Sin la apertura transitoria del anillo, esa vía de glucosilación simplemente no existiría.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra "mutarrotación"?

Del latín mutare ("cambiar") y "rotación". La acuñó Thomas Martin Lowry en 1899 para reemplazar "birrotación", el nombre que Dubrunfaut había usado en 1846 al observar por primera vez que la rotación óptica de una disolución de glucosa cambiaba con el tiempo.

¿Por qué la sacarosa no presenta mutarrotación?

Porque en la sacarosa el enlace glucosídico une los dos carbonos anoméricos, el de la glucosa y el de la fructosa. Al no quedar ninguno libre, no puede abrirse el anillo ni producirse, por tanto, la interconversión entre anómeros. Es la razón por la que la sacarosa no se clasifica como azúcar reductor.

¿Qué relación tiene la mutarrotación con la hemoglobina glucosilada?

La mutarrotación implica que, en cada instante, una pequeña fracción de la glucosa en disolución se encuentra en forma de cadena abierta, con el aldehído del C-1 expuesto. Ese aldehído libre es el que reacciona con la hemoglobina para formar hemoglobina glucosilada. Sin la apertura del anillo, esa reacción no tendría lugar.

Referencias

1. International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Mutarotation. IUPAC Compendium of Chemical Terminology (Gold Book).
2. Charles Joseph Tanret, químico francés que describió en 1895 los dos anómeros de la glucosa.
3. Chemistry LibreTexts. Anomers of Simple Sugars: Mutarotation of Glucose.
4. Timson DJ, Reece RJ. Identification and characterisation of human aldose 1-epimerase. FEBS Letters, 2003.