Mutarrotación

Qué es la mutarrotación

El término combina el latín mutare, "cambiar", con "rotación", en alusión al cambio progresivo del poder rotatorio que se registra con un polarímetro cuando se disuelve un azúcar puro en agua. Lo acuñó el químico británico Thomas Martin Lowry en 1899, sustituyendo la denominación original de "birrotación" que había empleado Augustin-Pierre Dubrunfaut al describir el fenómeno por primera vez en 1846. Dubrunfaut, un químico francés dedicado a la industria azucarera, observó 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 +52,5°. En aquel momento no existía explicación para el fenómeno; hubo que esperar a que Charles Tanret, en 1895, demostrara la existencia de dos formas cristalinas distintas de la glucosa —lo que hoy conocemos como anómeros α y β— para que el mecanismo empezara a entenderse.

Lo que ocurre en la disolución es lo siguiente: el anillo de piranosa de la glucosa puede abrirse transitoriamente para regenerar la forma de cadena abierta (un aldehído libre) y cerrarse de nuevo, produciendo indistintamente el anómero α o el β. El anómero α tiene el grupo hidroxilo del carbono anomérico (C-1) en posición axial; el β lo tiene en posición ecuatorial, que es termodinámicamente más estable. Por eso, cuando se alcanza 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 y de las formas furanósicas. Ese equilibrio corresponde a una rotación específica de +52,7°, que es el valor que se mide cuando la mutarrotación ha concluido.

Condiciones del fenómeno y azúcares que lo presentan

Para que un azúcar exhiba mutarrotación necesita tener un carbono anomérico libre, es decir, un grupo hemiacetal o hemicetal que pueda abrirse y cerrarse reversiblemente. Todos los monosacáridos con cinco o más carbonos la presentan en mayor o menor grado, y también aquellos disacáridos que conservan al menos un extremo reductor. La sacarosa, en cambio, no muestra mutarrotación, porque su enlace glucosídico compromete los dos carbonos anoméricos (el C-1 de la glucosa y el C-2 de la fructosa): ninguno queda libre para abrirse.

La velocidad de la interconversión depende de la temperatura y del pH. En disolución neutra y a temperatura ambiente, la mutarrotación de la glucosa alcanza el equilibrio en unas pocas horas. Los ácidos y las bases la aceleran considerablemente, porque catalizan la apertura y el cierre del hemiacetal. También lo hacen ciertas enzimas: la mutarrotasa (aldosa 1-epimerasa, EC 5.1.3.3) cataliza la interconversión anomérica en el hígado y en otros tejidos, acelerando un proceso que de otro modo sería lento a pH fisiológico.

Relevancia médica: el carbono anomérico y la glucosilación no enzimática

El hecho de que la glucosa en disolución pase transitoriamente por una forma de cadena abierta tiene una consecuencia clínica directa. 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—, dando lugar a una base de Schiff que se reordena a una cetoamina estable. Ese producto es la hemoglobina glucosilada (HbA1c), cuyo porcentaje en sangre refleja la concentración media de glucosa durante las ocho a doce semanas previas y constituye uno de los parámetros centrales en el seguimiento de la diabetes. Sin la apertura transitoria del anillo —es decir, sin la mutarrotación—, la reactividad del grupo aldehído no sería accesible y la glucosilación no enzimática no se produciría.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra "mutarrotación"?

Del latín mutare ("cambiar") y "rotación" (del latín rotatio). La acuñó Thomas Martin Lowry en 1899 para sustituir el término "birrotación" que había utilizado Dubrunfaut 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 de la glucosa y la fructosa. Al no quedar ningún carbono anomérico libre, no puede producirse la apertura del anillo ni, por tanto, la interconversión entre anómeros. La sacarosa no es un azúcar reductor, y la ausencia de mutarrotación es una consecuencia directa de ello.

¿Qué relación tiene la mutarrotación con la HbA1c?

La mutarrotación implica que una pequeña fracción de la glucosa en disolución se encuentra en cada instante en forma de cadena abierta, con el grupo aldehído del C-1 expuesto. Ese aldehído libre reacciona con los grupos amino de la hemoglobina, generando hemoglobina glucosilada (HbA1c). Sin la apertura transitoria del anillo que acompaña a la mutarrotación, esa reacción no tendría lugar.

Referencias

1. Real Academia Española. Mutarrotación. Diccionario de la lengua española.
2. Nelson DL, Cox MM. Lehninger Principles of Biochemistry. 8.ª ed. Nueva York: W.H. Freeman; 2021. Cap. 7: Carbohydrates and glycobiology.
3. McMurry J. Organic Chemistry. 9.ª ed. Boston: Cengage Learning; 2016. Cap. 25: Biomolecules: Carbohydrates.
4. Voet D, Voet JG. Biochemistry. 4.ª ed. Hoboken: Wiley; 2011. Cap. 11: Sugars and polysaccharides.