Glucosa

La glucosa es una biomolécula con funciones de reserva y de obtención de energía. Además, es un componente estructural en diversas formaciones biológicas. Su importancia es indiscutible y aquí desgranamos su composición y su comportamiento químico en los metabolismos.

Escrito y verificado por el biólogo Samuel Antonio Sánchez Amador.

Última actualización: 15 junio, 2023

La glucosa es el compuesto orgánico más abundante en la naturaleza, pues aporta energía a las células de una amplia gama de seres vivos. Desde las levaduras al ser humano, este monosacárido es un carburante para la realización de los procesos biológicos.

La misma se encuentra presente de forma libre en la fruta y en la miel, pero también se asocia en estructuras más complejas para dar lugar al glucógeno, la quitina, el almidón y otros polímeros de gran importancia biológica. Por todas estas razones, conocer las características químicas de la glucosa, su mecanismo de síntesis y utilidad desde un enfoque nutricional se hace esencial.

Estructura química de la glucosa

El primer paso para conocer cualquier molécula a fondo es describir su estructura química. Por fortuna, diversos portales como el Centro Nacional de Información Biotecnológica (NIH) recogen toda esta información con exactitud.

La glucosa es un monosacárido, es decir, un azúcar que no se puede descomponer en otros compuestos más simples. Su fórmula molecular es la siguiente:

C₆H₁₂O₆

Veamos lo que esto significa. En primer lugar, estamos ante una hexosa, pues como podemos observar en su fórmula química, está compuesta por seis átomos de carbono. Cada uno de estos carbonos actúa como vértice de su forma geométrica tridimensional que corresponde a un anillo cíclico.

También podemos destacar que, además, se trata de una aldosa. Esto significa que contiene un grupo carbonilo (CHO) en el extremo de la molécula.

En lo que a su estructura química se refiere y en último lugar, también es reseñable el hecho de que la glucosa es un isómero de la galactosa. Esto significa que ambas moléculas tienen la misma fórmula química, pero la disposición de los átomos en el espacio es diferente. La glucosa y la galactosa son isómeros, específicamente epímeros, pues solo difieren en la posición del carbono número 4.

Biosíntesis de la glucosa

Los organismos fotosintéticos como las plantas son capaces de producir glucosa mediante reacciones químicas que utilizan como base compuestos inorgánicos, por ejemplo agua y dióxido de carbono. Estos seres vivos se ayudan de la energía del sol para sintetizar la molécula.

En cambio, los animales heterótrofos —como el ser humano— debemos obtener este monosacárido mediante la dieta, pues no podemos sintetizarlo por nosotros mismos. Portales como la Fundación para la Formación e Investigación Sanitarias de la Región de Murcia resumen las rutas de la glucosa en las siguientes líneas:

1. De la dieta y la digestión se absorben los monosacáridos como la glucosa, los que llegan hasta el hígado por vía portal.
2. En el hígado y el músculo puede obtenerse a partir del desdoblamiento de moléculas de glucógeno.
3. En el hígado y en el córtex renal hay producción local por neoglucogénesis.

Metabolismo humano

Así pues, la glucosa puede obtenerse de forma directa de las frutas y miel, como monosacáridos tras la descomposición de otros alimentos o acudiendo a las reservas de glucógeno presentes en el cuerpo. De este modo, vemos que tiene un papel esencial en distintas rutas:

• Glucogenogénesis: ruta metabólica que se basa en la obtención de glucógeno a partir de una molécula más sencilla: glucosa-6-fosfato.
• Glucogenólisis: proceso catabólico contrario, pues se trata de obtener glucosa-6-fosfato a partir de glucógeno.
• Glucólisis: proceso metabólico por el que se oxida la glucosa a nivel celular con el fin de obtener energía.
• Gluconeogénesis (o neoglucogénesis): una ruta anabólica que permite la síntesis de glucosa a partir de precursores no glucídicos —que no son azúcares o derivados—, como pueden ser varios aminoácidos (lactato, piruvato o glicerol).

Por último, cabe destacar que fuentes científicas recogen que los monosacáridos como la glucosa, galactosa o fructosa se absorben en el duodeno y en el yeyuno, ambos componentes del intestino delgado. Entran en las células epiteliales intestinales en contra de sus gradientes de concentración por un mecanismo de cotransporte dependiente de sodio (Na+).

¿Para qué sirve la glucosa?

Diversos estudios destacan que, en contra de la creencia popular, la grasa no es el principal compuesto de almacenaje energético en el cuerpo humano. El 60 % de la energía diaria de uso humano proviene de carbohidratos, tales como el almidón.

Este concepto se liga con la glucosa porque, efectivamente, estos carbohidratos se descomponen en el intestino y se metabolizan dando lugar a la glucosa, que se almacena en forma de glucógeno en el hígado para momentos de escasez energética.

Así pues, hormonas tales como la insulina o el glucagón actúan inhibiendo o promoviendo la concentración de glucosa en el torrente sanguíneo. Tras una ingesta alimenticia se producen más cantidades de insulina, ya que se busca el almacenamiento de glucosa en forma de glucógeno (glucogenogénesis).

Por otro lado, según la Universidad de Alcalá de Henares (UAH) y otros portales educativos, la glucogenólisis se produce en momentos de ayuno —especialmente en su segunda fase— o de requerimientos energéticos altos con el fin de obtener combustible de forma inmediata.

Así, se produce una suerte de baile que balancea las cantidades de glucosa en sangre de forma eficaz. Cuando hay abundancia se produce glucógeno; cuando se experimenta escasez se degradan las reservas en glucosa.

Una funcionalidad diversa

Por todas estas razones, podemos resumir las funciones de la glucosa en tres pilares esenciales:

1. Obtención de energía: la oxidación de la glucosa en el citoplasma celular (glucólisis) da lugar a ATP, la molécula energética por excelencia.
2. Reserva: como hemos visto, la glucosa se almacena en forma de glucosa en el hígado y en los músculos. El análogo en el mundo vegetal es el almidón, que se encuentra en mayores concentraciones en frutos, tubérculos y raíces.
3. Estructura: los polímeros de glucosa como la celulosa y la quitina son un componente estructural esencial en la pared celular de los vegetales y el exoesqueleto de muchos seres vivos.

Glucosa y nutrición

Como hemos podido ver en las líneas previas, la glucosa y la nutrición son dos conceptos interconectados que no se pueden diferenciar de ninguna forma. Según el Manual de nutrición y dietética de la Universidad Complutense de Madrid (UCM), la glucosa tiene una importancia dietética esencial.

Es uno de los dos dos azúcares que componen los disacáridos y la unidad básica de los polisacáridos ya nombrados, como la celulosa o el almidón. Podemos hacernos una idea de la importancia nutricional de este conglomerado de carbohidratos con los siguientes datos:

• Un monosacárido —es decir, un azúcar simple como la glucosa— reporta 3,74 kilocalorías por gramo.
• Un disacárido —como la sacarosa o la lactosa— eleva esta cifra a las 3,95 kilocalorías por gramo.
• Por último, el polisacárido conocido como almidón aporta 4,18 kilocalorías por gramo.

Así pues, el almidón es la principal fuente de energía en la dieta de los seres humanos. De nuevo, recordamos que este carbohidrato está formado por dos polímeros de glucosa: amilosa (25 %) y amilopectina (75 %).

Además de formar parte de la fuente de energía más común, la glucosa también presenta ciertas propiedades organolépticas. Según fuentes ya citadas —y tomando como referencia a la sacarosa— la glucosa presenta un poder edulcorante de 0,7. Este dato se pone en perspectiva cuando conocemos que la lactosa tiene un poder edulcorante de 0,25.

Significado evolutivo de la glucosa y los azúcares

Como apunte final, resulta interesante conocer algunos de los mecanismos evolutivos que han fomentado la producción de glucosa en las frutas y la miel. Artículos de revisión exploran el por qué de las sustancias dulces en la naturaleza.

Antes del período Triásico, en algún momento evolutivo, diversos grupos de insectos pasaron de una alimentación hematófaga —en base a sangre de otros animales— a una fitófaga, es decir, a partir de las partes vegetativas de la planta. Esto supuso un duro golpe para los taxones vegetales, los que se vieron presionados a la formación de agentes tóxicos repelentes para los posibles depredadores.

Por desgracia, estas sustancias tóxicas eran energéticamente muy costosas. Así pues, la selección natural encontró un punto medio: si no puedes con el enemigo, únete a él. En vez de gastar energía en producir agentes repelentes, muchas plantas desviaron estas rutas metabólicas a la formación de azúcares como la glucosa, expresada en frutas y miel.

Esto tiene como finalidad crear un cuerpo atrayente para los seres vivos, los que depredan ciertas zonas específicas, dejando en paz al resto de la planta. Además, actúan como mecanismo de dispersión del polen y las semillas. No es coincidencia que las frutas nos resulten tan atrayentes, pues la evolución ha promovido que estos cuerpos fructíferos sean dulces para dispersar semillas por el medio.

El azúcar de la vida

Como hemos podido ver en estas líneas, la glucosa es un monosacárido que va mucho más allá de la miel y la fruta. No solo es una excelente fuente de energía, sino que forma parte del almidón —el alimento más importante para la dieta humana— y de la celulosa o la quitina, compuestos estructurales esenciales.

Por otro lado, la glucosa también presenta diversas propiedades organolépticas y de reserva. Se almacena en el hígado y el músculo para los momentos de deficiencia energética. Desde luego, estamos ante un monosacárido de amplio interés tanto biológico como médico.