Representación del Neolítico de la recolección de miel
Los glúcidos
GLÚCIDOS Son biomoléculas orgánicas compuestas undamentalmente por átomos de Carbono! "idrógeno # O$ígeno% &uimicamente son poli'idro$ialde'idos! poli'idro$icetonas poli'idro$icetonas # sus deri(ados # polímeros%
Clasiicación de Gl)cidos
*onosacáridos +Osas,
.nidades no 'idroli/ables de 0 a 1 u 2 átomos de carbono
Oligosacáridos
Compuestos por 3 a 45 monosacáridos co(alentemente unidos
-olisacáridos
-olímeros de un solo tipo de monosacárido +"omopolisacárid +"omopolisacáridos, os, o de mas de un tipo de monosacáridos +"eteropolisacáridos,
Los *onosacáridos pueden clasiicarse seg)n dos criterios6 47 8tendiendo 8tendiendo al n)mero de átomos de Carbono6 triosas +0,! tetrosas +9,! pentosas +:,%%% 37 8tendiendo 8tendiendo a la posición del grupo carbonilo6 si está en un e$tremo +carbono 4, será una 8ldosa # si está en el interior +carbono 3, una Cetosa% Combinando ambos criterios los monosacáridos pueden ser aldotriosas o cetotriosas! aldo7 tetrosas o cetotetrosas! aldo7 pentosas o cetopentosas! etc% Las órmulas ;ue aparecen a la derec'a son las de pro#ección de
Compuestos distintos con la misma órmula molecular
IS=*>ROS
>S-8CI8L>S +>S?>ROIS=*>ROS,
>S?R.C?.R8L>S Dierente estructura básica
D> C8D>N8
Dierentes posiciones relati(as de átomos o grupos de átomos en el espacio! sin (ariar la estructura%
D> -OSICI=N
D> <.NCI=N
Debidos a la presencia de @tomos de C asimétricos
Debidos a la e$istenci de un ciclo o un doble enlace ;ue impiden el giro
IS=*>ROS IS=*>ROS DI8S?>ROIS=*>ROS G>O*A?RICOS =-?ICOS +CIS7?R8NS, +>N8N?I=*>ROS,
ISOMERÍA EN LOS MONOSACÁRIDOS (I) -R>S>NCI8 D> @?O*OS D> C8RBONO 8SI*A?RICOS
>IS?>NCI8 D> >S?>R>OIS=*>ROS
S> DIS?ING.>N DOS S>RI>S D> >S?>R>OIS=*>ROS
Serie D +pen)ltimo O" a la derec'a,
Serie L +pen)ltimo O" a la i/;uierda,
-R>S>N?8N 8C?IID8D =-?IC8 +des(ían el plano de la lu/ polari/ada,
D>?R=GIROS +lo des(ían a la derec'a, Notación E
L>=GIROS +lo des(ían a la i/;uierda, Notación 7
@?O*OS D> C8RBONO 8SI*A?RICOS Los átomos de Carbono asimétricos son los ;ue presentan 9 sustitu#entes dierentes% Debido a ;ue la coniguración del átomo de carbono es tetraédrica! la e$istencia de un carbono asimétrico determina ;ue el compuesto ;ue lo posee puede presentarse en orma de dos esteroisómeros ;ue son entre sí imágenes especulares! como las manos derec'a e i/;uierda6 aun;ue se giren no pueden 'acerse coincidir% Los compuestos con carbonos asimétricos des(ían el plano de la lu/ polari/ada al ser atra(esados por ella% >sta propiedad se denomina Facti(idad óptica% La )nica triosa con un átomo de carbono asimétrico es el gliceralde'ido% -ara distinguir las dos ormas isómeras de este compuesto se tiene en cuenta la posición del grupo 7O"6 si está a la derec'a el isómero se nombra D7gliceralde'ido # si está a la i/;uierda será L7gliceralde'ído% D-gliceraldehido L-gliceraldehido
La di'idro$iacetona! por no poseer átomos de carbono asimétricos! es el )nico monosacárido ;ue no presenta esteroisomería ni acti(idad óptica%
<=R*.L8S D> -ROH>CCI=N D>
R D> L8S D78LDOS8S
-ROH>CCION>S D> R D> L8S D7C>?OS8S
-OL8R*>?RO 8nimación 4 8nimación 3 8nimación 0 8nimación e inormación
La rotación del plano de la lu/ polari/ada por una sustancia ópticamente acti(a se detecta # se mide en un instrumento ;ue se denomina “polarímetro”! ;ue consta de6 una uente luminosa! un polari/ador! un tubo para contener la muestra ;ue se (a a anali/ar # un segundo polari/ador llamado anali/ador
-OD>R RO?8?ORIO Se denomina Fpoder rotatorio de una sustancia ópticamente acti(a a la des(iación en grados + positi(a o negati(a seg)n sea a la dere'a o a la i/;uierda, ;ue sure el plano de polari/ación de la lu/ al atra(esar una disolución de dic'a sustancia% >sta magnitud es proporcional a la concentración de la sustancia en la disolución en gJmL # a la longitud del tubo medida en dm% La constante de proporcionalidad es característica de cada a/)car # recibe el nombre de Fpoder rotatorio especíico%
K MKD35 % c% l MKD35 es el poder rotatorio especíico medido a 35 empleando lu/ monocromática de la línea D del sodio *onosacárido D7gliceralde'ído D7ribosa D7deso$irribosa D7glucosa D7galactosa D7ructosa D7manosa
-oder rotatorio especíico E 49 7 30!1 7 :5 E :3!1 E 25!3 7 P3!9 E 49!3
.na me/cla e;uimolecular de dos enantiómeros +me/cla racémica, resulta ópticamente inacti(a! pues se compensan los poderes rotatorios de ambas sustancias% Inormación
>S?R.C?.R8 CCLIC8 D> LOS *ONOS8C@RIDOS La estructura 'abitual de los monosacáridos de : o mas átomos de carbono no es la orma lineal! sino una orma cíclica ;ue se establece por reacción intramolecular entre el grupo carbonilo # uno de los 'idro$ilos% >llo es debido a ;ue los ángulos entre los enlaces de los átomos de carbono apro$iman los primeros # )ltimos grupos a(oreciendo dic'a reacción% >l enlace se origina debido a la polaridad de los grupos carbonilo e 'idro$ilo% >l carbono del grupo carbonilo! mas electropositi(o! se enla/a con el o$ígeno! mas electronegati(o! del grupo 'idro$ilo #! a su (e/! el o$ígeno del carbonilo! electronegati(o! lo 'ace con el 'idrógeno del 'idro$ilo% 8nimación
Ejemplo de ciclación de dos hexosas (glucosa Y fructosa)
8N=*>ROS >l carbono carbonílico de un monosacárido en orma abierta se con(ierte en un nue(o carbono asimétrico cuando el monosacárido se cicla! dando lugar así a la e$istencia de 3 nue(os esteroisómeros a los ;ue se denomina F8nómeros% >l carbono carbonílico se denomina a'ora Fcarbono anomérico # los nue(os isómeros se denominan Fanómero K # Fanómero Q seg)n ;ue el 7O" del carbono anomérico esté situado 'acia abao o 'acia arriba respecti(amente%
anómero α
anómero β
<=R*.L8S D> -ROH>CCI=N D> "8OR?" Las órmas cíclicas de los monosacáridos se representan mediante las órmulas de pro#ección de "aTort' como 'e$ágonos o pentágonos planos! en los ;ue la parte inerior corresponde a la región más cercana al espectador # los sustitu#entes de los carbonos se sit)an perpendiculares al anillo6 'acia abao los ;ue en la órmula lineal estaban a la derec'a # 'acia arriba los ;ue estaban a la i/;uierda% >stos anillos se llaman piranosas # furanosas por su semean/a con los compuestos orgánicos cíclicos pirano # urano respecti(amente%
SILL8 H D> N8> D> L8S -IR8NOS8S .n paso mas en la adecuación de las órmulas a la estructura real de los monosacáridos son las órmulas espaciales o tridimensionales! puesto ;ue los anillos no son planos como dan a entender las órmulas de "aTort'% >l anillo de piranosa se presenta predominantemente en la conormación denominada Fsilla%
ISOMERÍA EN LOS MONOSACÁRIDOS (II) 8ldosas de : o más carbonos # cetosas de U o más carbonos
<órmulas cíclicas por reacción intramolecular del grupo carbonilo con el O" del pen)ltimo carbono
>l C carbonilico se con(ierte en un nue(o C asimétrico ;ue da origen a dos nue(os tipos de estereoisómeros llamados F8N=*>ROS
8nómero α
8nómero β
con el OH del C anomérico (carbonílico) hacia abajo
con el OH del C anomérico (carbonílico) hacia arriba
R>8CCION>S D> ?R8NS<>R>NCI8 D> >L>C?RON>S R>8CCION>S R>DO
Reacción redo$ O$idación
Reducción
-érdida de electrones
Ganancia de electrones
Ganancia de o$ígeno o -érdida de 'idrógeno
-érdida de o$ígeno o Ganancia de 'idrógeno
La molécula ;ue se o$ida es un Fagente reductor pues cede sus electrones a otra molécula ;ue se reduce #! del mismo modo! la ;ue se reduce es un Fagente o$idante pues al captar los electrones a(orece la o$idación de la otra ;ue los cede% La ganancia de O en una biomolécula es una o$idación pues al ser el O más electronegati(o ;ue el C atrae con más uer/a al par electrónico del enlace co(alente +e;ui(ale a la pérdida del electrón del C,% -or eso! la pérdida del O es una reducción pues supone ;ue el C r ecupera su electrón% Del mismo modo! # debido a ;ue un " está constituído por un protón # un electrón! la ganancia de " es ganancia de un electrón #! por tanto! reducción # su pérdida o$idación%
-OD>R R>D.C?OR D> LOS *ONOS8C@RIDOS Los monosacáridos pueden ser o$idados por agentes o$idantes como el ión CuE3% >n la reacción redo$ el carbono carbonílico del monosacárido se o$ida a ácido carbo$ílico # el CuE3 se reduce a Cu E% >sta propiedad puede ponerse de maniiesto en el laboratorio mediante el reacti(o de l reacti(o de
8l igual ;ue las aldosas! las cetosas también dan positi(a la reacción de
-OD>R R>D.C?OR D> LOS *ONOS8C@RIDOS CCLICOS Los monosacáridos de : o mas átomos de carbono ;ue en disolución se encuentran en orma cíclica! también reducen al Cu E3 del reacti(o de sto es posible debido a ;ue en solución e$iste un e;uilibrio entre las ormas cíclicas # de cadena abierta! lo ;ue permite ;ue la reacción de o$idación pueda completarse%
8 medida ;ue la orma abierta reacciona! disminu#e su concentración! con lo cual! para mantener el e;uilibrio! las moléculas cíclicas se abren! restableciéndolo% Las nue(as moléculas abiertas siguen reaccionando # su concentración sigue restableciéndose a e$pensas de las ormas cíclicas 'asta ;ue! inalmente! todas las moléculas del monosacárido se 'an o$idado%
-RO-I>D8D>S D> LOS *ONOS8C@RIDOS
-ropiedades ísicas
Son sólidos cristalinos Tienen color blanco Son hidrosolubles Tienen sabor dulce Presentan actividad óptica (excepto la dihidroxiacetona)
-ropiedades ;uímicas
Tienen poder reductor (permite identificarlos mediante el reactivo de Fehling)
>NL8C> O7GL.COSDICO Los monosacáridos se unen entre sí para ormar oligo o polisacáridos mediante enlaces co(alentes denominados enlaces O7glucosídicos% >l enlace O7glucosídico se establece por reacción entre dos grupos 'idro$ilo de dos monosacáridos con desprendimiento de una molécula de agua% Los monosacáridos ;uedan así unidos co(alentemente mediante un átomo de o$ígeno% >ste enlace puede ser de dos tipos6 VMonocarbonílico6 se establece entre el carbono carbonílico del primer monosacárido # un carbono no carbonílico del segundo! por lo ;ue el disacárido resultante tendrá poder reductor% VDicarbonílico6 el enlace se establece entre los grupos 'idro$ilo de dos carbonos carbonílicos! por lo ;ue se pierde el poder reductor% 8 su (e/! el enlace puede ser α o β dependiendo de la posición del grupo 'idro$ilo del primer monosacárido%
DIS8C@RIDOS Son oligosacáridos ormados por dos monosacáridos unidos co(alentemente mediante enlace O7glucosídico% ?ienen las mismas propiedades ísicas ;ue los monosacáridos% >n cuanto a las propiedades ;uímicas! solo los disacáridos cu#o enlace es monocarbonílico tienen poder reductor # dan positi(a la reacción de
La sacarosa no tiene poder reductor
OLIGOS8C@RIDOS >stán compuestos por monosacáridos unidos por enlaces O7glucosídicos en n)mero inerior a 35 unidades% -ueden ormar cadenas lineales o ramiicadas # puede 'aber (ariación en el n)mero # tipo de monosacáridos así como en la orma de enla/arse! por lo ;ue e$isten en una gran di(ersidad! lo ;ue les dota de una de sus propiedades mas importantes6 la capacidad de almacenar inormación% Se encuentran enla/ados a lípidos o proteínas en la supericie e$terna de la membrana plasmática +glicocáli$, # también suelen encontrarse unidos a proteínas disueltas en el citoplasma%
<.NCION>S D> LOS OLIGOS8C@RIDOS D> *>*BR8N8 Los oligosacáridos de membrana tienen gran importancia en las unciones de reconocimiento e interacción de la supericie celular con 'ormonas! anticuerpos!(irus! bacterias # otras células eucariotas% 8demás! determinan la indi(idualidad antigénica! tanto del tipo de teido como del propio indi(iduo! así por eemplo! determinan la especiicidad del grupo sanguíneo de la supericie de los glóbulos roos # muc'os antígenos tumorales son también oligosacáridos de la supericie celular%
<.NCION>S D> LOS OLIGOS8C@RIDOS .NIDOS 8 -RO?>N8S DIS.>L?8S >N >L CI?O-L8S*8
7>structural6 el oligosacárido puede participar en el proceso de plegamiento correcto de la molécula! por eemplo en la Inmunoglobulina G +un anticuerpo,% 7*arcadores6 dirigen una proteína a su destino +secreción! incorporación a la membrana ormar parte de un orgánulo,% 7-rotectora6 protegen a las proteínas de su degradación por las proteasas% 78umentan la solubilidad de las proteínas al aportar a su supericie numerosas cargas negati(as +residuos de ácido siálico,! debido a ;ue la repulsión entre cargas e(ita la agregación de las proteínas% 78nticongelante en los lí;uidos corporales de los peces de latitudes polares%
>L ?I-O D> >NL8C> D>?>R*IN8 L8S -RO-I>D8D>S D>L -OLIS8C@RIDO
>l tipo de enlace +K o Q, entre los monosacáridos a(orece ;ue el polisacárido resultante adopte una determinada conormación ;ue! a su (e/! determinará sus propiedades6 Gracias a la geometría de sus enlaces K479! las cadenas principales del almidón # el glucógeno tienden a adoptar una conormación 'elicoidal! ;ue a(orece la ormación de gránulos densos% -or contra! la celulosa! debido a sus enlaces Q! orma cadenas de conormación e$tendida # ;ue e$perimentan agregación lateral%
el tipo de enlace determina la estructura tridimensional de la molcula !ue se forma
"O*O-OLIS8C@RIDOS
Con enlaces K
*oléculas de conormación 'elicoidal
n plantas
>n animales
8L*ID=N me/cla de
GL.C=G>NO
8*ILOS8 8*ILO->C?IN8 -olímeros de glucosa
Con enlaces Q *oléculas de conormación e$tendida
n plantas
C>L.LOS8
>n e$os;ueleto de 8rtrópodos # pared celular de "ongos &.I?IN8 -olímero de N7acetil7glucosamina
8L*ID=N6 "O*O-OLIS8C@RIDO D> R>S>R8 >G>?8L >l 8lmidón está compuesto por dos polímeros dierentes6 la amilosa # la amilopectina! ;ue me/clados en di(ersas proporciones! seg)n las especies! constitu#en los almidones (egetales! dierenciables al microscopio en orma de gránulos% La amilosa es un polímero lineal ;ue contiene 3557055 moléculas de glucosa unidas por enlaces K479! de estructura 'elicoidal! con U glucosas por (uelta% La amilopectina es un polímero ramiicado de unas 4555 unidades de glucosa! con cadenas principales K479 # ramiicaciones! cada 3:705 residuos de glucosa! debidas a enlaces K47U%
R>S>R8S D> 8L*ID=N >N CAL.L8S >G>?8L>S
Los enlaces K 479 de la amilosa # la amilopectina 'acen ;ue estos polímeros adopten una estructura 'elicoidal compacta ;ue es la responsable de la densidad de los gránulos de almidón almacenados! (isibles en muc'as células%
ID>N?I 8L*ID=N CON L.GOL 8l aWadir al almidón unas gotas de Reacti(o de Lugol +disolución de #odo # #oduro potásico, toma un color a/ul7(ioleta característico% La coloración producida por el Lugol se debe a ;ue el #odo se introduce entre las espiras de la molécula de almidón ormando un compuesto de inclusión ;ue modiica las propiedades ísicas de esta molécula 'aciendo aparecer ese color% No es por tanto! una (erdadera reacción ;uímica% -or ello el color desaparecerá si las 'élices del almidón se desorgani/an por el calor # reaparecerá cuando las 'élices (uel(an a ormarse al enriar # este proceso se repetirá cuantas (eces ;ueramos%
GL.C=G>NO6 "O*O-OLIS8C@RIDO D> R>S>R8 8NI*8L >l glucógeno es un polímero similar a la amilopectina aun;ue muc'o mas ramiicado # compacto! presentando puntos de ramiicación! mediante enlaces K 47U cada 2 o 45 moléculas de glucosa de la cadena principal%
R>S>R8S D> GL.C=G>NO >N CAL.L8S 8NI*8L>S >l glucógeno se almacena en orma de gránulos ;ue contienen! íntimamente unidos! los en/imas responsables de la síntesis # degradación del glucógeno% >s especialmente abundante en las células 'epáticas # se encuentra también en el m)sculo es;uelético%
"IDR=LISIS D>L 8L*ID=N H >L GL.C=G>NO >N >L 8-8R8?O DIG>S?IO D> LOS 8NI*8L>S >stos polisacáridos se 'idroli/an completamente! 'asta rendir D7glucosa! por la acción combinada de los en/imas K7amilasa # K+47U, glucosidasa% La en/ima K7amilasa rompe los enlaces K479 separando inicialmente polisacáridos de tamaWo intermedio llamados De$trinas! ;ue se con(ierten luego en maltosa # inalmente en glucosa% >l en/ima K+47U, glucosidasa o isomaltasa rompe los enlaces en los puntos de ramiicación de la amilopectina # el glucógeno # así! por la acción conunta de ambos en/imas! se completa la 'idrólisis de estos polisacáridos%
C>L.LOS86 "O*O-OLIS8C@RIDO CON <.NCI=N >S?R.C?.R8L Debido a sus enlaces Q la celulosa orma cadenas de conormación e$tendida ;ue se asocian en paralelo +U5715 cadenas, mediante enlaces de 'idrógeno! ormando Fmicroibrillas ;ue! a su (e/! se asocian dando lugar a las Fibrillas # Fibras de celulosa de gran resistencia ;ue ormarán las paredes de las células (egetales%
&.I?IN86 "O*O-OLIS8C@RIDO CON <.NCI=N >S?R.C?.R8L La ;uitina es un polímero lineal de N7acetil7glucosamina con uniones Q! ;ue constitu#e ! en su ma#or parte! el e$os;ueleto de los 8rtrópodos # las paredes celulares de los "ongos%
">?>RO-OLIS8C@RIDOS
>n animales
>n bacterias
>n (egetales
FGlucosaminoglucanos +*ucopolisacáridos, en matri/ e$tracelular de teidos conecti(os
@cido 'ialurónico
"eparina
Componente glucídico de la F*ureína de la pared bacteriana%
"emicelulosas # 8gar7agar de las paredes celulares +el agar en algas roas,%
Condroitina -olímeros de mas de un tipo de monosacárido
GL.COS8*INOGL.C8NOS La matri/ e$tracelular es una sustancia gelatinosa ;ue mantiene unidas las células de los teidos animales # orma un medio poroso para la diusión de nutrientes! gases # desec'os ;ue las células intercambian con el medio% >sta matri/! especialmente abundante en los teidos conecti(os! está compuesta por una complea red de moléculas de 'eteropolisacáridos unidos a proteínas constitu#endo los Fproteoglucanos% -roteínas ibrosas como el colágeno # la elastina se encuentran entrela/adas con estos proteoglucanos! ormando una malla entrecru/ada ;ue otorga resistencia # elasticidad a la matri/% Los 'eteropolisacáridos constitu#entes de los proteoglucanos son polímeros lineales compuestos por unidades repetiti(as de disacárido% La 'eparina es un anticoagulante especialmente abundante en la matri/ e$tracelular del 'ígado # los pulmones # también se encuentra en la pared de las arterias%
GL.COS8*INOGL.C8NOS >N L8 *8?RIX D>L C8R?L8GO
">?>RO-OLIS8C@RIDOS >N L8 -8R>D B8C?>RI8N8 La pared bacteriana está ormada por una capa rígida denominada F*ureína! compuesta por un peptidoglucano! con una parte glucídica # otra peptídica% La parte glucídica es un 'eteropolisacárido cu#a unidad repetiti(a es el disacárido ormado por N7acetil7glucosamina # N7acetil7murámico con enlace Q479% Las cadenas de estos 'eteropolisacáridos se enla/an trans(ersalmente mediante péptidos cortos%
