BIOQUIMICA
DEFINICION, FUNCION, IMPORTANCIA, DISTRIBUCION EN LA NATURALEZA, ESTRUCTURA Y CLASIFICACION
Objetivos Definir
que es un carbohidrato
Explicar
el Ciclo del Carbono Fotosíntesis.
Explicar por que los carbohidratos importantes
son
Establecer
su distribucion en la naturaleza
Reconocer
y clasificar los carbohidratos
CARBOHIDRATOS DEFINICION: SON ALDEHÍDOS O CETONAS POLIHIDROXILADOS
SON POLIHIDROXIALDEHÌDOS (ALDOSAS) E HIDROXIACETONAS (CETOSAS) Y SUS DERIVADOS
SON LOS COMPUESTOS ORGÀNICOS MÀS ABUNDANTES DE LA BIOSFERA.
SON “HIDRATOS” DE CARBONO, EN LOS
QUE LA RELACION C: H: O ES DE 1: 2: 1
FORMULA ESTEQUIOMETRICA LOS CARBOHIDRATOS SON ALDEHÌDOS O CETONAS QUE POSEEN LA FORMULA EMPÌRICA DE (CH2O) n POR EJEMPLO: LA D-glucosa es (C H2 O)6 O TAMBIEN C6(H2O)6 (CH2O)n Otros no muestran esta relacion y contienen N, P, S.
CARBOHIDRATOS Se forman durante la FOTOSINTESIS
Conectan directamente, la energía solar y la energía de enlace químico de los seres vivos. vivos.
Fotosíntesis
F O TO S I N T E S I S
Dióxido carbono
Energía Agua Solar Glucosa
Clorofila
Oxigeno
Agua
Energía Solar Ecosistema
Fotosíntesis (Cloroplasto)
CO2 + H2O
Moléculas Respiración Celular Orgánicas (mitocondria)
Energía para el Trabajo Celular Energía Calórica
+ O2
Ciclo del Carbono
SIRVEN COMO COMBUSTIBLE Y COMO FUENTE DE CARBONO EN LAS CELULAS NO FOTOSINTETICAS DE LOS ANIMALES Y MICROORGANISMOS
EL ALMIDON Y EL GLUCOGENO ACTUAN COMO RESERVA TEMPORAL DE GLUCOSA
Importancia de los Carbohidratos Punto de vista Biológico y Comercial: Los CHO en los organismos Vivos: 1. Proveen energía a través de su Oxidación (4Kcal/g) 2. Proveen Carbono para la síntesis de Componentes celulares. 3. Sirven como una forma de almacenamiento de Energía Química. 4. Forman parte de los componentes estructurales de algunas células y tejidos.
FUNCIONES BIOLÒGICAS
CONSTITUCIÒN DE MOLÈCULAS COMPLEJAS:
REGULA EL METABOLISMO LIPIDICO
BIOSÌNTESIS DE ÀCIDOS GRASOS
APORTA FIBRA A LA DIETA
GLUCOLÌPIDOS, GLICOPROTEÌNAS, ÀCIDOS NUCLEICOS, CONDROITÌN SULFATO, QUERATÀN SULFATO
Funciones biológicas: Función energética Biosíntesis de ácidos grasos Constitución de moléculas complejas como: glicolípidos, glicoproteínas, ácidos nucleicos, glicoesfingolípidos.. glicoesfingolípidos Aporte de fibra en la dieta (celulosa, Agar, gomas) Forman parte de las paredes celulares de plantas y bacterias.
Intervienen en las interacciones y el reconocimiento celular (otras células, hormonas, virus)
FUNCION DE LOS CHO`S
FORMAN PARTE DE LAS PAREDES BACTERIANAS INMUNIDAD ESPECIFICA PROTECCION, SOPORTE, DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES EN LAS PAREDES CELULARES DE PLANTAS
Interés industrial: Materias primas para la industria: papel madera fibras textiles productos farmacéuticos....
IMPORTANCIA
LA GLUCOSA ES EL COMBUSTIBLE METABOLICO MAS IMPORTANTE DE LOS MAMIFEROS. ES EL PRECURSOR EN LA SÌNTESIS DE OTROS CHO`S
ENFERMEDADES RELACIONADAS: Diabetes mellitus, galactosemia, enfermedades del almacenamiento del glucògeno e intolerancia a la lactosa
DISTRIBUCION EN LA NATURALEZA
SON LAS BIOMOLECULAS MAS ABUNDANTES EN LA NATURALEZA (MAS DE LA MITAD DE TODO EL C (ORGÁNICO) SE ENCUENTRA EN LOS CHO.
REPRESENTAN SOBRE LA BASE DE MASA, LA CLASE MÀS ABUNDANTE DE BIOMOLÈCULAS ORGÀNICAS SOBRE LA TIERRA.
LA MAYOR PARTE DE LOS CARBOHIDRATOS SE ACUMULAN COMO RESULTADO DE LA FOTOSÌNTESIS
Carbohidratos:
Los CHO generalmente tienen formulas moleculares que son Esta es una formula simple. Algunos múltiplos de (
contienen: grupos aminos, sulfatos y fosfatos.
Todos los compuestos que incluiremos dentro del termino CHO o bien tienen esta formula o pueden obtenerse a partir de sustancias que la tienen Por ejemplo, glucosa tiene la formula C 6H12O6.
Los carbohidratos más sencillos son los (osas)
Monosacáridos
Monosacaridos que constituyen los CHO mas simples tienen un grupo carbonilo y multiples grupos hidroxilos – Si el grupo carbonilo se encuentra al final, el azúcar es una aldosa, si no, el azúcar es una Cetosa.
Que es un Carbohidrato? Aldehidos
o Cetonas con multiples grupos hidroxilos (OH) Cetonas – ambos grupos unidos al grupo carbonilo son carbonos Aldehidos – un carbono y un hidrogeno unidos al grupo carbonilo
Acetona:
Acetaldehido
CLASIFICACIÒN (De acuerdo al No. de unidades monomètricas)
MONOSACARIDOS (1 UNIDAD) Ej.Ej.- Molècul Molèculaa de de gluc glucosa osa
OLIGOSACARIDOS UNIDADES)
(ENTRE 2 y 10
Ej.Ej.- Disaca Disacarido rido:: sacaro sacarosa sa
POLISACARIDOS (POLIMEROS QUE CONTIENEN
MÀS DE 20 MONOSACARIDOS)
Los Carbohidratos: Todos los CHO consisten de las siguientes moléculas:
Mono – sacáridos
Clasificación de los monosacáridos: -De acuerdo al Grupo Funcional:
Aldosas: grupo funcional aldehído Ej. D-gliceraldehido
(el mas simple de los monosacáridos del grupo de las aldosas)
Cetosas: grupo funcional cetona Ej. dihidroxiacetona
(el mas simple de los monosacáridos del grupo de las cetosas)
Clasificación de los monosacáridos: función carbonilo: Aldosas
Grupo funcional aldehido
O C R
O
Cetosas
Grupo funcional cetona
H
C R
R’
Monosacáridos:
Son los CHO mas simples. (CH2O)n n=3-9 Las triosas son los monosacáridos mas sencillos.
El sufijo “osa” se utiliza para designarlos e
indica multiples grupos OH Ej: Glucosa El mas abundante de los monosacaridos Presente en su estado libre en frutas, plantas, miel, sangre y orina de los animales. Es una Aldohexosa ( C 6H12O6)
CLASIFICACIÒN (DE ACUERDO AL No DE ATOMOS DE CARBONO)
TRIOSAS 3C TETROSAS 4C PENTOSAS 5C HEXOSAS 6C HEPTOSAS 7C OCTOSAS 8C
Clasificación de los monosacáridos: -De acuerdo al número de carbonos: Categoría
# Carbonos
Ejemplos
triosas
3C
Gliceraldehido, dihidroxiacetona
tetrosas
4C
Eritrosa
5C
Ribosa, ribulosa, xilulosa
hexosas
6C
Glucosa, galactosa, manosa, fructosa
heptosas
7C
Sedoheptulosa
9C
Ac. Neuramínico (ac. Sialico)
pentosas
nonosas
Combinando ambas Clasificaciones:
Aldotriosas y Cetotriosas Aldotetrosas y Cetotetrosas Aldopentosas y Cetopentosas Aldohexosas y Cetohexosas
…..y asi sucesivamente
Clasificación de los Carbohidratos TIPO
CHO Simples
Mono Sacáridos Di Sacáridos
EJEMPLOS Arabinosa Ribosa Glucosa Fructosa Galactosa
FUENTE
Sacarosa Lactosa Maltosa
Frutas, caña, remolacha Leche
Almidón
CHO Complejos
Asimilables
Poli Sacaridos
(Amilosa+amilopectina)
Glucógeno Celulosa Hemicelulosa Pectinas Gomas Mucílagos
Plantas,bacterias Generalizada (todos los org.)
Frutas Cereales,leguminosas Raices, tuberculos Granos, legumonosas verdes Frutas
Clasificación de los Carbohidratos: Homosacáridos Resultan de la unión de varios monosacáridos (solamente)
Oligosacáridos Polisacáridos
Heterosacáridos Resultan al combinarse varios monosacáridos con una fracción NO glucídica
Peptidoglicanos Glicoproteínas Proteoglicanos
1. Bioquimica. 2da. Edic. 1998 Ed. McGraw – Hill / Interamericana Christopher Mathews K.E. Van Holde
2. Bioquimica. 5ta. Edic. 1998 Ed. Addison Wesley Longman de Mexico Bohinski
3. Bioquim Bioquimica ica de de Harper. Harper.14a.Edic.1997. 14a.Edic.1997. Ed. Manual Moderno Robert Murray Peter Mays Doryl Granner Victor Rodwell
4. Bioquimica. Bioquimica. 3a. Edic. 2003 . Ed. McGraw – Hill / Interamericana Trudy McKee James R. McKee
Objetivos Reconocer y clasificar los Establecer su distribución Los
carbohidratos en la naturaleza
monosacáridos: -Definición -Nomenclatura -Clasificación -Fórmulas de Proyección de Fischer -Estereoisomería -Fórmulas de Proyección de Howarth: piranosa y furanosa
ESTRUCTURA
PROYECCIONES DE FISCHER (LINEAL) PROYECCIONES DE HAWORTH (CICLICA) FORMULAS DE CONFORMACION TRIDIMENSIONAL (SILLA O BOTE)
Fórmulas de Proyección de Fischer Fórmulas
estructurales lineales para representar a los Monosacáridos: el esqueleto carbonado se dibuja verticalmente con el C mas oxidado en la parte superior
Observe la convención aceptada para enumerar los carbonos La glucosa es una Aldohexosa (combinando ambas clasificaciones)
Aldotriosas: CHO H- C -OH CH2OH
D-gliceraldehído
CHO HO- C -H CH2OH
L-gliceraldehído
Carbono asimétrico carbono que esta unido a cuatro sustituyentes diferentes Estereoisómeros: tienen grupos funcionales identicos unidos
en el mismo orden pero con diferente orientacion or ientacion espacial Isomeria D y L: Arbitrariamente asignada: D: El grupo –OH hacia la derecha
Estereoisomeria:
Enantiómeros: imágen especular no superponible al modelo.
L - Gl Glic icer eral alde dehi hido do
D - Gl Glic icer eral alde dehi hido do
Los monosacáridos tienen configuracion “D” solo cuando el grupo OH unido a su carbono asimétrico mas alejado del grupo funcional (aldehido o cetona), se encuentra hacia la derecha en las Formulas de Proyección de Fischer, al igual que el D-gliceraldehido. Se llaman “L” cuando el OH se encuentra hacia la izquierda L-gliceraldehido CHO
HO
C
H
CH OH
D-gliceraldehido
D - Azucares Virtualmente TODOS los monosacáridos que ocurren naturalmente son de configuración “D”.
Serie de las Aldosas: Monosacáridos derivados del D-gliceraldehido
D- glicer glicerald aldehi ehido do
D-eritrosa
D-ribosa
D-treosa
D-arabinosa
D-xilosa
D-lixosa
Cetotriosa: CH2HO C=O CH2OH
Dihidroxiacetona
Serie de las l as Cetosas Monosacáridos derivados de la Dihidroxiacetona
Dihidroxiacetona
D-eritrulosa
D-ribosa
D-xilulosa
ISOMEROS DE CONFIGURACION: CONFIGURACION:
difieren en el arreglo espacial alrededor de los carbonos asimétricos.
CHO CH O
CHO CH O HO
C
H
H
C
OH
OH
HO
C
H
OH
HO
C
OH
H
C
OH
HO
C
H
H
C
H
C
CH2OH
D-Glucosa
CH2OH L-Glucosa
Enantiómeros (imagen especular)
Epímeros: isómeros Epímeros: estructurales que difieren en la configuración de un solo carbono Asimétrico. Son Diastereoisomeros
COH H-C-OH HO-C-H H-C-OH H-C-OH CH2OH
COH H-C-OH HO-C-H HO-C-H H-C-OH CH2OH
Epímeros Examine la D-glucosa y la D-manosa
D-glucosa
D-manosa
Solo difieren en la configuración del átomo de carbono Dos
CHO CH O
CHO CH O
CHO CH O
H
C
OH
HO
C
H
H
C
OH
HO
C
H
HO
C
H
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
CH2OH
D-Glucosa
CH2OH D-Manosa
CH2OH D-Galactosa
Epímeros: difieren en un solo carbono asimétrico: Epímeros: - D-Man D-Manosa osa es el 2-epímero 2-epímero de de la D-Glucosa D-Glucosa - D-Gal D-Galactosa actosa es el 4-epím 4-epímero ero de la D-Glucosa D-Glucosa
Isom Isomer ería ía:: Aldo Aldosa sa-- Ceto Cetosa sa
D-Glucosa
D-Fructosa
Estructura en anillo de los monosacáridos monosacáridos:: Piranosas H C
H O
+
R'
OH
R
alde aldeh h de Aldehido
R'
O
C
OH
R
alco alcohol hol Alcohol
hemi hehemiacetal miac acet etal al
Un grupo aldehido de un monosacárido puede reaccionar reversiblemente con un alcohol (grupos OH de la misma molécula) para formar un hemiacetal intramolecular originando una Estructura cíclica.
Formas cíclicas: Formación de hemiacetal interno Forma abierta
H
Forma a
Carbono anomérico
Forma b
CHO
H
C
OH
HO
C
H
C
H
C
OH
H
C
OH
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
HO
C
H
H
C
H
C
HO
C
H
OH
H
C
OH
OH
H
C
CH2OH
CH2OH
O
O
CH2OH
Nuevo centro de asimetría en la D-Glucosa al formarse el ciclo
Aun cuando a menudo los monosacaridos se dibujan como estructuras lineales, en soluciones acuosas los monosacáridos forman anillos. El grupo aldehido o cetona tienden a reaccionar con un OH de la misma molécula formando estructuras cíclicas
H C
H O
+
R'
OH
R
alde aldeh h de
R'
O
C R
alco alcohol hol
hemi hemiac aceta etall
OH
Form Formas as Piran Piranós ósic icas as de la D- Gl Gluc ucos osaa
Al producirse la ciclación, el carbono carbonilo se transforma en un nuevo centro quiral. Este carbono se denomina, átomo de carbono anomérico
Formas For mas Pir Piranó anósic sicas as de la D- man manosa osaos osaa Y D-galactosa CH2OH
CH2OH
O
O H
OH
H
H OH
OH
H
H
OH
D-Manosa ( -D-Manopiranosa)
OH
H
H
H OH
H
H
OH
OH
D-Galactosa ( -D-Galactopiranosa)
Al producirse la ciclación, el carbono carbonilo se transforma en un nuevo centro quiral. Este carbono se denomina, átomo de ca carb rbon onoo an anom omér éric icoo
significa -OH del C-anomérico C-anomérico hacia abajo • significa –OH del C-anomérico hacia arriba •
Estructuras de anillo de los Carbohydratos Piranosas
Varios monosacaridos monosacaridos (glucosa, (glucosa, galactosa y manosa) forman forman estructuras cíclicas del tipo de las piranosas en solución acuosa.
D-Glucosa Fischer (~0.02%)
Glucopiranosa Haworth (~ 38%)
Conformación estructural de las formas cíclica • Aunque las fórmulas de Proyección de Haworth suelen
utilizarse para representar los monosacaridos, realmente, son una simplificación ya que los anillos de piranosa no son planares debido a la geometría de los átomos de carbono saturados (ángulos de enlace). Las estructuras Conformacionales son mas exactas: • Adoptan 2 clases de conformación:
Forma de Silla
Forma de Bote
α-D-Glucopiranosa
(Haworth)
α-D-Glucopiranosa
(Conformacional) Silla
Los grupos en el anillo tienen 2 posibles orientaciones: • Axial : perpendiculares al plano del anillo
Equatorial : paralelos al plano del anillo
Estructura de anillo de los estereoisomeros H OH
4
H OH
6
H O
HO HO
H O HO H HO
5 3 H
H
2
OH H
OH 1 OH
-D-gglucopiranosa lucopyranose
H
OH H
glucopiranosa -D-glucopyranose
Estructura de anillo de los monosacaridos monosacaridos:: Furanosas R C
R O
+
"R
OH
R'
ketone Cetona
"R
O
C
OH
R'
alcohol Alcohol
hemiketal hemicetal
Una cetona puede reaccionar con un alcohol para formar un hemicetal intramolecular
Estructura en anillo de la Fructosa: Esta forma principalmente anillos Furanósicos
D-Fructosa (forma de cadena abierta)
D-Fructof tofura uranos nosaa α- D-Fruc
(Una forma cíclica de la fructosa)
El C2 reaci reacion onaa con con el el hidr hidrox oxilo ilo del del C-5 C-5 para para form formar ar un un hemicetal intramolecular.
Estructura en anillo de la ibosa: esta forma principalmente anillos Furanósicos
El C1 reacciona con el hidroxilo del C-4 para formar un hemicetal intramolecular.
Formas Furanosas & Piranosas de la Ribosa
El C1 aldehidico puede reaccionar con el OH del C-4 o C5 para formar un hemicetal intramolecular, pero la mas comun: Furanosica
Formas Furanosas & Piranosas de la Fructosa Mas Comunes Fructofuranosa
Fructofuranosa
Fructopiranosa
Fructopiranosa
Estructuras de anillo de los monosacaridos
Anillo de 5 carbonos mas común: furan furanosa osa Furanosa: Derivado del compuesto cíclico Furano Furano:: anillo de 5 miembros con 1 oxígeno Furano – Ej: Fructosa y Ribosa forman anillos furanósicos Furano
Anillo de 6 carbonos mas común : piran piranosa osa Piranosa: Derivado del compuesto cíclico Pirano – Pirano Pirano:: anillo de 6 miembros con 1 oxígeno – Ej: glucosa, galactosa, y manosa forman anillos piranósicos.
Pirano
Monosacaridos mas importantes: La Ribosa: Ribosa: Es un azúcar presente en el ARN El azúcar en el ADN es la 2-Desoxiribosa
Ribosa
2-Desoxiribosa
Desoxiribosa en el ADN Desoxiribosa del Ac Nucleico ADN Contenida en los nucleótidos
desoxiribosa Fosfato
Timidina-3’-monofosfato
D-Glucosa El monosacárido más abundante de la naturaleza - Lib Libre: re: su suero ero sangu sanguíne íneoo y medio medio extracel extracelular ular (5 (5 mM) zumo de uva - Com Comoo mon monóme ómero ro se pres present entaa en una gran cant cantida idadd de oligosacáridos y polisacáridos Prácticamente la totalidad de las células vivientes son capaces de obtener energía a partir de glucosa. Hay células que únicamente pueden consumir glucosa, como fuente de energía y no otras moléculas, p.e.: neuronas (celulas cerebrales) y las que tienen pocas o ninguna mitocondria, como los eritrocitos. También las células que tiene poco aporte de oxigeno, como las del globo ocular.
Monosacáridos mas importantes:
Galactosa
Necesaria para sintetizar diferentes biomoléculas, como la Lactosa (glándula mamaria de los mamíferos), glucolípidos, glucoproteinas... glucoproteinas. La lactosa es la fuente alimentaria principal de la galactosa. Sin embargo la galactosa puede ser sintetizada en el organismo a partir de la glucosa (epimerasa).
Monosacáridos mas importantes:
Fructosa:
Es el azúcar de las frutas, se encuentra en la miel y algunos vegetales. Su poder edulcorante es el doble del de la sacarosa (base a peso).De allí su uso en la industria de alimentos procesados El sistema reproductor masculino utiliza fructosa en cantidades importantes. Se sintetiza en las vesículas seminales y posteriormente se incorpora al semen. Los espermatozoides utilizan este azúcar como fuente de energía.
Derivados de Monosacáridos Los
grupos funcionales de los monosacáridos pueden ser modificados por procesos naturales (o en el laboratorio) en compuestos que retienen su configuración básica (pero tienen diferentes grupos funcionales).
Varios son componentes metabólicos y
estructurales importantes de los seres vivos.
Derivados de los Monosacaridos: Azúcar careses- alc alcoho oholes les – Azú polioles, polialcoholes
Formas hidratadas de aldosas
o cetosas.
Glucitol (sorbitol) –
Tiene una estructura lineal como la glucosa Pero el grupo aldehídico (–CHO) ha sido reemplazado por un –CH2OH Se acumula en el cristalino del ojo en las personas con diabetes y da lugar a la formación de cataratas
D-glucitol ó Sorbitol
Derivados de los Monosacaridos: Azucares-Alcoholes:
Los azúcares alcoholes tienen aprox. la mitad de las calorías
de los azúcares. Frecuentemente usados en productos bajos en calorías o “libres de azúcar”.
Eritritol
Derivados de los Monosacáridos Ácidos Urónicos: Abundantes en el tejido conjuntivo. Hepatocito: el Ac.glucurónico se combina con esteroides, fármacos y la bilirrubina (P.degrad. Hb) para mejorar su hidrosolubilidad eliminar productos de desecho del cuerpo H
COOH
O
O H
OH
H
H OH
H
H
OH
OH
Ácido D-Glucurónico
H
H
COOH
OH
OH
H
H
OH
OH
Ácido L-Iduró L-Idurónico nico
Derivados de los Monosacáridos Esteres Fosfato: participan de manera importante en muchas rutas metabólicas O CH2 O
O
P
-
CH2OH
-
O O H
O H
H
H
H
H
O OH
OH
H
OH
OH
OH
H
O
-
O
P -
O H
OH
Glucosa-6-fosfato
H
OH
Glucosa-1-fosfato
Derivados de los Monosacáridos Aminoazúcares CH2OH
CH2OH O
H
OH
O H
H OH
H
H
HN
OH C
CH3
O
N-Acetilglucosamina (2-desoxi 2-acetamido D-glucosa)
OH
H
H
H OH
H
H
HN
OH C
CH3
O
N-acetilgalactosamina (2-desoxi 2-acetamido D-galactosa)
Estos compuestos son componentes importantes de muchos polisacáridos naturales. En general se encuentran como residuos monoméricos en oligo y poli-sacáridos complejos.
Derivados de los Monosacáridos Desoxiazucares: el grupo –OH ha sido sustituido por un -H 4 diferentes bases
comunmente encontradas en el AND: Pirimidinas : timina y citosina (uracilo) Purinas : adenina y guanina Desoxiribosa:
azúcar unido a éstas bases. Azúcar del ADN
Desoxiribosa en el ADN Desoxiribosa del Ac Nucleico ADN Contenida en los nucleótidos
desoxiribosa Fosfato
Timidina-3’-monofosfato
Derivados de los Monosacáridos Formacion de glucósidos: glucósidos: La eliminación de una molécula de agua entre el –OH anomérico de un monosacárido cíclico y el grupo –OH de otro compuesto da lugar a un O-Glucósido. Son abundantes en tejidos animales y vegetales (algunos muy tóxicos). CH2OH O
H
H
H OH
H
H
OH
O
OH
a-Metilglucósido
CH3
Clasificación de los Carbohidratos: Oligosacáridos Homosacáridos Resultan de la unión de varios monosacáridos (solamente)
Polisacáridos Peptidoglicanos
Heterosacáridos
Glicoproteínas
Resultan al combinarse varios monosacáridos con una fracción NO glucídica
Proteoglicanos
Clasificación de los Polisacáridos Polisacáridos:: Reserva
Homopolisacáridos (un tipo de monosacárido)
Heteropolisacáridos (2 o mas tipos de Monosacáridos)
Cont…..
Almidón Glucógeno Dextrano inulina
Estructurales
Celulosa lignina quitina
Agar Hemicelulosas No nitrogenados Pectinas Goma arábiga
Nitrogenados
Glicosaminoglucanos
Heteropolisacáridos no nitrogenados: xilanos glucomananos Agar:
polímeros de D-xilopiranosa enlaces (1-4)
polímeros de D-glucopiranosa D-manopiranosa y D-galactopiranosa enlaces (1-4) Polisacáridos de D y L-galactosa Presentes en algas marinas
Derivados de los Monosacáridos Formacion de glucósidos: glucósidos: La eliminación de una molécula de agua entre el –OH anomérico de un monosacárido cíclico y el grupo –OH de otro compuesto da lugar a un O-Glucósido. Son abundantes en tejidos animales y vegetales (algunos muy tóxicos). CH2OH O
H
H
H OH
H
H
OH
O
OH
a-Metilglucósido
CH3
HOCH2
HOCH 2 O
H
H
O
H
H
H
Maltosa
H
OH
O
H
OH
H
Oligómeros y Polímeros
OH
OH H
OH
H
OH
De la misma manera que los monosacáridos pueden formar enlaces Glicosídicos con otros compuestos que contienen –OH, pueden hacerlo también entre si CH2OH
H
O
H
O
OH
H
OH
H
OH
CH2OH
H
H H
H
H
OH
O
O
Celulosa
H
H O
OH
O
H
H
H H
H
OH
H
CH2OH H
H HO
OH
H
OH O
CH2OH
OH n
Dos monosacaridos monosacaridos pueden unirse mediante un enla en lace ce gl glic icos osid idic icoo pa para ra fo form rmar ar DI DISA SACA CARI RIDO DOS S via deshidratacion. deshidratacion. – Maltosa, el azucar de la malta, esta formada por la union de 2 mol. de Glucosa.Producto Glucosa.Producto intermediario en la hidrólisis del almidón.
Disacáridos: Maltosa
Tiene poder Reductor
Disacárido: Sacarosa Ambos Carbonos Anomericos incluidos en el enlace
α-D-Glucopiranosa
ß-D-Fructofuranosa
Sacarosa
Agua
La Sacarosa, el azúcar de mesa, está formado por la unión de glucosa y fructosa y es la forma principal de transporte de azúcares en las plantas.
Sacarosa: un disacárido Se produce en las hojas y raices de las plantas
Disacárido Lactosa: azúcar de la leche (concentracion: 0-7%)
ß-DGalactopiranosa
α-D-Glucopiranosa
Disacárido: Trehalosa:
α-D-glucopiranosil (1
1) α-D-glucopiranosa
Trisacáridos: Rafinosa (azúcar de la remolacha) Estaquiosa (algunos vegetales)
Polisacáridos:: Polisacáridos Resultan de la condensación de más de 10 moléculas de monosacáridos
Polisacaridos, los polímeros de azúcares, presentan funciones de almacenamiento y estructurales
Polisacaridos: son polímeros de cientos a miles de Polisacaridos: monosacáridoss unidos monosacárido unidos por enlaces glicosidicos. glicosidicos. Una función de los polisacáridos es actuar como macromoléculas almacenadoras de energía que son hidrolizados cuando es requerido. Otros polisacaridos sirven como materiales estructurales para las células u organismos enteros. Pueden tener una estructura lineal o ramificada
El Almidon es un polisacarido de almacenamiento compuesto enteramente de monómeros de Glucosa. La mayor parte de sus monomeros (las moleculas de glucosa) estan unidas por enlaces 1-4. Tambien contiene enlaces 1-6 en el punto de ramificacion. – Una forma no ramificada del almidón, la amilosa amilosa,, tiene forma de hélice. Varios miles residuos de glucosa – La forma ramificada, la amilopectina amilopectina,, es mas compleja –
Cloroplasto Almidón
Amilosa Almidon
Amilopectina
Las Plantas almacenan el almidón en los cloroplastos. Las Plantas pueden almacenar el exceso de glucosa en forma de almidón y emplearlo cuando sea requerido como fuente de energía o de carbonos. Los Animales que se alimentan de plantas, y el hombre, especialmente partes ricas en almidón, (papa, maíz, arroz, trigo) pueden también acceder a este almidón para satisfacer sus propias necesidades metabólicas.
La amilosa del Almidón es un Polisacárido de monómeros de alfa- D-glu monómeros D-glucopira copiranos nosa, a, unido unidoss por enlaces 1-4. Son cadenas largas, sin ramificar.
La amilosa: un polímero del Almidón
Posee un extremo reductor
Amilosa
Amilopectina: un polímero del Almidón:
Estructura primaria detallada en un punto de la ramificación (cada 20-25 residuos de glucosa).
Los Animales también almacenan glucosa pero en forma de un polisacárido llamado Glucógeno Glucógeno.. Glucógeno es como la amilopectina del almidón, pero altamente ramificado (cada 8-12 residuos de glucosa) , Humanos y otros Vertebrados almacenan el glucógeno en el hígado y músculos pero solo alcanza para suplir sus necesidades energeticas por aproximadamente un día. Mitocondria Gránulos de Glucógeno
Glucógeno
EL GLUCOGENO:
una molécula compacta, ocupa poco espacio
Glucógeno
Aún cuando los polisacáridos pueden ser fabricados a partir de una variedad de monosacáridos, la glucosa es el monómero primario en su estructura. Una diferencia clave entre los polisacáridos viene dada de las 2 posibles formas de estructura de anillo de la glucosa: Estas 2 formas difieren en si el grupo OH unido al atomo de C1 se encuentra hacia arriba (beta-glucosa) o hacia abajo (alfa glucosa) del plano del anillo.
Que influencia ejerce esta diferencia debida a estos dos tipos de Anómeros?
Mientras los polímeros fabricados con alfa glucosa forman estructuras helicoidales, los polímeros fabricados con beta glucosa forman estructuras rectas. Esto permite que los átomos de H de una banda formen Enlaces de hidrógeno con los grupos OH de otras bandas, formando estructuras laminares de microfibrillas (material estructural básico de las plantas) altamente resistente.
Los Polisacaridos Estructurales forman materiales de gran resistencia. La Celulosa es el principal componente de las paredes celulares de las plantas. –
La Celulosa es tambien un polimero de unidades de Dglucopiranosa pero estos monómeros se encuentran en su forma de Beta anómeros, con uniones ß-(1-4).
La celulosa:
sustancia orgánica mas abundante
en la tierra (1/3 de la biomasa de las plantas)
Proporciona un marco estructural que sostiene y protege a las células vegetales
Paredes celulares
Moleculas de Celulosa Microfibrillas de celulosa Paredes cel. plantas
Las enzimas que digieren el almidón no pueden hidrolizar las uniones beta en la celulosa.
La Celulosa del alimento (en animales No rumiantes) pasa a traves del T.Digestivo y es eliminada en las hec ecees como “f “fib ibra ra in inso solu lubl ble” e” (no tienen la Enz. Celulasa) – A medida que la celulosa viaja a través del T. Digestivo, esta abrade las paredes intestinales estimulando la secr creeci cióón de mucus. –
Algunos m/o tienen la capacidad de digerir la celulosa a sus monómeros de glucosa mediante enzimas celulasas
Algunos eucariotes herbívoros, como las vacas e insectos como las termitas, tienen relaciones simbióticas con m/o celulolíticos, permitiéndoles tener acceso a esta rica fuente de energía, vital para su nutricion. Contenida en productos como madera, papel y textiles (algo (a lgodó dón, n, lilino no))
Otro importante polisacarido estructural es la quitina quitina,, presente en el exoesqueleto de los artropodos (incluyendo insectos, arañas, y crustaceos). – La Quitina es similar a la celulosa, excepto que esta presenta un grupo que contiene nitrogeno en cada glucosa: N-acetil glucosamina La quitina tambien forma el soporte estructural de las paredes celulares de varios hongos.
La Celulosa y la Quitina:
Homopolisacáridos Estructurales: celulosa
polímeros de D-glucopiranosa enlaces (1-4)
quitina
Elemento estructural del exoesqueleto de insectos y crustáceos polímero de N-acetil-glucosamina enlaces (1-4)
lignina
Confiere resistencia a la pared celular polímero de alcoholes aromáticos (no es un CHO)
Clasificación de los polisacáridos de acuerdo a su composición: Almidón Reserva
Glucógeno Dextrano inulina
Estructurales
Celulosa quitina
Agar Hemicelulosas No Nitrogenados Pectinas Goma arábiga
Nitrogenados
Glicosaminoglucanos
Heteropolisacáridos nitrogenados:
Polimeros de CHO de PM elevado. Mas de una clase de monosac.
Ejemplo importante: Glicosaminoglucanos -Anteriormente llamados mucopolisacáridos
Polisacáridos no ramificados formados por unidades repetidas de disacáridos Constituídos generalmente por: Una molécula de hexosamina, portadora o no de grupos sulfatos y una molécula de ácido hexurónico (excepto el queratan sulfato que contiene galactosa)
Condroitin Sulfato Aminoazúcar: N-acetilgalactosamina-sulfato
Ác D-glucurónico
El tipo C: Es abundante en el cartílago, cordón umbilical y tendones
Acido Hialurónico Cadena no ramificada de unidades de disacárido repetidas que contienen: N-acetil-glucosamina Ác D-glucurónico
No es sulfatado
Humor vítreo del ojo y liquido sinovial (articulaciones)
Queratán sulfato N-acetilglucosaminasulfato
D-galactosa
Presente en cartílago, córnea, hueso y núcleo pulposo de los discos intervertebrales
Funciones de los glicosaminoglucanos Estructurales: Absorción de presión en el cartílago Cemento intermolecular Desarrollo de estructuras fibrosas extracelulares Fijación de agua y cationes (Ca+2) Lubricantes
Glicoproteínas:
Son proteínas unidas a cadenas de oligosacáridos o polisacáridos, que pueden tener funciones diversas:
Proteína IgGHumana
Ovoalbúmina de las gallinas
Ribonucleasa B
Mucina submaxilar de la oveja
Proteína anticongelante de los peces
Proteínas de las membranas celulares
Función Anticuerpos Proteína de almacenamiento en la clara del huevo Enzima Lubricación Reduce el punto de congelación de los líquidos corporales Sistemas de transporte, receptores de señales
