Activitat 1 MP04 UF2 Estructura dels glúcids PDF

MP04 UNITAT FORMATIVA 2 TÈCNIQUES D’ANÀLISI BIOQUÍMIC ACTIVITAT 1  ACTIVITAT 1: Funcions, estructura i classificació dels glúcids 1-. Introducció 2-. Funcions. 3-. Classificació. 4-. Monosacàrids. 5-. Oligosacàrids. 6-. Polisacàrids. 7-. Homopolisacàrids. 8-. Heteropolis...

MP04 UNITAT FORMATIVA 2 TÈCNIQUES D’ANÀLISI BIOQUÍMIC ACTIVITAT 1  ACTIVITAT 1: Funcions, estructura i classificació dels glúcids 1-. Introducció 2-. Funcions. 3-. Classificació. 4-. Monosacàrids. 5-. Oligosacàrids. 6-. Polisacàrids. 7-. Homopolisacàrids. 8-. Heteropolisacàrids 1-. Introducció  Introducció Nom tècnic més correcte: Glúcids Altres noms tècnics: hidrats de carboni o carbohidrats Noms col·loquials: sucres Biomolècules més abundants de la naturalesa (75%) Constituïts per C, O i H, algunes vegades incorporen N, S i P. Fórmula general: (CH2O)n  Introducció Estructura:  Aldoses: aldehids polihidroxilats  Cetoses: cetones polihidroxilades R R = CH3, CH3-CH2,... R R Aldehid Cetona Origen dels glúcids a l’organisme:  Exogen: dieta  Endògens: sintetitzats al fetge i a l’escorça suprarenal 2-. Funcions  Funcions Font d’energia:1g equival a 4 kcal Reserva d’energia:  Al fetge: per mantenir la glucèmia  Als músculs: per la contracció muscular Estructural:  Base d’àcids nucleics (ADN i ARN)  Components de membrana de bacteris i plantes  L’àtom de carboni L’àtom de carboni Projecció de Fisher permet 4 enllaços disposats a l’espai en forma tetragonal Ex. metà 3-. Classificació  Classificació Macromolècules  Monòmers  Mono = un Classificació Oligo = pocs Poli = molts Monosacàrids (monòmers de 3 a 8 àtoms C) Oligosacàrids: 2-10 monosacàrids Més interès: disacàrids i trisacàrids Polisacàrids: > 10 monosacàrids Homopolisacàrids: 1 sol tipus de monosacàrid Heteropolisacàrids: 2 o més tipus de monosacàrids Homo = iguals Hetero = diferents 4-. Monosacàrids  Monosacàrids  Segons el grup funcional que tinguin poden ser polihidroxialdehids i s’anomenen aldoses, o polihidroxicetones i s’anomenen cetoses a GRUPS FUNCINALS Aldehid Cetona  Monosacàrids Cadenes lineals de carboni units per enllaços simples C-C Contenen de 3 a 8 àtoms de carboni Els més senzills són les trioses: gliceraldehid i dihidroxiacetona D-gliceradehid Dihidroxiacetona (aldosa) (cetosa)  Monosacàrids  Propietats: – són sòlids cristal·lins – blancs – hidrosolubles – de sabor dolç – fàcilment oxidables – capaços d’associar-se amb grups amino (-NH2) – amb activitat òptica quan presenten carbonis asimètrics.  Monosacàrids  A excepció de la dihidroxiacetona, tots tenen un àtom de carboni asimètric. Estereoisòmers: imatges especulars  Monosacàrids Projecció de Fisher D-gliceraldehid L-gliceraldehid  Monosacàrids 3C: trioses 4C: tetroses 5C: pentoses 6C: hexoses 7C: heptoses D-Gliceraldehid D-Eritrosa D-Ribosa D-Al·losa  Monosacàrids. Aldoses D-Glucosa i D-Manosa: epímers en C2 Estereoisòmers: -OH del C asimètric més allunyat del grup carbonil. D-Glucosa i D-Galactosa: epímers en C4 D-Gliceraldehíd D-Eritrosa D-Treosa D-Ribosa D-Arabinosa D-xilosa D-Lixosa D-Alosa D-Al·losa D-Altrosa D-Altrosa D-Glucosa D-Glucosa D-Manosa D-Manosa D-Gulosa D-Gulosa D-Idosa D-Idosa D-Galactosa D-Galactosa D-Talosa D-Talosa  Monosacàrids. Cetoses Dihidroxiacetona D-Eritrulosa D-Ribulosa D-Xilulosa D-Psicosa D-Fructosa D-Sorbosa D-Tagatosa  Trioses 3 carbonis. C3H6O3 Són els glúcids més senzills. 2 trioses: Gliceraldehid Dihidroxiacetona (aldosa més senzilla) (cetosa més senzilla) El gliceraldehid té el segon àtom de carboni asimètric. La dihidroxicetona no té cap carboni asimètric. Un àtom de carboni és asimètric quan estableix els quatre enllaços amb radicals diferents. El carboni 2 del gliceraldehid és asimètric. D-gliceraldehid  En el cas del gliceraldehid l’asimetria del carboni 2 permet representar en l'espai dues formes isòmeres d'aquest compost: el D- gliceraldehid (amb el – OH a la dreta) i el L- gliceraldehid (amb el – OH a l'esquerra). Els compostos amb aquest tipus d’isomeria a l’espai s’anomenen estereoisòmers D-gliceraldehid L-gliceraldehid Dihidroxicetona Nomenclatura D i L Tots els esteroisòmers d'un monosacàrid que tenen el -OH del carboni asimètric més allunyat del grup aldehid o del grup cetona situat a la dreta, es diu que són de la sèrie D, i aquells que el tenen a l'esquerra, de la sèrie L. En la natura els monosacàrids més freqüents pertanyen a la sèrie D. D-eritrosa D-treosa L-treosa L-eritrosa Propietats òptiques dels monosacàrids: Isomeria espacial o esteroisomeria Tots els monosacàrids, excepte la dihidroxicetona, presenten un o més carbonis asimètrics. Dos compostos són esteroisòmers quan tot i tenir la mateixa fórmula molecular i la mateixa seqüència d'àtoms enllaçats, amb els mateixos enllaços entre els seus àtoms, es diferencien entre si per la diferent disposició dels àtoms en l'espai. D-gliceraldehid L-gliceraldehid GLUCOSA: -Té 6C:hexosa. -Aldohexosa. -4 C asimètrics. -OH del C asimètric més allunyat de l’aldehid es troba a la dreta, per tant és una D-glucosa.  Els dos estereoisòmers del gliceraldehid, el D-gliceraldehid i el L- Gliceraldehid són imatges especulars un de l'altre: són enantiomorfs.  Isòmers òptics, enantiòmers o enantiomorfs Quan dos isòmers espacials són imatge especular un de l’altre es diu que són enantiomorfs o enantiòmers. Les aldoses i les cetoses de la serie L són imatges especulars de les corresponents formes D.  La D-glucosa i la L-glucosa són estereoisòmers i imatges especulars, són enantiomorfs. D-Glucosa L-Glucosa La D-glucosa i la D-galactosa (dues substàncies diferents) són estereoisòmers entre si però no són formes enantiomorfes entre elles.  Activitat òptica Si una molècula té carbonis asimètrics, adquireix activitat òptica. Això significa que una solució d'aquesta molècula desviarà el pla d'un feix de llum polaritzada cap a la dreta o cap a l'esquerra. Dos compostos enantiomorfos es comporten diferent respecte la llum polaritzada. Un d'ells desvia el pla de polarització de la llum cap a la dreta (dextrògir), i es representa amb el signe (+), i l'altre cap a l'esquerra (levògir), i es representa amb el signe (-)  Tetroses Tenen més d’un carboni asimètric Les configuracions D o L s’estableixen prenent com a referència el C asimètric més allunyat del grup carbonil (C=O) Quan 2 glúcids només es diferencien en la posició de l’hidroxil (- OH) d’un C asimètric, s’anomenen epímers. – P.ex. L-eritrosa i L-treosa 4 Carbonis. C4H8O4 PENTOSES Aldopentoses:  Hi ha 3 C asimètrics  23=8 possibles estructures moleculars  Només n’existeixen 4 Cetopentoses: 1  Pentoses 5 Carbonis C5H10O5 Aldopentoses importants: D-ribosa (RNA) D-2-desoxiribosa (DNA)  Hexoses 6 Carbonis C6H12O6 Aldohexoses i cetohexoses importants: HEXOSES Aldohexoses:  Tenen 4 C asimètrics  24=16 possibles estructures moleculars, però només 3 d’interès biològic Cetohexoses  Glucosa Glúcid més important: aporta la major part d'energia a les cèl·lules. En les neurones i glóbuls vermells font d’energia exclusiva.  Glucosa Lliure en fruits madurs com el raïm, citoplasma i medi intern animals. A la sang humana: 1g/l S’uneix per formar polímers: – Funció reserva energètica (plantes: midó, animals: glicogen). – Funció estructural (plantes: cel·lulosa)  Glucosa La glucosa, en dissolució, es troba en forma cíclica (hexàgon=pirano): D-glucopiranosa  La glucosa  També s’anomena sucre del raïm  La glucosa és el glúcid més abundant i important pel metabolisme  A la natura es troba la D-(+)- glucosa o dextrosa  L’estructura no és lineal, degut als angles entre els enllaços dels C, tendint a ciclar-se formant un hemiacetal. Estructura cíclica dels monosacàrids En solució aquosa els monosacàrids de 5 o més àtoms de carboni estan en forma cíclica Es produeixen reaccions entre el grup alcohol i el grup carbonil Furà Pirà Furanosa Piranosa Estructura cíclica dels monosacàrids Piranoses -D-Glucopiranosa D-Glucosa (forma oberta) Furanosa Carboni anomèric: nou C asimètric -D-Glucopiranosa  -OH del C anomèric sota l’anell Anòmers Representació de Haworth  -OH del C anomèric sobre l’anell (estructura cíclica) Ciclació d’un monosacàrid Grup carbonil Anòmers cíclics (forma oberta) Es produeix un enllaç hemiacetal entre el grup aldehid i un grup alcohol Es produeix un enllaç hemicetal entre el grup cetona i un grup alcohol Estructura cíclica dels monosacàrids Furanoses -D-Glucopiranosa -D-Fructofuranosa D-Fructosa (forma oberta) -D-Fructofuranosa D-ribosa 2-Desoxi-D-ribosa (ARN) (ADN) Estructura cíclica dels monosacàrids Piranoses no planes Conformació en “cadira” Conformació en “vaixell” o Més estable “banyera” Més desafavorida Menor impediment estèric Major impediment estèric -D-glucopiranosa  Estructura cíclica dels monosacàrids Furanoses no planes  4 àtoms coplanars i un 5è fora del pla  Conformació en forma de “sobre” C3-endo C2-endo C3 fora del pla respecte a C5 C2 fora del plan respecte a C5 C2-endo, -D-ribofuranosa en àcids nucleics  Derivats de les hexoses Aminosucres  Substitució del grup –OH per -NH2  Generalment és el –OH del C2 NH2 NH2 -D-galactosamina -D-glucosamina  El grupo NH2 pot condensar-se amb àcid acètic RB -D-acetilgalactosamina -D-acetilglucosamina Ácido N-acetilmurámico (GalNac) (GlcNac)  Derivats de les hexoses Sucres àcids  Oxidació C terminals d'aldoses per formar àcids carboxílics Àcids aldònics Oxidació C1 (CHO) Àcid -D-glucònic D-gluco--lactona Àcids urònics Oxidació C6 (CH2OH) Àcid -D-glucurònic Àcids aldàrics Oxidació C1 i C6 Àcid -D-glucàric  Derivats de les hexoses Sucres alcohols  Reducció del grup CO a grup alcohol Manosa Manitol Glucosa Sorbitol Sucres fosfat i sulfat  Esterificació d'un grup –OH amb àcid fosfòric o àcid sulfúric Glucosa 6-fosfat Fructosa 6-fosfat 5-. Oligosacàrids  Oligosacàrids Cadenes curtes de monosacàrids units per enllaç O-glucosídic hemiacetal H OH OH alcohol -D-glucosa -D-glucosa HH22OO H2O Extrem reductor Maltosa -D-Glucopiranosil-(1→4)--D-Glucopiranosa  Disacàrids d’interès Sacarosa: -D-glucopiranosil-(1-2)--D-fructofuranosa  Glucosa i fructosa  Sucre de taula  Canya o remolatxa  Mel  Enzim que la trenca: sacarasa (*) Lactosa: -D-galactopiranosil-(1-4)--D-glucopiranosa  Galactosa i glucosa  Disacàrid de la llet  Enzim que la trenca: lactasa (*) Maltosa: -D-glucopiranosil-(1-4)--D-glucopiranosa  Glucosa i glucosa  Procedeix de la hidròlisi del midó  Ordi fermentat: cervesa  Enzim que la trenca: maltasa (*) (*) en cèl·lules epitelials de l'intestí prim  Disacàrids d’interès Isomaltosa: 2 glucoses unides per enllaç α (1-6), que s’obtenen de la hidròlisi del glucogen i la amilopectina. Celobiosa: 2 glucoses unides per enllaç β (1-4), que s’obté per hidròlisi de la cel·lulosa. 6-. Polisacàrids  Polisacàrids Cadenes llargues de centenars o milers d' unitats de monosacàrids  Cadenes lineals o ramificades  Difiereixen en: Homopolisacàrids Heteropolisacàrids  Longitud de les cadenes  Tipus d'enllaç  Grau de ramificació  Components  Funcions:  Reserva - Midó - Glucogen  Estructural - Celul·losa - Quitina - Peptidoglucà 7-. Homopolisacàrids  Homopolisacàrids Midó  Reserva energètica en cèl·lules vegetales (llavors, patates, tubercles)  Format per dos polímers: Amilosa (25 - 30%) - Amilosa Amilopectina (70 - 75%) Enllaç -1,4-glicosídic Cadenes D-glucosa ( 1-4) Lineal, helicoidal Conté entre 300 - 3000 unitats de glucosa  Homopolisacàrids Midó - Amilopectina Enllaç -1,6-glicosídic Enllaç -1,4-glicosídic Cadenes D-glucosa ( 1- 4) amb ramificacions ( 1- 6) Conté entre 2000 - 200000 unitats de glucosa  Homopolisacàrids Glucogen  Reserva energètica en cèl·lules animals  Cadenes glucosa  1–4) amb ramificacions ( 1–6)  Més ramificat que amilopectina  Distribució en fetge (10% en pes) i múscul (1% en pes) principalment Cadenes ramificades de residus de glucosa en el glucogen  < 15000 maltoses (glucoses)  Por arribar a contenir més de 120000 unitats de glucosa Gránul de glucogen recobert Gránuls de glucóoen d‘enzims específiques (citoplasma d‘una cèl·lula hepàtica)  Homopolisacàrids Cel·lulosa  Típic de vegetals  Funció estructural (paret cel·lular)  Cadenes lineals de glucosa ( 1–4)  < 5000 celobioses (glucoses)  Forma ponts de H inter i intracatenaris  Forma fibres estables amb gran resistència a la tensió 8-. Heteropolisacàrids  Heteropolisacàrids Glucosaminoglucans  Unitats repetides de disacàrids d'aminosucre i àcid urònic ( 1- 4) (N-acetilglucosamina/N-acetilgalactosamina + ác glucurónico)n  Confereix viscositat  Cartílags, tendons, líquid sinovial, etc… Àcid hialurònic (D-glucurònic + N-acetilglucosamina) Sulfat de condroitina Heparina Sulfat de queratan Conjuntiu Pell, vasos sanguínis Anticoagulant  Heteropolisacàrids Peptidoglucà  N-acetilglucosamina i àcid N-acetilmurámic ( 1- 4)  Cadenes unides per oligopèptids Pared bacteriana -D-acetilglucosamina (GlcNac) CH3 R= Ácido N-acetilmurámico (Mur2Ac) HO N-acetilglucosamina C (GlcNac) R H COO- Àcid N-acetilmuràmic (Mur2Ac)  Glucoconjugats Glúcids + proteïnes o lípids  Proteoglucans  Glucoprotïnes  Glucolípids  Glúcids actuen com:  Marcadors de destí de proteïnes  Mediadors interaccions intercel·lulars i cèl·lula-matriu  Proteoglucans  Glucosaminoglucans + proteïnes (~ 95% glúcid + ~ 5% proteína)  Glucosaminoglucans:  Àcid hialurònic  Sulfat de condroitina  Sulfat de queratà Ác. hialurónico  Funcions:  Components teixit conjuntiu Sulfato de queratán  Lubricants Sulfato de condroitina Proteína de enlace  Interaccions cèl·lula-cèl·lula i cèl·lula-matriu Proteína central  Unió a lligands extracelulars  Poden formar agregats: cartílag  Glucoproteïnes  Proteïnes + Glúcids (1-70% glúcid)  Unió a proteïnes per dos tipus d'enllaços:  O-glusídic (O-units), enllaç entre –OH glúcid i –OH de Ser o Thr  N-glucosídic (N-units), enllaç entre -OH glúcid i NH2 cadenal lateral de Asn O-units N-units  Exemples:  Inmunoglobulines  Hormones  Ribonucleasa pancreàtica  Funcions:  Marcadors de proteïnes per conferir-les especificitat  Glucolípids  Glúcids + Gangliòsids (Lípids de membrana)  Oligosacàrid: àcid N-acetilneuramínic (ac. siàlic) i altres monosacàrids  Exemple: oligosacàrids antigènics dels grups sanguínis A, B i O Gangliòsid Antígen O Antígen A Antígen B Glúcids (Hidrats de carboni o carbohidrats) CLASSIFICACIÓ BIOQUÍMICA Solubles –Monosacàrids i oligosacàrids (sucres) i - polisacàrids (midó i glucògen) –Fàcilment digestibles pels enzims (amilasa i disacaridasa) –Font d’energia D’assimilació ràpida (sucres) D’assimilació lenta (polisacàrids) Glúcids (Hidrats de carboni o carbohidrats) No solubles = Fibra dietètica –-polisacàrids (cel·lulosa) –Resistents als enzims –Només digeribles per remugants i herbívors (flora bacteriana) -Disminueix la densitat energètica de la dieta (sobrecarreguen la capacitat del digestiu, augmenta la sensació sacietat)