Tema 2: Estructura de Glúcidos PDF

TEMA 2: Estructura y función de los glúcidos Dpto. de Bioquímica y Biología Molecular Dra. Rosario Blanco Portales  Dra. Rosario Blanco Portales Los carbohidratos...

TEMA 2: Estructura y función de los glúcidos Dpto. de Bioquímica y Biología Molecular Dra. Rosario Blanco Portales  Dra. Rosario Blanco Portales Los carbohidratos Tema 2 INTRODUCCIÓN. Funciones básicas Los carbohidratos son aldehídos o cetonas con múltiples grupos hidroxilos FUNCIONES Sirven como almacén de energía, combustible y metabolitos intermediarios Los azúcares ribosa y desoxirribosa forman parte de la estructura del ARN y ADN respectivamente Son elementos estructurales de las paredes celulares de bacterias y plantas Se unen a muchas proteínas y lípidos donde ejercen funciones clave en la interacción entre las células y otros elementos del entorno Son mediadores de las interacciones celulares debido a su diversidad estructural Los carbohidratos se construyen a partir de monosacáridos Los monosacáridos son moléculas pequeñas de 3 a 7 átomos de C que varían en su tamaño y en su configuración estereoquímica Los monosacáridos pueden enlazarse para formar una gran diversidad de estructuras de oligosacáridos  Dra. Rosario Blanco Portales Los carbohidratos Tema 2 Los monosacáridos Los monosacáridos son aldehídos o cetonas que tienen dos o más grupos hidroxilo Son importantes moléculas oxidables y constituyentes de los ácidos nucleicos D-gliceraldehído Enantiómeros n = 3 (Triosas) L-gliceraldehído (imágenes especulares) CHO CHO H C OH OH C H CH2OH CH2OH CETOSA ALDOSA ALDOSA D-gliceraldehído L-gliceraldehído Contiene un grupo cetona El gliceraldehído tiene un único C asimétrico y por ello tiene dos estereoisómeros D = la prioridad disminuye en sentido de las agujas del reloj. Los monosacáridos pueden tener n = 4 hasta 7 átomos de C (tetrosas, pentosas, L = la prioridad disminuye en sentido etc). Estas moléculas tienen múltiples carbonos asimétricos así que pueden contrario a las agujas del reloj. existir diastereoisómeros (isómeros en los que uno no es imagen especular del otro) Prioridad de los grupos OH > H  Dra. Rosario Blanco Portales Los carbohidratos Tema 2 Los monosacáridos D-ALDOSAS Aldosas comunes de 6 C: Glucosa, Manosa y Galactosa La D-Glucosa y la D-Manosa se diferencian sólo en el C-2. Son epímeros en C-2 La D-Glucosa y la D-Galactosa se diferencian sólo en el C-4. Son epímeros en C-4 Los símbolos D y L designan la configuración absoluta del carbono asimétrico más alejado del grupo aldehído  Dra. Rosario Blanco Portales Los carbohidratos Tema 2 Los monosacáridos D-CETOSAS La Dihidroxiacetona es la cetosa más sencilla La D-Fructosa es la cetosa de 6C más abundante Los símbolos D y L designan la configuración absoluta del carbono asimétrico más alejado del grupo cetónico  Dra. Rosario Blanco Portales Los carbohidratos Tema 2 Los monosacáridos: ciclación La mayoría de los monosacáridos no se encuentran como cadenas abiertas en disolución 1 1 5 Cuando se cicla la glucosa, el C-1 se vuelve asimétrico y se pueden formar dos estructuras en anillo (α y β) (anómeros) α : OH por debajo del plano del anillo Anillo piranósico β : OH por encima del plano del anillo se forma un hemiacetal intramolecular La glucosa predomina como β-D-glucopiranosa en solución PIRANO  Dra. Rosario Blanco Portales Los carbohidratos Tema 2 Los monosacáridos: ciclación La mayoría de los monosacáridos no se encuentran como cadenas abiertas en disolución Anillo furanósico se forma un hemiacetal intramolecular FURANO La fructosa predomina como α-D-fructofuranosa en solución  Dra. Rosario Blanco Portales Los carbohidratos Tema 2 Los monosacáridos. Conformaciones del anillo Los anillos piranósico o furanósico no son planos por lo que adoptan varias clases de conformaciones Anillo piranósico Anillo furanósico Forma de sobre PIRANO FURANO Forma de silla Forma de navío Orientación de los sustituyentes: axial (perpendicular) y ecuatorial (paralelo) C3-endo C2-endo En este anillo, cuatro átomos son aproximadamente coplanares y el quinto está fuera del plano La forma de silla de la β-D-glucopiranosa es la más estable porque todas las posiciones axiales están ocupadas por átomos de H  Dra. Rosario Blanco Portales Los carbohidratos Tema 2 Los monosacáridos. El enlace glucosídico Los monosacáridos se unen a alcoholes y aminas por medio de enlaces glucosídicos Enlace O-glucosídico Los azúcares modificados presentan diferencias en su reactividad Azúcares modificados D-glucopiranosa (glucosa) Los monosacáridos pueden + modificarse mediante la metanol adición de sustituyentes diferentes a los grupos (C1 anomérico reacciona con el hidroxilo hidroxilo del metanol) (Paredes celulares) Enlace N-glucosídico D-glucopiranosa (glucosa) + amina (C1 anomérico reacciona con el nitrógeno de una amina)  Dra. Rosario Blanco Portales Los carbohidratos Tema 2 Disacáridos más comunes Disacáridos comunes Los oligosacáridos se forman por la unión de dos o más monosacáridos por enlace O-glicosídico Los disacáridos se forman por la unión de dos monosacáridos por enlace O-glicosídico La sacarosa se forma por la unión de los C SACAROSA anoméricos de la glucosa y la fructosa. MALTOSA Se hidroliza por la sacarasa La lactosa consta de galactosa y glucosa unidos por enlace β-1-4. LACTOSA Se hidroliza por la lactasa La maltosa procede de la hidrólisis del almidón. Se hidroliza por la maltasa MALTOSA  Dra. Rosario Blanco Portales Los carbohidratos Tema 2 Los polisacáridos Los polisacáridos son grandes oligómeros poliméricos formados por la unión de muchos monosacáridos Son vitales para el almacenamiento de energía y el mantenimiento de la integridad estructural de los organismos Homopolímeros: todos los monosacáridos que lo forman son iguales POLISACÁRIDOS DE RESERVA: GLUCÓGENO Y ALMIDÓN El glucógeno es el homopolímero más común en las células animales y la manera de almacenar glucosa Polímero de residuos de glucosa muy grande y ramificado Enlace α-1,6-glucosídico Enlaces α-1,4-glucosídicos Enlaces α-1,6-glucosídicos en las ramificaciones (una cada 10 residuos de glucosa)  Dra. Rosario Blanco Portales Los carbohidratos Tema 2 Los polisacáridos Los polisacáridos son grandes oligómeros poliméricos formados por la unión de muchos monosacáridos Son vitales para el almacenamiento de energía y el mantenimiento de la integridad estructural de los organismos Homopolímeros: todos los monosacáridos que lo forman son iguales POLISACÁRIDOS DE RESERVA: GLUCÓGENO Y ALMIDÓN El almidón es el homopolímero de reserva de glucosa en las plantas Amilosa Amilopectina Enlaces α-1,6 en las ramificaciones (una cada 30 residuos de glucosa) Estructura similar a la del glucógeno salvo que es menos ramificado Enlaces α-1,4 Son hidrolizadas por la α-amilasa  Dra. Rosario Blanco Portales Los carbohidratos Tema 2 Los polisacáridos Los polisacáridos son grandes oligómeros poliméricos formados por la unión de muchos monosacáridos Son vitales para el almacenamiento de energía y el mantenimiento de la integridad estructural de los organismos Homopolímeros: todos los monosacáridos que lo forman son iguales POLISACÁRIDOS ESTRUCTURALES: CELULOSA Y QUITINA La celulosa cumple funciones estructurales en las plantas Es un homopolímero de residuos de glucosa no ramificado La configuración en de su enlace le permite formar cadenas muy largas que interaccionan entre sí por puentes de H formando fibrillas Enlaces β-1,4 La pared celular de las plantas está formada por microfibrillas entrecruzadas de celulosa Los mamíferos carecen de celulasas inmersas en una matriz de hemicelulosas  Dra. Rosario Blanco Portales Los carbohidratos Tema 2 Lo polisacáridos Los polisacáridos son grandes oligómeros poliméricos formados por la unión de muchos monosacáridos Son vitales para el almacenamiento de energía y el mantenimiento de la integridad estructural de los organismos Homopolímeros: todos los monosacáridos que lo forman son iguales POLISACÁRIDOS ESTRUCTURALES: CELULOSA Y QUITINA La quitina cumple funciones estructurales en algunos animales Es un homopolímero de residuos de N-acetil-β-D-glucosamina en el que el OH del C2 se ha sustituido por un grupo amino acetilado Enlace β-1,4 Constituye el exoesqueleto de muchos moluscos y artrópodos. Forma una matriz sobre la cual se produce mineralización  Dra. Rosario Blanco Portales Los carbohidratos Tema 2 Las glucoproteínas Los azúcares pueden unirse de forma covalente a proteínas para formar glucoproteínas Funciones: componentes de las membranas celulares, adhesión celular, unión de los espermatozoides al óvulo, etc Enlace N- : Los azúcares se enlazan al N amídico de la cadena lateral de una Asn. Enlace O- : Los azúcares se enlazan al O de la cadena lateral de una Ser o Thr En el enlace N- la Asn debe formar parte de la secuencia Asn-X-Ser o Asn-X-Thr Los oligosacáridos N-enlazados tienen en común un pentasacárido nuclear formado por tres manosas y dos N-acetilglucosaminas Enlace N- Enlace O-  Dra. Rosario Blanco Portales Los carbohidratos Tema 2 Las glucoproteínas Los azúcares pueden unirse también a proteínas solubles La mayoría de las proteínas que se encuentran en el suero sanguíneo están glicosiladas Antígenos de los grupos sanguíneos O, A y B  Dra. Rosario Blanco Portales Los carbohidratos Tema 2 Las glucoproteínas. Glicosilación La glicosilación de las proteínas tiene lugar en el RE y en el Complejo de Golgi La glicosilación N-enlazada comienza en el RE y continúa en el Complejo de Golgi La glicosilación O-enlazada se produce exclusivamente en el Complejo de Golgi La glicosilación en el RE se denomina glicosilación inicial  Dra. Rosario Blanco Portales Los carbohidratos Tema 2 Las glucoproteínas. Glicosilación La glicosilación O-enlazada se produce exclusivamente en el Complejo de Golgi Funciones del Golgi Sitio donde se modifican y elaboran las unidades de azúcar Centro de distribución de las proteínas a las células La maduración del carbohidrato en el Complejo de Golgi se denomina glicosilación terminal Los carbohidratos unidos a la superficie celular sirven como señalización para la interacción de la célula con su entorno