Tema 2: Los Glúcidos PDF

TEMA 2. LOS GLÚCIDOS 1. Concepto de glúcido y clasificación Los Glúcidos son biomoléculas orgánicas, formadas por C,H y O, que pueden definirse como polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas. Se clasifican en cuatro grupos: a) Monosacáridos: son los más simples. Sólo contienen un grupo aldehído o...

TEMA 2. LOS GLÚCIDOS 1. Concepto de glúcido y clasificación Los Glúcidos son biomoléculas orgánicas, formadas por C,H y O, que pueden definirse como polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas. Se clasifican en cuatro grupos: a) Monosacáridos: son los más simples. Sólo contienen un grupo aldehído o cetona en su molécula. b) Disacáridos: formados por la unión de dos monosacáridos. c) Oligosacáridos: formados por la unión de unos pocos monosacáridos (de 3 a 15) d) Polisacáridos: formados por la unión de numerosos monosacáridos. 2. Monosacáridos Son glúcidos sencillos, formados por una cadena de polialcoholes (de 3 a 7 átomos de C) con un grupo aldehido o cetona No se descomponen por hidrólisis Son dulces, solubles en agua y cristalizables Son reductores, debido a la presencia del grupo carbonilo que puede oxidarse a carboxilo. Esta propiedad es detectable a través de la reacción de Fehling Su principal función es energética Se nombran añadiendo el sufijo osa al prefijo que indica el número de carbonos de la molécula: triosas (3), tetrosas (4), pentosas (5), etc. Aquellos monosacáridos que tienen un grupo funcional aldehído (localizado siempre en el C1) se denominan aldosas. Los monosacáridos que tienen un grupo cetona (localizado siempre en el C2) se denominan cetosas. Isomería de los monosacáridos: - Isomería de función: igual fórmula molecular, diferente grupo funcional (aldehído o cetona) ej. Glu y Fru - Estereoisomería La presentan moléculas aparentemente iguales, pero con diferentes propiedades, porque sus átomos tienen diferente disposición espacial. Se debe a la presencia de carbonos asimétricos Carbono asimétrico (o carbono quiral):átomo de carbono unido a cuatro grupos diferentes  estereoisómeros : compuestos que tienen la misma fórmula empírica pero diferente estructura espacial C6H12O6 Tema 2. LOS GLÚCIDOS Enantiómeros: estereoisómeros que son 2º Bachillerato imágenes especulares entre sí y solo difieren por su Monosacáridosestructura espacial y por su comportamiento respecto a la luz polarizada La posición del grupo OH del carbono asimétrico más alejado del grupo carbonilo permite diferenciar dos formas: la forma D y la forma L D-Glucosa L-Glucosa D: forma del estereoisómero de un monosacárido cuyo OH del carbono asimétrico más alejado del grupo aldehido o cetona queda a la derecha. L: forma del estereoisómero de un monosacárido cuyo OH del carbono asimétrico más alejado del grupo aldehido o cetona queda a la izquierda. Todos los monosacáridos que aparecen en los seres vivos son D monosacáridos. En aquellos monosacáridos que tienen más de un carbono asimétrico el número de estereoisómeros será 2n (nº de C asimétricos) Actividad óptica de los enantiómeros Cuando un haz plano de luz polarizada pasa a través de un enantiómero el plano de polarización gira. Los compuestos que desvían el plano de polarización a la derecha se denominan dextrógiros y se les representa como (+). Los que lo desvían hacia la izquierda se llaman levógiros y se les representa (-). El hecho de que los monosacáridos sean dextrógiros o levógiros es independiente de que pertenezcan a la serie D o L Por ejemplo la D glucosa es dextrógira (+52,7º) y la D fructosa es levógira (-92º) Una mezcla equimolecular de los enantiómeros de un monosacárido (pe. D glu y L glu) no tiene actividad óptica neta. Por separado, giran el plano de luz polarizada en cantidades iguales, pero en direcciones opuestas.  Formas cíclicas Los monosacáridos de más de 4 átomos de C en disolución forman hemiacetales (las aldosas), o hemicetales (las cetosas) lo que hace que la molécula pase de lineal a cíclica. Los anillos pentagonales se denominan furanósicos Los anillos hexagonales se denominan piranósicos Proyección Biología de Haworth: Representación gráfica 2º Bachillerato de glúcidos ciclados, en forma pentagonal o Tema 2. LOS GLÚCIDOS hexagonal plana. 2. Monosacáridos Formas anoméricas: mutarrotación α: anómero en el que el grupo OH del carbono Al formarse las estructuras cíclicas aparece un nuevo C asimétrico(C anomérico): aquel que anoméricoel queda soportaba debajo del grupo aldehído plano en la o cetona. representación de Haworth. α: anómero en el que el grupo OH del carbono anomérico queda debajo del plano en la representación β: anómero endeelHaworth. que el grupo α OH del carbono anomérico β: queda anómero en el queencima del el grupo OHplano en la anomérico queda encima del plano en la del carbono representación de Haworth. representación de Haworth. Mutarrotación: proceso en virtud del cual dos anómeros se interconvierten. α β 3. Disacáridos Glúcidos formados por la unión de dos monosacáridos unidos por un enlace O-glicosídico con pérdida de una molécula de agua. Son dulces, solubles en agua y cristalizables. Son reductores (excepto la sacarosa) Presentan actividad óptica Presentan formas anoméricas (excepto la sacarosa) Tienen mutarrotación (excepto la sacarosa) Se nombran: 1º primer monosacárido: sufijo il 2º entre paréntesis, el número ordinal de C entre los que se establece el enlace 3º segundo monosacárido: sufijo osa (en el enlace solo interviene un C anomérico) ósido (en el enlace intervienen los dos C anoméricos Entre los disacáridos de interés biológico se encuentran: - Sacarosa Es el azúcar de mesa obtenido de la remolacha o de la caña de azúcar. Abunda en frutas (higos, dátiles) y néctar de flores. Está formada por la unión de α-D-glucosa y β-D-fructosa, por medio de un enlace O-glicosídico entre los carbonos 1 y 2 respectivamente (por ello no es reductora) La sacarosa es dextrógira, pero al hidrolizarse, la mezcla se vuelve levógira ya que prevalece el carácter levógiro (-) de la fructosa frente al dextrógiro (+) de la glucosa. Se la denomina por ello azúcar invertido (miel) - maltosa Es el azúcar de malta (cebada germinada) Aparece cuando se descomponen el almidón y el glucógeno por hidrolisis Está formada por la unión α-D-glucosa y β-D-glucosa, por medio de un enlace O-glicosídico entre los carbono 1 y 4 respectivamente. La segunda glucosa posee el C anomérico libre (carácter reductor) y experimenta mutarrotación. La forma β es la más abundante. - lactosa Es el azúcar de leche de los mamíferos Está formada por β-D-galactosa y β-D-glucosa, por medio de un enlace O-glicosídico entre los carbono 1 y 4 respectivamente. También presenta poder reductor y mutarrotación. La forma β es la más abundante. - Celobiosa Se obtiene por hidrólisis de la celulosa Formada por dos moléculas de β-D-glucosa, unidas por un enlace O-glicosídico (1-4) - Isomaltosa Se obtiene por hidrólisis del almidón y el glucógeno Formada por dos moléculas de α-D-glucosa, unidas por un enlace O-glicosídico (1-6) 4. Oligosacáridos Formados por la unión de 3 a 15 monosacáridos, mediante enlaces O-glicosídicos. Existe una gran diversidad debido a: - el número de monosacáridos que se unen - el tipo de monosacáridos - la forma de enlazarse - las ramificaciones que pueden formar Debido a esta enorme diversidad, los oligosacáridos tienen una importante función informativa: constituyen marcadores de identidad y reconocimiento celular Se encuentran principalmente en la superficie celular unidos a proteínas y lípidos (glicoproteínas y glicolípidos) constituyendo así una “señal de identidad” de forma que, los distintos tipos celulares se reconocen por los oligosacáridos presentes en su membrana. Un ejemplo de oligosacáridos son los antígenos A y B de los glóbulos rojos Algunos procesos en los que intervienen los oligosacáridos como reconocimiento celular son: - procesos infecciosos: algunas bacterias específicas que se unen a oligosacáridos específicos de determinadas células. - fecundación externa: los espermatozoides reconocen a los óvulos de su misma especie. - rechazo en injertos y trasplantes por reconocimiento de células extrañas. 5. Polisacáridos - Están formados por la unión de muchos (n) monosacáridos mediante (n-1) enlaces O- glicosídicos con pérdida de (n-1) moléculas de agua. - No son dulces, ni cristalizan - No son solubles en agua, aunque algunos forman soluciones coloidales (almidón) - No presentan poder reductor - Pueden ser: homopolisacáridos formados por un solo tipo de monosacárido: almidón,glucógeno, celulosa, quitina y pectina heteropolisacáridos, formados por más de un tipo de monosacárido: hemicelulosa, agar-agar, gomas vegetales y mucopolisacáridos - Desempeñan funciones estructurales (como la celulosa) y de reserva energética (como el almidón y el glucógeno). Homopolisacáridos Almidón Constituye la principal reserva energética de las plantas y es la principal fuente de glúcidos de la alimentación humana, ya que abunda en patatas, legumbres y cereales. Se almacena en los amiloplastos de las células vegetales, principalmente en semillas, raices y tallos. Está formado por la mezcla de dos polisacáridos: amilosa (lineal) y amilopectina (ramificada). En la digestión del almidón intervienen dos enzimas: α amilasa : rompe enlaces α (1→4) α dextrinasa : rompe enlaces α (1→6) Durante la digestón del almidón van apareciendo moléculas de dextrina (oligosacárido con ramificaciones), maltosa, isomaltosa y glucosa, quedando al final del proceso solamente glucosa Glucógeno Es el polisacárido de reserva energética en los animales. Se almacena en el músculo esquelético y el hígado. Su estructura es semejante a la de la amilopectina pero con ramificaciones más frecuentes (cada 8-10 restos de glucosa) Su hidrólisis total produce glucosa. La estructura más ramificada del glucógeno lo hace más fácilmente hidrolizable que el almidón En la digestión del glucógeno actúan enzimas específicos: - glucógeno fosforilasa, que rompe los enlaces α (1→4) - glucosidasa, que rompe las ramificaciones α (1→6) Celulosa Es la biomolécula orgánica más abundante en la biosfera. Está formada por unas 15000 moléculas de D- glucosa unidas mediante enlaces β (1→4) La hidrólisis de la celulosa (enzima celulasa) origina dímeros de glucosa (celobiosa) y finalmente moléculas de glucosa. La celulosa es insoluble en agua debido fundamentalmente al enorme tamaño de sus moléculas. Es, sin embargo, una sustancia hidrófila, gracias a sus grupos OH. La gran resistencia a la rotura de las fibras de celulosa es debida: - El enlace β (1→4) , confiere a la molécula una gran resistencia - Puentes de H que se establecen entre las cadenas del polímero glucosa colocadas paralelamente La mayoría de los animales no digieren la celulosa. Los herbívoros contienen en su tubo digestivo bacterias y protozoos que poseen la enzima celulasa capaz de hidrolizar el enlace β (1→4) Quitina Es un polisacárido estructural del exoesqueleto de artrópodos y la pared celular de los hongos. Es similar a la celulosa pero formado por un derivado de la glucosa. (N-acetilglucosamina) Pectina Es un polisacárido abundante en frutas con poder gelificante (mermeladas) Abunda en la pared celular (manzana, ciruela, membrillo) Es un polímero de un derivado de la galactosa (ácido D-galacturónico ) Heteropolisacáridos Hemicelulosa: Forma parte de la pared celular. Es un polímero de xilosa, arabinosa y otros monosacáridos. Agar-agar: Se obtiene de las algas rojas. Es una mezcla heterogénea de dos clases de polisacáridos: agaropectina y agarosa Se usa en el cultivo de bacterias. También se utiliza como espesante en la industria alimentaria. Gomas vegetales (arábiga, de crezo, de ciruelo, etc.): secreciones vegetales que se utilizan como pegamentos, espesantes, etc. Mucopolisacáridos: Abundan en la sustancia intercelular del tejido conjuntivo, confiriéndole viscosidad y elasticidad. La condroitina del tejido cartilaginoso, la heparina y el ácido hialurónico pertenecen a este grupo. 6. Funciones biológicas de los glúcidos a) Función energética: - Fuente de energía celular : la glucosa , también fructosa y disacáridos - Almacenamiento de energía: glucógeno (animales) y almidón (plantas) El glucógeno muscular es el combustible de reserva de las fibras musculares y su función es aportar energía para el proceso de la contracción muscular. La función del glucógeno hepático es la de suministrar glucosa para su utilización en otros tejidos a través del mantenimiento de la concentración de glucosa en sangre. b) Función estructural y mecánica. La celulosa es el componente principal de la pared de las células vegetales, La ribosa y la desoxirribosa, son componentes esenciales del RNA y del DNA respectivamente. La quitina en el exoesqueleto de artrópodos y pared celular de hongos. La pectina en la pared celular de las plantas terrestres. Algunos mucopolisacáridos determinan las propiedades mecánicas de algunos tejidos animales: ac. hialurónico (lubricante) condroitina (cementante) etc c) Función informativa. Los oligosacáridos se combinan con lípidos y proteínas de la membrana plasmática formando glicolípidos y glicoproteinas que confieren a dicha membrana su identidad. Los oligosacáridos actúan también como receptores de sustancias específicas d) Otras funciones: El gliceraldehído y la dihidroxiacetona son intermediarios en el metabolismo celular. La ribulosa es la pentosa sobre la que se fija el CO2 en el ciclo de Calvin.