Bioquímica Sesión 5 Propedéutica 2024 - PDF

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE QUERÉTARO FACULTAD DE MEDICINA LICENCIATURA EN MEDICINA CURSO PROPEDÉUTICO 2024 FUNDAMENTOS BÁSICOS DE BIOQUÍMICA CARBOHIDRATOS CARBOHIDRATOS D. C. Sarahí Rodríguez González ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN Biomoléculas Biomoléculas: agrupadas en 4 principales...

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE QUERÉTARO FACULTAD DE MEDICINA LICENCIATURA EN MEDICINA CURSO PROPEDÉUTICO 2024 FUNDAMENTOS BÁSICOS DE BIOQUÍMICA CARBOHIDRATOS CARBOHIDRATOS D. C. Sarahí Rodríguez González ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN Biomoléculas Biomoléculas: agrupadas en 4 principales grupos: Ø Ø Ø Ø Carbohidratos Lípidos Proteínas Ácidos nucleicos ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN CARBOHIDRATOS ü Son las biomoléculas más abundantes de la tierra. ü Tambien conocidos como azúcares. ü Sirven como almacenes de energía, combustible, y metabolitos intermediarios, adémas de tener función estructural. (Nelson 2015) ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN. CARBOHIDRATOS Ø La combustión de 1 g de carbohidratos produce unas 4 Kcal. Ø Presentan carbonilos y alcoholes los cuales permiten relacionarse con el agua más fácilmente que otras moléculas como los lípidos. (Nelson 2015) ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN. MONOSACÁRIDO Ø Es el compuesto más sencillo con la formula empírica Cn(H20)n. Ø Esta denominación se dio por primera vez cuando sólo se conocía la estequiometría de los sacáridos y pensaban que sólo se presentaban como “carbonos hidratado”. Ø Esta formula es simplista por que no considera aquellos que son complejos (grupo amina, sulfato y fosfato). Cn(H2O)n (Mathews 2004) ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN. MONOSACÁRIDO ü Los monosacáridos no se pueden hidrolizar hacia carbohidratos más simples. ü Para el nombre, se agrega el número de carbonos (3-7) antes del sufijo osa. ü Se clasifican según la cantidad de carbonos en su cadena: Nombre Número de carbonos Fórmula Aldosas Cetosas Triosas 3 carbonos C3H6O3 Gliceraldehído Dihidroxiacetona Tetrosas 4 carbonos C4H8O4 Eritrosa Eritrulosa Pentosas 5 carbonos C5H10O5 Ribosa Ribulosa Hexosas 6 carbonos C6H12O6 Glucosa Fructosa Heptosas 7 carbonos C7H14O7 - Sedoheptulosa (Mathews 2004) ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN. MONOSACÁRIDO Se clasifican dependiendo del número de carbonos en su estructura: Ø Triosas: Biomoléculas simples, presentan 3 carbonos. Existen dos : Dihidroxiacetona. (Nelson 2015) Gliceraldehído y la ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN. CETOSAS (Mathews 2004) ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN. ALDOSAS (Mathews 2004) ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN. ISOMETRÍA Ø Dos compuestos se consideran Isómeros cuando presentan estructuras diferentes pero presentan la misma fórmula molecular. Ø Este cambio provoca que tengan diferentes propiedades físicas y/o químicas. (Nelson 2015) ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN. ISOMETRÍA ÓPTICA Existen moléculas que coinciden en todas sus propiedades excepto en su capacidad de desviar el plano de luz polarizada. (Murray, 2010) ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN. ISOMETRÍA ÓPTICA En los carbohidratos pueden presentarse tres estereoisómeros: 1. Enantiómeros 2. Diasterómeros 3. Epímeros (Murray, 2010) ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN. ISOMETRÍA ÓPTICA El número de isómeros depende del número de carbonos quirales en la cadena. El carbono asimétrico o quiral es un átomo de carbono que presenta cuatro sustituyentes diferentes (Murray, 2010) ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN. ISOMETRÍA ÓPTICA La importancia de ubicar los carbonos quirales, es conocer el sitio de modificación en su orientación del OH de la cadena, apareciendo de un lado u otro. Espejo Enantiómeros (Murray, 2010) ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN. ISOMETRÍA ÓPTICA El cambio del OH en el carbono más distal del grupo funcional (aldehído o cetona) determina la configuración D (derecha, dextrorrotatorio [+]) o L (izquierda, levorrotatorio [-]). D (+) Glucosa (Mathews 2002) L (-) Glucosa D (+) Manosa L (-) Manosa ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN. Diastereómeros: No presentan entre sí una relación de objeto imagen, es decir, no son enantiómeros. (Mathews 2002) ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN Epímeros: Tienen una configuración diferente en uno solo de sus carbonos asimétricos, específiamente en sus carbonos 2,3 o 4. D-Manosa (Epímero de la D-Glucosa en C-2) D-Glucosa D-Galactosa (Epímero de la D-Glucosa en C-4) Entre la D-Manosa y la D-Galactosa son Isómeros ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN PROYECIONES DE FISCHER Y HAWORTH Las aldohexosas tienen la capacidad de generar también dos anillos diferentes. Anómeros un carbono que hace referencia al carbono carboxílico que se transforma en un nuevo centro quiral tras una ciclación hemicetal o hemiacetal. (Mathews 2002) ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN. DERIVADOS DE LOS MONOSACÁRIDOS Los grupos hidroxilo pueden ser sustituidos o el sitio de unión con otros grupos funcionales. Ésteres de Fosfato Ácidos y Lactonas Alditoles Aminoazúcares Glucósidos Desoxiderivados (Mathews 2002) ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN. DISACÁRIDOS Ø El enlace glucosídico se puede establecer como resultado de la condensación de dos grupos hidroxilos de diferentes monosacáridos, con la liberación de una molécula de H2O. Ø Según la naturaleza del grupo reaccionante los enlaces glucosídicos se distinguen O-glicósidos (a partir de un OH), N-glicósidos (a partir de un NH2) y S-glicósidos (a partir de un SH). Enlace monocarbonílico: enlace entre el grupo hidroxilo del carbono anomérico del primer monosacárido y otro grupo alcohol del segundo monosacárido (que no sea el de su carbono anomérico). Enlace dicarbonílico: Enlace entre los dos grupos hidroxilos de los carbonos anoméricos de los dos monosacáridos. (Mathews 2002) ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN. DISACÁRIDOS ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN. DISACÁRIDOS ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN. DISACÁRIDOS Ø Glucosidasas (glucósido hidrolasa), catalizan la hidrólisis del enlace glicosídico para generar 2 sacáridos. Ø Son un grupo de enzimas muy comunes en la naturaleza, y forman parte de la principal maquinaria para el catabolismo de los di- oligo- y polisacáridos. (Mathews 2002) ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN. DISACÁRIDOS Si el enlace fue de tipo MONOCARBONÍLICO entonces al primer monosacárido se le agrega la terminación OSIL y el segundo monosacárido se le agrega la terminación OSA. Si el enlace fue de tipo DICARBONÍLICO entonces al primer monosacárido se le agrega la terminación OSIL y el segundo monosacárido se le agrega la terminación OSIDO. (Mathews 2002) ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN DISACÁRIDOS (Mathews 2002) ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN. POLISACÁRIDOS Son macromoléculas complejas de alto peso molecular formadas por la unión de 11 o más monosacáridos mediante enlaces glucosídicos. (Mathews 2002) ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN. POLISACÁRIDOS (Mathews 2002) ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN POLISACÁRIDOS Almidón: Es un compuesto de almacén de energía en las platas compuesto por dos molecular amilosa + amilopectina. Se encuentra en casi todos los vegetales (semillas de cereales, tubérculos y las frutas no maduras contienen una [ ] mayor. Puede llegar a constituir hasta el 70% del peso de granos (maíz y trigo) o de tubérculos. La amilasa y la amilopectina se consideran Homopolisacaridos (α-D-glucopiranosa) denominados como Glucanos, polímeros de glucosa. El almidón puede ser degradado por muchas enzimas. En los mamíferos, estas enzimas se llaman amilasas, y se producen sobre todo en las glándulas salivares y en el páncreas. (Mathews, 2002) ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN. POLISACÁRIDOS La amilosa es un polímero lineal formado por 250-300 unidades de D-glucopiranosa con enlaces α(1-4), exclusivamente. Forma estructura helicoidal. (Mathews, 2002) ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN. POLISACÁRIDOS La amilopectina Es un polímero ramificado, compuesto por unas 1000 unidades de α -D-glucopiranosa. Además de las uniones α(1-4) contiene uniones α(1-6). Las uniones (α 1-6) están regularmente espaciadas (cada 25-30 residuos de glucosa), y son los puntos por donde se ramifica la estructura. Cada rama contiene únicamente uniones α(1-4). (Mathews 2002) ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN Glucógeno POLISACÁRIDOS Se deposita principalmente en el hígado y músculo. Es el principal almacén de energía en las células eucariotas animales. Se consideran Homopolisacarido (α-D-glucopiranosa) denominado como Glucano, polímero de glucosa. Es un polímero ramificado con enlaces α(1-4) y algunos α(1-6). Su estructura es similar a la de la amilopectina, pero con ramificaciones más frecuentes (cada 8-12 monómeros de glucosa), y su peso molecular es mucho más elevado (de hasta varios millones de dalton). (Mathews 2002) ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN POLISACÁRIDOS Polisacáridos Estructurales Existe una gran variedad de carbohidratos estructurales como: 1. Celulosa 2. Quitina (no fibrosas), 3. Queratina 4. Colágeno (Fibrosas). Las plantas no sintetizan polisacáridos fibrosos. (Mathews 2002) ESTRUCTURA QUÍMICA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN Celulosa POLISACÁRIDOS Es el principal componente de la pared celular de los vegetales. Se puede considerar como la molécula orgánica más abundante en la naturaleza. Es un polímero lineal de varios miles de glucosas unidas por enlaces β(1-4). Tiene una estructura lineal o fibrosa, en la cual se establecen múltiples puentes de hidrógeno entre los grupos hidroxilo de distintas cadenas yuxtapuestas, haciéndolas impenetrables al agua, y originando fibras compactas que constituyen la pared celular de las células vegetales Las enzimas de los animales no son capaces de catalizar el enlace β(1-4), los rumiantes pueden realizarlo pero en función de las bacterias presentes en el rúmen. (Mathews 2002) GLICOPROTEÍNAS, PROTEOGLICANOS, MUCOPOLISACÁRIDOS POLISACÁRIDOS Polisacáridos derivados: Son polímeros de elevada masa molecular, formados por la condensación acetálica de monosacáridos derivados. Forman un grupo bastante heterogéneo de polímeros. Atendiendo a criterios estructurales pueden dividirse en tres clases: A) Homopolisacáridos B) Heteropolisacáridos C) Heteropolisacáridos ramificados de estructura compleja (Mathews 2002) GLICOPROTEÍNAS, PROTEOGLICANOS, MUCOPOLISACÁRIDOS POLISACÁRIDOS Homopolisacáridos (QUITINA) Es un polisacárido estructural propio del exoesqueleto de los artrópodos (crustáceos, insectos, etc.) y de las paredes de los hongos. Está formado por unas 120 unidades de Nacetilglucosamina en enlaces β(1-4). Es un polisacárido de estructura fibrosa como la celulosa. (Mathews 2002) GLICOPROTEÍNAS, PROTEOGLICANOS, MUCOPOLISACÁRIDOS POLISACÁRIDOS Heteropolisacáridos (GLUCOSAMINOGLICANOS / Mucopolisacáridos) Son polímeros de unidades repetidas de disacáridos, en los que uno de los azúcares es la Nacetilgalactosamina o la N-acetilglucosamina (o uno de sus derivados). Todos son de tipo ácido por la presencia de grupos fosfatos o carboxilatos. Sus funciones son estructurales y no estructurales. Forman complejos proteoglucanos. (Mathews 2002) GLICOPROTEÍNAS, PROTEOGLICANOS, MUCOPOLISACÁRIDOS POLISACÁRIDOS Tipo Monosacárido A Monosacárido B Número de veces que se repite el disacárido Ácido hilaurónico Ácido-DGlucorónico N-acetil-DGlucosamina 8-50, 000 Piel, Tejido conectivo, Humor vítreo, Cartílago y Líquido sinovial Ácido-DGlucorónico N-Acetil -DGalactosamina 4-sulfato 10-100 Arterias, Piel, Hueso, Cartílago y Córnea Ácido-DGlucorónico N-Acetil-DGalactosamina 6-sulfato 10-100 Arterias, Piel, Hueso y Córnea 30-80 Válvulas cardiacas, Corazón, Vasos, Sangre y Piel Condroitin4-sulfato Condroitin6-sulfato Dermatán sulfato ÁcidoLidurónico Ó Ácido-DGlucorónico N-Acetil-DGalactosamina 5,6 sulfato Localización GLICOPROTEÍNAS, PROTEOGLICANOS, MUCOPOLISACÁRIDOS POLISACÁRIDOS Enlace N-glicosídico Glucoproteínas. Ø Más de la mitad de todas las proteínas eucariotas tienen cadenas de oligosacáridos o polisacáridos unidas a ellas en forma covalente. Presentan Enlace O-glicosídico funciones muy diversas. Ø Pueden ser Glucoproteínas con enlaces N- y con enlaces O-. (Mathews 2002) GLICOPROTEÍNAS, PROTEOGLICANOS, MUCOPOLISACÁRIDOS POLISACÁRIDOS Glucolípidos Los oligosacáridos se unen a los lípidos mediante un enlace O-glicosídico a un grupo OH del lípido. Entre las funciones que llevan a cabo los oligosacáridos unidos a lípidos o a proteínas de la superficie celular caben destacar: – – Función estructural. La presencia del oligosacárido puede participar en el proceso de plegamiento correcto de la molécula. Además, confiere mayor estabilidad a las proteínas de membrana, ya que al ser muy polares, facilitan su interacción con el medio. (Mathews 2002) GLICOPROTEÍNAS, PROTEOGLICANOS, MUCOPOLISACÁRIDOS POLISACÁRIDOS Polímeros Ramificados de Estructura Compleja Forman parte de la pared celular de las Eubacterias (peptidoglicano). Según la estructura de la pared bacteriana, las eubacterias se clasifican en Gram-positivas y Gram-negativas, en función de que den positivo o no a un procedimiento de tinción desarrollado por el microbiólogo danés Gram (1853-1938). Aspecto de las bacterias al microscopio óptico (Mathews 2002) UNIDAD 5 / NOTAS El presente documento tiene como finalidad servir exclusivamente de orientación y guía para el estudio de la unidad respectiva. Se recomienda estudiar y leer el material de apoyo enlistado en el programa de la materia. Es importante recordar, que las evaluaciones NO se basarán únicamente en el material aquí presentado. En caso de presentar alguna duda o sugerencia le pedimos se acerque al profesor, quien con gusto estará para atenderle. Ultima actualización en Enero 2024