Tema 2 Glúcidos y Lípidos PDF

TEMA 2: Glúcidos y lípidos 1.Glúcidos 1.1 Características de los glúcidos Son biomoléculas orgánicas formadas fundamentalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno. Por lo general responden a la fórmula 𝐶𝑛 𝐻2𝑛 𝑂𝑛 por lo que también se les denomina carbohidratos o hidratos de carbono. Características...

TEMA 2: Glúcidos y lípidos 1.Glúcidos 1.1 Características de los glúcidos Son biomoléculas orgánicas formadas fundamentalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno. Por lo general responden a la fórmula 𝐶𝑛 𝐻2𝑛 𝑂𝑛 por lo que también se les denomina carbohidratos o hidratos de carbono. Características comunes: Algunos glúcidos contienen también fósforo nitrógeno y azufre. Están formados por monómeros con una cadena de 3 a 7 carbonos que a su vez contiene varios grupos hidroxilo además de un grupo carbonilo. El grupo de monómeros puede variar desde 1 en el caso de los monosacáridos hasta miles en los polisacáridos. La presencia de grupos hidroxilo confiere polaridad, aunque su solubilidad depende del número de monómeros. Muchos glúcidos tienen poder reductor: reducen a otras moléculas oxidándose ellos. También se denominan azúcares ya que tiene sabor dulce sin embargo no todos presentan esta característica. Son sustancias con un gran contenido energético que liberan cuando se oxidan. 1.2 Clasificación de los glúcidos Glúcidos Monosacáridos Según la cantidad de monosacáridos Ósidos /Osas Según el nº de Según el nº monosacáridos Holósidos Según su de carbonos grupo Oligosacáridos (2-10) Heterósidos funcional Triosas/Tetrosas/ Polisacáridos (+10) Pentosas/Hexosas Según la parte Aldosas/Cetosas no glucídica Glucolípidos Glucoproteidos 2.Monosacáridos 2.1 Composición/Estructura/Clasificación Son polialcoholes, poliedroaldehídos o polihidroxicetonas Estructura básica de un monosacárido: Cadena lineal no ramificada de 3 a 7 carbonos unidos por enlaces simples Grupo funcional carbonilo (C=O): si está en el C1 forma un grupo aldehído y si está en el C2 forma un grupo cetona. Varios grupos funcionales hidroxilo: cada C restante está unido a un grupo hidroxilo (-OH) y saturados con hidrógenos (-H). Clasificación de los monosacáridos: Según su grupo funcional: − Aldosas: contienen un grupo funcional aldehído. − Cetosas: contiene un grupo funcional cetona. Según el nº de C: Triosas (3), Tetrosas (4), Pentosas (5), Hexosas (6) Los más sencillos tienen 3 átomos de carbono y son: gliceraldehído (aldosa), dihidroxiacetona (cetosa). A partir de ellos, añadiendo C, se obtienen el resto de aldosas y cetosas. 2.2 Propiedades de los monosacáridos Debido a sus características químicas tienen las siguientes propiedades: Solubles en agua: los grupos hidroxilo (-OH) son polares y establecen puentes de hidrógeno con moléculas de agua. Poder reductor: debido a la presencia del grupo carbonilo pueden reducir el cole en compuestos como el licor de Fehling: Caramelizar: con el calor se derriten sus cristales Tienen isomería: Propiedad de las sustancias químicas con la misma fórmula molecular pero diferente fórmula estructural, presentan distintas características físicas o químicas. Tipos de isomería: Isómeros estructurales: moléculas con la misma fórmula empírica y diferente grupo funcional. Estéreoisomería: se debe a la presencia de C asimétricos (C unidos a cuatro grupos funcionales distintos). Tiene 2 tipos: El número de estereoisómeros es de 2𝑛 n= nº de C asimétricos presentes. Enantiómeros: Todos los grupos hidroxilo (-OH) unidos a C asimétricos se disponen en posición contraria, son imágenes especulares. La posición del hidroxilo más alejado del grupo funcional permite diferenciar entre 2 tipos: serie D (derecha) y serie L (izquierda).  Epímeros: difieren en la posición del grupo hidroxilo de un solo carbono asimétrico. Isómeros ópticos: desvían el plano de luz polarizada en distintos sentidos debido a la presencia de carbonos asimétricos. Dextrógiro: desvía la luz a la derecha. Levógiro: desvía la luz a la izquierda. 2.3 Estructura cíclica de los monosacáridos En disolución acuosa los monosacáridos de 5 o + C adoptan una estructura cíclica en forma pentagonal (furano) o hexagonal (pirano). Se forman dos tipos de enlaces: Hemiacetal: reacciona el grupo aldehído y grupo hidroxilo. (Glucosa: aldehído C1 + hidroxilo C5). Hemicetal: reacciona el grupo cetona y grupo hidroxilo. (Fructosa: cetona C2 + hidroxilo C5). Como consecuencia de la ciclación aparece un C asimétrico llamado carbono anomérico da lugar a dos nuevos isómeros espaciales o anómeros que se diferencian en la posición relativa del grupo hidroxilo (-OH). Anómero : hidroxilo por debajo del C asimétrico. Anómero : hidroxilo por encima del C asimétrico.  2 3 1 2.4 Importancia biológica de los monosacáridos En la naturaleza se pueden encontrar en estado libre formando parte de azúcares más complejos: Triosas: D-gliceraldehído y dihidroxiacteona abundantes en el interior de la célula en la degradación de glúcidos. Tetrosas: Eritrosa en las células vegetales, fijación CO2  Pentosas: No están en estado libre: − D-ribosa: ATP y ARN D-ribulosa: fijación CO2 Ribosa (aldopentosa) Ribulosa (centopentosa) − D-xilosa: xilano en la madera − L-arabinosa: goma arábiga: azúcar en la naturaleza en forma de L. Hexosas: Los más abundantes en la naturaleza: − D-glucosa: frutas, sangre y formando polímeros como almidón/glucógeno y estructurales como la celulosa. − D-galactosa: forma la lactosa. − Manosa: polisacáridos vegetales. − D-fructosa/levulosa: fruta, unida a la glucosa formando sacarosa. 2.5 Derivados de los monosacáridos Surgen por oxidación o reducción de los átomos de carbono o por sustitución de alguno de los grupos hidroxilo por otro grupo funcional: Aminoazúcares: hidroxilo sustituido por amino. Azúcares-alcoholes: reducción carbonilo a hidroxilo. Azúcares-ácidos: oxidación grupo carboxilo. Desoxiazúcares: perdida de un O por reducción. Azúcares-fosfato: unidos a un fosfato por enlace éster. 3. Ósidos Formulados por la unión de monosacáridos o derivados de ellos por enlaces O-glucosídicos. 3.1 Enlace O-glucosídico Se forma cuando reaccionan el hidroxilo del carbono anomérico del primer monosacárido y un hidroxilo del segundo monosacárido, se libera una molécula de agua y los dos monosacáridos quedan unidos a través de un puente de oxígeno. 2 tipos de enlace: Enlace glucosídico monocarbonílico: el hidroxilo del segundo monosacárido está unido a un C anomérico. El enlace tiene lugar entre los grupos hidroxilo. Queda un C anomérico libre y el disacárido que se forma mantiene su poder reductor. (Lactosa). Enlace glucosídico dicarbonílico: el hidroxilo del segundo monosacárido está unido al C anomérico. El enlace tiene lugar entre los hidroxilos de C anoméricos. Al no haber ningún C anomérico libre no tiene poder reductor. (Sacarosa). Nomenclatura: el nombre del primer monosacárido -osil + (nº C unidos mediante enlace glucosídico) + nombre del segundo monosacárido -osa (monocarbonílico) -ósido (dicarbonílico). -D-glucopiraanosil (1→4) -D-glucopiranosa 3.2 Holósidos: oligosacáridos Formados por un pequeño número de monómeros unidos mediante enlaces O-glucosídicos. Disacáridos: son los oligosacáridos más abundantes en la naturaleza sin estar unidos a otras biomoléculas. Los más importantes son: Lactosa: presente en la leche. Se hidroliza en el tracto digestivo gracias a la lactasa, encima que se produce en las glándulas intestinales y que se fueran a la lactosa en los monosacáridos que la componen. La lactosa tiene poder reductor. Maltosa: cebada. Aparece en el tracto digestivo como resultado de la hidrólisis del almidón por la enzima amilasa. Tienen poder reductor. Sacarosa: azúcar que consumimos. La hidroliza la enzima sacarasa, descomponiéndola. No tiene poder reductor. Celobiosa: No se encuentra libre en la naturaleza, es resultado de la degradación de la celulosa por la celulasa. Tiene poder reductor. 3.3 Holósidos: polisacáridos Glúcidos complejos formados por más de 10 monómeros. Pueden llegar a contener miles de moléculas de monosacáridos o derivados de monosacáridos unidos por enlaces O-glucosídicos. Pueden tener ramificaciones, su masa molecular es elevada y su solubilidad en agua es escasa. No tienen sabor dulce ni poder reductor. Algunos son utilizados por los seres vivos como reserva energética mientras que otros tienen función estructural. Homopolisacáridos: están formados por un solo tipo de monosacárido o derivado de él. − Almidón: principal polisacárido de reserva en las plantas. Se hoy sintetiza en las células vegetales como resultado del proceso de fotosíntesis y se acumula en el citoplasma en forma de gránulos. Tiene dos polímeros: o Amilosa: polímero constituido por cadenas lineales no ramificadas ni unidades de -D-glucosa, unidas mediante enlaces (1→4). Cadenas de hasta 500.000 glucosas. Tiene una estructural helicoidal. o Amilopectina: polímero formado por cadenas ramificadas de α-D-glucosa. Pueden contener hasta 100M de glucosas. En las cadenas lineales los enlaces son (1→4) y en las ramificaciones (1→6). Las ramificaciones se dan cada 24-30 glucosas. El almidón se puede degradar completamente transformándose en glucosa. La enzima amilasa rompe los enlaces (1→4) generando glucosa y maltosas, la glucosidasa hidroliza los enlaces (1→6), rompiendo las ramificaciones; hola maltasa rompe el enlace (1→4) de las maltosas obtenidas por la amilasa, generando glucosas. − Glucógeno: polisacárido de reserva de las células animales. Polímero formado por unidades de -D-glucosa unidas por enlaces α(1→4). Tiene ramificaciones Unidas mediante enlaces (1→6), tiene mayor grado de ramificación que la amilopectina, aparecen cada 8-12 glucosas. La hidrólisis del glucógeno se produce por dos enzimas: la glucógeno- fosforilasa rompe los enlaces α(1→4) y libera un derivado fosforilado de la glucosa; la glucosidasa actúa en las ramificaciones rompiendo los enlaces (1→6) y liberando glucosas.  − Celulosa: polisacárido con función estructural que constituye las paredes de las células vegetales. Polímero formado por cadenas lineales sin ramificaciones de entre 300-15000 -D-glucosa unidas por enlaces (1→4). Las glucosas se organizan en cadenas paralelas formando fibrillas que interaccionan entre sí mediante puentes de H. Las fibrillas se agrupan en fibras dando lugar a una estructura compacta fibrosa y resistente. La celulasa hidroliza los enlaces (1→4) transformándolos en glucosa y celobiosa. Solo los rumiantes son capaces de absorber la glucosa procedente de la celulosa gracias a las bacterias de su tubo digestivo. − Quitina: polisacárido con función estructural que constituye las paredes celulares de los hongos y el exoesqueleto de artrópodos. Polímero constituido por unidades de N-acetil-D-glucosamina (derivado de la glucosa), que se unen mediante enlaces glucosídicos (1→4). Su estructura es similar a la de la celulosa pero forma un mayor número de puentes de H, por lo que las cadenas lineales se unen entre sí formando capas; estas capas se unen constituyendo una estructura insoluble, compacta y muy resistente. Heteropolisacáridos: formados por más de un tipo de monosacárido o derivado de él. − Hemicelulosas: forman parte de la pared celular de las células vegetales. − Pectinas: forman la lámina media de la pared celular de las células vegetales. − Agar-agar: forma parte de las paredes celulares de las células de algunas algas. − Mucopolisacaridos: o Ácido hialurónico: se halla en la sustancia intersticial de los tejidos conectivos de los vertebrados. o Heparina: potente inhibidor de la coagulación de la sangre. 3.4 Heterósidos Biomoléculas constituidas por una parte glucídica y otra parte no glucídica, denominada aglucón. Glucolípidos: la parte no glucídica es un lípido, la ceramida. Forman la membrana plasmática donde tienen una función en el reconocimiento celular. Glucoproteidos: su parte no glucídica es proteica: − Mureínas: componente fundamental de las paredes celulares bacterianas. − Mucianas: se encuentran en la matriz extracelular de los tejidos conectivos y en secreciones. − Glucoproteínas: fibrinógeno: interviene en la coagulación de la sangre; glucocálix: recepción de señales y reconocimiento celular; hormonas gonadotrópicas. 4.Lípidos 4.1 Generalidades Biomoléculas orgánicas de naturaleza química muy diversa. Características: constituidos por un esqueleto de carbono al que se unen H y O, algunos también contienen F, N y S. Su densidad es baja y suelen presentar tacto untuoso. Son moléculas apolares, solubles en disolventes orgánicos apolares e insolubles en disolventes polares (agua). Sustancias hidropónicas, no establecen interacciones con el agua. A pesar de esto contienen una parte polar hidrofílica, qué tiende a interactuar con el agua. Muchos tienen un gran contenido energético que liberan cuando se oxidan. 4.2 Clasificación lípidos Saponificables: en su estructura contienen ácidos grasos que se unen a otras moléculas mediante enlaces éster. Son: acilglicéridos, fosfolípidos, glucolípidos y ceras. No saponificables: no tienen ácidos grasos en su composición. Son: terpenos, esteroides y prostaglandinas.  4.3 Ácidos grasos Cadena larga hidrocarbonada con un grupo carboxilo terminal. Son moléculas anfipáticas, tienen una parte polar/hidrofílica (grupo COOH) y una parte apolar/hidrofóbica (cadena hidrocarbonada). Según las características de la cadena carbonada se clasifican en: − Ácidos grasos saturados: cadena con solo enlaces simples. Temperatura de fusión elevada y sólidos a temperatura ambiente. − Ácidos grasos insaturados: cadena con uno o varios enlaces dobles. Temperatura de fusión más bajas y en estado líquido a temperatura ambiente. El enlace doble les confiere rigidez. 2 conformaciones: o Conformación cis: las dos partes de la cadena se encuentran al mismo lado del enlace doble, curvando la cadena. o Conformación trans: las dos partes de la cadena se sitúan de manera opuesta, creando una estructura lineal. Esterificación: reacción por la que un ácido graso reacciona con un alcohol formando un éster y liberando agua. Saponificación: el grupo OH de la base rompe el enlace éster. Las sales de ácidos grasos se denominan jabones.  5. Tipos de lípidos 5.1 Lípidos saponificables Función de reserva energética y forman estructuras en los organismos. Son: acilglicéridos, fosfolípidos, glucolípidos y céridos. Acilglicéridos: Moléculas formadas por ésteres de glicerina y varios ácidos grasos. Resultan de la esterificación de los OH de la glicerina con 1-2-3 ácidos grasos, dando lugar a monoacilglicéridos, diacilgliceroles o triacilgliceroles. Los más comunes son los triacilglicéridos/triglicéridos/grasas. Sobre estos: − Hidrólisis: se puede producir de dos formas: o Hidrólisis enzimática: separación de glicerina y ácidos grasos por lipasas (ubicadas en los jugos digestivos, proceso de digestión de grasas). o Hidrólisis química/saponificación: una grasa con base fuerte da como producto la glicerina y las sales de los ácidos que la componían. − Clasificación: Aceites: grasas líquidas formadas por ácidos grasos insaturados. Sebos: grasas sólidas formadas por ácidos grasos saturados. − Funciones: Reserva energética, aislante térmico y protección mecánica. Fosfolípidos: Unión de un alcohol (glicerina/esfingosina) con 1-2 ácidos grasos y un ácido fosfórico, unido a un aminoalcohol. Son anfipáticas. − Clasificación según su composición: o Glicerofosfolípidos: Aminoalcohol (colina, etanolamina, serina..) + ácido fosfórico + gliceria + ácido graso insaturado y ácido graso saturado. Se nombran con fosfatifil- Ej: fosfatidilcolina (lecitina). Función: base membranas plasmáticas, forman bicapas con la cabeza polar en el lado acuoso.  o Esfingolípidos: Ceramida (esfingosina + ácido graso de cadena larga) + ácido fosfórico + aminoalcohol. Los más importantes: esfingomielinas. Función: vainas de mielina que recubren las neuronas. Glucolípidos:Ceramida + 1 o + glúcidos (monosacáridos o oligosacáridos). Función: formar parte de la membrana celular, en el reconocimiento celular; la parte glucídica forma parte de la glucocálix. − Clasificación: Cerebrósidos: ceramida + monosacárido (glucosa/galactosa) Función: vainas de mielina. Gangliósidos: ceramida + oligosacárido. Función: membranas glóbulos rojos y neuronas.  Céridos/ceras: Ácidos grasos de cadena larga que esterifican con monoalcoholes de cadena larga. Lípidos sólidos muy apolares e hidrofóbicos (insolubles en agua). Función: impermeabilizar estructuras de los seres vivos. 5.2 Lípidos insaponificables Terpenos/isoprenoides: fromadas por la polimerización de o + isoprenos. Pueden tener una estructura lineal o cíclica. Isopreno: Función y clasificación según la cantidad de isoprenos: − Monoterpenos (2 isoprenos): componentes de las esencias vegetales (mentol, geraniol, limoneno…). − Sesquiterpenos (3 isoprenos): esencias vegetales (farnesol). − Diterpenos (4 isoprenos): vitaminas A, E y K. Pigmentos vegetales que participan en la fotosíntesis (fitol, que forma parte de la clorofila). − Triterpenos (6 isoprenos): escualeno (precursor del colesterol). − Tetraterpenos (8 isoprenos): pigmentos llamados carotenoides (xantófilas y carotenos). − Politerpenos (muchos isoprenos): sustancias vegetales cicatrizantes y defensivas: Caucho.  Esteroides: formadas por derivados del esterano (ciclopentanoperhidrofenantreno: − Esteroles: esterano + hidroxilo: o Colesterol: forma parte de la membrana plasmática, reduciendo la movilidad de los fosfolípidos, ya que es anfipática. o Ácidos biliares: emulsión de grasas en la digestión: ácido cólico. − Hormonas esteroideas: esterano + otros grupos funcionales: o Hormonas suprarrenales: Cortisol: respuesta al estrés. Aldosterona: función renal. o Hormonas sexuales: estrógenos, testosterona y progesterona: regulan la reproducción sexual. Prostaglandinas: formadas por ácidos grasos poliinsaturados 20C + anillo 5C. Funciones: − Regular la contracción y la relajación de músculos lisos. − Favorecer la respuesta inflamatoria. − Regular la temperatura corporal. − Estimulación de las terminaciones nerviosas del dolor. − Aumentar la secreción de mucus gástrico protector. − Regular la agregación de las plaquetas (coagulación de la sangre). − Eliminación de sustancias en el riñón. − Descenso de la presión arterial.