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Tema 2 Carbohidratos Sus tuye la imagen y adáptala al Bioquímica e Inmunología formato con clic derecho > recortar Dr. José A. Pellicer Balsalobre Grado en Odontología Introducci...

Tema 2 Carbohidratos Sus tuye la imagen y adáptala al Bioquímica e Inmunología formato con clic derecho > recortar Dr. José A. Pellicer Balsalobre Grado en Odontología Introducción Son biomoléculas constituidas por C, H y O (a veces tienen N, S o P). Suponen aproximadamente el 75% de la materia orgánica total. Se denominan también azúcares, sacáridos, carbohidratos e hidratos de carbono (denominaciones antiguas por su sabor dulce). Fórmula empírica Cn(H2O)n o (CH2O)n (n>3) 2  Funciones biológicas Introducción Glúcido más importante y de uso inmediato : GLUCOSA ENERGÉTICA Sacarosa, almidón (vegetales) y glucógeno (animales) son formas de almacenar glucosa El enlace β impide la degradación de estas moléculas. ESTRUCTURAL Formación de estructuras que protegen a la célula (celulosa de las células vegetales, polisacáridos de las paredes bacterianas y exoesqueleto de los artrópodos). COMUNICACIÓN Sacáridos unidos a proteínas o lípidos de la CELULAR superficie celular 3 Concepto y propiedades generales Un glúcido es una cadena hidrocarbonada polialcohólica (numerosos grupos hidroxilo, ‐OH). Contiene en uno de sus átomos de carbono grupo carbonilo (C=O) El grupo carbonilo  en el extremo de la cadena (aldehídos, R‐CHO) puede situarse:  en el interior (cetonas, R‐CO‐R) 4 Tipos de estructuras GLUCOSA Proyección Fischer Proyección Silla Proyección Haworth 5 Clasificación de hidratos de carbono Fructosa Glucosa Monosacáridos: un monómero Sacarosa Disacáridos: dos monómeros Glucosa + Fructosa Oligosacáridos: Pocos monómeros ( 3 ‐10) Almidón Polisacáridos: Muchos monómeros (>11) 6  Concepto Características de los monosacáridos  Son los glúcidos más simples.  No se hidrolizan, es decir, no se descomponen en otros compuestos más simples.  Poseen de tres a siete átomos de carbono.  Los organismos heterótrofos los obtienen de los nutrientes.  El principal monosacárido es la glucosa, la principal fuente de energía de las células. 7  Clasificación Clasificación de los hidratos de carbono Clasificación según tres criterios Números de Naturaleza átomos de C que aldehído o cetona Estereoisomería contiene del monosacárido 8  Clasificación Monosacáridos Número de átomos de carbono + grupo funcional Oscila de 3 a 7. Se nombran con un prefijo que hace referencia al número de átomos de carbono, y el sufijo –osa. Ejemplos: triosas, tetrosas, pentosas, hexosas y heptosas. Hay dos grupos: aldehídos (aldosas) y cetonas (cetosas). Por ejemplo: hexosas, hay aldohexosas y cetohexosas. Aldohexosa: Cetohexosa: D‐glucosa D‐fructosa 9  Monosacáridos Aldosas ALDOTRIOSA ALDOTETROSAS ALDOPENTOSAS C quiral ALDOHEXOSAS 10 Monosacáridos Cetosas CETOTRIOSA CETOTETROSA CETOPENTOSAS C quiral CETOHEXOSAS 11 Monosacáridos Isomería estructural Tienen la misma fórmula química pero se diferencian en la localización de sus átomos y grupos funcionales. 12 Monosacáridos Estereoisomería Debida a la existencia de La presencia de carbonos asimétricos (tiene 4 Carbonos asimétricos en el sustituyentes diferentes) determina que monosacárido. también presenten isomería óptica (estereoisomería). Carbono quiral o asimétrico No Carbono quiral Cuando en un compuesto orgánico un átomo de carbono tiene unidos 4 sustituyentes distintos, se le denomina carbono quiral o asimétrico 13 Monosacáridos Formas D y L Orientación alrededor del carbono quiral más alejado del grupo carbonilo Cada carbono asimétrico tendrá dos posibles configuraciones, denominadas D o L.  Enantiómero D: el grupo hidroxilo del último carbono asimétrico está a la derecha.  Enantiómero L: el grupo hidroxilo del último carbono asimétrico está a la izquierda. 14 Monosacáridos Propiedades ópticas Los carbohidratos, al tener uno o más carbonos asimétricos, desvían el plano de luz polarizada cuando ésta atraviesa una disolución de los mismos. A la derecha son dextrógiros (+) A la izquierda levógiros (‐) Esta cualidad es independiente de su pertenencia a la serie D o L y, la desviación se debe a la ausencia de planos de simetría de la molécula. 15 Monosacáridos Cantidad de estereoisómeros Una molécula con n carbonos asimétricos tiene 2n estereoisómeros La glucosa (6 C) tiene 24 (16) estereoisómeros 16 Monosacáridos Enantiómeros Esteroisómeros que son imágenes especulares y que no se pueden superponer 17 Monosacáridos Estereoisomería espacial Enantiómeros Diasteroisómeros Epímeros Imagen No son imagen especular y no Son diasteroisómeros especular se pueden superponer. que difieren en un sólo Pueden diferir en la carbono asimétrico configuración de más de un carbono asimétrico. 18  Monosacáridos Anomería  Todos los monosacáridos, excepto triosas y tetrosas, en disolución acuosa presentan una estructura cíclica.  El grupo carbonilo tiene una gran tendencia a formar un enlace con el grupo alcohol del penúltimo carbono. 19 Monosacáridos Piranósidos Se forma una estructura cíclica o hemiacetal (unión de un aldehído y un alcohol), que se denomina piranósido (6 átomos en vértice). 20 Monosacáridos Furanósidos Se forma una estructura cíclica o hemicetal (unión de cetona y un alcohol), que se denomina furanósido (5 átomos en vértice). 21 Monosacáridos En la forma cíclica aparece una nueva forma de isomería, la Tipos de anómeros anomería. Sólo varía la configuración de ese carbono (carbono anomérico), quedando los demás con la misma disposición Anómero  Anómero β 22 Monosacáridos modificados Oxidación  Si el extremo aldehído (C1) de la molécula se oxida, el producto se nombra con el sufijo (ácido ‐ónico). En el caso de la glucosa, el producto se llama ácido glucónico.  Si el alcohol del extremo opuesto (C6) al aldehído se oxida, el producto se denomina con el sufijo (‐ácido urónico). En el caso de la glucosa, el producto se llama ácido glucurónico. 23 Monosacáridos modificados Aminación  A partir de la D‐glucosa se puede obtener α‐D‐glucosamina y a partir de la D‐galactosa, α‐D‐galactosamina. Generalmente, el grupo amino se agrega al segundo átomo de carbono de las hexosas. 24 Enlace Glucosídico  Unión covalente de dos azúcares catalizada por diferentes enzimas en función de los azúcares y del tipo de anómero.  Reacción entre un hidroxilo cualquiera de un monosacárido con el grupo OH del carbono anomérico (C1 en aldosas y C2 en cetosas) de un azúcar diferente producirá la unión mediante enlace O‐glucosídico de los dos monosacáridos. 25 Disacáridos  Son oligosacáridos formados por dos monosacáridos unidos por enlace O‐glucosídico.  Pueden hidrolizarse.  Pueden ser reductores o no. 26 Disacáridos Enlace monocarbonílico 27 Disacáridos Enlace dicarbonílico 28 Disacáridos Azúcar de mesa (1→2) No reductor Azúcar de la leche (β1→4) Reductor Azúcar de malta (1→4) Reductor 29 Trisacáridos Rafinosa Galactosa Glucosa Fructosa Sacarosa 30 Polisacáridos  Están formados por más de 11 monosacáridos.  También se denominan glicanos.  Hay de 2 tipos según su composición: homopolisacáridos y heteropolisacáridos. 31  Clasificación Homopolisacáridos  Formados por la misma unidad de monosacárido.  Se nombran con el nombre del monosacárido constituyente acabado en –ano (Ej.: glucano, manano, etc).  Los principales son los glucanos, e incluyen el almidón y el glucógeno, los dos polisacáridos de reserva en vegetales y animales.  La celulosa (pared células vegetales) y la quitina (exoesqueleto de artrópodos) tienen función estructural. 32  Clasificación Homopolisacáridos Almidón Formado por dos polímeros:  Amilosa, cadenas lineales de D‐glucosa (200‐2500 unidades) unidas por enlaces (1‐4).  Amilopectina, cadenas ramificadas con enlaces (1‐4) en la lineal y (1‐6) en los puntos de ramificación. Cada 30 residuos tiene un enlace (1‐6) 33  Clasificación Homopolisacáridos Almidón Cada 30 residuos tiene un enlace (1‐6) (1‐4) Amilosa (1‐6) Amilopectina 34 Homopolisacáridos Glucógeno  Semejante a la amilopectina pero con más ramificaciones y más unidades 120.000 moléculas de glucosa.  Se almacena en hígado, y el músculo cuando existe excedente de aporte de glucosa, y sirve de reserva en aquellas circunstancias en que la ingestión de alimentos sea deficitaria.  Extremos reductores y no‐reductores. Cada 10 residuos tiene un enlace (1‐6) 35 Homopolisacáridos Celulosa  Biomolécula más abundante de la naturaleza.  Formada por cadenas lineales de D‐glucosa unidas por enlace β(1‐4). Los enlaces no se hidrolizan por las enzimas digestivas humanas, lo que explica que no sea digerible. 36  Clasificación Homopolisacáridos Quitina  Semejante a la celulosa pero se repite la unidad N‐acetil‐2‐ glucosamina. Se encuentra fundamentalmente en el exoesqueleto de los artrópodos (insectos y crustáceos). 37 Heteropolisacáridos Peptidoglucano El componente rígido de las paredes celulares bacterianas es un heteropolímero de residuos alternos de N‐acetilglucosamina y ácido N‐acetilmurámico unidos por enlaces β(14). Bacterias Gram+. 38 Heteropolisacáridos Glucosaminoglucanos El espacio extracelular en los tejidos de los animales multicelulares está lleno de un material similar a un gel, la matriz extracelular. Los glucosaminoglucanos son una familia de polímeros lineales compuestos por unidades repetidas de disacáridos. Los glucosaminoglucanos se unen a proteínas extracelulares para formar proteoglicanos. 39  Heteropolisacáridos Glucoconjugados  Los proteoglucanos son macromoléculas de la superficie celular o de la matriz extracelular en las que una o más cadenas de glucosaminoglucanos están unidas covalentemente a una proteína de membrana o a una proteína secretada (fracción CH alta, fracción PR baja).  Las glucoproteínas tienen uno o varios oligosacáridos de diversa complejidad unidos covalentemente a una proteína. Se encuentran en la cara exterior de la membrana plasmática, en la matriz extracelular y en la sangre. Dentro de las células se encuentran en orgánulos específicos como complejos de Golgi, gránulos secretores y lisosomas (fracción PR alta, fracción CH baja).  Los glucolípidos son lípidos de membrana en los que los grupos principales hidrófilos son oligosacáridos (Tema 3). 40 Dr. José A. Pellicer Balsalobre [email protected] UCAM Universidad Católica de Murcia © © UCAM UCAM