CarbohidratosAntonio E. Serrano PhD. MT.Cátedra de Bioquímica - 2012@xideralxideral.com

Sumario

• Características generales

• Clasificación según:• Grupo funcional• Nº de carbonos

• Carbono asimetrico• Esteroisomeros• Enantiómeros• Epímeros

• Monosacaridos• Disacaridos• Polisacaridos

Características• Son almacén de energía.

• Ejemplo: almidón, glucógeno.

• Forman parte de la trama estructural del ADN y del ARN y de paredes celulares de bacterias y plantas (celulosa).

• Están unidos a muchas proteínas y lípidos (glicoproteínas y glicolípidos).

Clasificación segun grupo Funcional

Polihidroxialdehídos Polihidroxicetonas

Clasificación segun nº Carbonos

• (CH2O)n

(n=3, 4, 5, 6, 7• Triosas: son los

más simples.

• Gliceraldehído (aldosa)

• Dihidroxiacetona (cetosa)

Clasificación segun nº Carbonos

• Hexosas: azúcares más abundantes en la naturaleza.

• Ejemplos: glucosa, fructosa, galactosa.

Glucosa: polihidroxialdehído

Monosacáridos

Reaccion de Ciclación

Proyección de HarworthProyección de Fisher

Ciclación de Pentosas y Hexosas• Anillos Furanósicos y Piranósicos• Proyección de Haworth=

Piranosa y Furanosa

• La presencia de 5 ó 6 át. de C en la cadena proporciona a estos compuestos la posibilidad de formar estructuras de anillo muy estables mediante la formación de:

• Un enlace hemiacetal interno, en el caso de las aldosas

• Un hemicetal interno si son cetosas

• La formación de la estructura cíclica se produce de la misma manera que los alcoholes reaccionan con los grupos carbonilo de aldehídos o las cetonas.

Ciclación de Pentosas y Hexosas

Proyección de Haworth

Aldosa de 6 át.de C

Cetosa de 6 át.de C

Hemiacetal

Hemicetal

1

5

5

1

1

5

1

5

αGlucosa

βGlucosa

Ciclación de la Glucosa

Derivados de Azúcares

Carbono Asimétrico• Los Carbonos

Asimétricos originan estereoisómeros: 2n

• Donde n=Nº de carbonos quirales

• El gliceraldehído tiene un solo C asimétrico

• Existen 2 estereoisómeros:• D-Gliceraldehído• L-Gliceraldehído

OH derecha

Proyección de Fisher

Estereoisómeros• Son compuestos que poseen la misma formula molecular pero

diferente formula desarrollada

C6H12O6 C6H12O6

Carbono Asimétrico

• Los Monosacáridos en estado natural pertenecen a la serie D

Carbono Asimétrico• Si hay más de un C asimétrico:• D y L se refieren a la posición del grupo OH en el C asimétrico

más alejado del grupo aldehído o cetona

Ver carbono 5

Hexosas

1

Estereoisómeros• Moléculas que difieren

en la orientación espacial de sus átomos.

• Existen 2 estereoisómeros para el Gliceraldehído:• D-Gliceraldehído• L-Gliceraldehído

• Ambas formas son Enantiómeros (imágenes especulares no superponibles)

Enantiomeros D Y L

Enantiómeros Totales

• n=2,• 22=4 estereoisómeros

• 2 enantiómeros D• 2 enanitiómeros L

Enantiómeros Totales

• n=4 • Por lo tanto 24=16 estereoisómeros

• 8 enantiómeros D• 8 enantiómeros L

* *

Epímeros• Son los D-azúcares que se diferencian en la configuración de

un sólo C asimétrico. • Ejemplo: D-Glucosa y D-Manosa son Epímeros en C-2

* *

El resto de isómeros ópticos que no son enantiómeros ni epímeros se denominan diastereómeros.

Uniones a y b

Ejemplo: Enlace (β1-4) en la celulosa –celulasas- Enlace (α1-4) en el glicógeno

Anómeros• Un aspecto importante del proceso

es que al formarse el correspondiente hemiacetal, el C-1 de la glucosa (que inicialmente era no quiral) se transforma en un carbono quiral (con 4 sustituyentes distintos).

• Este nuevo carbono quiral recibe el nombre de anomérico y da lugar a dos estructuras denominadas anómeros.• Anómero α con el grupo hidroxilo del C-

1 por debajo del anillo.• Anómero ß con el grupo hidroxilo por

encima del anillo.

• Así, por ciclación de la D-glucosa obtenemos los hemiacetales α-D-glucopiranosa y la ß-D-glucopiranosa

Clasificación• Según las unidades elementales que los constituyen pueden clasificarse en:

• -Osas• Monosacáridos

• 3 a 7 átomos de C

• -Ósidos:• Disacáridos

• 2 Monosacáridos

• Oligosacáridos• 3 a 10 monosacáridos

• Polisacáridos• Homopolisacárido: Celulosa• Heteropolisacárido: Peptidoglicano, Proteoglicanos

Monosacáridos Principales• GLUCOSAEs el producto final de la digestión de los carbohidratos produciendo el grupo acetilo que entra en el ciclo del ácido cítrico como acetyl-coenzima A, mantener el nivel adecuado de glucosa en la sangre es papel de la hormona Insulina y del Glucagon. En la sangre existe una concentración de glucosa constante de 70-100 mg/100 ml también la glucosa se encuentra en las uvas, la miel y otras frutas.

• FRUCTOSASe le llama azúcar de la fruta o Levulosa está presente en las frutas y la miel, forma parte de la sacarosa o azúcar de mesa .

• RIBOSA. – DESOXIRIBOSALa Ribosa es el azúcar que se encuentra en los ácidos nucleicos ARN y sirve para la transcripción genética La Desoxirribosa es el azúcar que se encuentra en los ácidos nucleicos .El ADN controla la síntesis de las proteínas y transporta la información genética.

• GALACTOSASe encuentra en las células de las plantas, es uno de los monosacáridos que componen la lactosa junto con la glucosa. En el cuerpo la galactosa se convierte en glucosa, la galactosa difiere de la glucosa solo porque en el C-4 el OH tiene otra orientación, existen desordenes genéticos galactosemias por la falta de enzimas para metabolizar la galactosa

Monosacáridos Ciclados

OH

O

H OH

H OH

H OH HH

OHO

OH

OHOH

ribosa b ribofuranosa

Ribosa

Desoxirribosa• Su estructura es

semejante a la Ribosa, pero el carbono 2 no posee un grupo alcohol. No responde a la fórmula general de los monosacáridos, (CH2O)n.

OH

O

H H

H OH

H OH

H

H

OHO

OH

OH

(caña de azúcar)(leche)

OH

OH

CH2OH(granos de cebada)

1

2

Disacáridos

• Dos monosacáridos están unidos por un enlace glicosídico.• El C 1 de un azúcar reacciona con el grupo OH unido a un C de

otra molécula de azúcar.

Son dímeros formados por dos moléculas de monosacáridos,iguales o diferentes, unidas mediante enlace glucosídico(O-glucosídico. )

Disacáridos

Formación de Disacáridos

.

Disacárido Estructura Presentes en :

Maltosa

Lactosa

Sacarosa

Disacáridos

Polisacáridos• Cadenas de monosacáridos

unidos formando polímeros de gran tamaño

• Ejemplo: Glicógeno, almacén de carbohidratos más común en las células animales

• Célula vegetal, almidón

• Otro ejemplo: Celulosa, función estructural, componente de la pared celular de células vegetales

Polisacáridos

Enlace α1-4

1

Enlaces de Polisacáridos

Polisacáridos• Son polímeros de

monosacáridos unidos por enlace O-glucosídico.

• Entre los polímeros naturales, algunos de los más abundantes y de mayor significado biológico son• Almidón• Glucógeno• Celulosa :

• Función• Reserva energética:

almidón y glucógeno• Material estructural :

celulosa

Almidón• Formado por dos

tipos de polímeros de glucosa :• La amilosa 30% • La amilopectina 70%

• Presente en trigo, centeno , cebada , patatas, maíz , arroz,

Almidón• Amilosa es un polímero lineal de D-glucosa con

uniones α-(1-4) glucosídica que le permite adoptar una disposición tridimensional de tipo helicoidal .

Celulosa

La celulosa es el compuesto orgánico más abundante en la tierra, está formado por monómeros de glucosa unidos de manera lineal

Glucógeno• Es un polisacárido de

reserva energética de los animales, formado por cadenas ramificadas de glucosa.

• Abunda en el hígado y en el músculo.

Quitina

• De origen animal forma el exoesqueleto de insectos y crustáceos.

• Es un polímero lineal de beta(1-> 4)N-acetil D-glucosamina