CarbohidratosMg. Helda C.Del Castillo CFilial Norte

Carbohidratos.

Clasificacin. Configuracin D y L. Tipo de estructuras: Fischer, Haworth y conformacional.Enlace glucosdico. Glucsidos cardacos.

Son los compuestos orgnicos ms abundantes de la biosfera y a su vez los ms diversos. Normalmente se los encuentra en las partes estructurales de los vegetales y tambin en los tejidos animales, como glucosa o glucgeno. Los carbohidratos : ASPECTOS GENERALESCarbohidratos Hidratos de carbono Glcidos.Glcidos Azcares sacridosSinnimos:

Para qu sirven?Estos sirven como fuente de energa para todas las actividades celulares vitales - Proporcionan:AlimentoCasaVestido- Muchas aplicaciones en la industria QumicaPolmerosSintesis

Qumicamente Que es un carbohidrato? Se definen como: Derivados aldehdicos o cetnicos de alcoholes polivalentes. Tambin como polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas (compuestos polihidroxicarbonlicos) . Tambin como aldehdos o cetonas polihidroxilados. o sus derivados por oxidacin, reduccin y sustituciones diversas, sus oligmeros y polmeros por unin de los anteriores mediante enlaces glicosdicos.

Dnde se producen?Se producen en la fotosntesis. Las plantas verdes contienen clorofila que capta de la luz solar la energa necesaria para realizar el proceso:

1.- Energtica; Combustible de uso rpido e inmediato}La combustin de 1g de HC produce unas 4 Kcal. La degradacin de los HC puede tener lugar en condiciones anaerobias (fermentacin) o aerobias (respiracin).2.-Estructural:Las matrices extracelulares de los tejidos animales de sostn (conjuntivo, seo, cartilaginoso) estn constitudas por polisacridos nitrogenados (los llamados glicosaminoglicanos o mucopolisacridos).Las paredes celulares de plantas hongos y bacterias estn constitudas por HC o derivados de los mismosLa celulosa, que forma parte de la pared celular de las clulas vegetales, es la molcula orgnica ms abundante de la Biosfera

Funciones

3.- Informativa:Los HC pueden unirse a lpidos o a protenas de la superficie de la clula, y representan una seal de reconocimiento en superficie. Tanto las glicoprotenas como los glicolpidos de la superficie externa celular sirven como seales de reconocimiento para hormonas, anticuerpos, bacterias, virus u otras clulas. Los HC son tambin los responsables antignicos de los grupos sanguneos.

Funciones

4.- Detoxificacin:En muchos casos, los organismos deben encargarse de eliminar compuestos txicos que son muy poco solubles en agua, y que tienden a acumularse en tejidos con un alto contenido lipdico como el cerebro o el tejido adiposo. Estos compuestos pueden ser de diversa procedencia:compuestos que se producen en ciertas rutas metablicas, que hay que eliminar o neutralizar de la forma ms rpida posible (bilirrubina, hormonas esteroideas, etc.)compuestos producidos por otros organismos (los llamados metabolitos secundarios: toxinas vegetales, antibiticos, etc.)compuestos de procedencia externa (xenobiticos: frmacos, drogas, insecticidas, pesticidas, aditivos alimentarios, etc.) Una forma de deshacerse de estos compuestos es conjugarlos con un derivado de la glucosa: el cido glucurnico (azcar cido) para hacerlos ms solubles en agua y as eliminarlos fcilmente por la orina o por otras vas.Funciones

Se pueden clasificar segn diferentes criterios:. De acuerdo a la presencia o n de ENLACES GLICOSDICOSsin enlaces glicosdicos

MonosacridosGlucoconjugadosPolisacridosOligosasacridosPolihidroxial-dehidosPolihidroxice-tonasGlucosaGalactosaFructosaCelobiosaMaltosaLactosaSacarosaHomopolisacridosVegetalesAnimalesHeteropolisacridosCelulosaAlmidnQuitinaGlucgenoReservaEstructuralGomaArbicaAgar-AgarPectinaGluco-lpidosGluco-protenasProteoglu-canosPeptidoglu-canosHetersidosMembranascelularesInmunoglo-bulinaA. HialurnicoParedbacterianaDigitalinaEnlaceO-Glucosidico Seunen porformandosonPor ejemploPor ejemploformanformanPueden serDestacancomocomofuncinfuncinSe clasificanejemplosformaformaPrincipalmenteEjemplo Ejemplo Ejemplo Forman

Presentes Se clasificanDisacridosDestacanPolmeros dePolmero deLOS GLCIDOSLos glcidos

Monosacridos simples Los monosacridos simples son aldehdos o cetonas polihidroxilados .Los monosacridos con funcin aldehdo se llaman aldosasLos monosacridos con funcin cetona se llaman cetosas

Monosacridos simples- 3 Triosas- 7 Heptosas- 6 Hexosas- 5 pentosas- 4 tetrosas- 8 Octosas-9 NonosasSegn la longitud de la cadena carbonada se distingue tanto enALDOSAS como en CETOSAS Segn la longitud de la cadena carbonada se distingue tanto en ALDOSAS como en CETOSAS

En el caso ms sencillo, el del gliceraldehdo, hay un centro de asimetra, lo que origina dos configuraciones posibles: los ismeros D y L.

Tres carbonos: AldotriosasGliceraldhido Presenta un carbono asimtricoISMEROS D y L

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. CetosasTres carbonos: CetotriosaDihidroxiacetonaNo presenta carbono asimtrico

Son configuraciones relativas tiles para distinguir enantimeros.Toma como base al gliceraldehdo:Si el OH del C quiral est a la derecha ser el enantimero D, si el OH del C quiral se encuentra a la izquierda ser el enantimero L .

D, L no especifica si es dextro o levorrotatorio.

Sistema D _ LLos azcares que predominan en el organismo humano son de la serie D.

ESTRUCTURA DE MONOSACARIDOS

Proyecciones de Fischer = estructura abierta Stryer L et al., Bioqumica 5 ed, 5 ed, 2002

Proyecciones de Fischer de D -ALDOSAS

Proyecciones de Fischer de D -CETOSAS

AldosasCetosasEstructura cclica de monosacridos:

Hemiacetales cclicos,intramoleculares o internos.

De manera similar, las cetonas pueden reaccionar con los alcoholes para formar, hemicetales. La reaccin anloga de una cetosa produce una hemicetal cclico o intramolecular.Hemicetales cclicos,intramoleculares o internos.

Estructura en proyeccin de FischerEstructura en proyeccin de HaworthEstructura de Fischer vs. Haworth de la glucosa

Estructura en proyeccin de FischerEstructura en proyeccin de HaworthEstructura de Fischer vs. Haworth de la glucosa

Estructura en proyeccin de FischerEstructura en proyeccin de HaworthEstructura de Fischer vs. Haworth de la glucosa

Estructura en proyeccin de FischerEstructura en proyeccin de HaworthLos sustituyentes a la izquierda en Fischerestn hacia arriba en HaworthEstructura de Fischer vs. Haworth de la glucosa

Anomeros y El proceso de ciclacin , es decir la formacin del hemiacetal o hemicetal interno se denomina tambin: ANOMERIZACINEn el proceso se crean dos anmeros, denominados alfa y beta..

Estructuras de HAWORTH de monosacaridos ms comunes

Forma de silla es ms estable. Posiciones axiales y ecuatoriales Presenta menor impedimento estrico Existen las formas :C1 y 1C

Lehninger Principios de Bioqumica David L. Nelson y Michael M. Cox C11C

Estructura silla de la Glucosa-D- GlucopiranosaEl anmero tiene todos los sustituyentes voluminosos (-OH) en las posiciones ecuatoriales. Es el ms estable . yEl anmero tiene el OH del carbono anomrico en posicin axial.

Ejemplos de estructuras piransicas y conformacionales

Los ismeros configuracionales incluyen:enantiomeros ( estereoismeros que son imgenes especulares no superponibles)diastereomeros (estereoismeros que no son imgenes especulares .epimeros (diastereomeros que difieren en un solo estereocentro o centro quiral. anomeros (una forma especial de estereoisomera, diastereomera y epimera.

ESTEREOISOMERA DE MONOSACRIDOS

EJEMPLOS DE ENANTIMEROS

Ejemplo de enantimero

EJEMPLO DE EPMEROS

NOTA:Enantimero D es diferente a dextrorrotatorio (+) yenantimero L es diferente a levorratotorio (-)Dextrorrotatorio y levorrotatorio se refiere a la actividad ptica de los enantimerosDextrorrotatorio (+) es la capacidad de hacer girar un plano de luz polarizada en el sentido de las manecillas del relojLevorrotatorio (-) es la capacidad de hacer girar un plano de luz polarizada en el sentido contrario de las manecillas del reloj

AzcarImportanciaFuente de Obtencin

D-GlucosaConstituye el carbohidrato del organismo. Es el azcar que transporta la sangre y el que se encuentra en mayor proporcin en los tejidos

Nctar de frutas. Hidrlisis del almidn.Azcar de Caa.D-FructosaEl hgado y el intestino, pueden transformarla en glucosa.Nctar de frutas.Hidrlisis del azcar de caa y de la inulina. Miel.D-GalactosaEl hgado puede transformarla en glucosa.Forma la lactosa de la leche materna.Hidrlisis de la lactosa.D-ManosaEs un constituyente de polisacridos de tipo mananos.Hidrlisis de los mananos vegetales. Goma

MONOSACRIDOS DERIV ADOS Derivados por oxidacin Derivados por reduccin Desoxiderivados AminoazcaresEsteres fosfricosMonosacridos Derivados

Derivados por oxidacin1. cidos aldnicos: Oxidado el C-1. cido D-glucnico 2.. cidos urnicos: Oxidado el ltimo C.. Ej. cido D-glucurnico 3. cidos aldricos : Ambos extremos. cido D-glucrico.

Azcares cidos

Derivados por reduccin

Las aldosas y cetosas, por reduccin del grupo carbonilo da lugar a polialcoholes (alditoles). Son alditoles de inters biolgico el sorbitol, tambin llamado glucitol, y derivado de la glucosa, el manitol (derivado de la manosa), y el ribitol, derivado de la ribosa. Sufijo itol: D-manosa a D-manitol

Inters biomdico: D-sorbitol . ( o glucitol) Es un diurtico osmotico, se usa para reducir el edema,disminuir la presin intraocular, laxante, edulcorante, humectante. Derivados por reduccin

DERIVADOS POR REDUCCIN

El glicerol (derivado del gliceraldehdo) es un constituyente esencial en muchos lpidos, y su ster fosfrico es un importante intermediario metablico.

Desoxiderivados

La sustitucin de un OH alcohlico por un H da lugar a los desoxiderivados. Son desoxiderivados de especial inters la 2-D-desoxirribosa que forma parte del cido desoxirribonucleico (DNA), y la 6-desoxi-L-galactosa (fucosa).

La sustitucin de un grupo OH de los monosacridos por un grupo amino (NH2) da lugar a los aminoderivados. La sustitucin suele producirse en el carbono 2, y el grupo amino siempre est N-sustitudo (lo ms frecuente es que est N-acetilado). Son de especial inters la N-acetil-D-glucosamina y la N-acetil-D-galactosamina, que aparecen en oligosacridos complejos de la superficie celular y en polisacridos nitrogenados de los tejidos conectivos. El cido murmico es una hexosamina que contiene un residuo de lactato unido al carbono 3 por un enlace ter. Forma parte del peptidoglicano de las paredes celulares bacterianas

AminoderivadosGlucosamina

El cido ortofosfrico H3PO4 o los cidos polifosfricos pueden formar steres con los grupos OH (alcohlico o hemiacetlico) de los monosacridos. Con ello se introduce un grupo fuertemente electronegativo en una molcula que normalmente no posee carga elctrica. .Estos steres fosfricos son las formas en que el metabolismo celular maneja los monosacridos. As, la forma metablicamente activa de la glucosa es la glucosa-6-fosfato

ESTERES FOSFRICOS

ESTERES FOSFRICOS

ESTERES FOSFORICOS

Propiedades FsicasMono y disacridos:Casi todos los mono y disacridos son slidos cristalinos e incoloros. Aunque todos los monosacridos son de sabor dulce, algunos son ms dulces que otros. La palabra azcar nos hace pensar en su sabor dulce, siendo ste su significado, si bien es cierto que todos los azcares son dulces, stos difieren en el grado de dulzura que se puede percibir al probarlos. La sacarosa es seis veces ms dulce que la lactosa y casi tres veces ms dulce que la maltosa o la fructosa.

Como pueden formarse puentes de hidrgeno entre sus grupos -OH polares y el agua. Todos los monosacridos son muy solubles en agua. Son poco solubles en alcohol, y son insolubles en disolventes no polares como el ter dietlico. Los polisacridosFrecuentemente son compuestos amorfos, insolubles e inspidos, con masas molares sumamente grandes. Son los carbohidratos ms abundantes en los seres vivos

pticamente activos.: La presencia de carbonos asimtricos en los monosacridos les confiere la propiedad de desviar el plano de luz polarizada. Se dice que estos compuestos son pticamente activos. La actividad ptica se mide mediante un instrumento llamado polarmetro (.Los compuestos que desvan el plano de luz polarizada hacia la derecha se llaman dextrgiros o dextrorrotatorios, y esa caracterstica se indica anteponiendo el signo (+) al nombre del compuesto. Los compuestos que desvan el plano de luz polarizada hacia la izquierda se llaman levgiros o levorrotatorios, y esa caracterstica se indica anteponiendo el signo (-) al nombre del compuesto.

D- Glucosahttp://www.terravivida.com/vivida/monosaccharide/

Glicsidos _ oligosacridos_ polisacridos

Se forma cuando el OH hemiacetlico del carbono anomrico de un monosacrido reaccionan con compuestos con grupos OH, NH2 y SH con prdida de una molcula de agua para formar los compuestos llamados generalmente glicsidos. La figura inferior muestra la formacin de metilglucsido (un O-glicsido) a partir de glucosa y metanol. ENLACE GLICOSDICO

Formacin del enlace O glicosdico

Formacin de un enlace O-glicosdico para originar un disacrido

Enlace N-glicosdico en el nuclesido guanosina

Desde el punto de vista qumico, el glicsido consta de:glicona: es el componente glicdico, que normalmente aporta solubilidad a la molculaaglicona o genina: es el componente que reacciona con el OH anomrico de la glicona y que suele ser responsable de su actividad La glicona no tiene que ser necesariamente un monosacrido. En muchos casos es un disacrido o un trisacrido.

Ejemplos DE GLICSIDOSagliconaaglicona

El nuclesido guanosina es un N-glicsidoLa sinigrina (obtenida de la mostaza negra) es un S-glicsido

GLICSIDOS HOLSIDOS

Son sustancias no reductoras que por hidrlisis cida o enzimtica dan uno o ms azcares y un componente no azucarado llamado aglicona o genina. Desempean funciones muy importantes en los seres vivos y una gran cantidad de los glicsidos que producen las plantas se emplean como medicamentos. En lneas generales se puede concluir que:La accin farmacolgica est asociada a la genina el papel del azcar es ayudar a la solubilidadGLICSIDOS HETERSIDOS

Como ejemplo de hetersidos de inters farmacolgico revisaremos la estructura de : GLICSIDOS ESTEROIDEOS GLICSIDOS HETERSIDOS

Son aqullos cuya aglicona presenta un ncleo esteroideo. Los ms importantes son :glicsidos cardiotnicos: incrementan la fuerza de contraccin del corazn

GLICSIDOS ESTEROIDEOS

La insuficiencia cardiaca congestiva es la incapacidad del corazn de bombear suficiente sangre rica en oxgeno a las clulas del organismo. Los glicsidos cardiotnicos incrementan la fuerza de contraccin del corazn y se utilizan para tratar a pacientes con insuficiencia cardiaca. Sin embargo, su administracin debe estar muy controlada porque su toxicidad es alta, ya que son difciles de eliminar y tienden a acumularse en los tejidos.Las agliconas o geninas cardiotnicas son las responsables de su actividad biolgica. (Figura siguiente).

GLICSIDOS CARDIOTNICOS

Estructura general de un glicsido cardiotnico

Cardenlidos (de origen vegetal)Bufadienlidos (de origen animal)

Digitalis purpureaStrophantus gratusBufo bufo (sapo)

digitoxinadigoxinaestrofantinaouabanabufalina

ENLACESCardiac glycosides (Pgina de la Virginia Commonwealth University)Cardiac glycosides (Pgina de la Cornell University)

GLICSIDOS HOLSIDOSSon los glicsidos en los cuales la aglicona es un monosacrido. Los ms abundantes son los disacridos oligosacridos formados por dos monosacridos, iguales o distintos.Los disacridos pueden seguir unindose a otros monosacridos por medio de enlaces glicosdicos. As se forman los trisacridos, tetrasacridos, o en general, oligosacridos. Se ha establecido arbitrariamente un lmite de 20 unidades para definir a los oligosacridos. Por encima de este valor se habla de polisacridos.

DISACARIDOS

No reductores

Reductores

DISACRIDOS REDUCTORES En ellos, el -OH del carbono anomrico de un monosacrido reacciona con un OH alcohlico de otro.El segundo azcar (la glucosa) presenta libre su carbono anomrico, y por lo tanto seguir teniendo propiedades reductoras, y podr presentar el fenmeno de la mutarrotacin.

DISACRIDOS REDUCTORES A este grupo pertenecen :la maltosa, la isomaltosa, la celobiosa y la lactosa:

En ellos, el carbono anomrico de un monosacrido reacciona con el carbono anomrico del otro monosacrido. A este grupo pertenece el disacrido: sacarosa

DISACRIDOS NO REDUCTORES

MaltosaSe obtiene a partir de la malta, la cebada y otros cereales.

LactosaEl principal azcar presente en la leche 5% - 8% en la leche humana, 4% - 5% en la de vacaOOHHOOHOOOHHOOH

SACAROSAAzcar de mesa, del jugo de la caa de azcar y la remolacha OOHHOHOOOHOHHHHO112

.

Nombre comn Notacin abreviada Maltosa -D-Glcp(14)D-Glcp o simplemente G(14)G. Isomaltosa -D-Glcp(16)D-Glcp o simplemente G(1 6)G. Celobiosa-D-Glcp(14)D-Glcp o simplemente G(1 4)G.

LactosaGa(1 4)G. Sacarosa G(12)F.. o tambin F(21)G.

Es el azcar comn o azcar de caa. Es la forma usual de reserva hidrocarbonada de muchas plantas y se encuentra en el nctar de las flores, de forma que es un componente bsico para la elaboracin de la miel. La Sacarosa es el edulcorante ms utilizado en el mundo industrializado.

Ningn otro edulcorante puede realizar todas las funciones del azcar con su costo y facilidad.

Constituye gran parte de nuestra alimentacin pues se encuentra en la mayora de los alimentos que diariamente consumimos. Enzima que la escinde: sacarasa(*)

SACAROSA: USOS

POLISACRIDOS SIMPLES

SIMPLESDERIVADOS

Estn formados por la unin de ms de 20 monosacridos simples. Se denominan tambin HOMOPOLISACRIDOSSegn su funcin, se dividen en dos grupos: los que tienen funcin de reserva: almidn, glucgeno y dextranoslos que tienen funcin estructural: celulosa (en vegetales)

Es una mezcla de dos polisacridos: la amilosa y la amilopectina. La proporcin de ambos polisacridos vara segn la procedencia del almidn, pero por lo general, la amilopectina es la ms abundante. El almidn puede ser degradado por muchas enzimas. En los mamferos, estas enzimas se llaman amilasas, y se producen sobre todo en las glndulas salivares y en el pncreas

Es un polmero lineal formado por 250-300 unidades de -D-glucopiranosa, unidas exclusivamente por enlaces (1 4). La amilosa se disuelve fcilmente en agua, adquiriendo una estructura secundaria caracterstica, de forma helicoidal, en la que cada vuelta de la hlice comprende 6 unidades de glucosa:AMILOSA

Amilosa

Es un polmero ramificado, compuesto por unas 1000 unidades de -D-glucopiranosa. Adems de las uniones (1 4) contiene uniones (1 6). Las uniones (1 6) estn regularmente espaciadas (cada 25-30 residuos de glucosa), y son los puntos por donde se ramifica la estructura.

Glucopiranosa cuyo C1 est unido al C6 de otraAmilopectina

Estructura de la amilopectina

Estructura de la amilopectina

Es el polisacrido de reserva propio de los tejidos animales. Se encuentra en casi todas las clulas, pero en los hepatocitos y en las clulas musculares su concentracin es muy elevada. Su estructura es similar a la de la amilopectina, pero con ramificaciones ms frecuentes (cada 8-12 monmeros de glucosa), y su peso molecular es mucho ms elevado (de hasta varios millones de dalton):GLUCGENO

GLUCGENO

GLUCGENO

Fuentes de consulta:StryerL et al., Bioqumica 5 ed, 2002Lehnin ger et al., BioqumicaVoet y Voet Bioqumicahttp://gmein.uib.es/moleculas/carbohidratosjmol/carbohidratosjmol.htmlhttp://themedicalbiochemistrypage.org/es/carbohydrates-sp.php

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