Carbohidratos Ctedra de bioqumica 1 Universidad Central del

Carbohidratos Cátedra de bioquímica 1 Universidad Central del Este Lic. Deborah E. Rodríguez C.

Carbohidratos Son compuestos aldehídicos o cetónicos con grupos hidroxilos múltiples, por tal razón se les considera derivados de los alcoholes

Funciones • Fuente de energía inmediata para las células (glucosa) • Fuente de energía de reserva (glucógeno) • Estructurales (quitina, celulosa, glucosaminoglucanos) • Precursores de moléculas con gran importancia biológica (ribosa).

Clasificación: De acuerdo al numero de unidades monoméricas: Monosacáridos: Son aquellos carbohidratos que no pueden hidrolizarse en unidades mas pequeñas. Ej. Glucosa. Fructosa Oligosacáridos: Son aquellos carbohidratos que por hidrólisis producen de dos a diez moléculas de monosacáridos Ej. Maltosa, Sacarosa Polisacáridos: Son aquellos carbohidratos que por hidrólisis producen mas de diez moléculas de monosacáridos Ej. Almidón, celulosa

Monosacáridos • Son los azucares mas simples, con la formula empírica (CH 2 O)n • Se clasifican según el número de átomos de carbono en: Triosas, tetrosas, pentosas, hexosas, etc. Según el grupo químico en: Aldosas y cetosas

Formación de isómeros en los monosacáridos • Enantiómeros • Anómeros • Epímeros

Actividad Óptica La asimetría de los estereoisómeros hace que tengan actividad óptica, es decir que giren el plano de polarización de la luz polarizada. Cuando un estereoisómero produce rotación dextrógira (derecha) se le designa con el signo (+), y cuando produce rotación levógira (izquierda), se le designa con el signo (-). Enantiómeros: estéreo isómeros ópticos que son imágenes especulares no superponibles una de la otra. Si el grupo hidroxilo del carbono asimétrico más alejado del grupo aldehído o cetona se encuentra situado hacia la derecha es un enantiómero D, si está a la izquierda es un enantiómero L. En los monosacáridos predomina la forma enantiomérica D. En los monosacáridos con mas de tres átomos de carbono, puede aparecer más de un carbono asimétrico, lo que da lugar a la posibilidad de que existan muchos

Epímeros • Isómeros ópticos que difieren solo en la configuración de uno de los átomos de carbono quirales. Ej. Glucosa y manosa Glucosa y galactosa

FORMAS α y ß Cuando se produce la ciclación de la molécula aparece un nuevo átomo de carbono asimétrico, el carbono 1 en las aldosas o el 2 en las cetosas. Este carbono recibe el nombre de carbono anomérico. El OH de este carbono, -OH hemiacetálico, puede estar a uno u otro lado del plano de la molécula originándose dos nuevos isómeros ópticos. Cada uno de estos isómeros se distingue mediante los símbolos α y ß (formas α y ß). La forma α se representa situando el OH hemiacetálico por debajo del plano de la molécula; en la forma ß se sitúa por encima. Las formas α y ß de un monosacárido reciben el nombre de formas anómeras.

Derivados de los Monosacárido • A los grupos hidroxilos de los monosacáridos pueden unirse sustituyentes o sustituirse estos por otros grupos funcionales. De aquí nace una gran variedad de compuestos importantes. Dentro de ellos: • Azucares fosfato, amino azucares, desoxiazucares, alditoles, glucósidos, monosacáridos ácidos, entre otros.

Azucares fosfato o esteres de fosfato • Se forman al reaccionar los monosacáridos con fosfatos de alta energía y participan de manera importante en muchas rutas metabólicas. • Ej. Glucosa 6 fosfato, fructosa 6 fosfato, glucosa 1 fosfato

Alditoles • La reducción del grupo carbonilo de un azúcar da lugar a la clase de compuestos denominados alditoles. • Los mas importantes en la naturaleza son el D-sorbitol (glucitol), D-manitol y el Deritritol. • Cada uno recibe el nombre del azúcar correspondiente.

Amino azúcares Diversos grupos hidroxilo de los monosacáridos se pueden sustituir por grupos amino. Entre las más conocidas están la Glucosamina (2 -amino-2 desoxi-D-glucosa) y la galactosamina (2 -amino-2 -desoxi-D -galactosa). Son muy importantes en el metabolismo ya que se encuentran formando parte de glucoproteinas, Gangliósidos y glucosaminoglucanos

Desoxiazucares • Son azúcares en los que se ha sido eliminado el oxígeno de un grupo hidroxilo, dejando el hidrógeno. Entre los desoxiazúcares tenemos 2 desoxirribosa es uno de los componentes fundamentales del ADN.

Azucares ácidos • Ácidos aldónicos: se obtienen por la oxidación del grupo aldehídico de un monosacárido. Ácidos aldáricos: se obtienen al oxidarse tanto el grupo carbonilo como el hidroxilo de C 6, son ácidos dicarboxílicos • Ácidos urónicos: Se obtienen por oxidación del grupo hidroxilo del C 6

Azúcares reductores: son aquellos que, como la glucosa, fructosa, lactosa y maltosa presentan un carbono carbonilo libre en su estructura y pueden reducir, en determinadas condiciones, a las sales cúpricas. Reacciones para determinar azúcares reductores Reacción de Benedict Reactivo de Fehling

Oligosacáridos • Los monosacáridos pueden formar enlaces glucosidicos entre sí y formar Oligosacáridos y polisacáridos. • La formación de este enlace conlleva la eliminación de una molécula de agua. • Los Oligosacáridos mas sencillos y de mayor importancia biológica son los disacáridos formados por dos moléculas de monosacáridos. • Entre ellos maltosa, sacarosa y lactosa.

Polisacáridos • Son las macromoléculas que se forman al polimerizarse los monosacáridos por enlaces glucosidicos.

Clasificación • Según su composición: Homopolisacaridos: celulosa, almidón Heteropolisacaridos: GAG, glucoproteinas Según su función: Estructurales: GAG, quitina, celulosa Reserva energética: Glucógeno, almidón

Almidón • El almidón está formado por una cadena α-glucosídica, que es un polímero de glucosas unidas a través de enlaces 1→ 4, con enlaces 1→ 6 en los puntos de ramificación. Constituye la fuente más importante de carbohidratos de la dieta. Los dos constituyentes principales del almidón son la amilosa y la amilopectina. • La amilosa constituye de un 15 a un 20% del almidón y tiene estructura helicoidal no ramificada. • La amilopectina constituye un 80 -85% del almidón y consiste en cadenas muy ramificadas, de 24 o 30 residuos de glucosa unidos por enlaces 1→ 4 en las cadenas y por enlaces 1→ 6 en los puntos de ramificación

Glucógeno • El glucógeno es el polisacárido que se almacena en el organismo animal, a veces se designa como almidón animal. El glucógeno posee una estructura mucho más ramificada que la de la amilopectina, con cadenas de 11 a 18 residuos de αglucopiranosa unidos por enlaces glucosídicos α[1→ 4] y ramificaciones unidas a las cadenas por medio de enlaces glucosídicos α[1→ 6].

Estructura ramificada del glucogeno

Celulosa Consiste en unidades de β-D-glucopiranosa unidas por enlaces β[1→ 4] • La celulosa es un constituyente importante del armazón de los vegetales. formando cadenas rectas y largas, reforzadas por enlaces cruzados de puentes de hidrógeno. La celulosa no puede ser digerida por muchos mamíferos, incluyendo el hombre (debido a la carencia de una hidrolasa que ataque el enlace β 1→ 4]). En el intestino de los rumiantes y otros herbívoros existen microorganismos capaces de hidrolizar estos enlaces β, haciendo disponible la celulosa como fuente calórica importante para tales animales.

Quitina • La quitina es un tipo de polisacárido de gran importancia estructural en los invertebrados. Se puede encontrar en los exoesqueletos de crustáceos e insectos. Las unidades básicas son N-acetil-Dglucosaminas unidas por enlaces β[1→ 4] glucosídicos.

Glucosaminoglucanos • Es un polisacárido no ramificado, constituido por secuencias repetidas de disacáridos en las que uno de los componentes siempre es un amino azúcar, de ahí su nombre, pudiendo ser D -glucosamina o D-galactosamina. Los otros componentes de la secuencia son un acido urónico y grupos sulfato.

Principales GAG y su localización: -Acido Hialuronico: (tej. Conjuntivo), Liquido sinovial, vasos sanguíneos y cartílagos -Condroitin sulfato: tejido óseo, tejido cartilaginoso -Queratan sulfato 1 y 2: cornea, discos intervertebrales -Heparina: Vasos sanguíneos -Heparan Sulfato: en hígado, pulmón y piel -Sulfato de dermatan

Los GAG sulfatados se encuentran normalmente unidos a una proteína central para formar proteoglucanos, agrupándose en estructuras de gran tamaño.

Proteoglucano: • Son proteínas que poseen GAG unidos de forma covalente entre sí • Estos pueden variar en cuanto a su distribución tisular, la naturaleza de la proteína, función y los GAG que los componen. • La cantidad de carbohidratos de un proteoglucano por lo común es mucho mayor que la de una glucoproteina y pueden comprender hasta el 95 % de su peso.

Función: • La función mas importante de estos es la formación de una matriz para mantener juntos los componentes proteicos de la piel y el tejido conjuntivo, están relacionados con elementos estructurales de los tejidos como el hueso, colágeno, queratina.

Glucoproteinas • Son proteínas que poseen cadenas de Oligosacáridos unidos de manera covalente a su estructura polipeptídica. • La mayoría de las proteínas plasmáticas son glucoproteinas, muchas de las proteínas de la membrana celular, un gran numero de sustancia de los grupos sanguíneos, algunas hormonas, las inmunoglobulinas, dentro de otras.