DISACRIDOS Y POLISACRIDOS SEMANA 26 2017 Semana 26

DISACÁRIDOS Y POLISACÁRIDOS --- SEMANA 26 ---- 2017 Semana 26 Licda Isabel Fratti de Del Cid Diapositivas con estructuras, cuadros e imágenes proporcionadas por Licda Lilian Guzmán Melgar. L

DISACARIDOS Carbohidratos formados por 2 monosacáridos unidos por un enlace glucosídico. Son varios, en el curso se verán los siguientes: Disacárido MALTOSA Monosacáridos componentes y enlace presente Glucosa + Glucosa Enlace -1, 4 LACTOSA Galactosa + glucosa Enlace -1, 4 SACAROSA Glucosa + Fructosa Enlace -1, 2 2

ENLACE GLUCOSIDICO Unión entre monosacáridos con la eliminación de una molécula de agua. Generalmente éste enlace se da entre el OH del carbono 1 de una aldosa ó bien el carbono 2 de una cetosa y un OH del otro monosacárido ( generalmente en el carbono 4 ó 2). De acuerdo a si el primer carbohidrato de la unión está en forma de anómero ó y de la posición del enlace se llaman por ejemplo -1, 4 -1, 2 -1, 6. 3

MALTOSA La maltosa no se presenta en forma abundante en la naturaleza( aunque se encuentra en los granos en germinación) más que todo se obtiene de la hidrólisis parcial del almidón. Se halla también en el jarabe de maíz, en la cebada. Está formada de 2 unidades de glucosa unidas por el enlace glucosídico -1, 4. Es de origen vegetal. La maltosa es un azúcar reductor y experimenta mutarrotación. 4

MALTOSA Glucosa + Glucosa, enlace glucosídico 1, 4. 5

LACTOSA Disacárido de orígen animal ( exclusiva de mamíferos), formada de galactosa y glucosa, unidos a través de un enlace glucosídico -1, 4. Carbono #1 de galactosa en forma y carbono # 4 de la glucosa. Conocida como “azúcar de leche”, por estar presente en la leche. En los bebés con lactancia materna exclusiva es la única fuente de glucosa que tienen. Es un azúcar reductor y experimenta mutarrotación. Leche de vaca 4 a 6 % de lactosa Leche humana 5 a 8 % de lactosa 6

LACTOSA Galactosa + glucosa enlace glucosídico -1, 4. Galactosa Glucosa 7

SACAROSA Conocida como azúcar de caña , azúcar de remolacha o simplemente azúcar. Formada de -D(+)glucosa y -D(-)fructosa por un enlace glucosídico llamado -1, 2 ó , - 1, 2 Es de origen vegetal. Es un azúcar NO reductor, es decir da negativa la reacción de Benedict, NO presenta mutarrotación. «El azúcar de los ¡ 2 NO! : NO Reductor ; NO mutarrotación. » 8

SACAROSA , FORMAS DE REPRESENTARLOS Enlace glucosídico 1, 2 ó Enlace glucosidico , - 1, 2 9

OTRA FORMA DE REPRESENTAR A LA SACAROSA, SUS COMPONENTES Y EL ENLACE PRESENTE.

HIDRÓLISIS DE DISACARIDOS Se puede realizar por métodos químicos ( ej, hidrólisis ácida) ó por enzimáticos, para lo cual se requiere de ENZIMAS ESPECIFICAS. DISACARIDO MALTOSA LACTOSA SACAROSA ENZIMA PRODUCTOS MALTASA GLUCOSA LACTASA GALACTOSA GLUCOSA INVERTASA (SACARASA) GLUCOSA FRUCTOSA 11

PROPIEDADES Y CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DISACARIDOS DE IMPORTANCIA EN EL CURSO Disacárido Sacarosa Lactosa Maltosa Monosacaridos componentes Origen Enlace glucosidico Glucosa y fructosa α- 1, 2 Galactosa y glucosa β- 1, 4 Glucosa y Glucosa Vegetal puede ser hidrolizada el ser humano Enzima que lo hidroliza / monosacárido s que libera Invertasa Glucosa y fructosa Azúcar reductor/ no reductor No reductor Benedict negativo Presenta mutarrotación NO Lactasa Reductor Galactosa y Benedict glucosa positivo SI Puede hidrozarla el ser humano Animal especifica mente mamífero s α- 1, 4 Vegetal Maltasa Glucosa y glucosa SI Es hidrolizado por el ser humano Reductor Benedict positivo 12

POLISACARIDOS De acuerdo a la identidad y estructura del monómero componente, los polisacáridos se clasifican en : I)Homopolisacaridos : formados de una misma unidad de monosacáridos. Ejemplo : Almidón, glucógeno, formados exclusivamente de -glucosa y se identifican por el (los ) tipo (s) de enlace (s) presente (s). , Celulosa : Formada exclusivamente de β- Glucosa Pueden nombrarse de acuerdo al monosacárido componente. Ej: Glucanos ( formados exclusivamente de glucosa como almidón, glucogeno y celulosa)) Fructanos ( formados exclusivamente de fructosa) Galactanos (Formados exclusivamente de galactosa ) 13

POLISACARIDOS CONTINUACIÓN: Heteropolisacáridos: Formados de la repetición de dos monosacáridos diferentes. Los cuales pueden tener grupos sustituyentes. Se dan dos clases principales: a) No sulfatados: Ej. Acido Hialuronico b) Sulfatados : Ejs: condroitin sulfato, Heparina, Heparán sulfato, Queratán sulfato, Dermatan sulfato Entre los monosacaridos componentesa puede haber Glucosamina, Galactosamina, ambas pueden presentarse en forma, acetilada, sulfatada. 14

HOMOPOLISACARIDOS Son los carbohidratos mas abundantes naturaleza. Funciones principales en los Seres vivos: a) De sostén y estructural vegetales) b)De reserva nutritiva ( en animales y vegetales). en la ( en 15

Celulosa: de origen vegetal. Proporciona rigidez a tallos, y paredes celulares. La celulosa no esta presente en animales ( más del 50% de los carbohidratos de los vegetales corresponde a la celulosa). Ejemplos de polisacáridos de reserva: Almidón se encuentra en el trigo, papas, yuca con función de reserva en vegetales y fuente de nutrientes generadores de energía para el humano. Glucógeno ( de reserva en los animales, se almacena principalmente en el hígado y músculos). En animales los homopolisacáridos No cumplen función de sostén ni estructural. 16

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CELULOSA… Las moléculas son cadenas de hasta 14, 000 unidades de βglucosa. La hidrólisis total origina únicamente D-Glucosa y de la hidrólisis parcial se obtiene el disacárido CELOBIOSA. Los seres humanos no pueden metabolizar la celulosa, pues no poseen enzimas que hidrolicen el enlace -1, 4, entre glucosa y glucosa. Pero constituye la “fibra” en la dieta, que mejora el tránsito intestinal y evita la constipación ó estreñimiento, además se cree que es protector contra el cáncer de colón. Es el compuesto orgánico más abundante en la tierra. En los vegetales constituye más del 50 % de todos los carbohidratos. Proporciona rigidez a tallos y paredes celulares. Es decir posee función estructural. 18

CELULOSA : NOTE LA UNIÓN ENTRE UNIDADES DE GLUCOSA A TRAVÉS DE UN ENLACE GLUCOSIDICO BETA 1, 4 - Y LA AUSENCIA DE RAMIFICACIONES. 19

Las moléculas de celulosa son cadenas lineales de hasta 14, 000 unidades de glucosa, que se agrupan en haces torsionados a manera de lazos, sujetos por puentes de hidrógeno

ALMIDON El almidón es el segundo polisacárido mas abundante. Es de reserva energética en los vegetales. Se halla formado de dos componentes. Fracción de cada componente en el almidón y su Solubilidad % porcentaje. AMILOSA (lineal, se presenta en forma helicoidal, solo presenta enlaces -1, 4, entre glucosa y glucosa, este enlace puede ser hidrolizado por el ser humano) SOLUBLE 20 % AMILOPECTINA (ramificada, presenta enlaces -1, 4 entre glucosa y enlace -1, 6, entre glucosa y glucosa solo en los puntos de ramificación, ambos enlaces pueden ser hidrolizados por el ser humano ) INSOLUBLE 80 % 21

ALMIDON DE YUCA ALMIDON DE PAPA 22

AMILOSA: COMPONENTE DEL ALMIDÓN La amilosa es una cadena lineal, formada de unidades de -Glucosa unida a través de enlaces -1, 4. Esta cadena tiende a adoptar una conformación helicoidal que se desordena con el calor y se reordena al enfriarse. 23

La hidrólisis completa de la amilosa origina únicamente D-glucosa. Por eso se dice que es un homopolisacarido ( específicamente un glucano) Los enlaces que mantiene unidos a las unidades de glucosa son - 1, 4. La hidrólisis parcial da lugar a maltosa que es un disacárido reductor y presenta mutarrotación 24

DETERMINACIÓN DE LA ESTRUCTURA HELICOIDAL DE LA AMILOSA Si en un tubo de ensayo se coloca almidón en agua Y se agrega unas gotas de Lugol la amilosa presente que está en forma helicoidal se asocia a el I 3 - formando un complejo azul-violeta. Al calentar el tubo el color violeta ó azul desaparece. ’, debido al desordenamiento de la estructura helicoidal de la amilosa, lo cual hace que se pierda la asociación con el I 3 - , lo cual da dicha coloración.

Cuando el contenido del tubo se enfría este volverá a tomar la coloración azul-violeta. Esto es debido a que la cadena vuelve a ordenarse helicoidalmente y el yodo (I 3 -) nuevamente se introducen entre las espirales de las hélices dándoles esta coloración.

AMILOPECTINA Polisacárido componente del almidón mucho mayor que la amilosa contiene 1, 000 o mas unidades de glucosa por molécula. Al igual que la amilosa contiene exclusivamente unidades de -D- glucosa, por lo tanto es un homopolisacárido ( especificamente glucano). se ramifica aproximadamente cada 25 unidades de glucosa. Y en esos puntos de ramificación, los enlaces son - 1, 6. 27

La unión en el punto de ramificación corresponde a un enlace glucosídico (1 -6). Las otras entre las glucosas son -1, 4, igual que en la amilosa. 28

AMILOPECTINA Amilopectina 29

ETAPAS DE LA HIDRÓLISIS DEL ALMIDON El almidón toma una coloración azul con el Lugol , esta prueba es utilizada para vigilar la hidrólisis del almidón. La coloración cambia de azul a rojo que desaparece a medida que se forman los azucares reductores. La reacción de Benedict se hace positiva a medida que son liberados los azucares reductores. Al inicio de la hidrolisis, Lugol da positivo y Benedict negativo Al final de la hidrólisis, el Lugol da negativo y Benedict da positivo. 30

ETAPAS Etapas de la hidrólisis del almidón, los colores entre paréntesis) corresponden a su reacción con Lugol. ALMIDON (AZUL) GLUCOSA (AMARILLO) AMILODEXTRINA (AZUL) MALTOSA (AMARILLO) ERITRODEXTRINA (ROJA) ACRODEXTRINA (AMARILLO) 31

GLUCÓGENO Es el carbohidrato de reserva de los animales. Todas las células de los mamíferos contienen Glucógeno, pero es abundante en el hígado (4 al 8%), y en las células musculares (del 0. 5 al 1 %). Formado exclusivamente de - D-Glucosa, por lo tanto es un homopolisacárido, especificamente un glucano. En épocas de ayuno o durante los periodos de inanición, los animales recurren a estas reservas de Glucógeno, para obtenergía. 32

GLUCOGENO Es semejante a la amilopectina, solo que más ramificado ya que las ramificaciones se forman cada 10 -15 unidades de glucosa, en éstos puntos de ramificación igual que la amilopectina las glucosas forman enlaces 1, 6. El glucógeno puede hidrolizarse en unidades de glucosa a través de hidrólisis química ( ácida) ó enzimática. Ambos enlaces, presentes en el glucogeno ( α- 1, 4 y α- 1, 6 ), pueden ser hidrolizados por el ser humano. 33

POLISACAR IDO LINEAL/ RAMIFICAD O ENLACES PRESENTES ORIGEN FUNCION COMPONE NTE MONOMER ICO SU HIDROLISI S FINAL ORIGINA Amilosa Lineal Se presenta en forma helicoidal. α- 1, 4 Puede hidrolizarlo el ser humano Vegetal Reserva en plantas. -Glucosa Amilopectina Componente del almidon (80 %) Ramificado α – 1, 4 α- 1, 6 en puntos de ramificación. Ambos son hidrolizados por el ser humano Vegetal Reserva en plantas Glucosa Glucogen o Ramificado α- 1, 4 α- 1, 6 en puntos de ramificación. Ambos son hidrolizados por el ser humano. animal Reserva en animales, -Glucosa Celulosa Lineal β- 1, 4 Vegeta Estructural en β-Glucosa plantas y l Componente del almidon : 20 % No puede ser hidrolizado por el ser humano almacenado especialmente en hígado y músculo componente de pared celular 34

HIDROLISIS ENZIMATICA DEL ALMIDÓN Tanto los disacáridos como polisacáridos deben ser hidrolizados a monosacáridos para penetrar la pared intestinal, llegar al torrente sanguíneo y de allí a las células. En términos generales podemos decir que ocurre éste proceso: Disacáridos y Polisacáridos Monosacáridos Pared intestinal Torrente sanguíneo Células 35

ALGUNAS ENZIMAS IMPLICADAS EN LA HIDROLISIS DEL ALMIDON -amilasa ( salivar y pancreática ) hidroliza enlaces -1, 4 de forma aleatoria. «Enzima desramificante « : hidroliza los enlaces 1, 6 en los puntos de ramificación. En la enfermedad de Cori, de origen genético hay deficiencia de la enzima desramificante , eso provoca acumulación de glucógeno especialmente en hígado, músculo, lo que lleva a Hepatomegalia, Miopatías, hipoglicemia 36

HETEROPOLISACARIDOS Los heteropolisacaridos contienen en su estructura dos o mas diferentes tipos de monosacáridos. Generalmente la unidad repetitiva es un disacárido formado por: ACIDO URONICO: D-Glucurónico ó L- Idurónico AMINOAZUCAR: N-Acetilglucosamina ó N-Acetilgalactosamina En ocasiones puede incluir azúcar no sustituido como: AZUCAR : D-Glucosa D-Galactosa

ACIDOS URONICOS D-GLUCURÓNICO L-IDURONICO D-GLUCURONICO SULFATADO L-IDURONICO SULFATADO

AMINOAZUCAR GLUCOSAMINA ACETILADA GLUCOSAMINA SULFATADA GALACTOSAMINA ACETILADA GALACTOSAMINA SULFATADA

ACIDO HIALURONICO El ácido hialurónico posee un disacárido repetitivo, formado por ácido glucurónico unido por enlace glicosídico 1 -3 a una N-acetil-glucosamina. El enlace a la otra unidad de disacárido generalmente se da a través de un enlace β 1, 4 No está sulfatado, y no está unido a proteínas. Esta cadena está constituida por aproximadamente 50, 000 disacáridos, unidos por enlace glicosídico 1 -4. Forman disoluciones claras y viscosas.

Se encuentra en abundancia en el humor vítreo del ojo, líquido sinovial de las articulaciones y en la matriz extracelula(MEC) de tejidos de origen mesodérmico. Matriz extracelular

FUNCIONES PRINCIPALES Actúa como lubricante en el líquido sinovial de las articulaciones. Confiere su consistencia gelatinosa al cuerpo vítreo en el ojo de los vertebrados. Es componente central de la matriz extracelular de cartílagos y tendones, en los que contribuye a su resistencia, tensión y elasticidad. (tejido conectivo) Facilita reparación de las heridas. Constituye una eficaz barrera contra la difusión de macromoléculas. Organismos invasores como el bacteria Clostridium histolyticum causante de la gangrena gaseosa, produce la enzima hialuronidasa que degrada el ácido hialurónico y asi facilita la penetración a tejidos y la extensión de la infección.

HEPARAN SULFATO El disacárido básico se halla formado por: a) Un ácido urónico: puede ser ácido idurónico o ácido glucurónico y con frecuencia sulfatado en la posición 2 b) Una glucosamina: puede estar sulfatada en posición 3 o 6 y en la posición N- puede estar sulfatada o acetilada o sin sustituir. Los dos monosacáridos se unen entre sí mediante enlace ( 1 -4). La unión de los disacáridos base entre si también es a través de enlace β 1, 4. Es una molécula extracelular. Se encuentra en la MEC. Su acción anticoagulante es muy débil.

Se encuentra en todos los tejidos animales, tanto en la superficie celular como en la matriz extracelular. Se une a proteínas (sindecán, glipicán, perlecán, etc) para formar proteoglicanos.

FUNCION Componente de las membranas plasmáticas, donde puede actuar como receptor, Participa en interacciones intercelulares como la comunicación y la adhesividad; Interacciona con diversas proteínas para regular actividades biológicas relacionadas con el desarrollo, la angiogénesis (formación de vasos sanguíneos), metástasis tumoral la coagulación de la sangre aunque su acción coagulante es más débil que la heparina. Junto con la heparina son los glucosaminoglicanos ( heteropolisacáridos) con mayor carga negativa. Es componente de vesículas sinápticas y otras.