DISACRIDOS Y POLISACRIDOS SEMANA 26 2020 Semana 26

DISACÁRIDOS Y POLISACÁRIDOS --- SEMANA 26 ---- 2020 Semana 26 Licda Isabel Fratti de Del Cid Diapositivas con estructuras, cuadros e imágenes proporcionadas por Licda Lilian Guzmán Melgar.

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( CARBONO ANOMERICO formas / β) de una aldosa ó bien el carbono 2 (CARBONO ANOMÉRICO formas / β) de una cetosa; y un OH del otro monosacárido ( generalmente en el carbono 4 , 2, 6). 3

De acuerdo a si el primer carbohidrato de la unión está en forma de anómero ó y de la posición del enlace glucosidico reciben sus nombres: -1, 4 -1, 2 -1, 6. 4

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. 5

MALTOSA Glucosa + Glucosa, enlace glucosídico 1, 4. 6

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. 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 5 % de lactosa Leche humana 6 a 8 % de lactosa 7

LACTOSA Ββ-1, 4 Galactosa + glucosa enlace glucosídico -1, 4. Galactosa Glucosa 8

EN QUE CONSISTE LA INTOLERANCIA A LA LACTOSA. ? Ocurre cuando hay una deficiencia parcial o total en la síntesis de la enzima lactasa en el intestino delgado. No se hidroliza la lactosa a sus componentes ( galactosa + glucosa) se acumula y al llegar al colón se fermenta por las bacterias, generando gases, distensión abdominal, dolor, diarrea, nausea, ( borborigmos : « ruido de tripas» ). 9

SACAROSA Conocida como azúcar de caña , azúcar de remolacha o simplemente azúcar. Es de origen vegetal. Formada de -D(+)glucosa y -D(-)fructosa unidas por un enlace glucosídico -1, 2 ó , - 1, 2 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. » 10

SACAROSA , FORMAS DE REPRESENTARLOS Enlace glucosídico 1, 2 ó Enlace glucosidico , - 1, 2 11

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 ENZIMA PRODUCTOS 2 monosacáridos MALTOSA LACTOSA SACAROSA MALTASA GLUCOSA LACTASA GALACTOSA GLUCOSA INVERTASA (SACARASA) GLUCOSA FRUCTOSA 13

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 Enzima que lo hidroliza / monosacárido s que libera Azúcar reductor/ no reductor Vegetal Sacarasa ( Invertasa ) Glucosa y fructosa 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 puede ser hidrolizada el ser humano Es hidrolizado por el ser humano No reductor Benedict negativo Presenta mutarrotación Reductor Benedict positivo NO 14

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, glucógeno y celulosa)) Fructanos ( formados exclusivamente de fructosa) Galactanos (Formados exclusivamente de galactosa ) 15

HOMOPOLISACARIDOS Son los carbohidratos mas abundantes en la naturaleza. Funciones principales en los seres vivos. a) En Vegetales: a. 1 - Estructural y sostén. a. 2 - Reserva Nutritiva b) En Animales Ingesta con fines nutricionales ( almidón). Reserva energética ( Glucógeno) 16

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. 17

CELULOSA : NOTE LA UNIÓN ENTRE UNIDADES DE GLUCOSA A TRAVÉS DE UN ENLACE GLUCOSIDICO BETA 1, 4 - Y LA AUSENCIA DE RAMIFICACIONES. Enlace β-1, 4 18

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 % 20

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. 21

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 Enlace -1, 4 22

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. 25

AMILOPECTINA Amilopectina 26

La unión en punto de ramificación corresponde a un enlace glucosídico -1, 6 (fig. A). Los otros enlaces entre las glucosas son enlaces son -1, 4, igual que en la amilosa. La estructura se vería como la fig. B, pero con ramificaciones aproximarte cada 25 unidades fig. A fig. B 27

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. 28

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) 29

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 30

ALGUNAS ENZIMAS IMPLICADAS EN LA HIDROLISIS DEL ALMIDÓN -amilasa ( salivar y pancreática ), ambas son -1, 4 glucosidasas hidrolizan enlaces -1. 4 glucosidicos de forma aleatoria. «Enzima desramificante: es una glucosidasa -1, 6. « : hidroliza los enlaces -1, 6 en los puntos de ramificación. 31

GLUCÓGENO Es el carbohidrato de reserva de los animales. Todas las células de los mamíferos contienen Glucógeno: pero es abundante en el hígado y en las células musculares: Glucógeno hepático 4 -8 % Glucógeno muscular 0. 5 – 1. 0 % Formado exclusivamente de - D-Glucosa, por lo tanto es un homopolisacárido , específicamente un glucano. En épocas de ayuno 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 glucos. 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. 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. 33

La unión en punto de ramificación corresponde a un enlace glucosídico -1, 6. Los otros entre las glucosas son enlaces son -1, 4. La estructura se vería como la fig. B, pero con ramificaciones aproximadamentete cada 10 a 15 unidades de glucosa. fig. A fig. B 34

POLISACAR IDO LINEAL / RAMIFICAD O ENLACES PRESENTES ORIGEN FUNCION COMPONE NTE MONOMER ICO SU HIDROLISI S FINAL ORIGINA Amilosa α- 1, 4 Puede hidrolizarlo el ser humano Vegetal Reserva en plantas. -Glucosa Componente del almidon : 20 % Lineal Se presenta en forma helicoidal. Amilopectina Componente del almidon (80 %) Ramificado. Ramificacion es aprox. C/ 25 unidades. α – 1, 4 α- 1, 6 en puntos de ramificación. Ambos son hidrolizados por el ser humano Vegetal Reserva en plantas Glucosa Glucógen 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 Ramificacion es aprox c / 10 -15 unidades. No puede ser hidrolizado por el ser humano almacenado especialmente en hígado y músculo componente de pared celular El ser humano no puede metabolizar el enlace β-1, 4 entre glucosa y glucosa, pero si otros β-1, 4, como el β-1, 4 - entre galactosa y glucosa, presente en la lactosa.

PROPIEDADES FISICAS DE MONO , DI Y POLISACÁRIDOS CARBOHIDRATO ESTADO FISICO SOLUBILIDAD EN AGUA SABOR SOLIDOS CRISTALINOS SOLUBLES DULCE SOLIDO AMORFO INSOLUBLE INSIPIDO GLUCOSA MONOSACARIDOS MANOSA FRUCTOSA MALTOSA DISACARIDOS LACTOSA SACAROSA POLISACARIDOS ALMIDON

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 componentes puede haber Glucosamina, Galactosamina, ambas pueden presentarse en forma, acetilada, sulfatada. 37

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 : HETEROPOLISACARIDO El ácido hialurónico posee un disacárido repetitivo, formado por ácido glucurónico unido por enlace glicosídico 1 -3 a una N-acetilglucosamina. El enlace a la otra unidad de disacárido generalmente se da a través de un enlace β 1, 4 Esta cadena está constituida por aproximadamente 25, 000 unidades disacáridas. No se halla sulfatado ni unido a proteínas.

Se encuentra en abundancia en el humor vítreo del ojo ( líquido ocular). Líquido sinovial de las articulaciones, piel, cartílago y en la matriz extracelular(MEC). Debido a su capacidad de absorber agua, se usa en tratamientos para la piel ( suavizante de arrugas, rellenos cosméticos ). Tratamiento de la artritis ( inyecciones de acido hialurónico en articulaciones). . 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 la 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.

HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA DEL ÁCIDO HIALURÓNICO Hialuronidasa El ácido hialurónico se despolimeriza por acción de la enzima hialuronidasa, o factor de difusión presente en los espermatozoides, estreptococos, gérmenes anaerobios como el clostridium y en venenos de abeja, avispa, cobra, serpiente y algunos arácnidos. La hialuronidasa, al despolimerizar por hidrolis el ácido hialurónico del tejido conjuntivo, facilita la penetración en el organismo de medicamentos y bacterias patógenas, así como la penetración del espermatozoide dentro del óvulo.

HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA DEL ACIDO HIALURÓNICO Hialuronidasa Segmento de ácido hialuronico Producto de la hidrolisis : Disacárido ( monomero componente del ácido hialuronico) (o) Lugar del rompimiento hidrolitica por la enzima, enlace β-1, 4

Aplicación de conceptos. Los grupos sanguíneos se determinan por la presencia de los monosacáridos enlistados en la tabla. Si se hace una transfusión con sangre no indicada: los eritrocitos del donante se aglutinan, produciendo fallo renal, colapso circulatorio y muerte.

ESTRUCTURAS DE LOS EDULCORANTES SACAROSA SUCRALOSA(Splenda) ASPARTAME ( Equal y Nutra. Sweet)) SACARINA ( Sweet’N Low) NEOTAME