Carbohidratos Glúcidos

1. Carbohidratos Glúcidos Marta Gutiérrez del Campo

2. Concepto Son sustancias formadas por C, H, O en los mas sencillos, la formula general es CnH2nOn, por la proporción de H y O es igual que el agua, también se les puede llamar hidratos decarbono. Desde el punto de vista químico son polihidroxialdehidos o polihidroxiacetonas, así que también alcoholes, ácidos, amidas, sus derivados simples y los productos resultantes de su unión con otros mediante enlaces glicosidicos. Los más simples son polihidroxialdehidos y polihidroxiacetona.

3. Clasificación • Osos o monosacáridos estos son los más simples y no son hidrolizables y tenemos entre 3 y 8 átomos de carbono- • aldosas si llevan la función aldehído. • función cetona se les llama cetosas. • Osidos formados por varias unidades de monosacáridos . • Holosidos (si están formados por dos o más unidades de monosacáridos). • Oligosacaridos (entre 2 y 10 unidades de monosacáridos: disacáridos, trisacaridos,…) • Polisacaridos (muchos monosacáridos). • Homopolisacaridos (formados por la repetición de un único monosacárido) • Heteropolisacaridos (formados por la repetición de 2 o mas monosacáridos distintos). • Heterosidos, formados por una parte glucidica y otra no glucidica) por ejemplo los glucolipidos (glucido + lípido), las glucoproteinas (glúcido + proteína),…

4. Monosacáridos Definición Son azucares sencillos que no se pueden descomponer en otros mas simples, por lo que son hidrolizables. A partir de ellos se originan los demás glucidos. Tienen entre 3 y 8 átomos de carbono. Químicamente son: polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas Nomenclatura Según el número de átomos de carbono se denominan: triosas (3C), tertrosas (4C), pentosas (5C), hexosas (6C), heptosas (7C),…y a esta palabra se le antepone el prefijo aldo- o ceto- según lleven la función aldehido o la función cetona Propiedades • Físicas: sólidos, cristales de color blanco, no hidrolizables, de sabor dulce y con polaridad. • Químicas: tienen carácter reductor porque son capaces de dar electrones frente a determinadas sustancias transformándose el grupo aldehído o cetona a grupo ácido. • También presenta isomería.

5. Monosacáridos de interés biológico Triosas • Gliceraldehidos. • Tiene un carbono asimétrico, es decir, que tiene cuatro radicales distintos, este es el carbono numero 2. Y por tanto estos compuestos tienen isomería espacial o estereoisomeria • Según el –OH este a la izquierda o la derecha el compuesto es D o L, y a estas estructuras se las llama enantiomorfas, porque una es la imagen especular de la otra. • Los compuestos que tienen carbonos asimétricos presentan isomería óptica, es decir, al ser atravesada una disolución que las contenga por la luz polarizada desvían el plano en que vibra la luz. Si la desvía hacia la derecha a estas sustancias se les llama dextrógira (+) y si lo gira a la izquierda levógiras (-). No hay relación entra la forma D o L.

6. Monosacáridos de interés biológico Triosas • 2. Dihidroxicetonas. • Al no tener carbono asimétrico no tiene isomería espacial ni óptica. • Tanto el dihidroxicetona como el gliceraldehido desempeñan un papel fundamental como metabolitos intermediarios en el metabolismo de la glucosa y otros azucares.

7. Monosacáridos de interés biológico Pentosas 1. D-Ribosa La D-Ribosa forma parte de los ribonucleótidos por lo tanto del ATP, ARN y otros nucleótidos. 2. Dexosirribosa La dexosirribosa formara los desoxirribonucleotidos y por lo tanto el ADN.

8. Monosacáridos de interés biológico Pentosas 3. D- Ribulosa La D-ribulosa desempeña un papel fundamental en la fotosíntesis, es el compuesto al que se fija el dióxido de carbono para introducirse en el ciclo de la materia viva.

9. Monosacáridos de interés biológico Hexosas Las hexosas en general, al estudiar el comportamiento de una disolución de azucares se vio, que desde que se inicia la disolución hasta que se alcanza el equilibrio, hay un cambio en el poder rotatorio de las moléculas. A este proceso se le llama mutarrotacion. Esto se debe a que aparece un nuevo carbono asimétrico que se puede explicar aceptado la formación de una forma cíclica. En el caso de la glucosa reacciona el grupo aldehido (C=1) con el OH del C=5 y formará un hemiacetalintramolecular, al anillo resultante se le llama piranoso porque deriva del pirano. Nuevo carbono asimétrico  carbono anomerico (C=1) Y a estos nuevos isomeros que se les llama anomeros. A estos isomeros se les designa α o β, α (OH) hacia abajo y β (OH) hacia arriba. Algo similar les ocurre a las pentosas ribosa y dexosirribosa que también se ciclan formando una estructura pentagonal derivada del furano. Al igual que la fructosa.

10. Monosacáridos de interés biológico Hexosas • Glucosa. • La glucosa y la galactosa son epimeros en el carbono numero cuatro, así uno lleva el grupo –OH hacia la derecha y el otro a la izquierda. Los epimeros son isomeros espaciales que se diferencian en la colocación del –OH de uno de los carbonos, son compuestos distintos, con distintas propiedades físico-químicas. • La D-glucosa es el azúcar de la vida, es el glucido mas abundante en la sangre se encuentra en una proporción 1g/l. por polimerización se forman los polisacáridos: almidón, glucógeno y celulosa. • La forma existente en la naturaleza la D-glucosa (+) que también se llama dextrosa.

11. Monosacáridos de interés biológico Hexosas 2. Galactosa. La galactosa también la forma existente en la naturaleza es la D-galactosa, unida a la glucosa forma el disacárido la lactosa. También forma parte de muchos polisacáridos como pectinas, mucílagos (todos compuestos son de las paredes celulares). Unidos a los lípidos forman los cerebosidos (glucolipidos en la membrana de las células animales).

12. Monosacáridos de interés biológico Hexosas 3. Fructosa. La fructosa es una cetohexosa, es levogira y se le conoce también con el nombre de levulosa, se encuentra en la fruta y unida a la glucosa forma el disacárido: sacarosa.

13. Monosacáridos de interés biológico Hexosas Clasificación isomería

14. Derivados de los monosacáridos Desoxiazucares Se forman por la reducción y pérdida de algún OH en uno de los carbonos. Polialcoholes Se forman por la reducción del grupo aldehído a alcohol. Glucoácidos o azucares ácidos Se forman por la oxidación de un grupo alcohol o aldehído a ácido. Por ejemplo el ácido glucoronico. Aminoazucares Se sustituye un grupo OH por un grupo amino. Fosfatos de azucares (esteres fosforicos) Son monosacáridos unidos mediante enlace ester a un grupo fosfato

15. Disacáridos Enlace glicosidico o glucosidico Los disacaridos son los compuestos que se forman al unirse dos monosacáridos mediante enlace O-glicosidico. Son dulces, solubles, cristalizables y por hidrólisis se desdoblan en monosacáridos. El enlace glicosidico puede ser: 1. Monocarbonilo: cuando se establecen ente el carbono anomerico del primer monosacárido y un carbono cualquiera no anomerico del segundo. Al quedar un carbono anomerico libre no se pierde el poder reductor. Al compuesto formado se le nombra con terminaciones –osil y –osa para el primero y segundo monosacárido respectivamente. Este enlace puede ser α o β glucosidico según la posición que ocupe el OH del primer monosacárido. Se le llama O-glucosidico ya que se une por medio un oxigeno.

16. Disacáridos Enlace glicosidico o glucosidico 2. Dicarbonilo:que es el enlace que se forma entre dos carbonos anomericos de dos monosacáridos. Se pierde el poder reductor. Se nombra con las terminaciones –osil y –osido para el primer y el segundo monosacarido respectivamente. La fructosa en beta le damos la vuelta y se produce un giro en los radicales. Hay otro tipo de enlace glicosidico que es el N-glicosidico que se establece entre el OH cualquiera de un monosacárido y el compuesto aminado. http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/contenidos7.htm

17. Principales disacáridos Celobiosa Esta formada por dos moléculas de glucosa unidad por enlace β (1,4). El nombre por tanto seria: β D glucopiranosil (1,4) D glucopiranosa. No se encuentra libre en la naturaleza y se obtiene por hidrólisis de la célula

18. Principales disacáridos Lactosa Una molécula de galactosa y glucosa mediante enlace β(1,4). βDgalactopiranosil (1,4) D glucopiranosa. Se encuentra libre en la leche de los mamíferos por ser un disacárido difícil de fermentar es estable en el organismo.

19. Principales disacáridos Sacarosa Esta formada por una molécula αDglucopiranosil (1,2) βD fructoranosido. La sacarosa se encuentra en la remolacha azucarera y en la caña de azúcar. Cuando se hidroliza se obtienen una mezcla de glucosa y de fructosa llamada azúcar invertido, porque convierte el plano de polarización de la luz. La sacarosa es dextrógira. Sin embargo glucosa mas fructosa es levógira.

20. Polisacáridos • Los polisacáridos están formados de muchos monosacáridos unidos mediante enlace O-glucosidico. • Tienen peso molecular elevado no son dulces, son insolubles en agua (celulosa) o forman disoluciones coloidales (almidón). • No tienen carácter reductor. • Tienen función estructural los que tienen enlace tipo β o función de reserva los que tienen enlace tipo α. http://biomodel.uah.es/model3j_sm/polisac.htm

21. Polisacáridos Almidón • Polisacárido de reserva presente en los vegetales, se acumula en los amiloblastos • Y es abundante en rizomas, bulbos, tubérculos, y en el endospermo de las semillas farináceas • Forma muy eficaz de almacenar glucosa pues al ser insoluble no se disuelve en el citoplasma no influye a la presión osmótica Esta formada por la amilasa (en el interior 20%) y amilopectina (en el exterior 80%)

22. Polisacáridos Almidón • Amilasa: • La unidad es un polímero de αD glucosa unidas mediante enlaces (1,4) forman cadenas lineales dispuestas helicoidalmente. • Es soluble en agua donde la disposiciones colidales (que con el yodo se tiñen de color azul violáceo) • Por hidrólisis en presencia de ácidos de las enzimas α o β amilasas nos da dextrina que se hidroliza a maltosa y esta a su vez en D-glucosa por medio una enzima llamada maltasa. • Amilopectina: • Esta formado por cadenas lineales y helicoidales de αD glucosa unidas por enlace (1,4)α y presenta ramificacione una cada 12 moleculas en posición α (1,6) • Es insoluble en agua y con el yodo se tiñe de color rojo. • Por hidrólisis con la α o β amilasa se rompe el enlace 1,4 y aparecen uniones de maltosas, los unidos de ramificación en enlaces 1,6 son inatacables por la enzima y constituyen fragmentos grandes y muy ramificados llamados dextrina, que limita sobre los que actúan otras enzimas desramificantes que hidroliza el enlace 1,6 y por acción de la maltasa se obtiene glucosa.

23. Polisacáridos Glucógeno • Polisacárido de reserva propio de los animales se encuentra en el hígado y tejido muscular, es un polímero α D glucosa. • Forma una cadena muy larga y ramificada de moléculas de glucosa. Las ramificaciones son cada 8 ó 10 moléculas de glucosa por hidrólisis, con la enzima glicogenofosforilasa, α alfa (1,6) glucosidasa, se obtienen moléculas de glucosa. • Los seres vivos la utilizan como reserva de energía degradándola a glucosa, por otra parte una cantidad muy importante de glucosa ingerida con los alimentos se transforma en gluc,ogeno para ser almacenada.

24. Polisacáridos Celulosa • La celulosa es un polímero lineal de β D glucosa unidas mediante enlace (1,4). Que adopta una estructura helicoidal aproximadamente 4 moléculas de glucosa por vuelta. • Es un polímero insoluble en agua o inerte solo puede ser hidrolizado por determinados enzimas de microorganismos (algunos protozoos y bacterias) que viven simbiontes en el estomago de los animales herbívoros, su valor alimentario es escaso a no ser en los herbívoros con protozoos. Forma parte de la pared celular de los vegetales (el 50% aproximadamente de la madera es celulosa) • El conjunto de polímeros de la celulosa se asocia en haces que están unidos entre si por puentes de hidrogeno, los haces se organizan formando microfibrillas que se unen formando fibras que pueden ser visibles a simple vista (fibras de algodón). • El enlace β (1,4) es inatacable por la mayor parte de los enzimas digestivos del hombre por lo que su valor alimentario es escaso, no obstante genera gran cantidad de residuos y en presencia de agua se hidrata aumentado su volumen, por lo que favorece el transito intestinal y con ello el buen funcionamiento del aparato digestivo.

25. Funciones • Función energética • Tienen función energética os que se van a descomponer para producir energía. Todos los monosacáridos que son hexosas (glucosa, galactosa y fructosa). La sacarosa y la lactosa también tienen función energética, el almidón en los vegetales y el glucogeno en los animales actúan como polisacáridos de reserva energética. • Funcion estructural. • Presentan función estructural aquellos que forman parte de estructuras y están la ribosa y la desoxirribosa. También la celulosa, la quitina y la pectina que junto con la celulosa y otras sustancias forman parte de la pared celular. También la hemicelulosa y los peptidoglicanos. • Otras funciones. • Algunos son antibióticos (estreptomicina) otros tienen función de vitaminas (vitamina C) otros por ejemplo la heparina que es una sustancia anticoagulante. • Otras la muco proteínas también llamadas mucinas tiene función protectora y lubrican distintas partes del cuerpo. • Los glucolipidos o glucoproteinas que se encuentran presentes en las membranas celulares son marcadores biológicos.