LOS GLÚCIDOS LOS GLÚCIDOS

Transcripción

1 LOS GLÚCIDOS Son biomoléculas formadas básicamente por C, H y O en una proporción (CH 2 O)n. Por esta razón se les denomina también hidratos de carbono. Este nombre es poco afortunado pues no se trata de átomos de C unidos a moléculas de agua sino que se definen como polihidroxialcoholes o polihidroxicetonas, es decir cadenas carbonadas en las que los carbonos presentan un grupo OH y un radical H, excepto uno que posee un grupo carbonílico aldehído o cetona. Esta definición es solo valida para los glúcidos más simples pues como veremos más adelante dentro de los glúcidos se incluyen, aminas, alcohóles, ácidos, así como los productos de condensación de estos compuestos entre si o con otros mediante el enlace glucosídico. Clasificación: 1 / 33

2 G L 2 / 33

3 U C I D O S 3 / 33

4 M O N O S A C A R I D 4 / 33

5 O S OSAS ALDOSAS ALDOTRIOSAS ALDOTETROSAS 5 / 33

6 ALDOPENTOSAS ALDOHEXOSAS CETOSAS CETOTRIOSAS 6 / 33

7 CETOTETROSAS CETOPENTOSAS CETOHEXOSAS CETOHEPTOSAS 7 / 33

8 OSIDOS H O L O S 8 / 33

9 I D O S OLIGOSACARIDOS DISACARIDOS TRISACARIDOS 9 / 33

10 POLISACARIDOS HOMOPOLISACARIDOS HETEROPOLISACARIDOS HETEROSIDOS 10 / 33

11 CARDIOTONICOS GLUCOLIPIDOS GLUCOPROTEINAS 1. MONOSACARIDOS. Constituidos por una sola molécula de polihidroxialdehido o polihidroxicetona y con un número de átomos de carbono comprendido entre 3 y 9, siendo los más frecuentes los de 3, 4, 5 y 6. Son solidos cristalinos, blancos, hidrosolubles y de sabor dulce. La presencia del grupo carbonílico (aldehido o cetona) les confiere poder reductor frente a determinadas sustancias tales como el licor de Fehling. Se nombran anteponiendo a la terminación -osa un prefijo que indique si es posee un grupo aldehído ( aldo-) o cetona (ceto-) y otro referente al número de átomos de carbono. -tri-, -tetr-, -pent-, -hex-, 11 / 33

12 etc. Ejmp: aldohexosa, cetopentosa, aldotriosa, TRIOSAS. Formadas por tres átomos de carbono (C 3 H 6 O 3 ). Una aldotriosa y una cetotriosa, que reciben el nombre de gliceraldehido y dihidroxicetona respectivamente: Estereoisomería. El átomo de carbono del gliceraldehido tiene sus cuatro valencias saturadas con cuatro radicales diferentes, es por tanto un carbono asimétrico. Por convenio y suponiendo la molécula en un plano, hay dos posibles disposiciones del grupo OH, a la derecha (configuración D ), o a la izquierda (configuración L ) que dan lugar a dos estereoisomeros diferentes D-gliceraldehido y L-gliceraldehido. En general en todos los monosacáridos los carbonos que poseen función alcohol son asimétricos, lo cual implica la existencia de distintos estereoisómeros. El número de estereoisomeros aumenta de forma exponencial con el número n de átomos de carbono asimétricos 2 n. Isomería óptica: La presencia de átomos de C asimétricos, hace que la moléculas posean act ividad óptica, es decir al incidir sobre una solución de monosacáridos un rayo de luz polarizada, este puede desviarse hacia la derecha, moléculas dextrógiras (+), o hacia la izquierda levógiras (-). 12 / 33

13 Las propiedades de estereoisomeria e isomería óptica son diferentes, de manera que puede haber moléculas D-(+) y D-(-) o L-(+) y L-(-) TETROSAS. Formadas por cuatro átomos de carbono (C 4 H 8 O 4 ). Aldotetrosas: 4 estereoisomeros, D-eritrosa, L-eritrosa, D-treosa y L-treosa). Cetotetrosas: 2 estereoisomeros, D-eritrulosa y L-eritrulosa. Cuando dos estereoisomeros son imágenes especulares se denominan enantiomorfos. Ejm D-eritrosa y L-eritrosa (Por convenio los prefijos D y L se refieren al átomo de carbono asimétrico más alejado del carbono carbonílico). Si se diferencian en la configuración de un solo átomo de carbono asimétrico se denominan epímeros respecto al átomo (D-eritrosa y D-treosa), son sustancias diferentes con propiedades diferentes. Si bien en la naturaleza se encuentran formas L, las más abundantes son las formas D. Así los ácidos nucleicos solo contienen D-ribosa y D-desoxiribosa. Por esta razón solo nos vamos a referir a las formas D- en los próximos glúcidos PENTOSAS 13 / 33

14 Con cinco átomos de carbono (C 5 H 10 O 5 ). Aldopentosas: 8 estereoisomeros, D-ribosa, D-arabinosa, D-xilosa, D-lixosa y sus correspondientes formas L. Cetopentosas: 4 estereoisomeros, D-ribulosa, D-xilulosa y sus formas L. Por su interés biológico destacamos: D-ribosa: forma parte de los nucleotidos como el ATP así como del ácido ribonucleico. Su derivado D-desoxiribosa forma parte del ADN. D- y L-arabinosa: componentes de gomas vegetales, goma arábiga. D-xilosa: componente del polisacárido xilana (madera). D-ribulosa: sustrato sobre el que se fija el CO2 durante la fotosíntesis HEXOSAS. Con seis átomos de carbono (C 6 H 12 O 6 ). Aldoexosas: 16 estereoisomeros; D-alosa, D-altrosa, D-glucosa, D-manosa, D-gulosa, D-idosa, D-galactosa, D-talosa y sus respectivas formas L. 14 / 33

15 Cetoexosas: 8 estereoisomeros; D-sicosa, D-fructosa, D-sorbosa, D-tagatosa y sus formas L. Por su interés biológico destacamos: D-glucosa: Muy abundante en los vegetales y el azucar más importante en los animales donde se encuentra en estado libre o polimerizado formando glucógeno en el hígado. Es la principal fuente de enegía de los animales. D-galactosa: forma parte del disacarido lactosa (leche), y en polisacridos complejos como mucílagos, pectinas y también en glucolípidos y glucoproteínas. D-manosa: Libre en la corteza de vegetales o formando polímeros como los manosanas presentes en vegetales, bacterias, levaduras y hongos. También esta presente en la molecula de estreptomicina B. D-fructosa. Libre o formando parte de la sacarosa en las frutas. Formas cerradas de aldopentosas, aldoexosas y cetoexosas. Cuando estan disueltas, las aldoexosas forman anillos de seis atomos de carbono denominadas piranosas. Mientras que las aldopentosas y las cetoexosas forman anillos de 5 atomos de C denominadas furanosas. La ciclación ocurre en las aldohexosas y cetoexosas por reacción del grupo OH del C5 con el C 15 / 33

16 del grupo aldehido, enlace hemiacetálico, o del grupo ceto, enlace hemicetálico, respectivamente, mientras que las aldopentosas se ciclan por enlace hemiacetálico entre el C4 y C del grupo aldehído. Estos enlaces originan un grupo hidroxilo hemiacetálico o hemicetálico nuevo, que mantiene la propiedades reductoras de los grupos aldehído y ceto respectivamente. La formación de anillos hace que aparezca un nuevo carbono asimétrico que se denomina an omérico, de manera que existen dos nuevos estereoisomeros denominados? y? por cada forma D y L. Asi de la gulcosa existen la? -D-glucopiranosa y la? -D-glucopiranosa. Los sufijos piranosa y furanosa se añaden al nombre del monosacarido si se cicla en seis o cinco atomos de carbono. Para representar las moleculas cicladas Walter Norman Haworth, diseño un método general conocido como proyecciones de Haworth y que como ejemplo para la glucosa consiste en: Las formulas de proyección de Haworth dan a entender que los anillos son planos y esto no es cierto. Asi el anillo de piranosa puede existir en conformación de silla o de nave, siendo aquella la más estable y la que más predomina en las disoluciones de la hexosas. Esta clase de represensatión se denominan fórmulas de conformación.?-d-glucopiranosa?-d-glucopiranosa SILLA NAVE 16 / 33

17 2. DERIVADOS DE LOS MONOSACARIDOS Aminoazucares. Presentan una sustitución del grupo OH del C2 por un grupo amino, mediante un enlace N-glu cosídico. Ejem. la D-glucosamina, principal componente de la quitina y de la estreptomicina. D-galactosamina, componente de los cartílagos Azucares-acidos. Tres clases: acidos aldánicos, aldáricos y urónicos. Los urónicos son los más importantes. Algunos ejemplos de estos son el D-glucurónico y D-galacturónico que se encuentran en gomas y pectinas. Otro azucar-acido importante es el ac. ascobico o VitC Azucares-alcoholes. Se originan por reducción del grupo aldehido o cetona a grupo alcohol. Algunos son el L-sorbit ol y D- manito 17 / 33

18 l abundantes en los frutos, el glicerol que es un componente de los lípidos al igual que el inositol que no deriva de un azucar sino del ciclohexano. 3. DISACARIDOS Estan constituidos por dos moléculas de monosacaridos unidas por un enlace O-glucosídico, si el primer monosacarido es? se habla de enlace?-glucosídico y si es?, de enlace?-glucosídico. Este enlace consite en la reacción entre dos grupos -OH y rinde una molecula de agua. Según que grupos -OH esten implicados se distinguen dos tipos: Monocarbonílico: Reacción entre el -OH hemiacetálico de un monosacarido y cualquier otro grupo -OH del segundo monosacarido. El enlace se establece entre C1 anomérico del primer monosacarido y el C4 o C6 no anomérico del segundo (1 4) y (1 6). En este caso el disacarido mantiene sus propiedades reductotras gracias -OH hemiacetálico del segundo monosacarido, presente en el C anomérico que puede existir en forma µ y?. Ejem: Lactosa, maltosa, isomaltosa y celobiosa. Estos disacaridos se nombran con los sufijos -osil y 18 / 33

19 -osa. : Reacción entre los -OH hemiacetálicos de los dos monsacaridos. El enlace se establece entre los dos carbonos anoméricos de ambos monosacaridos. (1 1), si los dos son piranosas y (1 2) si el segundo es un anillo de furanosa. En este caso el disacarido pierde el caracter reductor por esta razón se nombrn con los sufijos -osil y -osido. Algunos ejemplos son la sacarosa y la trehalosa. Disacaridos Reductores Lactosa:?-D-galactopiranosil (1 4)?-D-glucopiranosa (forma?). Denominada azucar de leche, se encuentra libre en la leche de los mamiferos (4-5% en la de vaca). Maltosa:?-D-glucopiranosil (1 4)?-D-glucopiranosa (forma?). Este disacarido no existe de forma libre sino que es el resultado de la hidrólisis de la amilosa del polisacarido almidón. A partir del almidon se obtiene la malta utilizada para la fabricación de cerveza y sucedaneos del café. Isomaltosa:?-D-glucopiranosil (1 6)?-D-glucopiranosa. Tampoco existe libre sino que se obtine por hidrólisis de la amilopectina del almidón y del glucógeno. Celobiosa:?-D-glucopiranosil (1 4)?-D-glucopiranosa. Producto de la hidrólisis de la celulosa. 19 / 33

20 Disacaridos no reductores Sacarosa:?-D-glucopiranosil (1 2)?-D-fructofuranosido. Denominada azucar de caña donde esta presente en un 20%. Se hidroliza con facilidad. La sacarosa es dextrogira mientras que la mezcla resultado de la hidrolisis es levógira, por esta razón se denomina a esta mezcla azucar invertido. Trehalosa:?-D-glucopiranosil (1 1)?-D-glucopiranosido. Se encuentra en la hemolinfa de los insectos y en levaduras y hongos. 4. TRISACARIDOS Formados por la unión de tres monosacaridos. El más abundante en la naturaleza es la rafinos a (?-D-galactopiranosil (1 6)?-D-glucopiranosil (1 2)?-D-fructofuranosido). Es muy abundante en la remolacha y otros vegetales. 5. POLISACARIDOS La mayoría de los glúcidos se encuentran en la naturaleza como polisacáridos de elevado peso molecular, formados por la unión muchos monosacaridos (de 11 a varios miles) mediante enlace O-glucosídico. La D-glucosa es el monosacarido predominante, pero también hay D-manosa, D-fructosa, D-y L-galactosa, y derivados como la D-glucosamina o el acido D-glucurónico. Si esta formado por un solo tipo de monosacarido de denomina homopolisacar ido (almidón, glucógeno, dextranos, celulosa y quitina), si esta formado por varias clases de monosacaridos 20 / 33

21 se denominan heteropoliscaridos (pectina, agar-agar, gomas, mucilagos, etc) HOMOPOLISACARIDOS DE RESERVA 5.1. ALMIDON Constituye el polisacarido de reserva de los vegetales donde se almacena en forma de gránulos en el interior de los amiloplastos de las células vegetales. Esta constituido por deos clases de homopolisacaridos, la µ-amilosa y la amilopectina. La µ-amilosa esta constituida por cadenas largas de longitud variable, no ramificadas, constituidas por unidades de D-glucosa unidas mediante enlaces µ(1 4). No es soluble pero forma micelas hidratadas que se tiñes de azul oscuro con el Iodo. Las cadenas en la micela se enrollan en forma helicoidal. La amilopectina esta muy ramificada, 20 a 30 unidades de D-glucosa en cada rama unidas por enlace µ(1 4), mientras que los puntos de rmificación son enlaces µ(1 6). Forman micelas que se tiñen de rojo oscuro con el Iodo. Los dos componentes del almidon se pueden hidrolizar por la acción de enzimas amilasas. La enzima µ-amilasa, presente en el jugo pancreático y en la saliva, hiroliza al azr los enlaces de la µ-amilosa, produciendo una mezcla final de glucosa y maltosa. 21 / 33

22 La enzima?-amilasa, presente en la malta, libera unidades de maltosa empezando por el extremo no reductor. La milopectina también es atacada por esta dos enzimas dando lugar a las denominadas dextr inas. Como estas enzimas no atacan los enlaces µ(1 6), el resultado máximo de la acción de estas enzimas se denomina dextrina límite GLUCOGENO Es el principal polisacrido de reserva de las células animales y es el equivalente del almidón de las células vegetales. Es muy abundante en el hígado y en el músculo esquelético. En los hepatocitos se acumula en forma de gránulos, que se tiñes de rojo-violaceo con el iodo, constituidos por moleculas muy ramificadas similares a la amilopecnina, pues esta formadas por cadenas de D-glucosa unidas por enlace µ(1 4) y ramicaciones µ(1 6). La diferencia estriba en que el glucógeno esta más ramificado y es una molécula más compacta. El glucógeno se hidroliza facilmente por las enzimas anteriores rindiendo una mezcla de glucosa y maltosa DEXTRANOS Polisacaridos de reserva de las levaduras y bacterias constituidos por cadenas ramificadas de 22 / 33

23 D-glucosa unidas por enlaces 1 2, 1 3, 1 4 y 1 6. Forma disoluciones mucilaginosas de gran viscosidad. HOMOPOLISACARIDOS ESTRUCTURALES 5.4. CELULOSA Es el polisacarido más abundante de la pared celular de los vegtales. Esta constituida por cedenas lineales de D-glucosa unidas por enlaces _(1 4), que se disponen en forma de hélice, una vuelta cada 4 unidades. Es una molecula insoluble y bastante inerte, pues hay pocas enzimas capaces de romper las cadenas, solo algunas bacterias y protozoos del tracto intestinal de los herviboros segregan estas enzimas. La hidrolisis acida de la celulosa rinde moleculas del disacarido reductor celobiosa. La celulosa en las paredes celulares se disponen en forma de haces de fibrillas densamente empaquetadas, formando capas cruzadas. Estas fibrillas se se aglutinan en una matriz constituida por otros polímero tales como la hemicelulosa, pectina y extensina. A medida que la pared celular envejece se impregnan de otras sustancias tales como la lignina, suberina y cutina que no son polisacaridos QUITINA 23 / 33

24 Esta constituida por cadenas de N-acetil-D-glucosamina unidas por enlace _(1 4). Es el componente principal del exoesqueleto de los artropodos. HETEROPOLISACARIDOS En los vegetales son componentes estructurales de la pared o membrana: Hemicelulosa: polimero de xilosa y arabinosa. Agar-Agar: polimeros de D y L-galactosa presentes en las algas rojas. Gomas: polimeros de galactosa, arabinosa y ac. glucurónico. Función defensiva. Mucílagos: similares a las gomas pero no se excretan al exterior de la planta. En los animales los heteropolisacaridos más abundantes son los mucopolisacaridos: Ac. Hialurónico: en la sustancia intersticial del tejido conjuntivo. Heparina: con propiedades anticoagulantes de la sangre. 24 / 33

25 Condroitina: en la sustancia intercelular del cartílago, y tejido oseo. 6. HETEROSIDOS Son sustancias formadas por una parte glucídica y otra no glucídica. Si esta es un lípido se denominan glucolípidos, y si es una proteína, glucoproteinas. Los glucoplípidos forman parte de las membranas celulares, como los gangliósidos y cerebró sidos. Las glucoproteínas: Los peptidoglicanos y acidos teicoicos que forman parte de la pared celular de bacterias. Las mucopr oteínas y mucinas presentes en la luz de tubos como el digestivo y respiratorios con función protectora. Las mas interesantes son las glucoproteínas estructurales de la membrana plasmática donde actúan como marcadores biológicos y lugares de reconocimiento celular. PREGUNTAS 1.* Diferenciar entre epímero y enantiomorfo en los azucares. Citar ejemplos. 2.* Analogías y diferencias entre almidón, celulosa y glucógeno. 3.* Indicar la composición química, estructural y papel biológico de dos polisacáridos: 25 / 33

26 a) Estructurales b) Energéticos 4.* Sabiendo que la maltosa esta formada por dos moléculas de?-d-glucopiranosa unidas mediante enlaces?(1-4): a) construir la molécula de maltosa. b) Qué nombre recibe el enlace?(1-4). c) Hay en la maltosa algún -OH hemiacetálico libre?. Cuál?. d) Posee la molécula de maltosa poder reductor?. Justifica la respuesta. 5.* Transforma en cíclica la formula lineal de una aldohexosa cualquiera. Escribe los estereoisomeros? y?. 6. Escribe la formula de la?-d-glucopiranosa y las de un epímero, un enantiomorfo y un anómero. Nombra cada uno de ellos. 7. Formula el trisacárido?-d-glucopiranosil (1-5) ß-D-fructofuranosil (2-1)?-D-glucopiranósido. Será reductor?. 26 / 33

27 8. Qué relación existe entre carbono carbonílico, carbono anomérico y -OH hemiacetálico?. 9. La molécula de D-galactosa es dextrógira o levógira? Diferencia entre estereoisomeros e isómeros ópticos. 10. Completa la tabla siguiente basándote en las estructuras representadas en la figura. ESTRUCTURA FAMILIA ESQUELETO MONOSACARIDO 27 / 33

28 nº DE CARBONOS ASIMÉTRICOS a Aldosa Triosa D-gliceraldehído 28 / 33

29 1 b 29 / 33

30 c d 30 / 33

31 e 31 / 33

32 11. Nombra y escribe las fórmulas de un epímero de (c) y un enantiómero de (b) y (e). 12. Escribe las fórmulas de proyección de los anómeros? y ß de la (b) y (e). 13. Escribe las formulas de conformación de la anómeros? y ß de (c). 14. Cuales son las enzimas que hidrolizan el almidón y cómo actúan sobre la molécula?. 32 / 33

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