DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA ESFUNO E.U.T.M GLÚCIDOS Y LÍPIDOS
GLÚCIDOS Definición Biomoléculas que poseen un grupo funcional aldehído o cetona y varios grupos hidroxilos (polialcoholes) Fórmula básica: (CH 2 O)n n 3 (de ahí su nombre de carbohidratos o hidratos de carbono) Algunos derivados glucídicos pueden contener sulfato, fosfato, nitrógeno, combinarse con lípidos (glucolípidos) o proteínas (glucoproteínas)
Relevancia biológica Fuente y almacenamiento de energía Elementos estructurales (en membranas y matriz extracelular) Moléculas señal (reconocimiento y adhesión célulacélula)
CLASIFICACION A- De acuerdo al número de carbonos: 1- Monosacáridos: Unidad básica de los carbohidratos 2- Disacáridos: Compuestos por dos monosacáridos unidos por un enlace glucosídico 3- Oligosacáridos: Hasta 10 monosacáridos unidos por enlaces glucosídicos 4- Polisacáridos: Muchas unidades, generalmente cientos B- De acuerdo al grupo funcional: -Aldosas (grupo aldehído) -Cetosas (grupo ceto)
1- MONOSACÁRIDOS Triosas son los monosacáridos más simples Gliceraldehído Dihidroxicetona
1- MONOSACÁRIDOS Monosacáridos De 5-Carbonos: Presentes en ADN, ARN, ATP etc D-Ribosa (aldopentosa) 2-deoxi-D-ribosa (aldopentosa)
1- MONOSACÁRIDOS Monosacáridos de 6-Carbonos: - Forman parte fundamental del metabolismo celular - Presentes en diferentes estructuras (proteínas, membranas, etc) D-Glucosa (aldohexosa) D-Fructosa (cetohexosa)
ISOMERIA: ESTEREOISÓMEROS Presentan al menos un carbono quiral o asímetrico. El mismo se encuentra unido a cuatro grupos químicos diferentes Grupo aldehído Presenta 1 carbono asimétrico
ISOMERIA: ESTEREOISÓMEROS Proyección de FISCHER Perspectiva
ISOMERIA: ESTEREOISÓMEROS Para monosacáridos de más de 3 carbonos el número de carbonos quirales aumenta Los estereoisómeros tienen la misma fórmula química pero difieren en la posición del grupo hidroxilo en uno o más de sus carbonos quirales asimétricos Un monosacárido con n centros asimétricos tiene 2 n estereoisómeros
ISOMERIA: ESTEREOISÓMEROS Ejemplo: D-Glucosa Cuantos carbonos asimétricos tiene la glucosa? Cuantos estereoisómero tendrá?
D-ALDOSAS
D-CETOSAS
Los monosacáridos forman estructuras cíclicas Los grupos aldehído y cetona de glúcidos de 5 o 6 carbonos reaccionan para formar anillos de 5 miembros (furano) o de 6 miembros(pirano) respectivamente Proyección de Haworth
Los monosacáridos forman estructuras cíclicas La reacción de ciclación se da entre el grupo alcohol (-OH) y el grupo aldehido llevando a la formación de un hemiacetal con dos estereoisómeros posibles: α,β denominados anómeros Anómero α Carbono anomérico D-Glucosa Anómero β
Los monosacáridos son azúcares reductores Los monosacáridos pueden ser oxidados en su carbono anomérico (carbonilo) por agentes como el ion férrico (Fe 3+ ) o el cúprico (Cu 2+ ) dando un carbono carboxílico carbonilo carboxilo La glucosa y otros azúcares capaces de reducir al Fe 3+ o a el Cu 2+ se les llama azúcares reductores. Necesitan el carbono anomérico libre (sin estar formando enlace) en su forma lineal
Derivados de los monosacáridos Azúcar fosfato Azúcares reducidos Azúcares oxidados Amino azúcar
2- DISACÁRIDOS Unión de dos monosacáridos a través de un enlace covalente llamado enlace o-glicosídico Ejemplos: Lactosa: galactosa-glucosa (leche; reductor) Sacarosa: glucosa-fructosa (azúcar de mesa; no-reductor) Trealosa: glucosa-glucosa (presente en setas, hemolinfa no-reductor)
Enlace o-glucosídico
3 y 4- OLIGOSACÁRIDOS Y POLISACÁRIDOS Homopolisacáridos Unidades iguales de azúcar No-ramificados ramificados Heteropolisacáridos Unidades diferentes de azúcar No-ramificados ramificados
Homopolisacáridos lineales Ejemplo: AMILOSA Formada por moléculas de glucosa unidas por enlaces glucosídicos (α-1,4) Puede tener de 200 a 2500 monómeros de D-glucosa Representan el 25% de los diferntes almidones (ej: maíz)
Homopolisacáridos ramificados Ejemplo: AMILOPECTINA Formada por moléculas de D-glucosa unidas por enlaces glucosídicos (α-1,4) y ramificadoas en (α-1,6)
Almidón: polisacárido de reserva de células vegetales Formado por: Amilosa, cadena lineal de D-Glucosa Amilopectina, cadena altamente ramificada
Glucógeno : polisacárido de reserva de células animales Al igual que la amilopectina es un homoploisacárido de D- glucosa con enlaces glucosídicos (α-1,4) y ramificadoas en (α- 1,6) A diferencia de la amilopectina el almidón es más compacto y presenta muchas más ramificaciones Es especialmente abundante en el hígado donde sirve de reserva para la liberación de glucosa al plasma en los períodos de ayunos cortos (durante la noche) Se deposita en gránulos de forma insoluble evitando un aumento de la osmolaridad celular
Glucógeno : polisacárido de reserva de células animales
Glucógeno : polisacárido de reserva de células animales Porque no se alamacena glucosa como monómero en las células? Se estima que la concentración de glucosa almacenada bajo la forma de glucógeno es aproximadamente 0,4M Esta concentración daría una osmolaridad al citoplasma celular de 0,4 Osm (ya que la glucosa no se disocia por ende el número de de partículas es = 1) Recordar: Osm = M x i Con una osmolaridad plasmático de 0,31 Osm, la presencia de glucosa a tan altas concentraciones haría que la célula estalle por la entrada de H 2 O- lísis osmótica
Celulosa: polisacárido estructural de la pared celular vegetal - Sustancia fibrosa -Insoluble en agua -Formada por enlaces de D-glucosa (β-1,4) Las α-amilasas pueden degradar almidón y glucógeno. No tenemos enzimas capaces de hidrolizar el enlace (β-1,4) de la celulosa Forman parte de las fibras de la dieta Enlaces β 1 4
Quitina : polisacárido estructural Homopolisacárido lineal formado por residuos de N-acetilglucosamina unidos por enlaces β (como en celulosa) Constituye el exo-esqueleto de los insectos
Proteoglicanos: Glicoproteínas Proteoglicano en proteína integral de membrana plasmática Agregados de proteoglicano -matriz extracelular
Lectinas: proteínas que reconocen polisacáridos Ejemplo: rol de las glicoproteínas de los linfocitos en la adhesión al endotelio vascular mediada por lectinas (Integrinas) Reclutamiento de células Inmunes al lugar de la infección (Inflamación)
LÍPIDOS Definición Grupo químicamente diverso de compuestos con la carácterística general de ser muy poco solubles en agua Relevancia Biológica Componentes de membranas celulares Almacenamiento de energía Anclaje de proteínas a membranas Moléculas señalizadoras
Ácidos grasos Los ácidos grasos son derivados hidrocarbonados Cadenas de 4-36 carbonos de largo Presentan un grupo polar grupo carboxílico (el único Que puede interaccionar con El H 2 O
Características de los ácidos grasos La mayoría tiene un número par de átomos de carbono, entre 16 y 20 La cadena hidrocarbonada es casi siempre lineal Los ácidos grasos saturados tienen enlaces simples entre los carbonos Los ácidos grasos insaturados pueden tener uno o más enlaces dobles Los enlaces dobles están generalmente en configuración CIS
Características de los ácidos grasos Saturado Insaturado
Nomenclatura de los ácidos grasos
Ácidos grasos insaturados: dobles enlaces en CIS
Empaquetamiento de los ácidos grasos El grado de empaquetamineto depende de la cantidad de acidos grasos saturados e insaturados El grado de empaquetamiento determina la fluidez de la monocapa lipídica
Punto de fusión de los ácidos grasos Aumento del largo de cadena mayor interacción Aumento del nº de dobles enlaces menor interacción
Lípidos derivados de ácidos grasos
Triacilgliceroles o Triglicéridos Son una importante reserva de energía metabólica Se almacenan en el tejido adiposo
Triacilgliceroles o Triglicéridos Los ácidos grasos esterificados al glicerol pueden ser diferentes
Triacilgliceroles o Triglicéridos
Triacilgliceroles o Triglicéridos Lípidos de reserva energética en el tejido adiposo. Ocupan casi la totalidad de la célula Se hidrolizan liberando ácidos grasos libres en respuesta a señales de alerta y ayuno. Son liberados a nivel plasmático donde son utilizados por los diferentes tejidos para la obtención de energía
Otras funciones de los Triglicéridos Los cachalotes ( sperm whale ) tienen un gran órgano en la cabeza llamado espermaceti. Este órgano (de hasta 4 toneladas) contiene una mezcla de triglicéridos y ceras, con gran contenido de ácidos grasos insaturados. En la profundidad del mar, donde el agua es mas fría y más densa, estos lípidos se solidifican, ajustando la densidad de la ballena a la densidad del agua. De esta manera, la ballena puede permanecer flotando en la profundidad
Son componentes de las membranas celulares Fosfoacilgliceroles
Fosfoacilgliceroles Componente de las membranas celulares Se encuentra hacia el lado interno de la bicapa Su externalización se produce durante la muerte celular y señaliza a ser reconocida por fagocitos profesionales para la eliminación de la célula
Esfingolípidos Son componentes estructurales de las membranas celulares No contiene glicerol sino que contienen una molécula de esfingosina unida a un ácido graso de cadena larga o un grupo polar
Esfingomielina
Esfingolípidos Fosfolípidos Glucolípidos
Esteroides Derivan del colesterol en células humanas, en plantas y otros microorganismos derivan del ergosterol Componentes de las membranas biológicas Precursores de: -hormonas esteroideas -Ácidos biliares -Vitamina D
Colesterol La vitamina D 3 o colecaliciferol es sintetizada por acción de la luz uv a partir del 7-dehidroxicolesterol. Regula el metabolismo del Ca 2+ en el riñon, intestino y a nivel óseo. La falta de vitamina D 3 se asocia con el raquitismo
Micelas, Liposomas, Bicapas Los lípidos con carácter anfipático (cabeza polar y cadena larga hidrofóbica) se asocian en medios acuosos formando micelas, bicapas y/o lipososmas
Membranas biológicas Las membranas están formadas por una bicapa de fosfolípidos y moléculas de colesterol Además es el lugar de anclaje de proteínas transmembrana u orientadas hacia una de las caras de la membrana.
Membranas biológicas: colesterol Cambio de la fluidez de la Membrana plasmática El colesterol se transporta en lipoproteínas - De altadensidad HDL- Colesterol bueno - De baja densidad LDL- Colesterol malo Un aumento de la LDL se asocia con una mayor probabilidad de enfermedades cardiovasculares