Hidratos de Carbono - Facultad de Odontologia - · PDF file11/04/2012 2 Ó Cátedra de Bioquímica - FOUBA Fuente energética Reserva energética Estructural Reconocimiento celular

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Hidratos de Carbono

• Definición

• Funciones

• Clasificación

• Monosacáridos de importancia

• Isomería

• Derivados biológicamente importantes de los monosacáridos

• Carácter reductor

• Disacáridos

• Polisacáridos

Cátedra de Bioquímica - FOUBA

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Ó


Fuente energética

Reserva energética

Estructural

Reconocimiento celular

Constituyente de: enzimas, ADN, ARN


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Según el número de monómeros: a) MONOSACÁRIDOS

b) OLIGOSACÁRIDOS

c) POLISACÁRIDOS Cátedra de Bioquímica - FOUBA

(CH2O)n n ≥ 3

Unidades monoméricas

Sólidos cristalinos, blancos, solubles en agua, de sabor dulce

Forman isómeros

Poseen poder reductor


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Unión de 2 a 10 monosacáridos

Pueden ser separados por hidrólisis

Solubles en H2O

En general son dulces


Unión de numerosos monosacáridos

Forman cadenas lineales o ramificadas

Insolubles en H2O

Son insípidos


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• Según su función química

• Según número de átomos de C

ALDOSAS CETOSAS TRIOSAS TETROSAS PENTOSAS HEXOSAS HEPTOSAS


MONOSACÁRIDOS: CLASIFICACIÓN

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Aldo + triosa

Gliceraldehido

Ceto + triosa

Dihidroxicetona


l CH.OH l


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Dos compuestos son ISÓMEROS si:

Presentan igual fórmula molecular

Difieren en al menos una propiedad física o química


ISOMERÍA Estructural Estereoisomería

de cadena

de posición de función

geométrica

óptica


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Isómeros funcionales

Igual fórmula molecular, distinto grupo funcional

C3H6O3


Igual fórmula estructural

Distinta configuración espacial de alguno de sus C

Presenta C asimétricos o quirales (1 ó más)

Isómeros ópticos

Gliceraldehído


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Isómeros ópticos: Series D y L

aquiral dos estereoisómeros diferentes Cátedra de Bioquímica - FOUBA


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los prefijos D y L se refieren a la configuración del C

secundario más alejado de la función principal Cátedra de Bioquímica - FOUBA

SERIE D: los organismos superiores sólo utilizan

y sintetizan glúcidos de esta serie

SERIE L: son muy escasos los compuestos de esta

serie presentes en estructuras celulares o humores

orgánicos del ser humano


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Imágenes especulares No superponibles

Gliceraldehído

Serie LSerie D


Los compuestos de igual número de C:

NO SON ENANTIÓMEROS

SON DIASTEROISÓMEROS


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2 C asimétricos = 4 diasteroisómeros

Nº de diasteroisómeros = 2n

donde n = Nº de C asimétricos

la mitad de la serie D y la otra mitad de la serie L

No son imágenes especulares


Difieren en la configuración de un único C asimétrico

D - manosa D - galactosa D - glucosa Cátedra de Bioquímica - FOUBA

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Fuente de luz

Luz no polarizada

Polarizador

Luz polarizada

Muestra ópticamente activa en SOLUCIÓN gira el plano de la luz

polarizada

Analizador medición de la

desviación

Observador

el plano de polarización de la luz emergente es diferente del de la luz polarizada que entra


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Se expresa en grados

• Dextrógiro (d ó +): desviación en el sentido de las agujas del reloj • Levógiro (l ó -): desviación en sentido contrario

PODER ROTATORIO ESPECÍFICO

Característico de

cada compuesto

Dato experimental


• Series D y L: relaciones espaciales de los compuestos

comparados con el D y L- gliceraldehído

• dextrógiro (d ó +) o levógiro (l ó -): dato experimental

D (+) glucosa (+52.7º)

D (-) fructosa (- 92.4º) Cátedra de Bioquímica - FOUBA

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Variación del valor del PODER ROTATORIO ESPECÍFICO

D (+) Glucosa

pf = 146 ºC

+ 112 º

Se aislaron 2 formas cristalinas de la D (+) Glucosa:

D (+) Glucosa

pf = 150 ºC

+ 18,7 º

+ 52,7º



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• C1 asimétrico

• Función aldehído potencial responsable de la capacidad reductora Cátedra de Bioquímica - FOUBA

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REACCIÓN DE:

Función aldehído del C1 + Función –OH del C5


• Surgen como consecuencia de la ciclación del monosacárido

• El C1 de la forma cíclica es un nuevo centro de asimetría

• Las formas α y β son sus dos configuraciones posibles Cátedra de Bioquímica - FOUBA

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Las 2 formas cristalinas aisladas de la D (+) Glucosa: SON SUS ANÓMEROS α y β

α D (+) Glucosa

pf = 146 ºC

+ 112 º

β D (+) Glucosa

pf = 150 ºC

+ 18,7 º

+ 52,7º

1/3 α D (+) Glucosa

2/3 β D (+) Glucosa

en el equilibrio

MEZCLA RACÉMICA


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• C2 asimétrico

• Función cetona potencial responsable de la capacidad reductora Cátedra de Bioquímica - FOUBA

REACCIÓN DE:

Función cetona del C2 + Función –OH del C5

α - D - fructofuranosa

β - D - fructofuranosa


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cetohexofuranosa

D (hacia arriba)

αCátedra de Bioquímica - FOUBA

Estructuras planas de Fisher

Fórmulas de Haworth

Conformación silla o bote


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Anómero α: -OH del C anomérico, al mismo lado del que determina la serie D ó L

Anómero β: -OH del C anomérico, del lado opuesto al que determina la serie D ó L Cátedra de Bioquímica - FOUBA

anillos piranosa y furanosa se representan como un plano grupos funcionales por arriba o por debajo del plano se omiten los C del anillo Cátedra de Bioquímica - FOUBA

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Son conformaciones de menor energía La presencia de enlaces covalentes sencillos no permite moléculas planas C2, C3, C5 y O se encuentran en el mismo plano

estructura silla: extremos de la molécula en diferentes lados respecto al plano

estructura bote (muy inestable): extremos de la molécula del mismo lado respecto al plano

β-D-glucopiranosa


Esteres fosfóricos

Desoxiazúcares

Aminoazúcares

Azúcares ácidos

Azúcares alcoholes

Acetales


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ÉSTERES FOSFÓRICOS

• Ésteres de monosacáridos con PO4H3 • Intermediarios metabólicos


DESOXIAZÚCARES

• Producto de la pérdida de O de uno de los grupos –OH • El más abundante: 2-Desoxirribosa • Integra el ADN

β-D-desoxirribosa β-D-ribosa


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β-D-glucosamina

β-D-galactosamina

Pre

sen

tes

en

GA

G y

gli

co

pro

teín

as

β-D-N,acetilglucosamina

β-D-N,acetilgalactosaminaCátedra de Bioquímica - FOUBA

N-acetil manosamina + Ác. pirúvico

Integrante de: Glicoproteínas y glicolípidos de membranas celulares

N – acetil neuramínico ó ác. siálico

Condensación


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AZÚCARES ÁCIDOS:

a) ÁCIDOS ALDÓNICOS

b) ÁCIDOS ALDÁRICOS

c) ÁCIDOS URÓNICOS


AZÚCARES ÁCIDOS ÁCIDOS ALDÓNICOS

Oxidación C1

(oxidantes suaves)

D-glucosa Ácido glucónico


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AZÚCARES ÁCIDOS ÁCIDOS ALDÁRICOS

Oxidación C1 y C6

(oxidantes fuertes)

D-glucosa Ácido glucárico


AZÚCARES ÁCIDOS ÁCIDOS URÓNICOS

Oxidación C6

(acción enzimática)

α-D-glucosa Ácido α-D-glucurónico

Polisacáridos complejos: GAG


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AZÚCARES ALCOHOLES • Reducción del grupo C=O • mediante H2 gaseoso • con catalizadores metálicos

Glicerina o glicerol (constituyente de TG)

Xilitol (de aplicación odontológica)


ACETALES

Hemiacetal cíclico + Alcohol

ACETAL

• Enlace O-glicosídico (C-O-C) • Estable frente a las bases • Se hidroliza en medio ácido y a ebullición • Hidrolizado por enzimas: GLICOSIDASAS


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CARÁCTER REDUCTOR DE LOS MONOSACÁRIDOS

Dan (+) las reacciones de Tollens, Fehling o Benedict

C anomérico libre

responsable de las reacciones de oxido-

reducción


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UNIÓN DE 2 MONOSACÁRIDOS

Entre el C anomérico de uno + cualquier otro –OH del otro

ENLACE GLICOSÍDICO alfa o beta según la configuración del C anomérico

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C anomérico de uno + cualquier -OH del otro

Enlace GLICOSÍDICO

Enlace α ó β

según la configuración del C anomérico

unión de 2 MONOSACÁRIDOS



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AMILOSA

n MALTOSA

Enz. AMILASA

n GLUCOSA

Enz. MALTASA

Presenta capacidad reductora

α-D-glucopiranosil-(1 → 4) α-D-glucopiranosa


LACTOSA (única en los mamíferos)

Enz. LACTASA


D-GALACTOSA +

D-GLUCOSA

β-D-galactopiranosil-(1 → 4) α-D-glucopiranosa


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CELULOSA

CELOBIOSA

(dímero de glucosa)


β-D-glucopiranosil-(1 → 4) β-D-glucopiranosa


SACAROSA (origen vegetal)

NO presenta capacidad reductora

D-FRUCTOSA +

D-GLUCOSA

Enz. SACARASA

O-α-D-glucopiranosil-(1 → 2) β-D-fructofuranosa o bien

O-β-D-fructofuranosil-(2 → 1) α-D-fructofuranosa


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Son denominados genéricamente GLICANOS

Blancos, amorfos, insípidos, insolubles en agua o forman soluciones coloidales

Unión de muchos monosacáridos mediante enlace O-glucosídico

NO TIENEN PODER REDUCTOR


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Hidrólisis completa en medio ácido o

por enzimas específicas



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Está formado por amilosa y amilopectina

Gránulos de almidón

Enlaces α - 1,4

Puntos de ramificación α – 1,6

AMILOSA AMILOPECTINA

RESERVA ENERGÉTICA

EN VEGETALES

(20%, fracción soluble)

(fracción insoluble)


• cadenas lineales

•1000 a 5000 unidades de

α-D-glucosa

• unidas por enlaces α (1-4)

• disposición helicoidal.

• cadena ramificada de α-D-glucosa

• unidas por enlaces α (1-4)

• en ramificaciones enlaces α (1-6)

• ramificaciones c/ 25 residuos

• cadenas laterales de 15 a 25 glucosas

• aspecto arborescente Cátedra de Bioquímica - FOUBA

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glucosa +

maltosa +

dextrinas límites

Amilasa y

Enzimas desramificantes


almacenamiento de glucosa en células animales (hígado y músculo)

• estructura similar a la amilopectina

• cadenas α(1-4) con ramificaciones α(1-6)

• mayor Nº de ramificaciones (c/8-12 glucosas) Cátedra de Bioquímica - FOUBA

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polímero extracelular

función estructural

confiere rigidez y resistencia

a las paredes celulares vegetales

insolubles en agua

no degradables por enzimas

digestivas humanas

Cadenas de

celulosa

MicrofibrillasPared celular

Célula

vegetal



• >10000 unidades de β-D-glucosa

• unidas por enlaces β (1-4)

• conformación rígida extendida: c/glucosa está girada 180º respecto a la anterior

180 º largas cadenas rectilíneas

estabilizadas por uniones

puente de Hidrógeno

intracatenarios Cátedra de Bioquímica - FOUBA

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Puentes de H intracatenarios

Hebras

de celulosa

Puentes de H intercatenariosCátedra de Bioquímica - FOUBA


• sucesión de unidades disacarídicas

ÁCIDO URÓNICO + HEXOSAMINA (sulfatada ó acetilada)

β-D-glucuronato + β-D-N,acetilgalactosamina sulfato Condroitin sulfato

β-D-glucuronato + β-D-N,acetilglucosamina Ácido hialurónico


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Proteoglicanos

• > cantidad de HC

• HC = GAG

Glicoproteínas

• > porción proteica

• cadenas glicosídicas cortas

• ramificadas o no

• por hidrólisis = + de 2 monosac diferentes

• D-gal; D-man; N-acetilglucosamina; ác. siálico

• carecen de PO4-3 en su molécula

• ej: glicoesfingolípidos de membrana


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