CARBOHIDRATOS

isapineda16 Por isapineda16 | El 16 de septiembre de 2011

carbohidratos tsm

ESTEREOISOMERIA

• Carbonos Quirales

• Enantiomeros: Son Isómeros Especulares . (D-Ribosa y L-Ribosa)

• Diastereomeros: Son isómeros, pero no imágenes especulares . (D-Ribosa y D-Arabinosa)

• Los Diastereomeros que se diferencian en la configuración de un único átomo de carbono asimetrico se denominan Epimeros

• D-Glucosa y D-Galactosa son Epimeros en el OH del Carbono 4 . D-Glucosa y D- Manosa son Epimeros en el OH del Carbono 2.

• Los diastereomeros que se forman durante la ciclacion se llaman Anomeros (Alpha o Beta) en el carbono 1 del anillo.

POLISACARIDOS

• Almidon: Se encuentra en las plantas, se forman de residuos de D-glucosa tiene 2 for-mas ,La amilosa formadas de cadenas largas unidos por enlaces glucosidicos alpha 1,4. y la Amilopeptina,Ramificados por enlaces alpha 1,4 y alpha 1,6.

• Funcion: Reserva energetica de la celula tanto vegetal como animal.

• Glucogeno:Sirve de almacenamiento de energia de los vertebrados se almacena en el higado y los musculos,su estructura se parece a la amilopeptina nada mas que es mas ramificada y compacta.

• Celulosa:Es el polisacarido estructural mas importante de las plantas,unido por enlaces glucosidicos Beta 1,4 no puede ser digerido por el humano porque no tiene la enzima celulasa que rompe este enlace solo las termitas ,y las vacas por ejemplo.

• Quitina: Forma el exoesqueleto de los insectos y crustáceos enlaces glucosidicos Beta 1,4.

HIDRATOS DE CARBONO

  • Aldehídos y cetonas derivados de polihidroxialcoholes.
  • Su fórmula general es (CH2O)n n≥3
  • Llamados Sacáridos o azúcares
  • Biomoléculas más abundantes de la Tierra.
  • Son la mayor fuente de energía: fotosíntesis

Funciones de los Hidratos de C

  • Fuente de energía (glucosa)
  • Almacenamiento de energía (glucógeno, almidón)
  • Fuente de carbón
  • Estructurales/ protección (tejido conectivo)
  • Reconocimiento/Señalización (anticuerpos utilizados por el sistema inmune)
  • Anticongelante
  • Unión a otras macromoléculas (GLICOCONJUGADOS) (glicoproteínas y glicolípidos)
  • Adición de fibra en la dieta
  • Anticoagulantes
  • Lubricantes de articulaciones
  • Componentes de nucleótidos
  • Adhesión celular
  • Determinantes de grupos sanguíneos

CLASIFICACIÓN

I. Número de unidades de azúcar

II. Número de átomos de C

III. Posición del grupo C=O (carbonilo)

IV. Estereoquímica

MONOSACÁRIDOS

  • Son los azúcares monoméricos y más sencillos.
  • No se pueden hidrolizar.
  • Los más abundantes tienen 5 o 6 carbonos (pentosas y hexosas)
  • Hay varios tipos según el número de carbonos:

1. Triosas (3 carbonos)

2. Tetrosas (4 carbonos)

II. Por el número de átomos de C

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III.- Por la posición del grupo C=O

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Aldosas y cetosas

  • § El gliceraldehído y la dihidroxiacetona poseen la misma composición atómica.
  • § Son tautómeros: isómeros estructurales que difieren en la disposición de sus H y dobles enlaces.
  • § Pueden interconvertirse:

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CARACTERISTICAS

  • § ACTIVIDAD OPTICA
  • § ESTEREOISOMERIA
  • § MUTARROTACION

  • Enantiómeros

  • Pares de estereoisómeros
  • Imágenes espejo no superpuestas (formas D y L)
  • Centro quiral: tiene 4 sustituyentes diferentes
  • Hay dos grandes familias: D y L
  • Son ópticamente activos, debido a la presencia de carbonos asimétricos.
  •  Proyecciones de Fisher: forma más compacta de representarlos.

IV.- POR ESTEREOISOMERIA

§ Estereoisomería:

Arreglo en el espacio de las moléculas

§ Estereoisómeros:

n El mismo orden y tipos de enlaces

n Diferentes arreglos espaciales

n Diferentes propiedades

§ Dos compuestos presentan la misma fórmula molecular pero la disposición espacial de los grupos H y OH son diferentes. Ej glucosa y fructosa (C6 H12 O6 ). (Estereoisómeros)

DIASTEREÓMEROS

  • § Monosacáridos con + de 3 C.
  • § Pueden tener + de un C quiral.
  • § Existen dos tipos de estereoisómeros: enantiómeros y los diastereómeros
  • § Los diastereómeros no son imágenes especulares
  • § En general una molécula con n centros quirales tendrá 2n estereoisómeros.
  • § Las tetrosas tienen 2 C quirales (aldosa)

EPIMEROS

§ Difieren en 1 centro asimétrico aunque existan 2 o más centros asimétricos

ESTRUCTURA CICLICA

§ En solución acuosa reaccionan aldehído y cetona con OH

§ Monosacáridos con 4 o más C generalmente tienen formas cíclicas

Estructuras de anillo: Proyecciones de Haworth

  • Pentosas y hexosas
  • Cuando el grupo carbonilo reacciona con un grupo OH de la misma molécula se forma un anillo.
  • El carbono carbonilo se convierte en un carbono asimétrico (anomérico).
  • Los anómeros difieren sólo en C-1
  • El anillo de piranosa en las conformaciones de silla y de bote.

Derivados de los monosacáridos

Derivados por reducción

ALDITOLES

§ Reducción del grupo carbonilo

§ En la naturaleza los más importantes: eritriol, D-manitol y el D-glucitol (sorbitol).

§ Son polialcoholes:

n Inositol: alcohol policíclico que es constituyente de lípidos de membrana llamados fosfoinositoles, cuya hidrólisis da lugar a señales químicas (2º mensajeros).

§ Cuando el sorbitol se acumula en el cristalino del ojo en diabéticos puede dar lugar a la formación de cataratas.

GLUCÓSIDOS

§ Se forman por eliminación de una molécula de agua entre el hidroxilo anomérico de un monosacárido cíclico y el OH de otro compuesto

§ Muchos se encuentran en tejidos animales y vegetales

§ Algunos son tóxicos: actúan como inhibidores de las enzimas que participan en la utilización del ATP.Ejm:

- Ouabaína: inhibe la acción de las enzimas que bombean los iones Na y K

- Amigdalina: semillas de almendras amargas, produce cianuro de H (HCN) por hidrólisis.

OLIGOSACARIDOS

§ Surgen por condensación de 2 – 10 monosacáridos, éstos monosacáridos tienen que estar unidos por enlaces glucosídicos.

§ Disacáridos: unión de dos monosacáridos (+ sencillos y de > importancia biológica)

§ Enlace glucosídico: cuando un grupo OH de un azúcar u otro compuesto que no es azúcar reacciona con el carbono anomérico de un azúcar. Ésta es una reacción de condensación con liberación de agua.

Enlace glucosídico

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Oligosacáridos como marcadores celulares

§ Células marcadas en sus superficies.

§ Permiten interactuar con otras células y moléculas

§ Reconocimiento de lo propio.

§ Lectinas: proteínas de fijación de las bacterias al glucocáliz del epitelio intestinal

La unión específica de lectinas a los grupos oligosacáridos de las moléculas de glucoconjugados.

a) Interacciones célula-célula (rodar de leucocitos)

b) Infecciones celulares por bacterias

c) Infecciones celulares por virus

d) Unión de toxinas a las células (cólera)

Disacáridos más abundantes

• Maltosa

• Trehalosa

• Sacarosa

• Isomaltosa

• Celobiosa

• Lactosa

• La sacarosa, lactosa y trehalosa constituyen reservas de energía soluble en plantas y animales.

• La maltosa y celobiosa son productos intermediarios de la degradación de polisacáridos.

Maltosa

Enlace α 1→4

Se obtiene a partir de la hidrólisis enzimática del almidón

Producción de cerveza

Trehalosa

Enlace α 1→1

Hongos , levaduras y hemolinfa de insectos

Sacarosa

Enlace α 1→ β 2

Azúcar de mesa o azúcar común

Formado por fructosa y glucosa

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DISACÁRIDOS

§ Lactosa:

  • - Disminución en la síntesis de la lactasa tras la infancia
  • - Intolerancia a la lactosa
  • - Sin digestión pasa al ID
  • - Presión osmótica extrae agua de los tejidos de alrededor
  • - Bacterias digieren disacáridos (fermentación)= gas (hinchazón y retortijones)

POLISACÁRIDOS

  • § Son monosacáridos fusionados desde 10 hasta miles de unidades.
  • § No tienen un número fijo de monosacáridos (excepto superficies celulares)
  • § El enlace que los une también debe ser glucosídico.
  • § Según la función biológica que desempeñan hay dos grandes grupos de polisacáridos:
  1. De reserva o almacenamiento
  2. Estructurales

De reserva o almacenamiento

§ Son aquellos polímeros que los organismos sintetizan, almacenan y posteriormente degradan, para usar las unidades monosacáridos ya sea como combustible metabólico o materia prima para sintetizar otras moléculas.

§ Los principales son:

- Amilosa y amilopectina (almidón)

- Glucógeno

Almidón

§ El almidón es la fuente más importante de carbohidratos.

§ Es importante en nutrición humana. Las enzimas que hidrolizan los almidones se conocen como amilasas a y b. El almidón está constituido por:

§ Amilosa: en un 15 – 20 %, enlaces a 1 – 4.

Amilopectina: en un 80 – 85 %, cadena ramificada tiene de 20 – 30 residuos de glucosa que están unidos por a 1 – 4 en las cadenas y cuando se ramifican los enlaces son a 1 – 6.

Amilosa

§ Los enlaces α1→4 favorecen una conformación helicoidal.

§ La amilopectina por ser ramificada no la presenta.

Amilopectina

Hay un punto de ramificación cada 10-20 residuos

Glucógeno

§ Almacenamiento de energía en los animales

§ Almacenado en el hígado y músculo como gránulos

§ Similar a amilopectina

§ Posee muchos extremos reductores: permite la rápida movilización de Glu

§ Hay puntos de ramificación cada 8 residuos

QUITINA

§ Forma parte del carapazón; defiende a insectos, crustáceos, moluscos y otros seres vivos de su contacto con lo externo.

§ Es el segundo polímero más abundante en el planeta

§ Quitosan: "imán bioquímico", capaz de detectar sustancias nocivas.

- Industria alimenticia

- Cosmética

- Papelería

HIDRATOS DE CARBONO COMPLEJOS

1. GLUCOSAMINOGLUCANOS.

2. PEPTIDOGLUCANO

Polisacárido de la pared celular bacteriana

3. GLUCOPROTEINAs

GLUCOSAMINOGLUCANOS

§ Importancia estructural en vertebrados.

§ Son polímeros de unidades repetidas de disacáridos

§ Atraen grandes volúmenes de agua.

Condroitín sulfato

Componente del cartílago

Dermatán sulfato

La [ ] ↑ durante el proceso del envejecimiento

Heparina

Actividad anticoagulante.

Se encuentra en los mastocitos

Queratán sulfato

Se encuentra en la cornea, el cartílago y los discos invertebrales

Acido hialurónico

§ GAG más abundante en el humor vítreo del ojo y liquido sinovial de las articulaciones

§ Cordón umbilical

§ Agente que ­ la viscosidad o como agente lubricante

§ Capacidad de retener el agua en un porcentaje equivalente a miles de veces su peso (cosmética)

Funciones no estructurales

§ Heparina: muy sulfatado

- Anticoagulante natural

- Se une a la antiprotombina III: inhibe las enzimas de la coagulación

- Se utiliza como fármaco

Complejo proteoglucano

§ Mantener juntos los componentes proteicos de la piel y del tejido conjuntivo.

§ Complejo proteína-hidrato de carbono (5/95%)

§ Predominan en la matriz extracelular de los tejidos

§ Proporciona soporte y elasticidad al cartílago

- Se le unen (no covalente) proteínas centrales por enlaces –O y –N

- Se une al colágeno y ayuda a mantener las fibras en una red firme y resistente

MUCOPOLISACARIDOSIS

§ Son errores innatos del metabolismo de los glucosaminoglicanos producidos por la acumulación progresiva de estas macromoléculas en los lisosomas a consecuencia de la deficiencia de las enzimas responsables de su degradación dentro de estos organelos.

§ Ejem: Sínd de Hurler: enfermedad autosómica recesiva, se produce una acumulación de DS

POLISACÁRIDOS DE LA PARED CELULAR BACTERIANA

§ Gram (+)

- Complejo péptido polisacárido de muchas capas (peptidoglucano)

- Por fuera de la membrana celular

§ Gram (-)

- Una sola capa, cubierto por la membrana celular lipídica

GLUCOPROTEINAS


FUNCIÓN

GLUCOPROTEINA

§ Estructural

Colágenas, elastina, fibrinas

§ Interacción célula-célula y adhesión celular

Fibronectina, laminina, colágenas

§ Enzimática

Ribonucleasa B, protombina, proteasas, glucosidasas

§ Hormonal

Tiroglobulina, eritropoyetina, gonadotropinas, tirotropina

§ Transportadoras

Ceruloplasmina, transferrina

§ Inmunitaria

Igs, sistema de complemento, interferón, grupos sanguíneos, antígenos de histocompatibilidad

§ Lubricante y protectora

§ Interacción célula-virus

Mucinas

gp 120 (VIH) se une al receptor CD4 (humano)

Las cadenas de sacáridos (glucanos) pueden ligarse a las proteínas de dos formas:

Se unen a través de la N-acetilglucosamina o de la N-acetilgalactosamina por medio de enlaces con la asparagina;

• Igs: reconocimiento

• Marcaje intracelular en eucariotas: destino adecuado postraducción

Se unen mediante un enlace glucosidico O- entre la N-acetil galactosamina y el grupo –OH de un residuo de treonina o serina.

• colágeno: hidroxilisina o hidroxiprolina

- Peces del antártico: proteína anticongelante

- Mucinas: aumentan la viscosidad de los líquidos

- Ag de los grupos sanguíneos: identificación celular y molecular

Antígenos de los grupos sanguíneos

  • § Los oligosacáridos determinan los tipos de grupos sanguíneos en el ser humano
  • § Sistema ABO
  • § Todos los seres humanos producen el sacárido del grupo O.
  • § El ser humano produce anticuerpos contra los Ag A y B pero los del grupo O no son antigénicos
  • § Recepción:

- Receptor universal: AB**

  • § Donación:

- Donador universal: O

ABSORCIÓN Y DIGESTIÓN DE CH

Digestión de CH

— Degradar CH complejos hasta CH simples.

— Permite la absorción de los productos resultantes.

— Comienza en la boca por acción de la a amilasa salival.

— Continúan hacia el intestino delgado, donde se distiende la pared duodenal, estimulando la secreción de 2 hormonas: colecistoquinina y secretina.

Sustrato

Enzima

Producto

Maltosa

Maltasa

2 D-glucosa

Lactosa

Lactasa

D-Glucosa , D-Galactosa

Sacarosa

Sacarasa

D-Fructosa , D-Glucosa

Trehalosa

Trehalasa

2 D-Glucosa

Dextrina

Dextrinasa ,

isomaltasa o α (1→6) glucosidasa

n D-Glucosa

Absorción de CH

— Sistemas de transporte en la membrana epitelial:

1) El transportador de glucosa (GLUT)

2) El cotransporte Na+/G

— Son prot con 12 dominios transmembrana.

— Existen por lo menos 5 GLUT en el organismo.

— Kt (Km): la [ ] de la molécula transportada a la que se alcanza la mitad de la velocidad máxima del transporte de dicha molécula.

— Valores grandes de Kt: baja afinidad del transportador por su ligando

— Es un transporte facilitado

— Son transportadores pasivos y uniporter

Los diferentes tipos de GLUT, sus Kt, localizaciones y características más prominentes

Tipo

Kt (mmol/l)

Tejidos

Características

GLUT 1

1.5

Eritrocitos, endotelios, BHE

Transportador constitutivo

GLUT 2

66

Hepatocitos, células β, epitelios (riñón, intestino)

Glucostato pancreático, sensor de baja afinidad

GLUT 3

10

Varios, SNC

Transportador de alta afinidad

GLUT 4

2-4

Adiposo y m. esquelético

Dependiente de insulina

GLUT 5

No para Glc

Intestino delgado y espermatozoide

Especial para fructosa y un poco para galactosa

Cotransporte Na+/G

— Es una prot trasmembrana

— Transporta simultáneamente dos sustancias en la misma dirección (simporte).

— Es un transporte activo secundario

— Interviene otra prot transmembrana: bomba de Na+ /K+ (2 K+ hacia adentro y 3 Na+ hacia afuera)

- Mantiene el gradiente de Na intracelular necesario para que el cotransp Na/G siga introduciendo la glucosa a la célula epitelial intestinal.

METABOLISMO DE CH

  • — La glicemia: [ ] de Glc en sangre cuyo valor normal es 70-100 mg/100 ml (metabolismo normal).
  • — Depende de: alimentación, actividad cel, entrada y salida de Glc en la sangre.
  • — En el interior de la cel la Glc es fosforilada:

- El GLUT no la reconoce

- Mayor polaridad a la Glc

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