CARBOHIDRATOS.CARBOHIDRATOS.

CARBOHIDRATOSCARBOHIDRATOS

Constituyen las biomoléculas más abundantes en la naturalezaConstituyen las biomoléculas más abundantes en la naturaleza

Químicamente, son polihidroxi-aldehídos o polihidroxi-cetonasQuímicamente, son polihidroxi-aldehídos o polihidroxi-cetonas

Azúcar y almidón como combustibles para Azúcar y almidón como combustibles para entregar energía en organismos no fotosintéticos.entregar energía en organismos no fotosintéticos.

Polímeros insolubles como elementos estructurales y Polímeros insolubles como elementos estructurales y protectores de bacterias, células vegetales y animales.protectores de bacterias, células vegetales y animales.

Complejos unidos a proteínas y lípidos como señales Complejos unidos a proteínas y lípidos como señales intracelulares para localización de estos glicoconjugados.intracelulares para localización de estos glicoconjugados.

Polisacáridos largas cadenas de cientos de unidades, Polisacáridos largas cadenas de cientos de unidades, lineares (celulosa) o ramificadas (almidón, glicógeno).lineares (celulosa) o ramificadas (almidón, glicógeno).

Monosacáridos azúcares simples formados por una unidad: Monosacáridos azúcares simples formados por una unidad: Glucosa, Fructosa, Galactosa.Glucosa, Fructosa, Galactosa.

Oligosacáridos cadenas cortas de monosacáridos (dos Oligosacáridos cadenas cortas de monosacáridos (dos mínimo) unidos a través de enlaces glicosídicos. Disacáridos: sacarosa o mínimo) unidos a través de enlaces glicosídicos. Disacáridos: sacarosa o azúcar común, lactosa, maltosa.azúcar común, lactosa, maltosa.

Todos los monosacáridos y disacáridos se denominan con el sufijo “osa”Todos los monosacáridos y disacáridos se denominan con el sufijo “osa”

CLASES DE CARBOHIDRATOSCLASES DE CARBOHIDRATOS

D-gliceraldehído: carbono 2 asimétricoD-gliceraldehído: carbono 2 asimétrico

Se definen como pertenecientes a la serie Se definen como pertenecientes a la serie D- aquellos monosacáridos que tienen el D- aquellos monosacáridos que tienen el último carbono asimétrico con la misma último carbono asimétrico con la misma configuración que el carbono 2 del D-configuración que el carbono 2 del D-gliceraldehidogliceraldehido

11

2233

Dihidroxiacetona: no tiene carbonos Dihidroxiacetona: no tiene carbonos asimétricosasimétricos

A efectos de la representación en dos dimensiones, se acepta A efectos de la representación en dos dimensiones, se acepta convencionalmente que la configuración tridimensional del D-convencionalmente que la configuración tridimensional del D-gliceraldehido se representa como aparece en la figura adjunta, es decir, gliceraldehido se representa como aparece en la figura adjunta, es decir, con el -OH del carbono 2 a la con el -OH del carbono 2 a la derechaderecha del mismo. Ésta es la llamada del mismo. Ésta es la llamada Proyección de Proyección de FischerFischer. Asimismo, el L-gliceraldehído tendrá el -OH del . Asimismo, el L-gliceraldehído tendrá el -OH del carbono 2 a la carbono 2 a la izquierda izquierda del mismo.del mismo.

D-gliceraldehídoD-gliceraldehído L-gliceraldehídoL-gliceraldehído

D-glucosaD-glucosa

D-fructosaD-fructosa

D-ALDOSASD-ALDOSAS

TRIOSA TETROSAS

PENTOSAS

HEXOSAS

D-CETOSASD-CETOSAS

TRIOSA TETROSA

PENTOSA

HEXOSAS

El grupo aldehido en 1 de las aldosas puede formar un El grupo aldehido en 1 de las aldosas puede formar un hemiacetal internohemiacetal internocon los grupos -OH alcohólicos. En la glucosa esta situación es la habitual. con los grupos -OH alcohólicos. En la glucosa esta situación es la habitual. Así, el aldehido forma un hemiacetal interno con el -OH en C5, dando lugar Así, el aldehido forma un hemiacetal interno con el -OH en C5, dando lugar a una forma cíclica; veamos en primer lugar la a una forma cíclica; veamos en primer lugar la αα-D-Glucopiranosa-D-Glucopiranosa. Ésta . Ésta es una de las dos formas cíclicas posibles de la D-glucosa. Puede es una de las dos formas cíclicas posibles de la D-glucosa. Puede observarse que el ciclo formado es de seis átomos, cinco carbonos y un observarse que el ciclo formado es de seis átomos, cinco carbonos y un oxígeno, similar al éter cíclico oxígeno, similar al éter cíclico piranopirano::

ESTRUCTURAS EN CARBOHIDRATOSESTRUCTURAS EN CARBOHIDRATOS

Formación de una estructura cíclica a partir de una lineal Formación de una estructura cíclica a partir de una lineal

Este tipo de isomería desarrollado Este tipo de isomería desarrollado en torno al carbono 1 (carbono en torno al carbono 1 (carbono reductor en las aldosas) recibe el reductor en las aldosas) recibe el nombre de nombre de isomería anoméricaisomería anomérica; las ; las formas formas αα- y - y ββ-, -, anómerosanómeros; y el ; y el carbono en torno al cual se carbono en torno al cual se desarrolla, desarrolla, carbono anoméricocarbono anomérico..

Disposición carbono 1 Disposición carbono 1 αα

Al formarse el hemiacetal interno, aparece un Al formarse el hemiacetal interno, aparece un nuevo centro de asimetríanuevo centro de asimetría: el : el carbono aldehídico (carbono 1) pasa a estar sustituído por cuatro grupos carbono aldehídico (carbono 1) pasa a estar sustituído por cuatro grupos distintos. Por ello, la D-glucopiranosa presenta dos isómeros, dependiendo de distintos. Por ello, la D-glucopiranosa presenta dos isómeros, dependiendo de la situación de los sustituyentes en el carbono 1: la la situación de los sustituyentes en el carbono 1: la αα-D-glucopiranosa-D-glucopiranosa, en la , en la que el carbono 1 tiene la misma configuración que el D-gliceraldehido:que el carbono 1 tiene la misma configuración que el D-gliceraldehido:

El otroEl otro isóisómeromero anomérico es la anomérico es la ββ -D-Glucopiranosa-D-Glucopiranosa,, en la que laen la que la configuraciónconfiguración en torno a C-1 es la misma que en el L-gliceraldehen torno a C-1 es la misma que en el L-gliceraldehidoido

C-1 C-1 αα

C-1 C-1 ββ

D-glucopiranosaD-glucopiranosa Carbono anomérico C-1Carbono anomérico C-1

C-1C-1C-2C-2

C-3C-3

C-4C-4

C-5C-5

C-6C-6

Forma sillaForma silla

αα-D-D-glucopiranosa-glucopiranosa ββ-D-D-glucopiranosa-glucopiranosa

La representación bidimensional de las formas cíclicas se hace mediante la La representación bidimensional de las formas cíclicas se hace mediante la perspectiva de Haworthperspectiva de Haworth:: en la misma, el anillo piranósico se presenta en en la misma, el anillo piranósico se presenta en perspectiva. El borde inferior se dibuja realzado para significar su mayor perspectiva. El borde inferior se dibuja realzado para significar su mayor proximidad al observador; los sustituyentes cuya configuración es la misma que proximidad al observador; los sustituyentes cuya configuración es la misma que en el D-gliceraldehido, en el D-gliceraldehido, se representan con el -OH hacia abajose representan con el -OH hacia abajo; si la ; si la configuración es como en el L-gliceraldehido, configuración es como en el L-gliceraldehido, con el -OH hacia arribacon el -OH hacia arriba..

Propiedades de D-glucosaPropiedades de D-glucosa

Tanto la glucosa como todos los Tanto la glucosa como todos los aldosas que tengan su carbono aldosas que tengan su carbono anomérico libre presentan anomérico libre presentan propiedades químicas que las propiedades químicas que las identifican. Estas propiedades tienen identifican. Estas propiedades tienen relación con la capacidad del grupo relación con la capacidad del grupo aldehído de oxidarse a ácido aldehído de oxidarse a ácido carboxílico, frente a agentes carboxílico, frente a agentes oxidantes o enzimáticos.oxidantes o enzimáticos.

El hemiacetal interno de los monosacáridos puede reaccionar con grupos -OH, -El hemiacetal interno de los monosacáridos puede reaccionar con grupos -OH, -NHNH22 y -SH con pérdida de agua para formar un y -SH con pérdida de agua para formar un enlace glicosídicoenlace glicosídico..

Disacáridos y enlace glicosídicoDisacáridos y enlace glicosídico

La unión a través de enlace glicosídico de dos monosacáridos puede tener La unión a través de enlace glicosídico de dos monosacáridos puede tener lugarlugar

de dos maneras:de dos maneras:

• El carbono anomérico de uno con un grupo alcohólico del otroEl carbono anomérico de uno con un grupo alcohólico del otro. En . En ese caso, el segundo monosacárido queda con su carbono anomérico libre y ese caso, el segundo monosacárido queda con su carbono anomérico libre y mostrará por tanto las propiedades reductoras propias del mismo. En este mostrará por tanto las propiedades reductoras propias del mismo. En este caso, hablamos de caso, hablamos de disacáridos reductoresdisacáridos reductores..

2)2) La unión puede tener lugar asimismo mediante la La unión puede tener lugar asimismo mediante la unión de ambos unión de ambos carbonos anoméricoscarbonos anoméricos. En este caso, ambos carbonos pierden sus . En este caso, ambos carbonos pierden sus propiedades reductoras al estar implicados en el enlace glicosídico, y los propiedades reductoras al estar implicados en el enlace glicosídico, y los denominamos por tanto denominamos por tanto disacáridos no reductoresdisacáridos no reductores..

Maltosa: disacárido obtenido por hidrólisis del almidón.Maltosa: disacárido obtenido por hidrólisis del almidón.

Este disacárido resulta de la unión de dos glucosas de manera que el carbono Este disacárido resulta de la unión de dos glucosas de manera que el carbono anomérico de una se une al grupo -OH en el carbono 4 de otra, quedando la anomérico de una se une al grupo -OH en el carbono 4 de otra, quedando la primera de ellas en configuración primera de ellas en configuración αα-. Por eso el nombre sistemático de la -. Por eso el nombre sistemático de la maltosa es maltosa es αα-D-glucopiranosil-(1,4)-D-glucopiranosa-D-glucopiranosil-(1,4)-D-glucopiranosa. Al quedar el carbono . Al quedar el carbono anomérico libre en la segunda, la maltosa tendrá propiedades reductoras y anomérico libre en la segunda, la maltosa tendrá propiedades reductoras y formas anoméricas formas anoméricas αα- y - y ββ-.-.

La lactosa es un La lactosa es un disacárido reductordisacárido reductor cuyo cuyo nombre sistemático es nombre sistemático es ββ-D-galactopiranosil -D-galactopiranosil (1,4)-(1,4)-ββ-D-glucopiranosa-D-glucopiranosa. Está formado por . Está formado por un residuo de galactosa en un residuo de galactosa en β β- unida a una - unida a una glucosa a través del grupo -OH en el glucosa a través del grupo -OH en el carbono 4 de ésta. carbono 4 de ésta.

Lactosa: disacárido presente en la leche.Lactosa: disacárido presente en la leche.

Sacarosa: disacárido presente en la remolacha o cañaSacarosa: disacárido presente en la remolacha o caña

La sacarosa es un La sacarosa es un disacárido no reductordisacárido no reductorformado por la unión de un residuo de formado por la unión de un residuo de glucosa en a- a uno de fructosa en glucosa en a- a uno de fructosa en ββ-. Su -. Su nombre sistemático, por tanto, será nombre sistemático, por tanto, será αα-D--D-glucopiranosil-glucopiranosil-ββ-D-fructofuranósido.-D-fructofuranósido.

Derivados de monosacáridosDerivados de monosacáridos

Aminoderivados.Aminoderivados.

La sustitución del -OH alcohólico en monosacáridos por un grupo -NHLa sustitución del -OH alcohólico en monosacáridos por un grupo -NH22 da lugar da lugar a los a los aminoderivadosaminoderivados. Con gran frecuencia el grupo -NH. Con gran frecuencia el grupo -NH22 aparece sustituído por aparece sustituído por un un grupo acetilgrupo acetil (N-acetilderivados). Tal es el caso de la (N-acetilderivados). Tal es el caso de la N-N-acetilglucosamina:acetilglucosamina:

CHCH22OHOH

OHOH

NHNH

CC

CHCH33

HOHO

HHOOHH

HH

HH

OO

HH

OHOH

N-acetil-N-acetil-ββ-D-glucosamina-D-glucosamina

CHCH22OHOH

OHOH

NHNH

CC

CHCH33

HOHO

HHOOHH

HH

HH

OO

HH

OHOH

CHCH22OHOH

RR

NHNH

CC

CHCH33

HOHO

HHOOHH

HH

HH

OO

HH

OHOH- O – C – H - O – C – H

CHCH33

COO COO --

R R = =

Es un monosacárido complejo de nueve átomos de carbono; se trata de una Es un monosacárido complejo de nueve átomos de carbono; se trata de una nonulosa, esto es, una cetosa de nueve átomos de carbono; y al mismo nonulosa, esto es, una cetosa de nueve átomos de carbono; y al mismo tiempo, un ácido aldónico (un derivado de monosacárido en el cual el carbono tiempo, un ácido aldónico (un derivado de monosacárido en el cual el carbono 1 aparece oxidado como grupo carboxilo). El ácido siálico forma parte de 1 aparece oxidado como grupo carboxilo). El ácido siálico forma parte de oligosacáridos unidos a proteínas de secreción y de los glicolípidos oligosacáridos unidos a proteínas de secreción y de los glicolípidos denominados gangliósidos, importantes elementos de membrana con funciones denominados gangliósidos, importantes elementos de membrana con funciones de reconocimiento en superficie.de reconocimiento en superficie.

Ácido siálico o ácido N-acetilneuramínico Ácido siálico o ácido N-acetilneuramínico

HH

HH

HH

CHCH33

HHRR

OOHNHN

OHOH

HH HH

CCOO

CCO O --OO

R R ==

H – C – OH H – C – OH

H – C – OH H – C – OH

CHCH22OHOH

Deoxiderivados. Deoxiderivados.

Es el monosacárido que forma parte de los desoxinucleótidos, que a su vez son Es el monosacárido que forma parte de los desoxinucleótidos, que a su vez son los elementos monoméricos del ácido desoxirribonucleico (DNA). El grupo –OH los elementos monoméricos del ácido desoxirribonucleico (DNA). El grupo –OH de su carbono 2 es reemplazado por un átomo de hidrógeno.de su carbono 2 es reemplazado por un átomo de hidrógeno.

2-D-desoxiribosa2-D-desoxiribosa

OOHOCHHOCH22

HH

OHOH

HOHO

HHHHHH

HH

Los oligosacáridos unidos a proteínas y lípidos tienen una gran importancia comoLos oligosacáridos unidos a proteínas y lípidos tienen una gran importancia comoseñales de reconocimiento en superficie. De esta manera:señales de reconocimiento en superficie. De esta manera:

(4)(4) las proteínas sintetizadas en la célula adquieren señales que marcan su destino las proteínas sintetizadas en la célula adquieren señales que marcan su destino celular (secreción, compartimentos, etc.).celular (secreción, compartimentos, etc.).

(5)(5) las proteínas y lípidos presentes en la hojilla externa de la membrana plasmática las proteínas y lípidos presentes en la hojilla externa de la membrana plasmática adquieren "etiquetas" mediante las cuales la célula reconoce una gran cantidad de adquieren "etiquetas" mediante las cuales la célula reconoce una gran cantidad de estímulos: factores de crecimiento, lectinas, anticuerpos, virus, etc.estímulos: factores de crecimiento, lectinas, anticuerpos, virus, etc.

GlicoconjugadosGlicoconjugados

Los oligosacáridos unidos a lípidos (Los oligosacáridos unidos a lípidos (glicolípidosglicolípidos) y a proteínas () y a proteínas (glicoproteínasglicoproteínas) ) presentan en su estructura determinados derivados de monosacáridos, como presentan en su estructura determinados derivados de monosacáridos, como N-acetilglucosaminaN-acetilglucosamina, , N-acetilgalactosaminaN-acetilgalactosamina, , ácido siálicoácido siálico, , ramnosaramnosa y y fucosafucosa..

Glicoproteínas Glicoproteínas

GlicolípidosGlicolípidos