Hidratos de carbono: definicion, clasificacion e importancia biologica

Hidratos de carbono

Índice

1. DEFINICIÓN E IMPORTANCIA BIOLÓGICA
2. CLASIFICACIÓN
3. MONOSACÁRIDOS Isomerías Modificaciones
4. OLIGOSACÁRIDOS
5. POLISACÁRIDOS Función de reserva: Enlaces alfa Función estructural: Enlaces beta
6. GLUCOCONJUGADOS

Definición e importancia biológica

• Moléculas simples en cuanto a composición química.
• Responde a la formula: (CH2O)n
• Son todos aldehídos o cetonas polihidroxílicos.
• Algunos modificados presentan P, S o N.

Carbonilo (Aldehído) R-C-H O Hidroxilo (Alcohol) R-O-H Carbonilo (Cetona) R1-C+R2 O

Funciones vitales

• Ciclo energético de la biosfera.
• Reserva energética: almidón, glucógeno y dextranos.
• Formación de estructuras que protegen a las células: La celulosa en el caso de las vegetales, el peptidoglucano de las paredes bacterianas o la quitina que forma parte del exoesqueleto de artrópodos.
• Comunicación celular. Todas las células eucariotas están rodeadas de una membrana lipídica con proteínas integrales y periféricas la mayoría de las cuales son glucoproteínas (o glicoproteínas). La parte glucídica actuaría como una antena de reconocimiento célula-célula.

OTOCelulosa Peptidoglucano Quitina Dextranos Glucocálix glycocalyx cytosol nucleus plasma membrane 200 nm Glucosaminglucanos

Clasificación de hidratos de carbono

Monosacáridos

Unidades monoméricas de todos los hidratos de carbono. FÓRMULA: (CH2O)n siendo n = 3 a 7 átomos de C.

Oligosacáridos

2-20 monosacáridos unidos por enlace O-glucosídico.

Polisacáridos

Formados por enlaces O-glucosídico de 21-miles de monosacáridos.

Monosacáridos

FÓRMULA (CH2O)n siendo n = 3 a 7 átomos de C NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN: · Número de átomos de carbono: Triosas, tetrosas, pentosas, hexosas y heptosas. • Grupo funcional: 1. Aldosas: Grupo carbonilo aldehído 2. Cetosas: Grupo carbonilo cetona Los monosacáridos de 5 a 7 átomos de carbono tienden a adoptar disposición cíclica mediante la formación de un enlace hemiacetal o hemicetal. Algunos contienen N, S o P.

Aldotriosa y Cetotriosa

Aldotriosa (D-Gliceraldehido) H O O H-CAOH I H-C-OH Grupo aldehído I H GRUPO CARBONILO Cetotriosa (Dihidroxiacetona) H H-C-OH L Ï Grupo cetona C=0 HAC-OH H Grupo hidroxilo

Isomerías

ISÓMEROS: Dos moléculas son isómeros cuando tienen la misma fórmula química pero distinta estructura o disposición espacial.

Isómeros estructurales o funcionales

1. ISÓMEROS ESTRUCTURALES O FUNCIONALES: Moléculas que presentan diferente localización de átomos y grupos funcionales.

Isómeros ópticos o estereoisómeros

2. ISÓMEROS ÓPTICOS O ESTEROISÓMEROS: Moléculas con quiralidad. Necesitan romper al menos un enlace covalente para interconvertirse.

Isómeros conformacionales

3. ISÓMEROS CONFORMACIONALES: Moléculas con diferente conformación espacial. No necesitan romper ningún enlace covalente para interconvertirse.

Isómeros estructurales o funcionales: C3H6O3

1. ISÓMEROS ESTRUCTURALES O FUNCIONALES: Moléculas que presentan diferente localización de átomos y grupos funcionales. C3H6O3 H H O Il C H-C-OH H-C-OH C=0 H-C-OH H-C-OH H H D-Gliceraldehido (aldotriosa) Dihidroxiacetona (cetotriosa)

Isómeros ópticos o estereoisómeros: quiralidad

2. ISÓMEROS ÓPTICOS O ESTEROISÓMEROS: Moléculas con quiralidad. Necesitan romper al menos un enlace covalente para interconvertirse. C asimétrico Centro quiral M CHO CHO OH (C)H 1 H-C-OH CH2OH CH2OH L-Glideraldehído D-Gliferaldehído ENANTIÓMEROS Formas Dy L Moléculas cuya imagen especular no es superponible

Número de isómeros ópticos

Número de isómeros ópticos = 2n Siendo n = número de carbono asimétricos Gliceraldehído: 1 carbono asimétrico: 2n = 21 = 2 Fructosa: 3 carbonos asimétricos: 20 = 23 = 8 Glucosa: 4 carbonos asimétricos: 20 = 24 = 16 H H `C=O O H-C-OH CH2OH H-C-OH | C=0 1 HO-C-H I H-C-OH I H-C-OH I CH2OH H O = C I H-C-OH I HO-C-H I H-C-OH - H-C-OH CH2OH

Ciclación de monosacáridos

CICLACIÓN B 1 H-C-OH 5C (OH H H 5 O O R-O /H R-OH ICO R' OH H-C-OH 3C -C 2 3 2 Pirano Alcohol Aldehído Hemiacetal CH2OH H OH a-D-Glucopiranosa (Proyección de Haworth) CARBONO ANOMÉRICO 1CH2OH 1 HOH2C6 OH 1CH.OH O CH,OH 5C C=0 O R-OH + R'-C R - CKO R" Rʼ OH H-C-OH 1 OH -I Furano 6 CH2OH a-D-Fructofuranosa (Proyección de Haworth) D-Fructosa Bioquímica. Conceptos Esenciales Feduchi / Romero / Yáñez / Castiñeyra / García-Hoz. Editorial Médica Panamericana @ 2015

Reacciones de monosacáridos

O H-1C 6CH2OH 6CH2OH 4 distintos H H 1 H 4C C=0 Is H 11 OH H HỎ OH + 1 H OH D-Glucosa 2c=0 R-O 1 'C - R " OH-3C-H H-4C-OH = H I-O- HO reacción hemicetal 5 2 H HO ‘OH C3 4 3 Alcohol Cetona Hemicetal OH H OH OH H H-C-OH reacción hemiacetal HO-C-H u-

Mutarrotación de monosacáridos

H 10= H -- C-OH HO-C-H 00 D-Glucosa - H-C-OH H-C-OH 6 CH2OH 6 CH2OH 1 5 C OH H 11 H H 4 ℃ C.1 OH H O HÒ C C 3 2 H OH 6 CH2OH 6 CH2OH 5 ℃ 0 5 C. O H / H Ħ 4 ℃ 1C OH H OH Abajo α HỎ - OH Mutarrotación HO C. C 3 2 - H OH 3-D-Glucopiranosa L Todos los monosacáridos que se pueden consumir

Terminación de monosacáridos

β OH Arriba C- C 3 - 2 - H OH Direccion OH 5 a-D-Glucopiranosa H OH 17 Ħ 4 ℃ 1C OH H / H 1 Terminación monosacáridos

Isómeros conformacionales de glucopiranosa

3. ISÓMEROS CONFORMACIONALES: Moléculas con diferente conformación espacial. No necesitan romper ningún enlace covalente para interconvertirse. H HO CH2OH O H H HÓ HÒ OH H H B-D - glucopiranosa en estructura de "silla". Los extremos de la molécula están en diferentes lados respecto al plano. H OH но CH2OH ·H O H HÓ H H OH B-D - glucopiranosa en estructura de "nave". Los extremos de la molécula están en el mismo lado. Es una forma muy inestable. (Tomado de Biologia 2 -Santillana)

Clasificación de D-Aldosas y D-Cetosas

D-Aldosas D-Cetosas CHO 1 CH2OH Aldotriosa C=0 1 Cetotriosa - CH2OH CH2OH Dihidroxiacetona Dihidroxiacetona D-Gliceraldehido CHO CH2OH HCOH HOCH C=0 Cetotetrosas HCOH HCOH HCOH ĆH,OH CH,OH CH,OH D-Ribosa D-Eritrosa D-Treosa CHO CHO 1 CHO 1 CHO 1 HCOH HOCH HCOH HOCH C=0 C=0 HCOH HCOH HOCH Aldopentosas HCOH HCOH HCOH HCOH HCOH HCOH CH,OH CH,OH CHỈOH CH,OH CHỊOH CHỊOH D-Ribosa (Rib) D-Arabinosa D-Xilosa D-Lixosa CHO CHO CHO CHO CHO CHO CHO 1 CHO - HCOH HOCH HCOH HOCH HCOH HOCH HCOH HOCH C=0 C=0 C=0 HCOH HCOH HOCH HOCH HCOH HCOH HOCH HOCH HCOH HCOH HCOH HCOH HOCH HOCH HOCH HOCH HCOH HCOH HOCH HOCH HCOH HCOH HCOH HCOH HCOH HCOH HCOH HCOH HCOH HCOH HCOH CH,OH CH,OH CH,OH CH2OH CH2OH CH,OH CH2OH CHỈOH CH,OH CH2OH CH2OH D-Alosa D-Altrosa D-Glucosa D-Manosa D-Gulosa D-Idosa D-Galactosa D-Talosa D-Psicosa D-Fructosa D-Sorbosa D-Tagatosa D-Glucosa D-Galactosa Ctosa de la glucosa D-Fructosa 0 11 0

Cetopentosas y Cetohexosas

ON ou + I out OH DO CH2OH CH20H CH2OH CH,OH 1 C=0 CH,OH - CH,OH 1- HCOH HOCH Cetopentosas 1 HOCH ADN CHỊOH CHỈOH - D-Ribulosa D-Xilulosa Cetohexosas Aldohexosas HCOH 1 1 CHỊOH 4 OH DO DO I 1 OH DO -OH DO woche HCOH D-Gliceraldehido CHO Aldotetrosas D-Eritrulosa

Modificaciones de monosacáridos: Oxidación

OXIDACIÓN Los grupos aldehído o hidroxilo se convierten en ácidos carboxílicos Los más importantes son: Oxidación en C1 Oxidación en C6 Oxidación en C1 y C6 > Ácidos aldónicos -> Ácidos urónicos > Ácidos aldáricos convierte Acido O H COOH C COOH I H-C-OH H-C-OH 1 H-C-OH 1 HO-3C-H HO-3C-H HO-3C-H 1 H-4C-OH H-4C-OH H-4C-OH 1 1 H-C-OH H-C-OH H-SC-OH 6 CH2OH 6 COOH COOH Ácido D-Glucónico Ácida Nice D-Glucurónico Ácido D-Glucárico GU

Modificaciones de monosacáridos: Reducción

REDUCCIÓN Polialcoholes, azúcares alcohol: reducción del grupo aldehído o cetona - CH OH I HO OH - HCOH 1 CH OH 1 エ ー H H H 1 HO H H £ OH I CH2OH mio-inositol despues de la cotación Sorbitol Desoxiazúcar: reducción de un grupo hidroxilo O HOH2C OH VI H H H OH H B-D-2-desoxirribosa ADN

Glicerol y Aldehído

HOCH 1 6 carbonos - HCOH I CH2OH ~ HCOH Glicerol Aldhido OH- H-C-OH OH

Modificaciones de monosacáridos: Esterificación

~ Ester 0 0 ESTERIFICACIÓN HIDROXILO + ÁCIDO = ÉSTER + H20 Fosforico CH2OH ATP H H H OH H HO OPOZ H OH C-D-Glucose-1-phosphate NH2 N N N N 0- 0- 1 22/ "O-P-O-P-O-P-O-CH2 O = II Il H H H H OH OH

Adenosine-5'-triphosphate y Fosfodiester

Adenosine-5'-triphosphate Esterificado OH 11 - OH 0-P 1 O 2-O3PO HỌC CH2 OPO2- H HO H OH OH H C-D-Fructose-1,6-bisphosphate Fosfodiester condensation O O 0 Fosfato 00 Ociclación monosacáridos 6 vertices NOH 4- OH H- X CHZOH Wequiral

Modificaciones de monosacáridos: Aminación

AMINACIÓN Pasos ?? 1. Numerar 2. co quirales (ciclar Es 3 Puntos por oxigeno (6) 4 Cambiar anon- carbonilo par OH (02) CHIOM a + HO OH * = 0 TEOH You CHIOH B-D- galactopiranosa CH2OH O OH H OH H HO H H NH2 ß-D-Glucosamina CH2OH O OH H OH H H H H NH2 2 ß-D-Galactosamina

Sustitución de oxígeno

H HO Sostitage al oxigeno (OH) 0,0,H

Oligosacáridos

2-20 monosacáridos unidos por enlace O-Glucosídico

Monocarbonílico

MONOCARBONÍLICO El grupo OH del carbono anomérico y un grupo OH cualquiera de otro monosacárido. El disacárido resultante es reductor. 6CH2OH 5 O H OH H 4 OH H HO I 3 2 H OH 6CH2OH 5 -0 OH H OH H H 3 2 H OH 6CH2OH 6CH2OH 5) -O 5 -0. HO H OH H H 4 OH H OH H H H O 3 12 3 12 H OH + H OH H2O

Dicarbonílico

DICARBONÍLICO El grupo OH del carbono anomérico se une al grupo OH del carbono anomérico del otro monosacárido. El disacárido resultante es no reductor. 6 CH2OH 15 0 H H H 4 1 OH H エ HO α H OH + H2O O O HOHỌC6 5 2 H HO H CH2OH 4 3 OH H

Disacáridos

Maltosa

MALTOSA CH2OH CH2OH -0 H H H H 0 4 OH H OH HÒ H OH H OH a-D-glucopiranosil-(1->4)-a-D-glucopiranosa Reductor · Azúcar de malta. · Resultado de la hidrolisis parcial de almidón o glucógeno. • Se hidroliza por acción de las a- glucosidasa.

Sacarosa

6 CH2OH 5 -O H H H 1 4 OH H HO R H OH O O HOH2C6 B 5 2 H HO H CH2OH 1 14 3 OH H a-D-glucopiranosil-(1->2)-ß-D-fructofuranosido No reductor · La terminación -ósido hace referencia a que no tiene ese carácter reductor. • Semillas, hojas, frutos, miel, caña de azúcar, remolacha ... · Se hidroliza por acción de a- glucosidasa y ß-fructosidasa. SACAROSA Azúcar

Lactosa

LACTOSA CH2OH OH OH CH2OH OH -0. O OH OH OH B-D-Galactopiranosil-(1->4)-D-glucopiranosa Reductor · La glucosa puede ser a o B. · Solo se encuentra en la leche. • Se hidroliza por acción de la lactasa, una ß-galactosidasa. O H H 8 OH H O