Glúcidos y Lípidos: Conceptos Fundamentales de Bioquímica para Universidad

Glúcidos y Lípidos: Introducción al Tema

@quimicaPau: Una a-gluCOSA llevó a otra a-gluCOSA y así de repente ... ¡¡ MALTOSA !! TEMA 2 Glúcidos y lípidos

Contenido del Tema

¿Qué vamos a estudiar en este tema?

1. 1. Glúcidos. Introducción
2. 2. Monosacáridos
3. 3. Enlace O-glucosídico. Disacáridos y polisacáridos
4. 4. Cuestiones de razonamiento. Glúcidos
5. 1. Lípidos. Introducción
6. 2. Ácidos grasos
7. 3. Triacilglicéridos (acilglicéridos)
8. 4. Fosfolípidos
9. 5. Esteroides y terpenos
10. 6. Vitaminas. Concepto, clasificación y carencias
11. 7. Cuestiones de razonamiento. Lípidos y vitaminas

Glúcidos: Conceptos Fundamentales

Glúcidos: Introducción y Definición

[19]1.1. Glúcidos. Introducción - Definición de glúcido Los glúcidos son biomoléculas orgánicas formadas por C, H y O en la proporción que indica su formula empírica Cn H2nOn. Tradicionalmente se conocen como hidratos de carbono o azúcares. Desde el punto de vista químico, se definen como polialcoholes con un grupo carbonilo (C=O) que puede ser aldehído (polihidroxialdehídos) o cetona (polihidroxicetonas).

Grupo aldehído H 1 ()- =0 CH2OH H-C-OH 2C=0 Grupo cetona - HO-C-H HO-C-H H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH CH2OH CH2OH Aldohexosa (glucosa) Cetohexosa (fructosa)

Clasificación de los Glúcidos

- Clasificación de los glúcidos Podemos clasificarlos, atendiendo a su complejidad, en:

• Monosacáridos (osas). Glúcidos sencillos (3-7 átomos de carbono).
• Ósidos. Glúcidos más complejos formados por la unión de dos o más monosacáridos mediante enlace O- glucosídico.
• Holósidos. Formados exclusivamente por monosacáridos. Oligosacáridos. Formados por la unión de entre dos y diez monosacáridos. Entre ellos destacan los disacáridos. Polisacáridos. Formados por la unión de más de diez monosacáridos del mismo tipo (homopolisacáridos) o de más de un tipo diferente (heteropolisacáridos).
• Heterósidos. Formados por la unión de monosacáridos y otras moléculas no glucídicas. Ejemplos: glucoproteínas o glucolípidos.

Monosacáridos: Características y Tipos

Monosacáridos: Definición y Clasificación

[20]1.2. Monosacáridos - Definición de monosacárido Los monosacáridos son los glúcidos más sencillos, no hidrolizables, con 3 a 7 átomos de carbono que constituyen las unidades estructurales del resto de hidratos de carbono más complejos.

- Clasificación de los monosacáridos Podemos clasificarlos, atendiendo a los siguientes criterios:

• Número de átomos de carbono: triosas (3C), tetrosas (4C), pentosas (5C), hexosas (6C) y heptosas (7C).
• Tipo de grupo carbonilo: aldosas si su grupo carbonilo es un aldehído (ocupa un carbono primario) o cetosas si su grupo carbonilo es una cetona (ocupa un carbono secundario).

Propiedades y Características de los Monosacáridos

- Propiedades y características de los monosacáridos

• Los monosacáridos son sólidos, cristalinos, no hidrolizables, de color blanco o incoloros, solubles en agua y con un sabor dulce.
• Poseen poder reductor. En disoluciones acuosas el grupo carbonilo tiene tendencia a oxidarse formando un ácido (-COOH) actuando como reductor de otras sustancias.
• Presentan isomería de función. Algunos monosacáridos tienen idéntica fórmula molecular, pero diferente grupo funcional (aldehído o cetona).
• Presentan isomería óptica. La presencia de un carbono asimétrico o quiral (C*), es decir, con cuatro sustituyentes diferentes, les confiere actividad óptica: capacidad de desviar el plano de luz polarizada hacia la derecha (isómero dextrógiro) o hacia la izquierda (isómero levógiro).
• Presentan isomería espacial. La isomería espacial aparece cuando la molécula posee uno o más carbonos asimétricos. La posición del grupo hidroxilo (-OH) del carbono asimétrico más alejado del grupo carbonilo nos permite diferenciar entre la forma D (cuando está a la derecha) o la forma L (cuando está a la izquierda).

O H O H HO -H H- -OH HO -H H- OH H- OH HO -- H H- -OH HO -H CH2OH CH2OH D-glucosa L glucosa ¡¡ Fíjate !! Son isómeros especulares, llamados también enantiómeros, ya que son imágenes especulares entre sí, es decir, no se pueden superponer. Son moléculas que tienen los grupos -OH de todos los carbonos asimétricos en posición opuesta.

Epímeros y Estructura Cíclica de Monosacáridos

[21]Se consideran epímeros a las moléculas que son isómeras entre sí y que sólo se diferencian en la posición de un único -OH de un carbono asimétrico. La D-glucosa y la D-galactosa, por ejemplo, son epímeros entre sí (ver estructuras en la página siguiente).

- Estructura cíclica de los monosacáridos Hasta ahora hemos visto los monosacáridos representados en forma de línea (proyección de Fischer) pero en disolución acuosa, los monosacáridos de cinco o más átomos de carbono adoptan una estructura cíclica (proyección de Haworth) mediante la formación de un enlace hemiacetal intramolecular entre un grupo hidroxilo (-OH) del carbono quiral más alejado del grupo carbonilo (C=O) y el grupo carbonilo de la propia molécula. Al cerrarse el ciclo, el carbono carbonílico se transforma en carbono asimétrico que dará lugar a los anómeros alfa (a) si el grupo -OH del carbono anomerico se dirige hacia abajo en el plano o beta (B) si se dirige hacia arriba. Las aldohexosas originan anillos de 6 vértices llamados piranosas (por parecerse a la molécula de pirano) y las cetohexosas y aldopentosas originan anillos de 5 vértices llamados furanosas (por parecerse a la molécula de furano):

D-glucosa CO O H H H CI Grupo carbonilo OH H H-C-OH HH OHH Ci HO-C3-H HOH2C-C, C, C,C.{ H OH H-C-OH OH OH H OH H-C-OH 0 OH H H C ß-D-glucopiranosa OH H 1 HO 11 H 12 H OH Pirano D-fructosa &CH2OH O CH2OH Grupo carbonilo ICH2OH C=0 HH 1 OH O HO-C-H C. H-C-OH OH OH H H-C-OH Grupo hidroxilo &CH2OH OH C H OH/1 1 ,CH,OH C- 2 Furano OH H a-D-fructofuranosa H OH/1 H OH HOH2C-C-C-C, C2 1CH2OH 1 OH H 6CH2OH ß-D-fructofuranosa 0 H 0 Grupo hidroxilo 6CH2OH C. H &CH,OH O=0 HO L/ OH a-D-glucopiranosa C H 1 CH2OH

Monosacáridos de Interés Biológico y sus Funciones

[22]- Monosacáridos de interés biológico y sus funciones Las principales funciones de los monosacáridos son energéticas, estructurales o metabólicas. Vamos a ver estas funciones con algunos ejemplos específicos de monosacáridos:

Tipo	Ejemplo	Descripción y funciones del monosacárido
Triosas	Gliceraldehído y dihidroxiacetona	Intermediarios en el metabolismo de la glucosa y otros glúcidos (función metabólica).
Pentosas	Ribosa	Componente de los nucleótidos que forman el ARN. A su vez, la desoxirribosa forma parte de los nucleótidos que forman el ADN (función estructural).
	Ribulosa	Intermediario en la fijación del CO2 durante la fotosíntesis (función metabólica).
Hexosas (aldosas)	Glucosa	Es el azúcar más utilizado como fuente de energía por las células (función energética) y su polimerización conduce a la formación de los polisacáridos más comunes (función estructural). Se encuentra libre en animales, plantas (frutos) y en la sangre.
	Galactosa	Se encuentra unida a la glucosa para formar la lactosa (azúcar de leche) pero no se encuentra libre.
	Manosa	Polimeriza en tejidos vegetales, bacterias, levaduras y hongos.
Hexosas (cetosas)	Fructosa	Se encuentra libre en las frutas o unida a la glucosa para formar la sacarosa.

Fórmulas Lineales de Monosacáridos

Fórmulas lineales de algunos monosacáridos de interés HiZO H. - 1=0 I - T i=0 (0- CH2OH 21 C=o H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH - CH2OH H-C-OH H-C-OH CH2OH H-C-OH H CH2OH H-C-OH D-gliceraldehído D-ribosa D-glucosa D-galactosa D-fructosa 1 H-C-OH HO-C-H H-C-OH HO-C-H HO-C-H HO-C-H - H-C-OH

Enlace O-glucosídico, Disacáridos y Polisacáridos

Enlace O-glucosídico y Disacáridos

[23]1.3. Enlace O-glucosídico. Disacáridos y polisacáridos - Enlace O-glucosídico Es un enlace covalente que se produce entre el grupo hidroxilo del carbono anomérico de un monosacárido y un grupo hidroxilo de un carbono de otro monosacárido con liberación de una molécula de agua. La rotura del enlace se produce mediante una reacción de hidrólisis.

- Disacáridos Unión de dos monosacáridos mediante enlace O-glucosídico. El enlace puede ser a o ß en función de la posición del grupo -OH del carbono anomérico del primer monosacárido. Los disacáridos son sólidos solubles en agua, con color blanquecino y sabor dulce pero a diferencia de los monosacáridos, son hidrolizables y su poder reductor depende del enlace O-glucosídico que se forme entre los monosacáridos. Puede ser de dos tipos:

• Enlace monocarbonílico. Se establece entre el grupo -OH del carbono anomérico del primer monosacárido y un grupo -OH de cualquier otro carbono no anomérico del segundo monosacárido que, al quedar libre este, mantendrá el poder reductor del disacárido.
• Enlace dicarbonílico. Se establece entre los grupos -OH de los carbonos anoméricos de los dos monosacárido que se unen que, al estar ambos implicados en el enlace, perderán el poder reductor del disacárido.

Ejemplo	Composición del disacárido	Enlace O-glucosídico
Sacarosa	a-D-glucopiranosa + B-D-fructofuranosa	Enlace dicarbonílico a-B (1->2)
Lactosa	ß-D-galactopiranosa + B-D-glucopiranosa	Enlace monocarbonílico ß (1->4)
Maltosa	Dos moléculas de a-D-glucopiranosa	Enlace monocarbonílico a (1->4)
Celobiosa	Dos moléculas de ß-D-glucopiranosa	Enlace monocarbonílico ß (1->4)

¡¡ Interesante !! Todos los anteriores, menos la sacarosa, tendrán poder reductor.

-> CH2OH Sacarosa HOH2C H H IV H H O O H HO OH Enlace O-glucosídico CH2OH H OH OH H a-D-glucopiranosa + ß-D-fructofuranosa

Polisacáridos: Tipos y Funciones

[24] OH H- Polisacáridos Polímeros formados por la unión de muchos monosacáridos mediante enlace O-glucosídico que pueden ser todos del mismo tipo (homopolisacáridos) o de más de un tipo diferente (heteropolisacáridos). Los polisacáridos guardan diferencias con los anteriormente vistos ya que son sólidos insolubles en agua, no todos tienen color blanquecino ni tienen sabor dulce. Son hidrolizables y no poseen poder reductor.

Homopolisacáridos de Interés

Ejemplo	Composición	Función
Almidón	Polímero de a-glucosa, con dos componentes:	Reserva energética en vegetales (células eucarióticas vegetales).
	* Amilosa. Largas cadenas lineales de a-glucosa con enlaces a (1->4) (no ramificadas).
	* Amilopectina. Cadenas de a-glucosa con enlaces a (1->4) y puntos de ramificaciones con enlaces a (1->6).
Glucógeno	Polímero de a-glucosa similar a la amilopectina.	Reserva energética en animales (células eucarióticas animales).
Celulosa*	Polímero lineal de ß-glucosa con enlaces ß (1->4) cuyas cadenas se alinean en paralelo y cohesionan fuertemente formando fibras.	Estructural en plantas, soporte y protección en la pared celular de células eucarióticas vegetales.

Otro homopolisacárido de interés es la quitina, que constituye un componente esencial del esqueleto de los artrópodos, desarrollando una función estructural.

* ¡¡ Interesante !! La celulosa sólo puede ser hidrolizada por las enzimas denominadas celulasas. Estas enzimas son capaces de romper los enlaces 6 (1->4) que unen las glucosas de la celulosa. Los seres humanos, como el resto de animales, carecemos de estas enzimas, las cuales son segregadas por determinados microorganismos. Pero existen animales como las vacas (rumiantes) que poseen estos microorganismos en su intestino, lo que les permite utilizar la celulosa como nutriente. Es importante tomar alimentos que contengan celulosa (lo que denominamos fibra) ya que facilita el transito intestinal y previene el estreñimiento.

Heteropolisacáridos y Heterósidos

Heteropolisacáridos de interés: ácido hialurónico, heparina, pectinas, agar-agar, gomas, hemicelulosas, etc.

- Heterósidos. Formados por la unión de monosacáridos y otras moléculas no glucídicas. En los temas siguientes veremos ejemplos de heterósidos tales como nucleósidos, nucleótidos, glucolípidos y glucoproteínas así como las funciones que desempeñan. [25]