Carbohidratos en bioquímica: funciones, estructura y reacciones químicas

Bioquímica de Carbohidratos

WUOLAH T3-hidratos-de-carbono.pdf user_3132358 Bioquímica 1º Grado en Nutrición Humana y Dietética Facultad de Medicina y Odontología Universidad Católica de Valencia San Vicente Mártir

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Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.Bilbao BBK Live TU CEREBRO NECESITA UN FESTIVAL VENTE A BILBAO BBK LIVE Y DESCANSA COMO SE DEBE BILBAO BBK LIVE: 10, 11 Y 12 DE JULIO COMPRA TU ENTRADA

Definición y Funciones de los Hidratos de Carbono

Hidratos de C = carbohidrato = azúcares Incluye a una amplia familia de molec y derivados de estos. Los carbohidratos son aldehídos o cetonas con múltiples grupos hidróxilo (C-H2O)n

Funciones Principales

1Funciones: · Fuente de energía - debido a que tienen rutas metabólicas capaces de oxidar sus C- Ej: los Hidratos de C los digerimos en glucosa, la cual tiene 2 vías para oxidarse: o Glucolisis La glucosa ( 6C ) (se oxida) > 2 molec de piruvato (3 C) -> acetil-coa -> CICLO DE KREBS > e- de elevada energía > transporte electrónico > ATP. Los e- que se generan en la oxidación de la glucosa y piruvato, surgen del FADH2 Y NADH (son donadores de e-) . o Ruta de las pentosas fosfato - Glucosa > potencial reductor necesario para la síntesis de lípidos = grasas. · Almacenamiento de energía o Mamíferos - en forma del glucógeno. Ambos son polímeros de glucosa, unidos mediante enlaces glucosídicos o Plantas - en forma de almidón · Estructural - ej: o la celulosa > glucosa o oligosacáridos asociados a proteínas y lípidos, forman el glucocálix · fuentes de C - para sintetizar nuestras propias moléculas - para la biosíntesis de las moléculas- ej: o formación de grasas, lípidos, fosfolípidos formación del glicerofosfato (intermediario de la glucólisis) o · función señalizadora - participan en el reconocimiento celular una cél reconocerá a otra de forma específica mediante proteínas muy específicas (PLECTINAS) = prot ancladas en la superficie de una cél. Que se encargan de reconocer oligosacáridos de otras cél.

WUOLAH Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.

Estructuras de Monosacáridos

LAST TOUR Certified B Corporation BILBAO BBK LIVE2.Estructuras MONOSACÁRIDOS Moléculas con 3 o + C. y con grupos hidroxilo, además pueden tener grupos aldehídos o cetonas. . Son polihidroxialdehídos - con un grupo aldehído = aldosas . son polihidroxicetonas - con un grupo cetona = cetosas Incluyen moléculas derivadas de ellos: desoxiazúcares, amino azúcares y derivados.

Nomenclatura de Monosacáridos

NOMBRARLOS: Aldotriosa = Gliceraldehído H 0=0 H-C-OH H-C-OH H Glyceraldehyde, an aldotriose H O H O C H-C-OH CH2 H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH ĆH2OH CH2OH D-Ribose, an aldopentose 2-Deoxy-D-ribose, an aldopentose (c) Los grupos lo más arriba posible Cetotriosa= dihidroxiacetona H ー H-C-OH H-C-OH C=0 H Dihydroxyacetone, a ketotriose Cuando el C asimétrico más alejado del grupo carbonilo: -está a la derecha se denominan D. -está a la izq se denominan L

Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. los monosacáridos en la naturaleza (biologicamente activo) SIEMPRE tienen configuración D.

Propiedades de los Monosacáridos

PROPIEDADES · poseen actividad óptica, ya que poseen al menos 1 C asimétrico en su estructura = el desvío de la luz polarizada. Hacia: o derecha - dextrógiro o izq - levógiro TODOS tienen actividad óptica EXCEPTO: la dihidroxiacetona, ya no tiene ningún C ASIMÉRICO.

WUOLAH Del atracón de apuntes al fiestón. Bilbao BBK Live 10/11/12 de julio.· Poder reductor - una molécula con un grupo carbonilo en su estructura lo posee. Hay azúcares reductores y no reductores.

D-Aldosas y D-Cetosas

D-ALDOSAS (aprender los que tienen el cuadrado en el nombre) Three carbons Four carbons Five carbons H H H H H 0 H H 0 H-C-OH HO-C-H H C-OH H-C-OH HO-C-H H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-Č -OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH CH 2OH CH2OH ČH2OH D-Glyceraldehyde D-Erythrose D-Threose D-Ribose D-Arabinose D-Xylose D-Lyxose Six carbons H H H H H H H 0 H H-C-OH HO-C-H H-C-OH HO-C-H H-C-OH H-C-OH H-C-OH HO-C-H HO-C-H HO-C-H H-C-OH H-C-OH H-C H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH CH, OH CH2OH HO_ CH„OH CH2OH CH „OH CH OH CH„OH CH2OH D-Allose D-Altrose D-Glucose D-Mannose D-Gulose D-Idose D-Galactose D-Talose D-CETOSAS Three carbons Four carbons Five carbons ÇH2OH CH2OH C=0 C=0 ÇH2OH C=0 ÇH2OH C=0 H-C-OH HO-C-H H-C-OH H-C-OH CH_OH H-C-OH CH2OH CH_OH CH_OH Dihydroxyacetone D-Erythrulose D-Ribulose D-Xylulose Six carbons CH2OH ÇH2OH ÇH_OH ÇH2OH C=0 C=0 C=0 Č=0 H-C-OH HO-C-H H-C-OH HO-C-H H-C-OH H-C-OH HO-C-H HO-C-H H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH ČH2OH CH2OH CH2OH CH2OH D-Psicose D-Fructose D-Sorbose D-Tagatose

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Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. HO-C-H HO-C-H H-C-OH H-C-OH HO-C-H HO-C-H H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH HO-C-H HO-C-H H-C-OH H C-OH HO-C-H H-C-OH HO-C-H HO-C-H HO-C-HOrbit WRIGLEY'S ¿DÍA DE CLASES infinitas?

Epímeros y Reacciones Químicas

Epímeros de Monosacáridos

EPÍMEROS Monosacáridos que se diferencian en la configuración de 1 C asimétrico. 1 CHO 1 CHO CHO HO -- C-H H -- C-OH H -- C-OH HO-C-H HO -- C-H 3 HO-C-H H -- C-OH H -- C-OH HO-C-H 5 H -- C-OH H -- C-OH 5 6 CH2OH 6 CH2OH CH2OH D-Galactose (epimer at C-4) *la glucosa y la galactosa, son epímeros en el C4 * la manosa y glucosa , son epímeros en el C2 *la manosa y la galactosa, NO SON EPÍMEROS, se diferencian en más de 1 C (el 2,4)

Reacciones de Monosacáridos

REACCIONES · Ácido + alcohol = éster + H20 · Aldehído + alcohol = hemiacetal > el C del grupo carbonilo se ha transformado en un C asimétrico 3 OH HO-R - 2 R-C-OR R-C-OR + H20 H HO-R 3 Aldehyde Alcohol Hemiacetal Acetal · Cetona + alcohol = hemicetal > OH R-C=0 + HO-R" 3 R-C-OR 3 R-C-OR" + H20 3 - 2 2 R Ketone Alcohol Hemiketal HO-R 1 HO-R 4 R OR4 - 2 Ketal

WUOLAH Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. MENTA SIN AZÚCAR ® WRIGLEY'S Orbit masca y fluye D-Mannose D-Glucose (epimer at C-2) 1 H -- C-OH 5 6 H OR3 3 R-M 1 0=0 + HO-R"LOS C DE LOS ALDEHIDOS Y DE LAS CETONAS SON CARBONO PROQUIRALES En este tipo de reacciones: Se forman C asimétricos y se produce una deshidratación (se libera un H2O) . Los C de estos aldehídos y cetonas, son PROQUIRALES, ya que tienen una gran facilidad de transformarse en C asimétricos.

Reacciones de Ciclación

· Reacciones de ciclación --- Hemiacetálica / hemicetálica: Los monosacáridos en solución acuosa para mejorar su estabilidad, con 5 0 +5 C SE CICLAN, gracias a la formación de un hemiacetal y hemicetal. Los C asimétricos resultantes de una ciclación = pasan a llamarse C anoméricos, y la distinta configuración de los sustituyentes de este nuevo C son los ANÓMERICOS: o OH hacia abajo - alfa o OH hacia arriba - Beta H H-2C-OH HO C-H D-Glucose HO-OH H-C-OH CH OH 1 "CH2OH -0 HO Ħ H OH H HÒ H ÓH "CH OH 6CH2OH கட் H H /H OH H mutarotation HỒ 3 OH H OH @-D-Glucopyranose B-D-Glucopyranose Esto es más estable porque los C dejan los grupos hidroxilo expuestos hacia afuera, permitiendo así la interacción fácil con el Agua. A mayor nº de miembros en un heterociclo, mas estabilidad, normalmente forman hexosas, pero una minoría forman pentosas. En solución acuosa, los monosacáridos están ciclados, pero pueden volver a linealizarse, es una estructura dinámica

Nomenclatura de Monosacáridos Ciclados

NOMBRAR CICLADOS · (ALFA / BETA) + D + NOMBRE - PIRANOSA ( 6C) · (ALFA /BETA) + D +NOMBRE - FURANOSA (5 C)

Hexosas Derivadas

HEXOSAS DERIVADAS Serán hexosas derivadas de la glucosa que se han modificado. • Acido aldónico: grupo carbonilo de una aldosa que se oxida para producir un grupo carboxílico.

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Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. H OH iC OH H OH HỒ C =Bilbao BBK Live LAST TOUR Certified B TSSSSSS, YA PASÓ, YA ... CELEBRA CON NOSOTROS TUS TRIUNFOS, O DERROTAS :) BILBAO BBK LIVE: 10, 11 Y 12 DE JULIO ESCANEA EL QR Y COMPRA TU ENTRADA bilbaobbklive.com BILBAO BBK LIVE· Acido urónico: oxidación del carbono que representa el alcohol primario. · Acido aldárico: se oxidan ambos grupos · Alcoholes: azúcares cuyo grupo carbonilo se ha reducido. · Amino: reemplazo de un OH por un grupo amino. · Deoxiazúcares: reemplazo de un OH por H. · Esteres: enlace entre OH y un oxiácido.

Ejemplos de Hexosas Derivadas

Glucose family CH OH CH,OH CH OH 0 O H OH H OH H OH OH H HO H HO H HO H H OH H NH Ħ NH H NH H H 8-D-Galactosamine 8-D-Mannosamine B-D-Glucose 3-D-Glucosamine N-Acetyl-8-D-glucosamine CH2-0-PO CH2OH CH OH 0 0 CH. H OH H H R OCH R H HỌ H čoo H NH C=0 CH B-D-Glucose 6-phosphate Muramic acid N-Acetylmuramic acid CH.OH CH2OH OH O H OH H H H OH H OH H HO H HO HO H OH H OH H OH D-Gluconate D-Glucono-8-lactone Deoxy sugars H H 0 o H H HO CH H OH H H HO OH H H OH H OH OH B-L-Fucose a-L-Rhamnose Acidic sugars CH 0 H R- 0-0 O H-C-OH HN R H-C-OH H H H OH OH ,OH OH H N-Acetylneuraminic acid (sialic acid) En la Beta-D-Glucosa: -si al C 2 lo sustituyo por una amina > beta-d-glucosamina -si la amina la tenemos acetilada > n-acetil-beta-d-glucosa. - si en la posición 6 añado un grupo P > B-d-glucosa 6-fosfato -si oxido el C 1º -> B-d-Glucoronato - si oxido el C anomérico > gluconato -si tengo un alcohol + un ac= forman un éster interno = lactonas-> D-glucono-lactona

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Reacciones de Hexosas y Enlace Glucosídico

Tipos de Reacciones

REACCIONES DE HEXOSAS • Oxido-reducción - Oxidación - grupo aldehído para dar un grupo carboxílico. - Reducción grupo aldehído para dar un alcohol. • Reacciones de estereficación • Reacciones de fosforilación.

Enlace Glucosídico

ENLACE GLUCOSÍDICO =Enlace de condensación > se producen enlaces de polimerización. Se produce entre el grupo hidroxilo de un C anomérico de un monosacárido y un grupo hidroxilo de otro monosacárido. Según la configuración que tenga el C anomérico (alfa o beta), el enlace glucosídico será alfa o beta. Indicando (entre paréntesis) los C de los 2 monomeros entre los que se da el enlace. CH2OH CH2OH 0 hemiacetal O H H H OH H OH H OH H HÒ OH HO H H OH H OH a-D-Glucose B-D-Glucose hydrolysis condensation HO HO 6CH2OH 6CH2OH 15 O acetal C hemiacetal H H H H OH 4 OH H OH H H 3 3 OH H OH Maltose a-D-glucopyranosyl-(1->4)-D-glucopyranose

Disacáridos

DISACÁRIDOS Algunos poseen poder reductor (poder ramificarse o no) si un C anomerico está libre y puede linealizarse. Ej: Maltosa - con poder reductor Cuando se unen unos monómeros a otros, generan unos polímeros con direccionalidad: · un extremo con un monosacárido cuyo C anomérico no está libre, está ocupado por un enlace glucosídico = extremo NO Reductor · un extremo con un monosacárido cuyo C anomérico si que está libre = extremo Reductor. 6CH2OH 6CH2OH O 0 HO H H 4 OH H OH H H H H 3 2 3 2 H OH H OH Lactose (ß form) B-D-galactopyranosyl-(1->4)-B-D-glucopyranose Gal( 81->4)Glc 6CH2OH HOCH2 H H 4 1 a 2 H HO HÒ CH2OH 3 2 3 4 Ħ OH OH H Sucrose B-D-fructofuranosyl a-D-glucopyranoside Fru(82<>la)Glc ejemplos: -Lactosa - disacárido formado por galactosa + glucosa, posee un enlace Beta 1-4 > posee poder reductor Sacarosa - disacarido formado por fructosa + glucosa, mediante un enlace Alfa 1-2 > NO posee poder reductor

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