q 2016 carbohidratos

7/25/2019 Q 2016 Carbohidratos

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CarbohidratosMg. Helda C.Del Castillo C

Filial Norte


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Carbohidratos.

Clasifcacin. Confguracin D y L. Tipo de estructuras: Fischer,

Haworth y conormacional. nlace glucos!dico. "lucsidos

card!acos.


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Son los compuestos orgnicos ms abundantesde la biosfera y a su vez los ms diversos.Normalmente se los encuentra en las partesestructurales de los vegetales y tambin en loste!idos animales" como glucosa o gluc#geno.

$os carbohidratos%

&S'(C)*S +(N(,&$(S

Carbohidratos Hidratos de carbono +l-cidos.

+lcidos &z-cares sacridos

Sinnimos:


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/'ara 0u sirven1

(stos sirven como fuente de energa para todas lasactividades celulares vitales

2 'roporcionan%

&limento

Casa3estido

2 Muchas

aplicaciones enla industria

4umica

'olmeros

Sintesis
http://www.ansci.cornell.edu/plants/toxicagents/cardiacglyco.htmlhttp://www.people.vcu.edu/~urdesai/car.htm


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4umicamente /4ue es un4umicamente /4ue es uncarbohidrato1carbohidrato1

o

Se defnen como:oDeri#ados aldehdicos o cetnicos dealcoholes polivalentes.

oTambin como polihidroxialdehidos opolihidroxicetonas (compuestospolihidroxicarbonlicos) .

oTambin como aldehdos o cetonaspolihidroxilados.o sus derivados por oxidacin, reduccin

sustituciones diversas, sus oli!meros polmeros por unin de los anteriores


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"unciones

#.$ %ner!tica& Combustible de uso r'pido e inmediato La com$ustin de %g de HC produce unas & 'cal. La degradacin de los HC puede tener lugar en

condiciones anaero$ias (ermentacin) o aero$ias(respiracin).

*.+%structural: Las matrices extracelulares de los te*idos animales

de sostn (con-unti#o, seo, cartilaginoso) estnconstitu!das por polisacridos nitrogenados (los llamadosglicosaminoglicanos o mucopolisacridos).

Las paredes celulares de plantas hon!os bacteriasestn constitu!das por HC o deri#ados de los mismos

La celulosa, /ue orma parte de la pared celular de lasclulas ve!etales, es la molcula orgnica ms

a$undante de la 0iosera


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+.$ normativa: Los HC pueden unirse a l!pidos o a prote!nas de la superfcie

de la clula, y representan una se-al de reconocimiento ensuperfcie. Tanto las glicoprote!nas como los glicol!pidos de lasuperfcie e1terna celular sir#en como se2ales dereconocimiento para hormonas, anticuerpos, $acterias, #irus uotras clulas. Los HC son tam$in los responsables

anti!nicos de los !rupos san!uneos.

Funciones


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.$ /etoxifcacin: n muchos casos, los organismos de$en encargarse de eliminar

compuestos t1icos /ue son muy poco solu$les en agua, y /uetienden a acumularse en te-idos con un alto contenido lip!dicocomo el cere$ro o el te-ido adiposo. stos compuestos pueden serde di#ersa procedencia:

compuestos 0ue se producen en ciertas rutas metablicas,

/ue hay /ue eliminar o neutrali3ar de la orma ms rpida posi$le($ilirru$ina, hormonas esteroideas, etc.)

compuestos producidos por otros or!anismos(los llamadosmetabolitos secundarios: to1inas #egetales, anti$iticos, etc.)

compuestos de procedencia externa(xenobiticos: rmacos,drogas, insecticidas, pesticidas, aditi#os alimentarios, etc.)

4na orma de deshacerse de estos compuestos es con-ugarlos conun deri#ado de la glucosa: el 'cido !lucurnico (a12car 'cido)para hacerlos m's solubles en a!uay as! eliminarloscilmente por la orina o por otras #!as.

Funciones


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Se pueden clasifcar se!2ndierentes criterios:./e acuerdo a la

presencia o n de %345C%S 64C7S8/C7S

sin enlaces

!licosdicos


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Monosacridos GlucoconjugadosPolisacridos

Oligosacridos

Polihidroxial-

dehidos

Polihidroxice-

tonas

GlucosaGalactosa Fructosa

CelobiosaMaltosaLactosa Sacarosa

Homopolisacridos

Vegetales Animales

Heteropolisacridos

CelulosaAlmidn !uitinaGlucgeno

"eser#a $structural

Goma

Ar%ica

Agar-Agar

Pectina

Gluco-

l&pidos

Gluco-

prote&nas

Proteoglu-

canos

Peptidoglu-

canos

Hetersidos

Mem%ranas

celulares

'nmunoglo-

%ulina

A( Hialurnico

Pared

%acteriana

*igitalina

$nlace

+-Glucosidico

Se

unen por

,ormando

son

Por ejemplo Por

ejemplo

,orman ,orman Pueden ser

*estacan

como como

,uncin,uncin

Se clasi,ican

ejemplos

,orma,orma

Principalmente

$jemplo

$jemplo

$jemplo

Forman

Presentes

Se clasi,ican

Disacridos

*estacan

Pol&merosde Pol&m

erode

47S 649C/7S47S 649C/7S

Los glcidos


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C .

C /

C 0

H

H

H

H

+ H

+ H

+

C .

C /

C 0

H

H

H

H

+ H

+ H

+

Monosacridos simplesLos monosacridos simples son aldehdos o

cetonas polihidroxilados .Los monosacridos con funcin

aldehdo se llaman aldosasLos monosacridos con

funcin cetona se llaman

cetosas


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Monosacridos simples

2 5 )riosas

2 6 Heptosas

2 7 He8osas

2 9 pentosas

2 : tetrosas

2 ; *ctosas

2< Nonosas

5eg6n la

longitud de lacadenacar$onada sedistingue

tanto en7LD8575como enCT8575

5eg6n la longitudde la cadena

car$onada sedistingue tantoen

7LD8575 comoen CT8575


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n el caso ms sencillo, el del!liceraldehdo, hay un centro de

asimetr!a, lo /ue origina dosconfguraciones posi$les:1 los ismeros / 4.

95;


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Tres carbonos: &ldotriosas

L (-)D (+)

CH2OH

OH HHO CC

CHOCHO

CH2OH

H

+liceraldhido

Presenta un carbono asimtrico

95;


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.

Cetosas

)res carbonos: Cetotriosa

Dihidro8iacetonaNo presenta carbono asimtrico

CH/ +H

C +

CH/ +H


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Sistema / 4

5on confguracionesrelati#as 6tiles paradistinguir enantimeros.PToma como $ase algliceraldeh!do:

P5i el ;7< del C 0uiralest' a la derecha ser'el enantimero /,Psi el ;7< del C 0uiralse encuentra a lai10uierda ser' el

enantimero 4 .

P/, 4 no especifca si esdextro o levorrotatorio.

P4os a12cares0uepredominanen el

or!anismohumano son


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%ST=>CT>=5 /% ?737S5C5=/7S

Los azcares se pueden representarLos azcares se pueden representarmediantemediante::

1.-Estructuras lineales :

F=,M>$&S (S),>C)>,&$(S (N '(,S'(C)?3&. (structura abierta %

Modelo de F?SCH(,

2.-Estructuras cclicas:

'royecci#n de H&@*,)H.

Conformaciones A(S),>C)>,&S S?$$& y B*)(


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5

@

C

/$!lucosa.7)Forma de cadena recta

o de Fischer0)Q+D+glucosaRproyeccin de Haworth.C)Q+D+glucosaR orma desilla.

;c"raw+H

ill

ducation

LLC

2odoslosderechosreser#ados(


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royecciones de Fischer S estructura

a$ierta


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royecciones de Fischer de /$54/7S5S


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royecciones de Fischer de /+C%T7S5S


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5ldosas

Cetosas

%structura cclicade monosac'ridos:


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cclicos,intramoleculares ointernos.


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De manera similar, las cetonas pueden

reaccionar con los alcoholes para ormar,hemicetales.La reaccin anloga de una cetosa produceuna hemicetal cclico o intramolecular.

cclicos,intramoleculares ointernos.


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structura en proeccin de"ischer

O

CH2OH

H OH

HH

OH

OH

H

H

OH

CHO

C OHH

C HHO

C OHH

CH

CH2OH

O

H

%structura en proeccin de


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structura en proeccin de"ischer

O

CH2OH

H OH

HH

OH

OH

H

H

OH

%structura en proeccin de


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structura en proeccin de"ischer %structura en proeccin de


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structura en proeccin de"ischer %structura en proeccin de


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5nomeros y E

l proceso deciclacin , es

decir laormacin delhemiacetal o

hemicetalinterno se

denominatam$in:78;


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%structuras de


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Conormaciones : S445

Forma de silla es ms esta$le.

osiciones a1iales y ecuatoriales resenta menor impedimento estrico 1isten las ormas :C# #C

Lehninger rincipios de 0io/u!micaDa#id L. elson y ;ichael ;. Co1

C# #C


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%structura silla de la 6lucosa

U+D+ "lucopiranosal anmero U tiene todos

los sustituyentes#oluminosos (+8H) en las

posiciones ecuatoriales. sel ms esta$le . y

l anmero Q tiene el V8Hdel car$ono anomrico en

posicin a1ial.


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-emplos de estructuraspiransicas de Haworth y

conormacionales tipo silla


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%ST%=%7S7?%=85 /%%ST%=%7S7?%=85 /%?737S5C=/7S?737S5C=/7S

Los ismeros confguracionales incluyen: enantiomeros ( estereoismeros /ue son

imgenes especulares no superponi$les)

diastereomeros(estereoismeros /ue noson imgenes especulares . epimeros(diastereomeros /ue diferen en

un solo estereocentro o centro /uiral.

anomeros(una orma especial deestereoisomer!a, diastereomer!a yepimer!a.


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((M'$*S D( (N&N)?=M(,*S((M'$*S D( (N&N)?=M(,*S


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-emplo de enantimero


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((M'$* D( ('GM(,*S


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%pmeros de la !lucosa.

;c"raw+H

ill

ducation

LLC

2odoslosderecho

sreser#ados(


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8T7:

%nantimero / es dierente a dextrorrotatorio (D)

enantimero 4 es dierente a levorratotorio ($) W/extrorrotatorio levorrotatorio se refere a la

actividad ptica de los enantimeros W/extrorrotatorio (D) es la capacidad de hacer !irar un plano de lu1 polari1ada en el sentido de las manecillas del relo* W4evorrotatorio ($) es la capacidad de hacer !irar un plano de lu1 polari1ada en el sentido contrario de las manecillas del relo*


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Fuente:io!umica de "arper #$a %d.


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;8857CX


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/erivados por oxidacin

#. cidos aldnicos:1 ZZ 81idado el C+%.1 ZZ Xcido D+glucnico

1 E.. cidos urnicos:1 ZZ 81idado el 6ltimo C..1 ZZ -. Xcido D+glucurnico

+. cidos ald'ricos :

1 ZZ 7m$os e1tremos.1 ZZ Xcido D+glucrico.

&'(cares cidos


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/erivados por reduccin

Las aldosas y cetosas,por reduccin delgrupo car$onilo dalugar a polialcoholes(alditoles). 5on

alditoles de inters$iolgico el sorbitol,tam$in llamadoglucitol, y deri#ado dela glucosa, el manitol

(deri#ado de lamanosa), y el ribitol,deri#ado de la ri$osa.5uf-o Vitol:D+manosa a D+manitol


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9nters $iomdico:/$sorbitol . ( o!lucitol)

s un diurticoosmotico, se usapara reducir eledema,disminuir la

presin intraocular,la1ante,edulcorante,humectante.

Derivados por reduccin


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D(,?3&D*S '*, ,(D>CC?=N

%l glicerol)deri*ado del+liceraldehdo, es un

constitu-ente esencial en

muchos lpidos - su ster

fosfrico es un importante

intermediario metablico.

/ id i d


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/esoxiderivados

-D-2-esiiLa sustitucin de un8H alcohlico por un Hda lugar a losdeso1ideri#ados.

5on deso1ideri#adosde especial inters laE$/$desoxirribosa/ue orma parte del

cidodeso1irri$onucleico(D7), y la A+deso1i+L+galactosa (ucosa,.


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La sustitucin de un +rupo /" de los monosacridos por un

+rupo amino )N"#, da lu+ar a los aminoderi*ados.

La sustitucin suele producirse en el carbono # - el +rupo

amino siempre est N0sustitudo )lo ms frecuente es !ue est

N0acetilado,.

1on de especial inters la N2acetil2D2glucosamina- laN2acetil2D2galactosamina

!ue aparecen en oli+osacridos comple2os de la superficie

celular - en polisacridos nitro+enados de los te2idos

conecti*os.%l cido murmicoes una hexosamina !ue contiene unresiduo de lactato unido al carbono 3 por un enlace ter. Forma

parte del peptido+licano de las paredes celulares bacterianas

5minoderivados


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5minoderivados

4lucosamina


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5T


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5T


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+H+HHH-+HHH--

Fructosa-6-fosfatoFructosa-16-bisfft

E!E"E #O#O"$CO


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ropiedades F!sicas

Mono y disacridos: Casi todos los mono y disacridos son slidos

cristalinos e incoloros.

7un/ue todos los monosacridos son de sa$ordulce, algunos son ms dulces /ue otros. Lapala$ra a36car nos hace pensar en su sa$ordulce, siendo ste su signifcado, si $ien es cierto/ue todos los a36cares son dulces, stos diferenen el grado de dul3ura /ue se puede perci$ir alpro$arlos.

La sacarosa es seis #eces ms dulce /ue lalactosa y casi tres #eces ms dulce /ue lamaltosa o la ructosa.


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Como pueden ormarse puentes dehidrgeno entre sus grupos +8H polares yel agua.Todos los monosacridos sonmuy solu$les en agua. 5onpoco solu$lesen alcohol, y son insolu$les endisol#entes no polares como el ter

diet!lico. Los polisacridos Frecuentemente son compuestos

amoros, insolu$les e ins!pidos, conmasas molares sumamente grandes.

5on los car$ohidratos ms a$undantes enlos seres #i#os

F ti t ti


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Fpticamente activos.:La presencia de car$onos asimtricos en losmonosacridos les confere la propiedad de

des#iar el plano de lu3 polari3ada. 5e dice /ueestos compuestos son pticamente activos.La acti#idad ptica se mide mediante uninstrumento llamado polarmetro(.

Los compuestos /ue des#!an el plano de lu3polari3ada hacia la derecha se llamandextr!iroso de1trorrotatorios, y esacaracter!stica se indica anteponiendo el signo(\) al nom$re del compuesto. Los compuestos/ue des#!an el plano de lu3 polari3ada hacia lai3/uierda se llaman lev!iroso le#orrotatorios,y esa caracter!stica se indica anteponiendo elsigno (+) al nom$re del compuesto.


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"licsidos ]oligosacridos]polisacridos

L7C "L9C85^D9C8


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Se orma cuando el 8H hemiacetlico del car$ono

anomrico de un monosacrido reaccionan concompuestos con grupos 8H, H*y 5H con prdidade una molcula de agua para ormar loscompuestos llamados generalmente !licsidos.

La fgura inerior muestra la ormacin demetilglucsido (un 8+glicsido) a partir de glucosa ymetanol.

L7C "L9C85^D9C8

Formacin del enlace V8Formacin del enlace V8


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Formacin del enlace V8Formacin del enlace 8glicos!dicoglicos!dico

"ormacin de un enlace 7$


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"ormacin de un enlace 7!licosdico para ori!inar un

disac'rido

Enlace N licosdico en elEnlace N licosdico en el


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Enlace N-licosdico en elEnlace N-licosdico en elnuclesido uanosinanuclesido uanosina


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Desde el punto de #ista /u!mico, elglicsido consta de:

!licona: es el componente glic!dico, /uenormalmente aporta solubilidad a lamolcula

a!licona o !enina: es el componente /uereacciona con el 8H anomrico de laglicona y /ue suele ser responsable desu actividad

La !liconano tiene /ue sernecesariamente un monosacrido. nmuchos casos es un disacrido o untrisacrido.

-emplos D "L9C59D85


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-emplos D "L9C59D85

%l nuclesido!uanosina es un 3$

!licsido

4a sini!rina (obtenidade la mosta1a ne!ra)

es un S$!licsido

a+licona a+licona


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64CFS/7S


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5on sustancias no reductoras /ue por hidrlisiscida o en3imtica dan uno o m's a12caresyun componente no a3ucarado llamadoa!licona o !enina.

Desempe2an unciones muy importantes en losseres #i#os y una gran cantidad de losglicsidos /ue producen las plantas seemplean como medicamentos. n l!neas

generales se puede concluir /ue: La accin armacolgica est asociada a la

genina

el papel del a36car es ayudar a la solu$ilidad

+$?C=S?D*S H()(,=S?D*S

64CFS/7S


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Como e-emplo de hetersidos deinters armacolgico re#isaremos la

estructura de :64CFS/7S %ST%=7/%7S

64CFS/7S


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5on a/ullos cuya aglicona presentaun n6cleo esteroideo.

Los ms importantes son :

glicsidos cardiotnicos:incrementan la uer3a de

contraccin del cora3n

+$?C=S?D*S (S)(,*?D(*S

F


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La insufciencia cardiacacongesti#a es laincapacidad del cora3n de $om$ear sufciente sangrerica en o1!geno a las clulas del organismo.

4os !licsidos cardiotnicos incrementan la

uer1a de contraccin del cora1n se utili1anpara tratar a pacientes con insufcienciacardiaca.

5in em$argo, su administracin de$e estar muy

controlada por/ue su to1icidad es alta, ya /ue sondi!ciles de eliminar y tienden a acumularse en loste-idos.

Las agliconas o geninas cardiotnicas son lasresponsa$les de su acti#idad $iolgica. (Figura

siguiente).

64CFS/7SC5=/7TF3C7S

%structura !eneral de un !licsidocardiotnico


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cardiotnico

Cardenlidos (de ori!enve!etal) @uadienlidos (de ori!enanimal)

purpurea "trophantus ratus bufo(sapo)


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p p (sapo)

di!itoxina

di!oxinaestroant

inaouabana bualina


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(N$&C(S

5ardiac +l-cosides )P+ina de la 6ir+inia5ommon7ealth 8ni*ersit-,

5ardiac +l-cosides )P+ina de la 5ornell

8ni*ersit-,

64CFS/7S


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64CFS/7S


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DISACARIDOS

No reductores

,eductores

/S5C =/7S=%/>CT7=%S


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=%/>CT7=%S

n ellos, el $7< del carbonoanomrico de un monosac'ridoreacciona con un 7< alcohlico deotro.

%l se+undo a'(car

)la +lucosa,

presenta libre sucarbono anomrico

- por lo tanto

se+uir teniendo

propiedadesreductoras.


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/S5C=/7S 37


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/S5C=/7S 37=%/>CT7=%S

n ellos, el carbono anomrico deun monosac'rido reacciona conel carbono anomrico del otro

monosac'rido. 7 este grupo pertenece el disacrido: sacarosa


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.

Nombre comn Notacin abre$iada


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.Nombre comn Notacin abre$iada ?altosa Q+D+"lcp(%9,;04lcp o simplemente

6(#I

)6.

somaltosa Q+D+"lcp(%_A)D+"lcp osimplemente 6(#I J)6.

Celobiosa U+D+"lcp(%_&)D+"lcp osimplemente

6(#K )6.

4actosa 6a(#K )6.

Sacarosa 6(#IEK)".

. o tambin "(EK#I)6.

; l


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;altosa

5e o$tiene a partir de la malta, la ce$aday otros cereales.

9 lt


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9somaltosa

6(#I

J)6.

C l $i


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Celo$iosa

6(#K )6.

Lactosa


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Lactosa

l principal a36car presente en la leche1 B + > en la leche humana, & + B en la

de #aca

*

*HH*

*HCH *H

**

*H

H*

CH *H

*H

enlace 2I":2glicosdico

2lactosa por0ueeste 2*H es beta

>nidad de D2galactosa>nidad de D2glucosa

57C7


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57C7


87/108

/S5C=/7 S3TLTC7


88/108

/S5C=/7 S3TLTC7

LactulosaLa lactulosa es un

a'(car sinttico usado

en el tratamiento del

estre9,


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Fuente:io!umica de "arper #$a %d.


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Disacrido 4nidad % 4nidad * nlace5acarosa(azcar demesa)

"lucosa Fructosa Q(%_*)U

Lactulosa "alactosa Fructuosa U(%_&)

Lactosa (azcarde la leche)

"alactosa "lucosa U(%_&)

;altosa "lucosa "lucosa Q(%_&)

Celo$iosa "lucosa "lucosa U(%_&)

9somaltosa "lucosa "lucosa Q(%_A)Q


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8L957CX


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S?H4%S

/%=M5/7S

H74S5C=/7S

H74S5C=/7S S?H4%S


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stn ormados por la unin de m's deEG monosac'ridos simples. 5edenominan tam$in

H8;88L957CX


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s una me1cla de dos

polisac'ridos:1 la amilosa 1 la amilopectina.

La proporcin de am$ospolisacridos #ar!a seg6n laprocedencia del almidn, peropor lo general, la amilopectina

es la ms a$undante. l almidn puede ser

degradado por muchasen3imas. n los mam!eros,estas en3imas se llamanamilasas, y se producenso$re todo en las glndulas

sali#ares y en el pncreas

5?47S5


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s un pol!mero lineal ormado por *BK+?KK unidades de Q+D+glucopiranosa,unidas e1clusi#amente por enlaces (#IN).

La amilosa se disuel#e cilmente enagua, ad/uiriendo una estructurasecundaria caracter!stica, de ormahelicoidal, en la /ue cada #uelta de la

hlice comprende A unidades de glucosa:

5?47S5

5milosa


96/108

5milosa


97/108

5milopectina


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s un pol!mero ramifcado, compuestopor unas %KKK unidades de Q+D+glucopiranosa. 7dems de las uniones(#I N)contiene uniones (#I N J).

Las uniones (%Q _ A) estnregularmente espaciadas (cada *B+?Kresiduos de glucosa), y son los puntospor donde se ramifca la estructura.

5milopectina

structura de la amilopectina


99/108

amilopectina


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amilopectina

5milopectina


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6lucopiranosa cuo C#est' unido al CJ de

otra

CH2OH

HO

HO

O

OCH2OH

OH

HO

O

O

O

OOH

HO

O

O

CH2

5milopectina

5?47H%CT35


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%structura de la amilopectinaCH2OH

HO

HO

O

OCH2OH

OH

HO

O

O

O

OOH

HO

O

O

CH2

5?47H%CT35


103/108

64>CF6%37


104/108

s el polisacrido de reser#apropio de loste*idos animales. 5e encuentra en casi todas las clulas, pero

en los hepatocitos y en las clulas muscularessu concentracin es muy ele#ada.

5u estructura es similar a la de laamilopectina, pero con ramifcaciones msrecuentes (cada >+%* monmeros deglucosa), y su peso molecular es mucho ms

ele#ado (de hasta #arios millones de dalton):

64>CF6%37

64>CF6%37


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64>CF6%37

64>CF6%37


106/108

64>CF6%37


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Fuentes de consulta:


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q 2016 carbohidratos

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