CARBOHIDRATOS - UNAM

1 CARBOHIDRATOS MVZ MARIA GUADALUPE RAM REZ FUENTES Los gl cidos, az cares o CARBOHIDRATOS , son qu micamente hablando, aldeh dos o cetonas polihidroxilicos, o productos derivados de ellos por oxidaci n, reducci n, sustituci n o polimerizaci n. Los gl cidos desempe an una gran variedad de funciones en los organismos, como una fuente energ tica o formando material estructural de las membranas, esto entre otras muchas funciones, por lo que se consideran mol culas extremadamente vers tiles. Atendiendo a su estructura, los gl cidos se pueden clasificar en: 1. Monosac ridos simples y compuestos. 2. Oligosac ridos. 3. Polisac ridos simples y compuestos. MONOSAC RIDOS Los monosac ridos simples se pueden representar con la f rmula estequiom trica (CH2O) y pueden tener funci n aldeh do: cuando el grupo funcional carbonilo se encuentra en el carb n primario de la mol cula , o funci n cetona : cuando el grupo funcional se encuentra en un carb n secundario.

2 Seg n la longitud de la cadena carbonada se distinguen entre aldo o cetotriosas, tetrosas, pentosas etc. La mol cula m s peque a que generalmente se considera un monosac rido son las triosas (con n = 3). Configuraci n Los monosac ridos por sus estructura pueden presentar diferentes tipos de isomer a. La existencia de uno o varios carbonos asim tricos en todos los monosac ridos simples, excepto en la cetotriosa: dihidroxiacetona, implica numerosas posibilidades de configuraci n espacial de la cadena carbonada. D-Gliceraldehido D-Dihidroxiacetona (aldosa) (cetosa) 1 Enanti meros Este tipo de isomerismo se observa en la f rmula del gliceraldehido, el segundo tomo de carbono tiene cuatro sustituyentes diferentes, por lo que es un carbono quiral.

3 Por lo tanto el gliceraldehido tiene dos estereois meros de tipo enanti meros, que son im genes especulares, no superponibles, uno del otro. La forma m s compacta de representar los enanti meros es utilizando una proyecci n de Fischer. Otro tipo de isomerismo es el que se da debido a la capacidad de desviar el plano de la luz polarizada, los que desv an la luz hacia la derecha se conocen como D (dextr giros) y los que la desv an hacia la izquierda L (lev giros). El carbono asim trico , el m s alejado del aldehido determina la designaci n D/ L seg n la posici n del grupo funcional OH . En los organismos domina una forma enantiom rica de los monosac ridos, la forma D, No obstante, tambi n hay monosac ridos L, aunque en menor proporci n, desempe ando funciones bastante especializadas.

4 Diast meros Cuando se consideran los monosac ridos con m s de tres carbonos, se aprecia que el monosac rido puede tener m s de un carbono quiral, por lo que hay dos tipos de estereois meros: los enanti meros y los diast meros una nueva forma de estereois meros que se distinguen de los primeros por que no son im genes especulares uno del otro. Son is meros que difieren en su orientaci n alrededor de otros carbonos, con la misma formula estructural, pero con una disposici n diferente en sus grupos, recibiendo nombres diferentes, Ejemplo de esto son la treosa y la eritrosa son dos aldotreosas con orientaciones contrarias alrededor del carbono 2, teniendo cada uno dos enanti meros (D Y L). An meros Los monosac ridos de 5 y 6 carbonos presentan la caracter stica de poder formar estructuras de anillo muy estables mediante la formaci n de un hemiacetal interno.

5 Cuando el enlace se da entre el ox geno del carbono uno con el hidroxilo del carbono cuatro produce una estructura ciclica llamada furano. Si el enlace se da entre el uno y el cinco el anillo se denomina pirano. En condiciones fisiol gicas en disoluci n, los monosac ridos de 5 y 6 carbonos se encuentran en un 99% en forma de anillo. Esta nueva estructura a formado un nuevo centro asim trico basado en el carbono 1, dando lugar a los estereois meros y debido a la rotaci n de la luz polarizada, estos is meros que difieren en la configuraci n tan s lo del carbono 1( tomo del carbono anom rico) se denominan an meros . Con la proyecci n de Haworth podemos ejemplificar este isomerismo de la glucosa. Existen dos clases de conformaciones de piranosa para los azucares de 6 carbonos: la forma de silla m s estable y la de bote, menos favorecida.

6 Si bien existen en la naturaleza con m s de 6 carbonos, la mayor a son de escasa importancia. a excepci n de la sedoheptulosa . 2 Derivados de los monosac ridos A los grupos hidroxilos de los monosac ridos se le pueden unir a otros grupos funcionales, los m s importantes y que desempe an una funci n biol gica son : a) Esteres de fosfato. Un grupo fosf rico se une a un grupo hidroxilo formando un ster fosfato, ejemplo de esto es el D-Gliceraldeh do-3-fosfato o la a-D-glucosa -6-fosfato. Los az cares fosfato son intermediarios importantes del metabolismo y act an como compuestos activados en el anabolismo. b) cidos y lactonas. Estos se producen en presencia de un agente oxidante, formando cidos ald nicos. Algunos de ellos son el cido D-gluc nico, la d-gluconolactona.

7 C) Alditoles. Estos se producen al reducirse el grupo carbonilo del az car, en la naturaleza se encuentran el eritrol, el D-manitol y el D-glucitol, tambi n conocido como sorbitol. d) Aminoaz cares. En estos un grupo amino se une al az car, la glucosamina y la galactosamina son los m s frecuentes. De la glucosamina proceden otros como el cido mur mico y el cido N-acetilmur mico. Principales Monosac ridos Nombre aldosas cetosas Triosas (3 carbonos) Gliceraldehido Dihidroxiacetona Tetrosas ( 4 carbonos) Eritrosa Eritrulosa Pentosas (5 carbonos ) Lixosa Xilosa Arabinosa Ribosa Ribulosa Xilulosa Hexosas (6 carbonos) Galactosa Manosa Glucosa Fructosa Heptosas ( 7 carbonos) Sedoheptulosa 3 Enlace glucos dico Se da entre el grupo hidroxilo del carb n anom rico de un monosac rido c clico y el grupo hidroxilo de otro compuesto, enlace que se conoce tambi n como ter.

8 La uni n entre dos monosac ridos forman los disac ridos. OLIGOSAC RIDOS Son pol meros de monosac ridos, que no rebasan el n mero de diez los m s abundantes son los disac ridos. Los oligosac ridos tienen propiedades reductoras cuando uno de los hidroxilos anom ricos no esta comprometido con el enlace glucos dico. Es el caso entre otros, de la maltosa, isomaltosa, celobiosa y lactosa. Para describir las estructuras de estos oligosac ridos se comienza por el extremo no reductor en el lado izquierdo, se se ala la forma anom rica y enantiom rica . Los tomos entre los cuales se forman los enlaces glucos dicos se indican mediante n meros entre par ntesis, escribiendo primero el carbono de la izquierda y despu s el carbono del residuo de la derecha.

9 Existen otros en los cuales est n comprometidos los carbonos anom ricos por lo que carecen de poder reductor y de mutarrotaci n entre estos se encuentran la sacarosa, la trehalosa y la rafinosa . La sacarosa es D glucopiranosil- D-fructofuran sido. Principales Oligosac ridos Nombre Formados por Enlace Lactosa Glucosa +galactosa 1-4 Sacarosa Glucosa + fructosa 1-2 Maltosa Glucosa + glucosa 1 4 Celobiosa Glucosa + Glucosa 1-4 Isomaltosa Glucosa + Glucosa 1 6 4 POLISAC RIDOS Como su nombre lo indica estos compuestos son pol meros de elevada masa molecular, formados por condensaci n de monosac ridos simples, que a veces presentan estructuras complejas.

10 Los polisac ridos pueden ser de reserva o estructurales. Los de reserva m s importantes son: el almid n, la amilopectina y el gluc geno. Los dos primeros son reserva de las plantas y el ltimo de los animales. La amilasa es un pol metro lineal formado por unas 250 300 unidades de D- glucopiranosa unidades por enlaces glucosidicos (1 4) La amilopectina es un pol mero ramificado, compuesto por unas 1000 unidades de glucosa, con enlaces (1 4 ) que se repiten hasta completar de 25 a 30 unidades , de la cual parte una nueva rama con enlaces (1 6 ) para seguir con unidades de glucosa (1 4). As por hidr lisis de la amilopectina se pueden obtener maltosa e isomaltosa. El gluc geno tiene una estructura similar a la amilopectina, pero con ramificaciones m s frecuentes, cada 8 a 12 mon meros y masa molecular m s elevada, de hasta varios millones.