CARBOHIDRATOS: Estructura y función

ASOCIACIÓN UNIVERSIDAD PRIVADA SAN JUAN BAUTISTAFacultad de Ciencias de la Salud

Escuela de Medicina HumanaCurso : Biología Molecular y Celular

Los carbohidratos (CHO)

• Son moléculas fundamentalmente de almacenamiento de energía y forman parte de diversas estructuras de las células vivas.

• Los glúcidos pueden ser moléculas pequeñas (azúcares), o moléculas más grandes y complejas.

• Hay tres tipos principales, clasificados de acuerdo con el número de moléculas de azúcar que contienen

Clasificación de los CHO

• Monosacáridos:– Azúcares simples

• Oligosacáridos :– Azúcares de cadena corta

• Polisacáridos:– Carbohidratos complejos

Generalidades de los CHO

• En general, las moléculas grandes, como los polisacáridos, que están constituidas de subunidades idénticas o similares se conocen como polímeros (muchas partes) y las suunidades son llamadas monómeros (una sola parte)

ALGUNOS CARBOHIDRATOS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA

RIBOSA (C5H10O5)

• Es una aldopentosa presente en el adenosin trifosfato (ATP) que es una molécula de alta energía química, la cual es utilizada por el organismo. La ribosa y uno de sus derivados, la desoxirribosa, son componentes de los ácidos nucleicos ARN y ADN respectivamente.

Monosacáridos

Glucosa Fructuosa

OLIGOSACARIDOS

• De 3 a 10 – 12 unidades de monosacáridos .

• Capacidad de reconocerse entre sí las cèlulas. Los espermatozoides a los òvulos de su misma especie, las hormonas reconocen sus células blanco.

• En 1960 : Los oligosacáridos eran responsables del reconocimiento, estan presentes en las envolturas celulares, ligados a lípidos y proteínas ,

MALTOSA: (disacárido)

• -D-glucosa + D-glucosa, unidas mediante enlace ( 1 ---> 4 ).

• La encontramos en la semilla germinada de avena.

• Se obtiene por hidrólisis de glucógeno y almidón.

• Tiene función de reserva energética en los vegetales.

• Es reductora

ISOMALTOSA

• -D-glucosa + -D-glucosa, unidas por un enlace (1--->6).

• No aparece libre en la naturaleza.

• Procede de la hidrólisis de la amilopectina (componente del almidón ) y del glucógeno.

CELEBIOSA

• -D- glucosa + -D-glucosa, unidas por enlace β (1--->4).

• No se encuentra libre en la naturaleza.

• Procede de la hidrólisis de la celulosa

LACTOSA

• -D-Galactosa + -D-glucosa, unidas por enlace (1--->4) Se encuentra libre en la leche de los mamíferos.

• Difícil de fermentar.

SACAROSA

• -D-glucosa + -D-fructosa, unidas por enlace (1--->2).

• Carece de poder reductor.

• En la naturaleza aparece en el azúcar de caña (20%) y en la remolacha (15%).

b-D-fructofuranosil)-a-D-glucopiranósido (si consideramos la glucosa como monosacárido principal).

a-D-glucopiranosil-b-D-fructofuranósido (considerando la fructosa como monosacárido principal)

POLISACARIDOS

1er Tipo de polosacáridos: Homopolisacáridos

• Formados por la unión de múltiples moléculas del mismo monosacárido.

• Unidas por enlaces O-glucosídicos.

• Los más importantes son: – el almidón y glucógeno (reserva energética) – la celulosa (estructural), todos ellos son

polímeros de glucosa.

• AMILOSA– Polímero de maltosa, en forma de cadena sin

ramificaciones. Con un número de moléculas de glucosa que oscila entre 200 y 300. Las cadenas presentan un disposición helicoidal, con 6 moléculas por giro. Al hidrolizarse da:

moléculas de maltosa ---> glucosa

• AMILOPECTINA– Polímero ramificado de moléculas de glucosa,

adoptando una disposición helicoidal semejante a la amilosa pero con ramificaciones .

Glucógeno

• Formado por moléculas de -D-glucosa unidas.

• mediante enlaces (1--->4). Puede presentar hasta 30.000 moléculas de glucosa.

• Formada de cadena larga ramificada cada 12 a 18 glucosas.

• La ramificación del glucógeno aumento su solubilidad

Glucógeno• La ramificación permite la abundancia de residuos de glucosa no

reductores que van a ser los lugares de unión de las enzimas glucógeno fosforilasa y glucógeno sintetasa, es decir, las ramificaciones facilitan tanto la velocidad de síntesis como la de degradación del glucógeno.

• Es el polisacárido de reserva energética en los animales que se

almacena en el hígado (10% de la masa hepática) y en los músculos (1% de la masa muscular) de los vertebrados. Además, puede encontrarse pequeñas cantidades de glucógeno en ciertas células gliales del cerebro.

• Gracias a la capacidad de almacenamiento de glucógeno, se reducen al máximo los cambios de presión osmótica que la glucosa libre podría ocasionar tanto en el interior de la célula como en el medio extracelular.

CELULOSA

• Polisacárido vegetal, constituido por la celobiosa.

• Puede presentar entre 150-5000 unidades, formando largas cadenas.

• Las cadenas de celulosa se unen entre si por puentes de H, formando

microfibrillas ---> fibrillas ---> fibras de celulosa.• Su función fundamental es la estructural, siendo

el principal componente de la pared celular.

Otros homopolisacáridos

Quitina

Confiere protección en la cubierta de diversos animales.

Consta de una cadena de glucosas no ramificada, uno de cuyos hidroxilos se sustituye por un grupo amino (NH2).

Hemicelulosa

Pectina.

2do tipo de polisacáridos:

Heteropolisacáridos • Aquellos formados por más de un tipo de

monosacáridos.

• Ejemplos:

• De origen vegetal: – agar-agar

• De origen animal:– Glucosaminglucanos, ac. hialuronico,

condroitina,heparina, etc...

PROPIEDADES DE POLISACARIDOS

• No son dulces.• No son cristalinos• Pueden formar dispersiones coloidales como el

almidón.• No poseen carácter reductor. • Peso molecular elevado.• Pueden tener función estructural o energética.

Glúcidos asociados a proteínas o lípidos.

• Glucoproteínas, como las mucinas de secreción, proteínas de la sangre (seromucoide, protrombina, inmunoglobulinas), hormonas gonadotrópicas, ribonucleasas, glucoproteínas de la membrana celular.

• Glucolípidos, generalmente forman parte de la membrana celular, los más conocidos son los cerebrósidos y gangliósidos.

ENLACES GLUCOSÍDICOS

Enlace O-glucosídico

• Existen dos modalidades:

• Monocarbonílico: en el que intervienen un C anomérico del 1er. monosacárido y un carbono no anomérico del otro monosacárido su poder reductor se mantiene.

• ejemplo: maltosa

• Dicarbonílico: el enlace glicosídico se establece entre los dos carbonos anoméricos de los dos monosacáridos. En este supuesto se pierde el carácter reductor. Ejemplo sacarosa.

Enlace O-glucosídico

Enlace N-glucosídico

• Si reacciona un grupo

–OH del CH con un compuesto aminado

-NH2 .

PROPIEDADES GENERALES

• Físicas:• Son cristalizables.• Generalmente dulces.• Solubles.• Químicas:• Mediante hidrólisis se desdoblan en

monosacáridos.• Algunos mantienen su poder reductor, cuando

mantienen un carbono anomérico libre.• Pueden presentar mutarrotación si mantienen

un carbono anomérico libre.

• La capacidad reductora de los glúcidos se debe a que el grupo aldehído o cetona puede oxidarse, dando un ácido

Funciones de los hidratos de carbono1.   Formar parte de la estructura celular.2.  Servir de combustible en el proceso de

respiración celular. 3.  Tener capacidad para unirse a otros

compuestos orgánicos como proteínas o lípidos, formando glucolípidos o glucoproteínas.

4.  Alimentación: el organismo obtiene los hidratos de carbono del reino vegetal, donde estos materiales predominan. Se encuentran en abundancia en féculas y azúcares. El abuso de los hidratos de carbono en la alimentación provoca la obesidad y su falta, malnutrición.

RECONOCIMIENTO DE MONISACÁRIDOS:BENEDICT