Apuntes de Bioquimica Unidad 2

ING. IRMA MIRANDA TERRONES

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UNIDAD No. 2 CARBOHIDRATOS

2.1 INTRODUCCION

Los carbohidratos se pueden definir qumicamente como derivados aldehdos ocetnicos de alcoholes superiores polivalentes (con ms de un grupo OH) o comocompuestos que por hidrlisis dan estos derivados.

Estn los carbohidratos ampliamente distribuidos tanto en los tejidos vegetales, donde seproducen mediante fotosntesis, como en los tejidos animales. Algunos carbohidratosdesempean funciones altamente especficas, como la ribosa de los cidos nucleicos en lasclulas, la galactosa en ciertos lpidos y la manosa de las glicoprotenas.

2.1.1. CLASIFICACION.

Este grupo de sustancias de gran inters biolgico pueden clasificarse en:

Monosacridos Derivados de Monosacridos Oligosacridos Polisacridos (homo o heteropolisacridos). Mucopolisacridos (o glucosaminoglicanos).

2.1.2. MONOSACARIDOS

Los monosacridos que tiene pesos moleculares bajos, no pueden hidrolizarse a molculasmas sencillas: a su vez pueden subdividirse atendiendo al nmero de tomos de carbonoque forma su molcula en:

Triosas, (C3H6O3) por ejemplo el gliceraldehido Terrosas, (C4H8O4) por ejemplo la eritrosa Pentosa, )C5H10O5) por ejemplo ribosa,ribulosa,xilosa,arabinosa Hexosa, (C6H12O6) por ejemplo dextrosa,fructosa, levulosa,galactosa, manosa Heptosas, (C7H14O7) por ejemplo la sedoheptulosa Octosas

. Segn contengan el grupo aldehdico o cetnico respectivamente y cuya frmula empricaes (CHOH)n donde n vara de 3 a 9.

Los DERIVADOS DE LOS MONOSACARIDOS son derivados que contiene adems losgrupos carbonilos y los hidroxilos, otros grupos funcionales distintos, tales como gruposcarboxilos o amino o resultan de sustituir algunos de los grupos hidroxilos por hidrgeno


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Los monosacridos se combinan mediante enlaces glicosdicos para dar compuestos demayor peso molecular.

2.1.3. OLIGOSACARIDOS

Los oligosacridos son restos de monosacridos enlazados mediante el enlace glicosdico,y a su vez estos pueden clasificarse en:

DISACARIDOS TRISACARIDOS TETRASACARIDOS

2.1.4. POLISACARIDOS

La distincin entre oligo y polisacridos es mas bien arbitraria slo atendiendo al nmerode residuos de monosacridos que lo forman, ya que las propiedades de los oligosacridosmayores se confunden se confunden con la de los menores de la clase de los polisacridos.

Pero los compuestos que contienen de 2 a 10 restos de monosacridos se denominangeneralmente oligosacaridos y los que contienen ms de 10, polisacridos.

Los MUCOPOLISACARIDOS, hoy se conocen sistemticamente comoglucosaminoglicanos y estan constituidos por cadenas complejas de carbohidratos que secaracterizan por su contenido en aminoazucares y en cidos urnicos.

2.2 MONOSACARIDOS

Los monosacridos segn contengan una funcin aldehido se denominan ALDOSAS ylos que contengan un grupo cetnico CETOSAS; los mas sencillos para los que n = 3,son el gliceraldehido y la dihidroxiacetona ; ambos son triosas.

2.1.1 CLASIFICACION

Como se haba mencionado anteriormente los monosacridos se clasifican en:

Triosas, (C3H6O3) por ejemplo el gliceraldehido Terrosas, (C4H8O4) por ejemplo la eritrosa Pentosa, )C5H10O5) por ejemplo ribosa,ribulosa,xilosa,arabinosa Hexosa, (C6H12O6) por ejemplo dextrosa,fructosa, levulosa,galactosa, manosa Heptosas, (C7H14O7) por ejemplo la sedoheptulosa Octosas


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2.2.2 ESTRUCTURAS

RELACIN DE LAS D-CETOSAS


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2.2.3 DISTRIBUCION EN LA NATURALEZA

LA GLUCOSA (C6H12O6) se llama tambin Dextosa y azucar de uva se encuentra confructosa, en frutos dulces. Es el azucar que normalmente este presente en la sangre. Supreparacin a partir del almidn de maz, por hidrlisis cida es un proceso industrial. Solola fructosa y la sacarosa sobrepasan en dulzura a la glucosa.

LA FRUCTOSA (C6H12O6) se llama tambin levulosa y azcar de frutas y se encuentraen frutos dulces con glucosa. Ahora se obtiene en la escala comercial por hidrlisis deinulina, un polisacrido que se encuentra en el agua de turma o cotufa.LA MANOSA (C6H12O6) una aldohexosa, se encuentra combinada en las mannanas ( queocurren, por ejemplo, en la nuez de la tagua o marfil vegetal, de la cual se hacen lo botonesy bolas de billar).La GALACTOSA (C6H12O6) se obtiene por hidrlisis del agar (un alga asitica) o delactosa, se encuentra, combinada, en el tejido nervioso.


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2.2.4 IDENTIFICACION DE LOS MONOSACARIDOS

Debido al poder reductor de los carbohidratos y a ola formacin de derivados coloridos conel furfural o a la formacin de otros derivados se llevan a cabo reaciones que permitenidentificar a los mismos.Las reacciones dependen de la presencia de los grupos aldehdicos o cetnicos en lamolcula del azcar, las ms conocidas se basan en la reduccin de hidrxidos metlicoscon oxidacin simultnea del azcar.El hidrxido metlico es mantenido en solucin con tartrato sdico potsico (reactivo deBenedict) . Diversas modificaciones permiten la determinacin cuantitativa del cobrereducido lo cual sirve para medir el contenido de azcar. Tambin puede usarse el reactivode Nylander y la plata amoniacal en el caso del reactivo de Tollens.Con el reactivo de Barfoed se puede distinguir entre lo monosacridos y Disacridos, puesal acetato de cobre en cido diluido es reducido por los primeros 30 segundos mientras quelos ltimos reducen el reactivo solo hasta despus de varios minutos de ebullicin, tiempoempleado para producir la hidrlisis de los mismos.

IDENTIFICACION DE UN AZUCAR SENCILLO DESCONOCIDO

PRUEBA XILOSA GLUCOSA MANOSA FRUCTOSA GALACTOSA LACTOSA MALTOSA SACAROSAFEHLING + + + + + + + -BARFOED +

2 MIN+

2 MIN+

2 MIN+

2 MIN+

2 MIN- +

LENTO+

LENTOORCITO DE BIAL +

AZUL+

MARRON+

MARRON+

MARON+

MARRON- - -

SELIWANOFF VERDE-AZULADO7 MIN.

ROSA15 MIN.

ROSA15 MIN.

ROSA15 MIN.

ROSA15 MIN.

+( 15 20 MIN)

+( 15 30

MIN)

+( 1-2 MIN.)

ACETATO DEANILINA(VAPOR)

+ - - - - - - -

ACIDO MICICO - - - - + + - -REDUCCION DE I2 + + + + + + + -TIEMPO DEFORMACIONDE OSAZONA(MINUTOS)

7 4-5 6-7 2 15 20-30 20-30 30

ROTACIONESPECIFICA( 20 C )

+18.7 +52.8 +14.1 -92 +18.7 +52.5 +129 +66.5

Rf, CROMATOGRAFIAEN PAPEL

0.28 0.18 0.20 0.23 0.16 0.09 0.11 0.14


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ALGUNAS OTRAS RUTAS DE PRUEBAS SON LAS SIGUENTES:


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2.3 OLIGOSACARIDOS

2.3.1 CLASIFICACION

Se clasifican en:

DISACARIDOS TRISACARIDOS TETRASACRIDOS

2.3.2 ESTRUCTURAS

1.- La estructura de la maltosa es la siguiente:

2.- La estructura de la lactosa es la siguiente


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3.- La estructura de la sacarosa es la siguiente:

2.3.3 DISTRIBUCION DE LA NATURALEZA

LA MALTOSA (C12H22O11), tambin llamada azcar de malta, se obtiene por hidrlisisde almidn por enzimas que ocurren en la cebada germinada, o de malta (diastasa oamilasa) y en la saliva (ptialina o amilasa salival) . Cuando se hidroliza la maltosa ( porcidos o por la enzima maltasa del intestino delgado) se forma glucosa; por cada molculade maltosa se obtienen dos molculas de glucosa.

LA LACTOSA (C12H22O11), o azcar de la leche se encuentra presente en la leche. Aveces se encuentra en la orina de la mujer durante la lactancia. Cuando se hidroliza ( porcidos o por la enzima lactasa del intestino delgado) se obtiene una mezcla de glucosa ygalactosa.

LA SACAROSA (C12H22O11), es el azcar de uso comn para endulzar, la sacarosa sellama tambin azcar de caa o azcar de remolacha. Ocurre en forma abundante en lacaa de azcar y en la remolacha azucarera. La sacarosa es dextrorrotatoria, pero cuando sehidroliza (por cidos, por la enzima invertasa de la levadura o por la enzima sacarasa delintestino) da una mezcla de glucosa y fructosa llamada azcar invertido porque eslevorrotatoria.

2.3.4 IDENTIFICACION DE LOS OLIGOSACARIDOS

Varios mtodos se han utilizado para determinar la estructura de los oligosacridos y una delas pruebas ms clsicas se ha utilizado para designar la estructura de la maltosa. Lamaltosa da positiva la prueba de azcares reductores y da slo glucosa por hidrlisis: por lotanto al menos uno de los residuos del glucosa contiene un carbono anomrico nosustituido ; la reducin con borohidruro de sodio y un catalizador adecuado reduce alcarbono anomrico a alcohol; el derivado resultante se metila exhaustivamente alreaccionar con yoduro de dimetilsulfato que luego se hidroliza. El hidrolizado contiene dosazcares metilados en cantidades iguales, que pueden identificarse por comparacin concompuestos autnticos.


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2.4 POLISACARIDOS

2.4.1 CLASIFICACION DE ACUERDO AL GRUPO DIGERIBLE

Gran parte de los carbohidratos de la naturaleza existen en forma de molculas de alto pesomolecular que por hidrlisis producen exclusiva o principalmente monosacridos oproductos relacionados con ellos, ms frecuentemente D-glucosa. Sin embargo la D-manosa, D y L-galactosa, D-xilosa, L-arabinosa, as como los cidos D-glucurnicos, D-galacturnicos, D-glucosamina, D-galactosamina, cidos silicos y cidos amino-urnicosse encuentran tambin como constituyentes de polisacridos. Los diferentes polisacridosdifieren no solamente en la composicin del monosacrido constituyente, sino tambin enel peso molecular y en otras estructuras. As, algunos polisacridos son polmeros lineales yotros estn altamente ramificados. En todos los casos el enlace que une las unidades demonosacridos es el enlace glicosdico, pudiendo ser - o - .

2.4.2 CARACTERISTICAS SEGN SU FUNCION

Entre los polisacridos funcionalmente importantes estn: El Almodn El glucgeno La Celulosa

EL ALMIDON est formado por una cadena -glucosdica . Los dos constituyentesprincipales del almidn son: La amilosa del 15 al 20 % que tiene estructura helicoidal noramificada , responsable del color que adquiere el almidn con el yodo y la amilopectinade un 80- 85 %, consta de cadenas muy ramificadas , las cuales solo dan un color rojo , conel yodo porque no estn enrolladas efectivamente. Cada una esta compuesta de 24 a 30residuos de glucosa. Los residuos de glucosa estn unidos por enlaces 1-4 (A) en lascadenas y por enlaces 1-6 (B) en los puntos de ramificacin.A continuacin se muestra la ordenacin repetida de unidades de monmero en la amilosa:

y la amilopectina :


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Estructura del almidn:


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EL GLUCOGENO, polisacrido que se almacena en el reino animal, tiene una estructuramucho ms ramificada que la amilopectina con cadenas de 11 a 18 residuos de - D-glucopiranosa en enlaces glucosdicos (1-4), con ramificaciones unidas por medio deenlaces glucosdicos (1-6) . Por hidrlisis cida completa el glucgeno purificado da lugara glucosa . El glucgeno no es reductor y con el yodo toma un color rojo.


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LA CELULOSA , el principal constituyente del armazn de las plantas; por hidrlisis totalde la celulosa da lugar a glucosa casi completamente; la hidrlisis parcial produce eldisacrido celobiosa. La celulosa es insoluble en agua, pero puede disolverse endisoluciones amoniacales de sales de cobre. Su peso molecular estimado a partir dediferentes preparaciones se encuentra entre los 50 000 y 400 000 correspondiente a unpromedio de 300 a 2500 residuos de glucosa por molcula.

2.4.3 DISTRIBUCION EN LA NATURALEZA

Los carbohidratos mas abundantes son los polisacridos grupo que incluye a almidones,glucogeno y celulosa. El nmero preciso de estas unidades (azucares ) vara, por lo generalhay miles en una sola molcula de polisacrido. El polisacrido puede ser de cadena largasencilla o ramificada, dado que se componen de diferentes ismeros y que las unidadespueden disponerse de distintas maneras, los polisacridos varan en sus propiedades. Losque pueden descomponerse con facilidad en sus subunidades son adecuados para elalmacenamiento de energa, en tanto que la arquitectura tridimensional macromolecular deotros los hace particularmente aptos para formar estructuras estables.


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2.4.4 IDENTIFICACION DE POLISACARIDOS

La secuencia de unidades de monosacridos en los polisacridos y la naturaleza de susenlaces glucosdicos se establecen por mtodos similares a los descritos antes para lamaltosa, aunque el tamao de los polisacridos complica a menudo el analisis estructurales.La mutilacin exhaustiva es un mtodo utilizado para la determinacin no solo el nmerode residuos de una cadena simple no ramificada, sino tambin de las clases de enlacesglucosdicos de los polisacridos de una cadena ramificada.El cido peridico es otro reactivo utilizado en los estudios de estructura de polisacridos .

2.5 MATABOLISMO

El metabolismo de carbohidratos incluye una descripcin de la accin de enzimas de ladigestin , la absorcin, las reacciones de sntesis, y su oxidacin final a CO2 y H2O.

BOCA: La saliva es una secrecin mixta de glndulas, tiene un pH de 6.4 a 6.9 y contieneamilasa salival ( ptialina) una carbohidrasa que acta sobre el almidn y el glicgeno yproduce cantidades moderadas de maltosa. La accin de la amilasa salival ha de ser breve,pues su pH ptimo es de 5.5 a 6.5 y el alimento permanece en la boca solo corto tiempo yluego pasa el estmago, en que el pH es de 0.85. El estmago no segrega carbohidrasas.

INTESTINO DELGADO: El pncreas produce una secrecin con alto contenido debicarbonato, de lo que resulta un pH de 7.5 a 8.2, y esta secrecin neutraliza el cido delestmago a medida que los alimentos parcialmente digeridos llegan a la porcin duodenaldel intestino delgado. La secrecin pancretica contiene amilasa pancretica que conviertea los polisacridos parcialmete degradados en maltosa con la ayuda de una enzima queescinde el enlace -1,6. La secrecin pancretica que contiene maltosa convierte la maltosaen glucosa, adems las clulas de la mucosa intestinal segregan una mezcla que contienemaltasa invertasa (sacarasa ) y lactasa. Como resultado de la accin de estas enzimas, loscarbohidratos ingeridos se convierten, antes de su absorcin en glucosa, fructosa ygalactosa con menores cantidades de manosa y pentosas.

La absorcin se lleva a cabo en el intestino delgado a travs de vellosidades que revisten lamucosa intestinal, en el interior de las vellosidades abundan vasos sanguneos y quilferos (vasos de linfa) que forman una red, y stan revestidas de clulas que son muy activasmetablicamente.


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Los carbohidratos de la dieta se digieren en el duodeno por la accin de la amilasapancretica y en parte la amilasa intestinal. La digestin son principalmente polisacridos ypequeas cantidades de polisacridos; y slo los monosacridos pueden absorberse a travsde la mucosa intestinal hacia la sangre portal pues dicha mucosa es impermeable a losdisacridos; estos se digieren en monosacridos y se absorben simultneamente en elcepillo o microvellosidades.

2.5.1 DEFINICION E IMPORTANCIA.

Los carbohidratos son una fuente de energa barata y disponible, derivada principalmentede plantas. El exceso de caloras de carbohidratos se alamcena como triglicridos, loscuales se sintetizan en el hgado y en el tejido adiposo.El desdoblamiento total de la glucosa produce acetato, que puede usarse para sintetizarcidos grasos. La glucosa se utiliza para sintetizar los aminocidos no esenciales, mientrasque los del productos de desdoblamiento de los aminocidos sirven como precursores de lasntesis del glucosa (gluconeognesis).TIPOS DE CARBOHIDRATOS:


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LOS POLISACARIDOS COMPLEJOS incluyen principalmente dextrinas y almidones,que son formas digeribles de los polisacridos complejos. La fibra no digerible y laparcialmente digerible constituyen el 3 y 2 % de la ingestin diettica de carbohidratos.LOS CARBOHIDRATOS SIMPLES O REFINADOS forman la mayor parte delcarbohidrato diettico de los cuales el disacrido sacarosa proporciona el 60 % de calorasde carbohidratos refinados, la lactosa, la glucosa y la fructosa el resto.La FIBRA diettica se puede clasificar en componentes estructurales no absorbibles, nodigeribles, de las paredes celulares de las planteas ( celulosa y lignina ) y fibras parcialmetedigeribles no formadas por celulosa.

2.5.2 RUTAS METABOLICAS

las reacciones qumicas que constituyen el metabolismo de un organismo vivo estnorganizadas en secuencias especficas llamadas VAS METABOLICAS . Estas reaccionesestn catalizadas por enzimas (catalizadores protenicos) y cada compuesto participante sellama METABOLITO.Una de las rutas metablicas importantes de los carbohidratos es la degradacin de laglucosa llamada Gluclisis, que es la conversin de la glucosa en dos molculas depiruvato ocurre con la generacin de dos molculas de ATP y dos de NADH. Aunque lasreacciones catablicas capturan la energa qumica como ATP re requieren dos molculasde ATP para fosforilar :a) a la glucosa y 2) a la fructosa 6- fosfato antes de generara ATP.Las reacciones de fosforilacin y el desdoblamiento de la hexosa difosfato a triosas fosfatoconstituyen la primera fase de la va; la generacin de ATP y NADH ocurren durante lasegunda fase .En sntesis la ruta se muestra a continuacin :

La ruta de manera detallada se muestra como sigue:


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Apuntes de Bioquimica Unidad 2

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