Universidad Privada Antenor OrregoEscuela Profesional de Medicina Humana

Curso de Biología Celular y Molecular

UNIDAD N° 1:

Tema 3: Carbohidratos

Blga. Mg. Miriam Díaz Rios

Departamento Académico de Ciencias - UPAO

¿De qué están formados los seres vivos?

1H, 5B, 6C, 7N, 8O, 9F, 11Na, 12Mg, 14Si, 15P, 16S, 17Cl, 19K, 20Ca, 23V, 24Cr, 25Mn, 26Fe, 27Co, 29Cu, 30Zn, 34Se, 42Mo, 50Sn, 53I

ELEMENTOS ESENCIALES PARA EL PROCESO DE LA VIDA

Solo 26 de los 92 elementos naturales (existen 109 elementos) se encuentran en nuestro organismo. Los 4 elementos más abundantes son el H, O, C y N.

Biomoléculas Orgánicas

Monómero Funciones Principales

CARBOHIDRATOS MonosacáridosAlmacenamiento de energía a corto plazo.

Lípidos Acidos grasosComponente de las membranas y almacenamiento a largo plazo de la energía, como triacilgliceroles

Proteínas AminoácidosConstituyen las moléculas de la célula que realizan trabajo (p.ej. Enzimas, elementos contráctiles)

Ac. NucleicosDexoxirribonucleótid. Material genético

Ribonucleótidos Molde para la síntesis proteica

CARBOHIDRATOS• Biomolèculas orgánicas formadas por CHON su formula general es (CH2O)n.

• Químicamente son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas es decir compuestos que poseen varios grupos hidroxilo ( OH) y un grupo carbonilo, bien aldehido ( CHO) o bien cetona (C = O) , o productos derivados de ellos por oxidación, reducción, sustitución o polimerización.

Todos tienen un grupo carbonilo. Si éste se encuentra en un extremo de la cadena hidrocarbonada (grupo aldehído-CHO) entonces se trata de una aldosa. Si el grupo carbonilo está en medio de la cadena se trata de una cetosa (-CO-).

Monómeros de los CHO: Monosacáridos

PENTOSAS DE IMPORTANCIA BIOLOGICA

Azúcar Fuente Importancia Bioquímica Importancia Clínica

D- Ribosa Acidos nucleicos Elemento estructural de los ácidos nucleicos y de las coenzimas: flavoproteínas, NAD, etc. Intermediario en la vía de la pentosa fosfato

D- Ribulosa Formada en los procesos fisiológicos

Intermediario en la vía de la pentosa fosfato

D- Arabinosa Goma arábiga. Gomas de ciruela y de cereza

Constituyente de glucoproteínas

D- Xilosa Gomas vegetales, peptidoglu- canos y glucosaminglucanos

Constituyente de glucoproteínas

L- Xilulosa Intermediario en la vía del ácido urónico Se encuentra en orina en pentosuria esencial

HHO

D-Ribosa D-Arabinosa D-Xilosa D-Lisoxa

HEXOSAS DE IMPORTANCIA BIOLOGICA

Azúcar Importancia Importancia Clínica

D- Glucosa Constituye el “azúcar” del organismo. Es el azúcar que transporta la sangre y el que principalmente usan los tejidos

Presente en la orina (glucosuria) en la diabetes sacarina por elevación de la glucosa sanguínea (hiperglicemia)

D- Fructosa El hígado y el intestino pueden convertirla en glucosa y en esta forma la usa el organismo

La intolerancia herediataria a la fructosa conduce a la acumulación de este carbohidrato y a hipoglicemia

D- Galactosa El hígado puede convertirla en glucosa y en esta forma la metaboliza el organismo. Es sintetizada en las glándulas mamarias para formar la lactosa de la leche Es constituyente de glucolípidos y glucoproteínas

La imposibilidad de metabolizarla causa galactosemia y cataratas.

D- Manosa Es un constituyente de glucoproteínas

D-Glucosa D-Galactosa D-Manosa D-Fructosa

CICLACION DE LA GLUCOSA• Las pentosas y hexosas, cuando se encuentran en disolución

acuosa, se comportan como si poseyeran un carbono asimétrico más. Esto es debido a que se forman cadenas cerradas al reaccionar los grupos carbonilo con las moléculas de agua, apareciendo, por tanto, otro carbono asimétrico que presenta un OH llamado hemiacetálico. Por ello existen dos formas distintas en la naturaleza, que por convenio se denominan alfa y beta , según que el OH hemiacetálico se encuentre hacia arriba o hacia abajo del nuevo carbono asimétrico.

CICLACION DE LA GLUCOSA

Forma de cadena lineal Forma cíclica Forma de silla

Enlace hemiacetàlico

PIRANOSA Y FURANOSA

Estructura cíclica.El grupo carbonilo es un grupo muy reactivo y forma hemiacetales al

reaccionar con un grupo –OH propio o de otra molécula. En el caso de que la cadena del azúcar sea lo suficientemente larga (4-6 átomos de carbono), uno de los grupos hidroxilo de la misma molécula puede reaccionar con el grupo carbonilo para formar un hemiacetal cíclico, que se halla en equilibrio con la forma de aldehído o de cetona libre. Los éteres de hidroxilo hemiacetálico reciben el nombre de glucósidos:

• Enlace hemiacetálico.-es un enlace que se produce en monosacáridos de la familia de las aldosas, reaccionan el grupo aldehído (CHO) con un grupo oxidrilo (OH) sufriendo una condensación, que origina que la molécula del carbohidrato de ser lineal, se convierta en cíclica.

De esta forma, por ejemplo la glucosa, el monosacárido más común, se puede representar de tres maneras:

Las estructuras cíclicas de estos monosacáridos pueden ser de tipo piranosa (anillo de 6 elementos) o de tipo furanosa (anillo de 5 elementos), la nomenclatura se debe a que son similares a las compuestos conocidos como pirano y furano:

Ciclación de la glucosa (forma piranosa)Ciclación de la fructosa (forma furanosa)

ALDOSAS

D-gliceraldehido D-Eritrosa D-treosa D-ribosa D-arabinosa D-xilosa D-lixosa

ALMIDÓNAmilosa

Amilopeptina

AMILOPEPTINAse distingue de la amilosa por ser muy ramificada. Cadenas laterales cortas conteniendo aproximadamente 30 unidades de glucosa se unen con enlaces 1α→6 cada veinte o treinta unidades de glucosa a lo largo de las cadenas principales. Las moléculas de amilopectina pueden contener hasta dos millones de unidades de glucosa.

GLUCOGENOEl glucógeno es un polímero de α-D-Glucosa idéntico a la amilopectina, pero las ramificaciones son mas cortas (aproximadamente 13 unidades de glucosa) y más frecuentes. Las cadenas de glucosa están organizadas globularmente como las ramas de un árbol originando de un par de moléculas de glucogenina, una proteína con un peso molecular de 38,000 que sirve como cebador en el centro de la estructura. El glucógeno se convierte fácilmente en glucosa para proveer energía.

CELULOSACelulosa: Es de origen vegetal y constituye el 50 % de la materia orgánica de la biosfera (paredes de células vegetales). Es un polímero lineal de beta(1->4)D-glucopiranosa. Cada molécula consta de 10000-15000 monómeros. Las fibras de celulosa constan de unas 40 cadenas extendidas y dispuestas en paralelo formando hojas apiladas. La estructura se estabiliza por puentes de hidrógeno intra e intercatenarios.

LACTOSA: GAL+GLU

α-D-Glucosa β-D-Glucosa

MALTOSA

SACAROSA: GLU+FRU

OO

OH OH

CH2OHO

HOCH2

OH

OH OH

CH2OH

4

3

5

2

1

1

2

34

5 6

6

.

FUNCION ENERGÉTICA DE LOS CARBOHIDRATOS

FUNCION ESTRUCTURAL EN LA PARED CELULAR DE LAS BACTERIAS: PEPTIDOGLUCANOS: Formado por cadenas de los derivados de glúcidos

N-acetilglucosamina y N-acetilmuramico enlazados por enlace b (1->4).

PARED CELULAR EN PLANTAS: CELULOSA