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Caracas, Agosto 2012
Estructura de los CarbohidratosContenidoDefinicin y funcionesClasificacin en base a la EstructuraMonosacridosAldosas y CetosasIsomeraCiclacin de los MonosacridosMonosacridos derivadosDerivados por oxidacin: cidosDerivados por reduccin: AlditolesDesoxiazcaresAminoazcaresEsteres fosfato: Azcares fosforiladosDerivados complejosDisacridosFormacin del enlace O-glicosdicoNomenclatura de los DisacridosPolisacridosClasificacinPolisacridos simplesAlmidnGlucgenoCelulosaPolisacridos derivadosQuitinaGlicosaminoglicanosPeptidoglicanosGlucoconjugados
DEFINICIN Y FUNCIONESLos carbohidratos son polihidroxialdehdos o polihidroxicetonas
O II C H I H C OH I HO C H I H C OH I H C OH I H2C OH
H2C OH I C = O I HO C H I H C OH I H C OH I H2C OH
La mayora pueden escribirse con la frmula emprica
(CH2O)n
Muchos contienen S, N y PDefinicin y Funciones4FuncionesFuente de energa inmediataExoesqueleto de insectosParedes celularesMatriz extracelularInteraccin y comunicacin clula-clulaPrecursores metablicosLubrican articulacionesFunciones especializadasConstituyentes de los cidos nucleicos
Definicin y FuncionesCLASIFICACIN EN BASE A SU ESTRUCTURA
Tomado de ALEMN, Ingrist. Estructura de Carbohidratos (presentacin en Power Point) 2008Clasificacin en Base a su EstructuraMONOSACRIDOSUna sola unidad de polihidroxialdehido o polihidroxicetona
Se considera carbohidrato a partir de los 3 tomos de carbono
La disposicin del grupo carbonilo origina dos familias :las ALDOSAS y las CETOSAS
Monosacridos9Tanto las aldosas como las cetosas se nombran usando los prefijos tri, tetra, penta, hexa, hepta
Solo existen dos triosas
MonosacridosAldosas y Cetosas10
MonosacridosAldosas
Tienen nombres propios
MonosacridosCetosas
Las cetotetrosas y las cetopentosas se nombran aadiendo la silaba ul al nombre de la respectiva aldosaLos ismeros son compuestos que tienen la misma frmula molecular pero diferente frmula estructural (y por tanto diferentes propiedades)
H l C = O I H C OH I H - C OH l H
H l C OH Il C OH I H - C OH l H H l H C OH I C = O I H - C OH l H DihidroxiacetonaGliceraldehido-EnediolC3H6O3C3H6O3La aldosas y las cetosas son tautmeros entre s, es decir difieren en la disposicin de sus dobles enlaces e hidrgenos
Pueden interconvertirse mediante un intermediario enediolMonosacridosIsomera13Todos menos la dihidroxiacetona tienen al menos un carbono quiral (carbono que posee 4 sustituyentes distintos)
H l C = O I H C OH I H - C OH l H
H l H C OH I C = O I H - C OH l HSustituyentes-COH-OH-H-CH2OHSustituyentes-CH2OH=O-CH2OHGliceraldehido DihidroxiacetonaLa presencia de un centro quiral origina la existencia de un tipo ms de ismeros, los ismeros pticos, que son un tipo de esteroismeros (compuestos que tienen frmulas moleculares idnticas y sus tomos presentan la misma distribucin, pero su disposicin en el espacio es distinta). MonosacridosIsomera14La existencia de 1 carbono quiral dar origen a dos formas ismericas, la presencia de 2 carbonos quirales originar 4 formas isomricas
N Ismeros = 2n n= # carbonos quirales
MonosacridosIsomera15
Dos esteroismeros que son imgenes especulares ( como si la molcula se reflejara en un espejo) entre s, se denominan enantimeros, si por el contrario no son imgenes especulares se denominan diasteroismerosMonosacridosIsomera
16 CHO lH-C-OH lH-C-OH l CH2OH CHO lHO-C-H l H-C-OH l CH2OH CHO lHO-C-H lHO-C-H l CH2OH CHO l H-C-OH l HO-C-H l CH2OH (C4H8O4)A B C DCon respecto a A:C es enatimero de AB y D son diasteroismeros de AMonosacridosIsomera17dextrgiros o dextrorrotatorios (d) levgiros o levorrotatorios (l) (+)-gliceraldehdo
(-)-gliceraldehdoLos Enatimeros solo se diferencian en la rotacin del plano de luz polarizada
MonosacridosIsomera
La proyeccin de Fischer permite representar las formas enantiomricas en el papel!!NO!! hace referencia a la rotacin del plano de luz polarizadaSe basa en el OH del carbono quiral ms distal del grupo carbonilo, si se encuentra a la derecha ser un compuesto D, si se encuentra a la izquierda ser un compuesto LMonosacridosIsomera CHO lH-C-OH lH-C-OH l CH2OH CHO lHO-C-H l H-C-OH l CH2OH CHO lHO-C-H lHO-C-H l CH2OH CHO l H-C-OH l HO-C-H l CH2OH EritrosaD-Eritrosa L-Eritrosa D-Treosa L-TreosaTreosaEN LA NATURALEZA PREDOMINAN LAS FORMAS DMonosacridosIsomera- Nomenclatura
Se considera que un monosacrido es epmero de otro cuando difiere de este en la configuracin de un solo tomo de carbonoMonosacridosIsomeraEpmeros
MonosacridosIsomeraEpmeros
En la naturaleza las aldotetrosas y todos los monosacridos de cinco o ms tomos de carbono suelen encontrarse formando anillos
MonosacridosCiclacin de los Monoacridos23Nuevo enlace covalente entre el carbonilo y cualquiera de los OH, dependiendo de cual sea, seran Furanosas (5 eslabones) o Piranosas (6 eslabones)
MonosacridosCiclacin de los Monoacridos24La ciclacin, implica la reaccin de un aldehdo (aldosas) o una cetona (cetosas) con un alcohol, originando en el primer caso un hemiacetal y en el segundo un hemicetal
MonosacridosCiclacin de los Monoacridos25Surge un nuevo centro quiral (carbono anomrico) y por tanto dos nuevas formas isomricas y
Si dos monosacridos solo difieren nicamente en el carbono anomrico se denominan anmeros. Pueden interconvertirse por Mutarrotacin Proyeccin de HaworthMonosacridosCiclacin de los Monoacridos26Cmo pasar de la proyeccin de Fischer a la de Haworth?1: Se dibuja el anillo de 6 miembros con el oxgeno a la derecha y arriba (En caso de furanosa se procede igual). Se numeran los carbonos.
2: Si es un D monosacrido, el grupo terminal(CH2OH) se representa arriba del anillo y si fuera de la serie L, abajo.
3: Los -OH que en Fischer estn a la derecha, se representan abajo en la frmula de Haworth y los que estn a la izquierda, se representarn arriba del anillo.
4 Generalmente, los grupos OH se representan con palitos y los de hidrgeno no se representan.
5 Se respeta la posicin del carbono anomrico y Tomado de CIARLETTA, Enastella. Estructura de Carbohidratos (presentacin en Power Point) 2008MonosacridosCiclacin de los MonoacridosCmo pasar de la proyeccin de Fischer a la de Haworth?FORMA D
CH2OH
FORMA LTomado de CIARLETTA, Enastella. Estructura de Carbohidratos (presentacin en Power Point) 2008MonosacridosCiclacin de los MonoacridosEn solucin los anillos de monosacridos no son planos sino que adoptan diferentes formas conformacionales. Surgen los ismeros conformacionales
La forma en silla es ms estable que la forma en bote
La disposicin ecuatorial es ms favorable estricamenteMonosacridosCiclacin de los Monoacridos29Resumen de MonosacridosCetosas y aldosas Tautmeros
Presencia de carbono quiral Esteroismeros
Formas L y D Enantimeros
Solo vara configuracin de 1 carbono Epmero
Formas y Anmeros
Formas en silla o en bote Ismeros conformacionalesMonosacridosMONOSACRIDOSDERIVADOSTomado de ALEMN, Ingrist. Estructura de Carbohidratos (presentacin en Power Point) 2008Monosacridos Derivados
Monosacridos DerivadosDerivados por Oxidacin: cidosOcurre en aldosasOxidacin del carbono del extremo opuesto cido Urnico
cidos: Aldnico Urnico Aldrico
Oxidacin del carbono carbonlico cido AldnicoOxidacin de ambos carbonos cido Aldrico33Monosacridos DerivadosReaccin de BenedictPermite reconocer azcares reductoresEl reactivo de Benedict contiene Sulfato cprico que al reducirse precipita como xido cuprosoUn azcar es reductor siempre que tenga libre su OH anomricoLa Reaccin de Fehling se basa en el mismo principio
34Monosacridos DerivadosDerivados por Reduccin: Alditoles
Reduccin del Grupo Carbonilo35Monosacridos DerivadosDesoxiazcares
Sustitucin del Grupo Hidroxilo por un Hidrgeno36Monosacridos DerivadosAminoazcaresGeneralmente el sustituyente se une al C-2
37Monosacridos DerivadosEsteres Fosfato: Azcares FosforiladosLa fosforilacin activa los azcares y los retienen en el interior celular
38Monosacridos DerivadosDerivados ComplejosComponente de Glucoprotenas y Glucolpidos
cido N-acetilneuramnico (cido silico)39DISACRIDOSDisacridos DisacridosFormados por dos monosacridos unidos covalentemente mediante un Enlace O-glicosdico
41Disacridos Formacin del Enlace O-GlicosdicoLa reaccin es una condensacin entre un Hemiacetal (o un Hemicetal) y un alcohol originandose un Acetal (o un Cetal)
Es un enlace metaestableLa sntesis del enlace requiere intermediarios activados y ATPEl azcar que aporta su OH anomrico se vuelve no reductorUn disacrido puede tener un extremo no reductor y un extremo reductor42Disacridos Nomenclatura de los Disacridos
2) Configuracin del 1 monosacrido3) Nombre del no reductor usando piranosil o furanosil4) Participantes del enlace (__)5) Nombre del residuo reductor1) Extremo no reductor a la izquierda43Disacridos Nomenclatura de los Disacridos
D-Gal p (14) D-Glc p
-D Galactopiranosil (14) D-Glucopiranosa44Disacridos Nomenclatura de los Disacridos
-D-Glucopiranosil (12) -D-Fructofuransido D-Glc p (12) D-Fru pSi los dos carbonos anomricos participan en el enlace deben nombrarse ambas configuracionesLa Sacarosa no tiene extremo reductor45Disacridos Principales Disacridos
MaltosaGranos de cebada-D- Glucosa y -D-Glucosa-1-4LactosaAzcar de la leche-D-Galactosa y -D-Glucosa-1-4
-D Galactopiranosil (14) D-GlucopiranosaSacarosaAzcar de mesa-D- Glucosa y -D-Fructosa1-246POLISACRIDOSPolisacridosClasificacinPOLISACRIDOSHomopolisacridosHeteropolisacridos
Lineales - Ramificados48PolisacridosClasificacinPOLISACRIDOSsimplesderivadosFuncin estructuralFuncin de reservacelulosaalmidnglucgenoLinealesRamificadoshomopolisacridosheteropolisacridosquitinaglicosaminoglicanospeptidoglicanosglucoconjugadosTomado de ALEMN, Ingrist. Estructura de Carbohidratos (presentacin en Power Point) 200849PolisacridosPolisacridos SimplesForma de almacenamiento de D-glucosa en plantasCompuesto por amilosa y amilopectinaAlmidn
50PolisacridosPolisacridos SimplesCadena no ramificada de unidades de D-glucosa unidas por enlaces ( 14)Adopta una estructura helicoidalAlmidn: Amilosa
Un extremo reductor y uno no reductor51PolisacridosPolisacridos SimplesCadena ramificada de unidades de D-glucosa unidas por enlaces ( 16) en cada ramificacinAlmidn: Amilpectina
Ramificaciones cada 24 a 30 residuos52PolisacridosPolisacridos SimplesAlmidn
El hecho de que la amilosa sea una sla cadena lineal permite el almacenamiento de glucosa a largo plazo mientras que la estructura ramificada de la amilopectina permite la movilizacin rpida de la glucosa cuando sea necesariaModificado de BLANCO, C. Estructura de Carbohidratos: preparadura (presentacin en Power Point) 200953PolisacridosPolisacridos SimplesGlucgeno
Molcula de almacenamiento en animales
Polmero de glucosa
Principales reservas en hgado y msculo esqueltico
Mantiene el gradiente de glucosa intracelular
Almacenamiento que no altera la presin osmstica
Hgado libera glucosa
Cebador central: Glucogenina
54PolisacridosPolisacridos SimplesGlucgeno
Enlaces en serie 14
Ramificaciones 16
Un extremo reductor
Varios extremos no reductores55PolisacridosPolisacridos SimplesCadena no ramificada de unidades de D-glucosa unidas por enlaces ( 14)Los humanos no poseen enzimas que degraden los enlaces ( 14)Celulosa
56PolisacridosPolisacridos DerivadosExoesqueleto de artrpodosPolmero de N-acetilglucosamina unido por enlaces ( 14)Quitina
57PolisacridosPolisacridos DerivadosPolmeros de unidades repetidas de disacridos en los que uno de los azcares es N-acetilgalactosamina o N-acetilglucosaminaCondroitin sulfatoQueratn sulfatoDermatn sulfatoHeparinacido HialurnicoGlicosaminoglicanos
Todos estn sulfatados menos el cido Hialurnico58PolisacridosPolisacridos DerivadosFuerza tensl de cartlagos, ligamentos y tendonesGlicosaminoglicanos - Condrotn sulfato
59PolisacridosPolisacridos DerivadosCrnea, huesos y cartlagosGlicosaminoglicanos - Queratn sulfato
60PolisacridosPolisacridos DerivadosMeniscos, tendones, piel, aorta, crnea.Glicosaminoglicanos - Dermatn sulfato
61PolisacridosPolisacridos DerivadosAnticoagulante
Molcula con mayor densidad de carga negativaGlicosaminoglicanos - Heparina
62PolisacridosPolisacridos DerivadosMatriz extracelular de Cartlago, liquido sinovial y humos vtreoGlicosaminoglicanos cido Hialurnico
63PolisacridosPolisacridos DerivadosParedes bacterianas (Predomina en Gram positivas)Peptidoglicanos
La lisozima hidroliza los enlaces (14) entre N-acetilmurmico y N-acetil-D-glucosamina64PolisacridosPolisacridos DerivadosVarios GAG unidos a una protenaGlucoconjugados - Proteoglicanos
Mayor cantidad de Glcidos que ProtenasPueden ser O u N ProteoglicanosVarios Proteoglicanos unidos a un . Hialurnico forman un Agregado de Proteoglicano (Agrecn)Proveen sitios de interaccin en la Matriz extracelular
65PolisacridosPolisacridos DerivadosPocos o varios oligosacridos unidos covalentemente a una protenaGlucoconjugados - Glicoprotena
Mayor cantidad de Protenas que de Glcidos
Los antgenos de los grupos sanguneos son oligosacridos unidos a una protena o lpido de la membrana de los eritrocitos.66PolisacridosPolisacridos DerivadosOligosacridos unidos a lpidos por en lace O-glicosdico.Glucoconjugados - Glicolpidos
67ESTRUCTURAS BIOQUMICAS DE LA CLASE CarbohidratosD-gliceraldehido, D-ribosa, D-glucosa, D-manosa, D-galactosa, Dihidroxiacetona, D-ribulosa, D-fructosaCmo reconocerlas?
La glicina es el aminocido ms pequeoLa Glicina y la Prolina dificultan el plegado proteico. La Metionina contiene azufre.
TriosasPentosasHexosasAldosasCetosas3 carbonosGliceraldehido: C=O en C1DHA: C=O en C25 carbonosRibosa: C=O en C1, 3 OH a la derechaRibulosa: C=O en C2, 2 OH a la derecha6 carbonosGlucosa, manosa, galactosa C=O en C1Glucosa: OH en C3 a la izquierdaManosa: OH en C2 y C3 a la izq.Galactosa: OH en C3 y C4 a la izq.Fructosa: C=O en C2, OH en C3 a la izq.