5. Introducción al estudio de los Hidratos de Carbono o Glúcidos.Monosacáridos y Derivados

Hidratos de carbono o Glúcidos

- Polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas (compuestos polihidroxicarbonílicos)

- Sus derivados por oxidación, reducción y sustituciones diversas

- Sus oligómeros y polímeros por unión de los anteriores mediante enlaces glicosídicos

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

C

CH2OH

O

H

D-Glucosa

CH2OH

C O

C

C

C

CH2OH

HHO

OHH

OHH

D-Fructosa

C

CH OH

CH2OH

OH

D-Gliceraldehido

CH2OH

C O

CH2OH

Glicerona(Dihidroxiacetona)

Polihidroxialdehidos Polihidroxicetonas

CH2O

C O

C

C

OHH

OHH

CH2O P

O

O-

O-

P

O

O-

O-

D-Ribulosa (1,5) bisfosfato

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

COOH

Ácido Glucónico

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

CH2OH

Sorbitol

Derivados

Oxidación Reducción Sustitución

O

H

OH

OH

H

H

CH2OH

H

O

HO

H

OH

CH2OH

H O

OH

HOH

H

HO

H

OH

OH

H

H

CH2OH

H

OH

OH

H

OH

OH

H

H

OHH

CH2OH

n

O

CH2

HH

OHH

OH

OH

H

O

H

OH

HOH

H

CH2

H

OH

H

O

H

HO HO

OH

H

OH

H

OH

H

CH2OH

O CH3OH

H

-Metilglucósido

Maltosa

Celulosa

Oligómerosy Polímeros

Hidratos de carbono: funciones

1. Energética

- Combustible de uso rápido e inmediato- Por fermentación y por respiración

2. Estructural

- Paredes celulares: bacterias, hongos, plantas- Matriz de los tejidos mesodérmicos

3. Informativa

- Funciones de reconocimiento en superficie a través de glicoconjugados

I. Osas

Compuestos polihidroxicarbonílicos y sus derivados, sin enlaces glicosídicos

II. Ósidos

Presencia de enlaces glicosídicos

1. Heterósidos: enlace glicosídico entre una osa y un grupo químico no glucídico

2. Holósidos: enlace glicosídico entre osas

a. Oligósidos: unos pocos residuos (< 20)b. Poliósidos: muchos residuos

Clasificación, 1

Clasificación, 2I. Monosacáridos

Compuestos polihidroxicarbonílicos y sus derivados(se corresponden con Osas)

II. GlicósidosUn monosacárido unido a un grupo no glucídico(se corresponden con Heterósidos)

III. OligosacáridosUnos pocos monosacáridos unidos por enlaces glicosídicos(se corresponden con Oligósidos)

IV. PolisacáridosMuchos monosacáridos unidos por enlaces glicosídicos(se corresponden con Poliósidos)

D-Glucosa

El monosacárido más abundante de la naturaleza

- Libre: suero sanguíneo y medio extracelular (5 mM)zumo de uva

- Como monómero se presenta en una gran cantidad de oligosacáridos y polisacáridos

La práctica totalidad de las células vivientes son capaces deobtener energía a partir de glucosa.

Hay células que únicamente pueden consumir glucosa, y no moléculas, p.e.: hematíes y neuronas.

Composición química: C6H12O6

Peso molecular: 180

Constitución química:

- Un grupo aldehido, -CHO- Cuatro alcoholes secundarios, -CHOH-- Un alcohol primario, -CH2OH:

CH2OH (CHOH)4 CHO

Tiene, por tanto, cuatro carbonos asimétricos o quirales;lo cual da la posibilidad de 24 = 16 isómeros ópticos

D-Glucosa

Configuración absoluta: disposición 3D en el gliceraldehido

C

CHO

CH2OH

HO H

L-Gliceraldehido

C

CHO

CH2OH

H OH

D-Gliceraldehido

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CHO

CH2OH

D-Glucosa

1

2

3

4

5

6

C

CHO

CH2OH

H OH

D-Gliceraldehido

Configuración y proyección de Fischer

Los carbonos 2, 4 y 5 de la glucosa tienen la misma configuración que el D-Gliceraldehido

El carbono 3 tiene la configuracióndel L-gliceraldehido

C

CHO

CH2OH

HO H

L-Gliceraldehido

CHO

C

C

OHH

OHH

C OHH

C OHH

CH2OH

CHO

C

C

HHO

OHH

C OHH

C OHH

CH2OH

CHO

C

C

OHH

HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

CHO

C

C

HHO

HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

D-Alosa D-Altrosa D-Glucosa D-Manosa

CHO

C

C

OHH

OHH

C HHO

C OHH

CH2OH

CHO

C

C

HHO

OHH

C HHO

C OHH

CH2OH

CHO

C

C

OHH

HHO

C HHO

C OHH

CH2OH

CHO

C

C

HHO

HHO

C HHO

C OHH

CH2OH

D-Gulosa D-Idosa D-Galactosa D-Talosa

D-Aldohexosas

Serie D:El último carbonoasimétrico tiene lamisma configuraciónque elD-gliceraldehido

CHO

C

C

OHH

HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

D-Glucosa

CHO

C

C

HHO

OHH

C HHO

C OHHO

CH2OH

L-Glucosa

Enantiómeros (imagen especular)

CHO

C

C

HHO

HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

D-Manosa

CHO

C

C

OHH

HHO

C HHO

C OHH

CH2OH

D-Galactosa

CHO

C

C

OHH

HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

D-Glucosa

Epímeros: difieren en un solo carbono asimétrico:- D-Manosa es el 2-epímero de la D-Glucosa- D-Galactosa es el 4-epímero de la D-Glucosa

1. La D-Glucosa no da todas las reacciones de los aldehidos

2. La D-Glucosa presenta el fenómeno de mutarrotación:

- Al disolver D-Glucosa sólida, la rotacióndel plano de polarización de la luz varía con el tiempo.

3. Se pueden obtener dos formas distintas de D-Glucosa:

- Una tiene una rotación de 112º : forma - Otra tiene una rotación de 18.7º: forma

Formas cíclicas de la glucosa

C OHH

C HHO

C OHH

CH

CH2OH

CH OH

OC OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CHO

CH2OH

C OHH

C HHO

C OHH

CH

CH2OH

CHO H

O

Carbonoanomérico

Nuevo centro de asimetríaen la D-Glucosa al formarse el ciclo

Forma abierta Forma Forma

Formas cíclicas:Formación de hemiacetal interno

C OHH

C HHO

C OHH

CH

CH2OH

CH OH

O

O

H

OH

H

OHOH

H

H

OH

H

CH2OH

-D-Glucopiranosa

Proyección de Fischer

Proyección de Haworth

C OHH

C HHO

C OHH

CH

CH2OH

CHO H

OO

H

OH

OH

HOH

H

H

OH

H

CH2OH

-D-Glucopiranosa

Proyección de Fischer

Proyección de Haworth

OO

Conformación silla Conformación bote

eq

ax

O

eq

eq

eq

eqax

ax

ax

ax

Sustituyentes:

- Axiales - Ecuatoriales

Otros monosacáridos

- Según sea la naturaleza de la función carbonilo, tendremos:

1. Aldosas, cuando es un aldehido -CHO2. Cetosas, cuando es una cetona -CO-

- A lo cual se añade el número de átomos de carbono:

Aldotriosas, Aldotetrosas, Cetopentosas, Aldohexosas, etc.

Aldotriosas

CHO

CH OH

CH2OH

CH2OH

C O

CH2OH

D-Gliceraldehido Glicerona(Dihidroxiacetona)

Cetotriosa

CHO

C

C

CH2OH

OHH

OHH

CHO

C

C

CH2OH

HHO

OHH

D-Eritrosa D-Treosa

CH2OH

C O

C OHH

CH2OH

D-Eritrulosa

Aldotetrosas Cetotetrosas

CHO

C

C

OHH

OHH

C

CH2OH

OHH

CHO

C

C

HHO

OHH

C

CH2OH

OHH

CHO

C

C

OHH

HHO

C

CH2OH

OHH

CHO

C

C

HHO

HHO

C

CH2OH

OHH

D-Ribosa D-Arabinosa D-Xilosa D-Lixosa

Aldopentosas

Formas cíclicas de la D-Ribosa

C

C

C

CH2OH

OHH

OHH

OHH

CHO

O H

OHH

OH

H

OH

CH2OH

H

O OH

HH

OH

H

OH

CH2OH

HD-Ribosa

(forma abierta)

-D-Ribofuranosa

-D-Ribofuranosa

Archivo PDB

Aldohexosas

OH

OHOH

H

H

OH

H

CH2OH

OH

H

O

H

OH

OH

H

H

CH2OH

OH

H

H

OH

D-Manosa(-D-Manopiranosa)

D-Galactosa(-D-Galactopiranosa)

O CH2OH

OHOH

OH

CH2OH

H

H

H

O

OH

OH

CH2OH

H

H

OH

CH2OH

H

-D-Fructofuranosa

-D-Fructofuranosa

CH2OH

C O

C

C

C

CH2OH

HHO

OHH

OHH

D-Fructosa

Cetohexosas:D-Fructosa

O

H

OH

OH

H

H

OH

H

CH2OH

O

5-Glucoconolactona

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

COOH

Ácido Glucónico

O

H

OH

H

OHOH

H

H

OH

H

COOH

O

H

OH

H

OHOH

H

H

OH

H

COOH

Ácido D-Glucurónico Ácido L-Idurónico

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

CH2OH

C

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

CH2OH

HHO

CH2OH

CHO H

CH2OH

Sorbitol Manitol Glicerol

Derivados por reducción

O OH

HHH

OH

CH2OH

H

H

-D-2-Desoxirribosa

O

H

OH

H

OH

CH3

H

OH

OH

H

Ramnosa(6-Desoxi-L-manosa)

OH

OH

CH3

H

OH

OH

H

H

OH

Fucosa(6-Desoxi-L-galactosa)

Desoxiderivados

Aminoderivados

N-Acetilglucosamina(2-desoxi 2-acetamido D-glucosa)

N-acetilgalactosamina(2-desoxi 2-acetamido D-galactosa)

O

H

H

OHOH

H

H

OH

H

HN C

O

CH3

CH2OH

O

H

H

OHOH

H

H

HN C

O

CH3

CH2OH

OH

H

OOH

C

H

H

H

OH

H

NH C

O

CH3

H

C

C

CH2OH

OHH

OHH

HOO

Ácido Siálico(N-acetil neuramínico)

O

H

OH

H

OHOH

H

H

OH

H

CH2 O P

O

O-O-

O

H

OH

H

OOH

H

H

OH

H

CH2OH

P

O

O-O-

Glucosa-6-fosfato Glucosa-1-fosfato

O CH2OH

OHOH

OH

CH2O

H

H

P

O

O-O-

H

O CH2O

OHOH

OH

CH2O

H

H

P

O

O-O-

P

O

O-

O-H

Fructosa-6-fosfato Fructosa-1,6-bisfosfato

CH2O

C O

C

C

OHH

OHH

CH2O P

O

O-

O-

P

O

O-

O-

D-Ribulosa bisfosfato