carbohidratos - bioquímica
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FACULTAD DE MEDICINA HUMANA
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OBTENCIÓN DE CARBOHIDRATOS
Los carbohidratos son sintetizados por todos losvegetales verdes, a través del proceso denominado fotosíntesis, que se representa como sigue:
6CO2 + 6H2O + Luz → C6H12O6 + 6O2 (673 Kcal.)
Tanto en el hombre como en los animalesterrestres, los carbohidratos suministrados enla dieta son la principal fuente de energíametabólica (ATP). Esta reacción se representade la siguiente manera:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38 ATP
El término genérico "Carbohidrato" incluye monosacáridos,oligosacáridosderivadas de
y polisacáridos, así como sustanciasdel grupomonosacáridos por reducción
carbonilo (alditoles), mediante oxidación de uno o másgrupos terminales a ácidos carboxílicos, o por la sustituciónde un grupo hidroxi o más (s) por un átomo de hidrógeno,un gruposimilares."Azúcar"
amino, un grupo tiol o grupos heteroatómicosTambién incluye derivados de estos compuestos.
El término se aplica con frecuencia a losmonosacáridos y oligosacáridos inferiores.Cabe señalar que aproximadamente el 3% de los
(escompuestos enumerados por Chemical Abstracts Servicedecir, más de 360 000) son nombrados por los métodos dela nomenclatura de carbohidratos.
Son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonasquirales oconducen
compuestos que por hidrólisisa éstos.
NOMENCLATURA R-S
CLASIFICACIÓN y NOMENCLATURA
ENANTIÓMEROS D y LConfiguración del penúltimo átomo decarbono en relación con la del último .
D-gliceraldehído L-gliceraldehído
(Isomeros: 2n)
OHH C HO C H
CHO CHO
CH2 O H CH2 O H
D (+) L (-)
Epímeros
Los
azúcares
que
sólo difieren
en la estereoquímica
de uncarbono se denominan epímeros y el átomo de carbono
cuyaconfiguraci
ónesopuest
ageneralmente
se
especifica.
Si16no e especifica
el número de carbonos, se asume que es un C2.
REPRESENTACIÓN FURANOSA
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REPRESENTACIÓN PIRANOSA
Anómeros de LOS MONOSACÁRIDOS
El carbono hemiacetal se denomina carbono anomérico, que se identifica con facilidad como el único átomo de carbono unido a dos oxígenos. http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/carbohy drates/glucose.swf
En el anómero α, el grupo hidroxilo del carbono anomérico (hemiacetal) está hacia abajo (axial) y en el anómero β hacia arriba (ecuatorial). El anómero β de la glucosa tiene todos sus sustituyentes en posiciones ecuatoriales.
REPRESENTACIÓN CONVENCIONALDE LOS MONOSACÁRIDOS
Fischer modificado Fischer Haworthde
Arabinofuranose - L - representaciones
- D - Ribopiranose
MutarrotaciónUna solución acuosa de D-glucosa
contiene una mezcla en equilibrio de α-D-glucopiranos
a,β-D-glucopiranosa,
yel
un intermedio
de cadena
abierta.
Lacristalización por debajo de 98°Cde 98°C da el anómero beta.
da anómero
alfa
y la cristalización
porencima
Son azúcares en los que se ha sido eliminado eloxígeno de un grupo hidroxilo. Entre los desoxiazúcarestenemos 2-desoxirribosa es uno de los componentesfundamentales del ADN.
2-D-desoxirribosa 6-desoxi-L-galactosa
L-fucosa6-desoxi-L-manosa
L-ramnosa2,6-Didesoxi-D-alosa
Digitoxosa
H
O C
CH2
H C
OH H
C OH
H C
OH CH3
Desoxiazúcares
C
En glicósidos naturales–antibióticos-
Importancia de los ácidos
desoxiribonucleicos DNA
- L-ramnopiranosa2-desoxi-D-ribosa
6-desoxi-- L-manopiranosa
H O
H C HH C OH H C OH
CH2OH
CH3 OH
O OH
OHHO
AMINOAZÚCARES
2-amino - 2-desoxi--D-glucopiranosa
-D-glucosamina
- 2-desoxi--D-galactopiranosa2-amino
condroitina de
-D-galactosamina
Hidrólisis de la
cartílagos y moco nasal
OHCH2OH
O H
ON
H2 OH
Hidrólisis de la quitina de esqueletos de
crustáceos e insectos
HO CH2OH
O H
ON
H2 OH
El ácido N-acetilmurámico, participa en la formación
de su rigidez.
derivado de la N-acetil-glucosamina,las paredes bacterianas y asegura así
N-acetilmurámico
N-neuramínico Ácido N-acetilneuramínico
Obtención de polioles
CH2OH
Sorbitol
ManitolRibitol
D-glucosa
D-manosaD-ribosa
Humectantes
Espesantes
Goma de mascarxilitolIntermedarios Diuréticos
H2/PtHexano EdulcorantesD-glucosa
H2/Ni
CatódicaHO CH2OH
OH HO
HO
HO CH2OH
OH HO
HO O
Obtención de ácidos aldónicos
D-glucosa
D-manosaD-
arabinosa
Ácido
ÁcidoÁcido
D-glucónico
D-manónicoD-Arabónico
Acidificantes
Espesantes
Dosificación (Ca) Estabilizantes
Br2/ H2O
HO CH2OH
OH HO
H
O
COOH
HO CH2OH
OH HO
HO O
Obtención de ácidos aldáricos
COOH
-D-manosa Ácido D-manárico
HOO
OH
Doble--lactona del ácidoD-manáricoDesintosicantesComplejantesAcidificantes
OH
HO O
O
O O
HO
O
O O
H
HNO3/ H2OHO
OH OH
HOCOOH
HO CH2OH
OH O
HOOH
Obtención de ácidos urónicos
2 2HO
-D-manosido Glicósido del ácido D-manurónico
También lactonas de ácido urónico
DesintoxicantesAcidificantes Complejantes
OxidaciónH O
HO COOH
OH O
OR
HO CH2OH
OH O
HOOR
GLICÓSIDOS
O CH3
ENLACE GLICOSÍDICO
ENLACE ACETAL
ENLACE HEMIACETAL
HO CH2OH
O HO
HO
HO CH2OH
O HO
HO OH
AgliconesEl grupo enlazado al carbono anomérico de un glicósido se denomina aglicón.
β
mportantes son los disacáridos.Los más iEn los disacáridos existe unión glicosídica, entre dos
monosacáridos. En ellos es importante saber: cómo se verifica esta unión, a dónde, en qué posición está situado el enlace. Una unión muy común es la1-4´, quiere decir, están comprometidos en el enlace,el C1, carbono anomérico de una unidad y el C4 de laotra unidad .
O OOO
Enlace 1-4´ β
O
O 4´
OH
1 OH
DISACÁRIDOS MALTOSA: Es el azúcar de malta. Grano germinado de cebada que se utiliza en la elaboración de la cerveza. Se obtiene por hidrólisis de almidón y glucógeno. Posee
2 moléculas de glucosa unidos por enlace tipo (1-4)4-O-(α-D-glucopiranosil)-D-glucopiranosa
CH2OHO
HOHO
OH CH2OH Hidroxilohemiacetálico libre
OO
HOOHOH
α-D-glucopiranosil (1→ 4) D-glucopiranosa
6-O-(α-D-glucopiranosil)-α-D-glucopiranosa
DISACÁRIDOSCELOBIOSA: No se encuentra libre en la naturaleza. Seobtiene por hidrólisis de la celulosa. y está formado por dosmoléculas de glucosa unidas por enlace (1-4).
O CH2OH Hidroxilo
HO O
OHOH
4-O-(β-D-glucopiranosil)-D-glucopiranosaβ-D-glucopiranosil (1 →6) D-glucopiranosa
CH2OHHO O hemiacetálico
OH HO libre
DISACÁRIDOSLACTOSA: Es el azúcar de la leche de los mamíferos. Se
encuentra formada por la unión (1-4) de la -D-galactopiranosa y la -D-glucopiranosa.
2 O CH OH HidroxilohemiacetálicoHO O
OHOH
4-O-(β-D-galactopiranosil)-D-glucopiranosaβ-D-galactopiranosil (1→4) D-glucopiranosa
OH CH OH2 O
OH HO libre
DISACÁRIDOSSACAROSA: Es el disacárido no reductor, ya quelos dos carbonos anoméricos de la glucosa y
-1,fructosa están implicados en el enlace G( -2).
CH2OH4
HO 5
13 OH
OCH2OH
1
α-D-glucopiranosil-β- D- fructofuranósido
6
O
HO 2
6
O5
OH 2
4 3 CH2OH
OH
' .. ..'
...,-
Son polímeros naturales, llamados poliósidoso glucanos, macromoléculas, formadas por
de de
cientos o milesDos
de unidadesmonosacáridos. ejemplos típicospolisacáridos son el almidón y la celulosa.
ALMIDÓN El almidón está formado por una cadena
14, con enlaces 1 6 en los puntos deramificación. Los
almidóndos
sonconstituyentes
principales del la amilosa y laamilopectina.
AMILOSA constituye de un 15 a un 20% del almidóny tiene estructura helicoidal no ramificada, soluble en agua, da color azul con el yodo.
Amilosa helicoidal.La amilosa helicoidal forma un complejo de transferencia de carga de color azul con el yodo molecular.
% del almidón y
ALMIDÓNAMILOPECTINA constituye un 80-85consiste enresiduos de
cadenas muy ramificadas, de 24 o 30lasglucosa unidos por enlaces 14 en
cadenas y por enlaces 16 en los puntos deramificación, insoluble en agua, da color rojo a púrpura con el yodo.
Polisacárido más abundante en la naturaleza, es el tejido desostén de las plantas, está asociada con las hemicelulas y la
lignina. La celulosa está formada por unidades de D(+)-glucosa, los enlaces en el polisacáridos son β 1,4´: de enlace los carnívoros no pueden romperlo y por pueden utilizar la glucosa como nutriente.La celulosa forma microfibrillas de 14 000 unidades o
este tipo tanto no
más, quese torcionan y se unen a otras por puente de hidrógeno. Lamasa molecular varía entre 250 000 y 1 x 106 o más.
OHO CH2OHHO OHOHO O
CH2OH OOH CH OH
CH2OHO
O O HO OH
O HO O
2
l polisacárido que se almacena en
or
Polisacárido de granSe
importancia estructural en loslosinvertebrados. puede encontrar en
exoesqueletos de crustáceos e insectos. Las unidadesbásicas son N-acetil- -D-glucosaminas unidas penlaces [14] glucosídicos.
inoglucano, del griego
cosaminoglucano, regula la hidratación e
Es un glucosaminoglucanos, que son importantesextracelularconstituyentes estructurales de la matriz
formandel cartílago, como los que los tejidosvasosconectivos del cuerpo, cartílago, piel,
sanguíneos, así como los ligamentos y los tendones.-D-glucuronato(13)-4-sulfato-2-N-acetil-glucosamina
-D-
ÁCIDOS NUCLEICOS
Polímero ARNLos ácidos nucleicos están formadospor unidade
sde ribofuranósi
doenlazadas mediante uniones fosfato.
Enlaces fosfato
Dos nucleótidos
estánenlazados mediante una
uniónfosfato entre el grupo fosfato 5' de uno y el grupo hidroxilo 3' de otro.Una
molécula
de ARNsiempre tiene dos
extremos(a no ser
que
esté
en laforma de un gran anillo). Unextremo tiene un grupo 3' libre y el otro extremo tiene libre un grupo 5'.
Ribonucleótidos comunes.
Son ribonucleósidos esterificados por el ácido fosfórico ensu posición 5'; el grupo
-CH2OH seencuentra
enelextremode
lacadena
deribosa.
Los ribonucleósidos se unen
a través de enlaces de fosfato
Desoxirribonucleósidoscomunes.
Los
cuatro
desoxirribonucleósidos
que
constituyen
elADN
La estructura del polímero de ADN es similar a la del
ARN,excepto en que no tiene grupos hidroxilo en los
átomos decarbono 2' de los anillos de ribosa.
NUCLEÓTIDOSLos nucleótidos, además de su papel en la formación de los ácidosnucleícos, tienen una función independiente y vital para la vidacelular. Cuando un nucleótido se modifica por la unión de dos gruposfosfato, se convierte en un transportador de energía, necesario paraque se produzcan numerosas reacciones químicas celulares. Laenergía en los nucleótidos modificados, esta disponible en cantidadesconvenientes y aceptado en forma generalizada.El principal portador de energía, en casi todos los procesos biológicos,es una molécula llamada adenosín trifosfato o ATP .
BIBLIOGRAFÍA
http://www.uam.es/departamentos/ciencias/qorg/docencia_red/qo/l19/reac1.htmlhttp://www.fao.org/docrep/field/003/AB492S/AB492S02.htmhttp://quimica-csfisicas.blogspot.com/2010/08/acidos- nucleicos.html
El éxito en la vidasiempre adelante.
consiste en seguir
Samuel Johnson