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Hidratos de Carbono
• Definición
• Funciones
• Clasificación
• Monosacáridos de importancia
• Isomería
• Derivados biológicamente importantes de los monosacáridos
• Carácter reductor
• Disacáridos
• Polisacáridos
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Ó
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Fuente energética
Reserva energética
Estructural
Reconocimiento celular
Constituyente de: enzimas, ADN, ARN
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Según el número de monómeros: a) MONOSACÁRIDOS
b) OLIGOSACÁRIDOS
c) POLISACÁRIDOS Cátedra de Bioquímica - FOUBA
(CH2O)n n ≥ 3
Unidades monoméricas
Sólidos cristalinos, blancos, solubles en agua, de sabor dulce
Forman isómeros
Poseen poder reductor
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Unión de 2 a 10 monosacáridos
Pueden ser separados por hidrólisis
Solubles en H2O
En general son dulces
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Unión de numerosos monosacáridos
Forman cadenas lineales o ramificadas
Insolubles en H2O
Son insípidos
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• Según su función química
• Según número de átomos de C
ALDOSAS CETOSAS TRIOSAS TETROSAS PENTOSAS HEXOSAS HEPTOSAS
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MONOSACÁRIDOS: CLASIFICACIÓN
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Aldo + triosa
Gliceraldehido
Ceto + triosa
Dihidroxicetona
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l CH.OH l
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Dos compuestos son ISÓMEROS si:
Presentan igual fórmula molecular
Difieren en al menos una propiedad física o química
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ISOMERÍA Estructural Estereoisomería
de cadena
de posición de función
geométrica
óptica
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Isómeros funcionales
Igual fórmula molecular, distinto grupo funcional
C3H6O3
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Igual fórmula estructural
Distinta configuración espacial de alguno de sus C
Presenta C asimétricos o quirales (1 ó más)
Isómeros ópticos
Gliceraldehído
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Isómeros ópticos: Series D y L
aquiral dos estereoisómeros diferentes Cátedra de Bioquímica - FOUBA
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los prefijos D y L se refieren a la configuración del C
secundario más alejado de la función principal Cátedra de Bioquímica - FOUBA
SERIE D: los organismos superiores sólo utilizan
y sintetizan glúcidos de esta serie
SERIE L: son muy escasos los compuestos de esta
serie presentes en estructuras celulares o humores
orgánicos del ser humano
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Imágenes especulares No superponibles
Gliceraldehído
Serie LSerie D
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Los compuestos de igual número de C:
NO SON ENANTIÓMEROS
SON DIASTEROISÓMEROS
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2 C asimétricos = 4 diasteroisómeros
Nº de diasteroisómeros = 2n
donde n = Nº de C asimétricos
la mitad de la serie D y la otra mitad de la serie L
No son imágenes especulares
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Difieren en la configuración de un único C asimétrico
D - manosa D - galactosa D - glucosa Cátedra de Bioquímica - FOUBA
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Fuente de luz
Luz no polarizada
Polarizador
Luz polarizada
Muestra ópticamente activa en SOLUCIÓN gira el plano de la luz
polarizada
Analizador medición de la
desviación
Observador
el plano de polarización de la luz emergente es diferente del de la luz polarizada que entra
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Se expresa en grados
• Dextrógiro (d ó +): desviación en el sentido de las agujas del reloj • Levógiro (l ó -): desviación en sentido contrario
PODER ROTATORIO ESPECÍFICO
Característico de
cada compuesto
Dato experimental
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• Series D y L: relaciones espaciales de los compuestos
comparados con el D y L- gliceraldehído
• dextrógiro (d ó +) o levógiro (l ó -): dato experimental
D (+) glucosa (+52.7º)
D (-) fructosa (- 92.4º) Cátedra de Bioquímica - FOUBA
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Variación del valor del PODER ROTATORIO ESPECÍFICO
D (+) Glucosa
pf = 146 ºC
+ 112 º
Se aislaron 2 formas cristalinas de la D (+) Glucosa:
D (+) Glucosa
pf = 150 ºC
+ 18,7 º
+ 52,7º
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• C1 asimétrico
• Función aldehído potencial responsable de la capacidad reductora Cátedra de Bioquímica - FOUBA
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REACCIÓN DE:
Función aldehído del C1 + Función –OH del C5
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• Surgen como consecuencia de la ciclación del monosacárido
• El C1 de la forma cíclica es un nuevo centro de asimetría
• Las formas α y β son sus dos configuraciones posibles Cátedra de Bioquímica - FOUBA
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Las 2 formas cristalinas aisladas de la D (+) Glucosa: SON SUS ANÓMEROS α y β
α D (+) Glucosa
pf = 146 ºC
+ 112 º
β D (+) Glucosa
pf = 150 ºC
+ 18,7 º
+ 52,7º
1/3 α D (+) Glucosa
2/3 β D (+) Glucosa
en el equilibrio
MEZCLA RACÉMICA
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• C2 asimétrico
• Función cetona potencial responsable de la capacidad reductora Cátedra de Bioquímica - FOUBA
REACCIÓN DE:
Función cetona del C2 + Función –OH del C5
α - D - fructofuranosa
β - D - fructofuranosa
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cetohexofuranosa
D (hacia arriba)
αCátedra de Bioquímica - FOUBA
Estructuras planas de Fisher
Fórmulas de Haworth
Conformación silla o bote
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Anómero α: -OH del C anomérico, al mismo lado del que determina la serie D ó L
Anómero β: -OH del C anomérico, del lado opuesto al que determina la serie D ó L Cátedra de Bioquímica - FOUBA
anillos piranosa y furanosa se representan como un plano grupos funcionales por arriba o por debajo del plano se omiten los C del anillo Cátedra de Bioquímica - FOUBA
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Son conformaciones de menor energía La presencia de enlaces covalentes sencillos no permite moléculas planas C2, C3, C5 y O se encuentran en el mismo plano
estructura silla: extremos de la molécula en diferentes lados respecto al plano
estructura bote (muy inestable): extremos de la molécula del mismo lado respecto al plano
β-D-glucopiranosa
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Esteres fosfóricos
Desoxiazúcares
Aminoazúcares
Azúcares ácidos
Azúcares alcoholes
Acetales
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ÉSTERES FOSFÓRICOS
• Ésteres de monosacáridos con PO4H3 • Intermediarios metabólicos
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DESOXIAZÚCARES
• Producto de la pérdida de O de uno de los grupos –OH • El más abundante: 2-Desoxirribosa • Integra el ADN
β-D-desoxirribosa β-D-ribosa
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β-D-glucosamina
β-D-galactosamina
Pre
sen
tes
en
GA
G y
gli
co
pro
teín
as
β-D-N,acetilglucosamina
β-D-N,acetilgalactosaminaCátedra de Bioquímica - FOUBA
N-acetil manosamina + Ác. pirúvico
Integrante de: Glicoproteínas y glicolípidos de membranas celulares
N – acetil neuramínico ó ác. siálico
Condensación
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AZÚCARES ÁCIDOS:
a) ÁCIDOS ALDÓNICOS
b) ÁCIDOS ALDÁRICOS
c) ÁCIDOS URÓNICOS
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AZÚCARES ÁCIDOS ÁCIDOS ALDÓNICOS
Oxidación C1
(oxidantes suaves)
D-glucosa Ácido glucónico
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AZÚCARES ÁCIDOS ÁCIDOS ALDÁRICOS
Oxidación C1 y C6
(oxidantes fuertes)
D-glucosa Ácido glucárico
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AZÚCARES ÁCIDOS ÁCIDOS URÓNICOS
Oxidación C6
(acción enzimática)
α-D-glucosa Ácido α-D-glucurónico
Polisacáridos complejos: GAG
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AZÚCARES ALCOHOLES • Reducción del grupo C=O • mediante H2 gaseoso • con catalizadores metálicos
Glicerina o glicerol (constituyente de TG)
Xilitol (de aplicación odontológica)
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ACETALES
Hemiacetal cíclico + Alcohol
ACETAL
• Enlace O-glicosídico (C-O-C) • Estable frente a las bases • Se hidroliza en medio ácido y a ebullición • Hidrolizado por enzimas: GLICOSIDASAS
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CARÁCTER REDUCTOR DE LOS MONOSACÁRIDOS
Dan (+) las reacciones de Tollens, Fehling o Benedict
C anomérico libre
responsable de las reacciones de oxido-
reducción
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UNIÓN DE 2 MONOSACÁRIDOS
Entre el C anomérico de uno + cualquier otro –OH del otro
ENLACE GLICOSÍDICO alfa o beta según la configuración del C anomérico
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C anomérico de uno + cualquier -OH del otro
Enlace GLICOSÍDICO
Enlace α ó β
según la configuración del C anomérico
unión de 2 MONOSACÁRIDOS
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AMILOSA
n MALTOSA
Enz. AMILASA
n GLUCOSA
Enz. MALTASA
Presenta capacidad reductora
α-D-glucopiranosil-(1 → 4) α-D-glucopiranosa
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LACTOSA (única en los mamíferos)
Enz. LACTASA
Presenta capacidad reductora
D-GALACTOSA +
D-GLUCOSA
β-D-galactopiranosil-(1 → 4) α-D-glucopiranosa
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CELULOSA
CELOBIOSA
(dímero de glucosa)
Presenta capacidad reductora
β-D-glucopiranosil-(1 → 4) β-D-glucopiranosa
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SACAROSA (origen vegetal)
NO presenta capacidad reductora
D-FRUCTOSA +
D-GLUCOSA
Enz. SACARASA
O-α-D-glucopiranosil-(1 → 2) β-D-fructofuranosa o bien
O-β-D-fructofuranosil-(2 → 1) α-D-fructofuranosa
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Son denominados genéricamente GLICANOS
Blancos, amorfos, insípidos, insolubles en agua o forman soluciones coloidales
Unión de muchos monosacáridos mediante enlace O-glucosídico
NO TIENEN PODER REDUCTOR
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Hidrólisis completa en medio ácido o
por enzimas específicas
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Está formado por amilosa y amilopectina
Gránulos de almidón
Enlaces α - 1,4
Puntos de ramificación α – 1,6
AMILOSA AMILOPECTINA
RESERVA ENERGÉTICA
EN VEGETALES
(20%, fracción soluble)
(fracción insoluble)
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• cadenas lineales
•1000 a 5000 unidades de
α-D-glucosa
• unidas por enlaces α (1-4)
• disposición helicoidal.
• cadena ramificada de α-D-glucosa
• unidas por enlaces α (1-4)
• en ramificaciones enlaces α (1-6)
• ramificaciones c/ 25 residuos
• cadenas laterales de 15 a 25 glucosas
• aspecto arborescente Cátedra de Bioquímica - FOUBA
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glucosa +
maltosa +
dextrinas límites
Amilasa y
Enzimas desramificantes
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almacenamiento de glucosa en células animales (hígado y músculo)
• estructura similar a la amilopectina
• cadenas α(1-4) con ramificaciones α(1-6)
• mayor Nº de ramificaciones (c/8-12 glucosas) Cátedra de Bioquímica - FOUBA
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polímero extracelular
función estructural
confiere rigidez y resistencia
a las paredes celulares vegetales
insolubles en agua
no degradables por enzimas
digestivas humanas
Cadenas de
celulosa
MicrofibrillasPared celular
Célula
vegetal
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• cadenas lineales
• >10000 unidades de β-D-glucosa
• unidas por enlaces β (1-4)
• conformación rígida extendida: c/glucosa está girada 180º respecto a la anterior
180 º largas cadenas rectilíneas
estabilizadas por uniones
puente de Hidrógeno
intracatenarios Cátedra de Bioquímica - FOUBA
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Puentes de H intracatenarios
Hebras
de celulosa
Puentes de H intercatenariosCátedra de Bioquímica - FOUBA
• cadenas lineales
• sucesión de unidades disacarídicas
ÁCIDO URÓNICO + HEXOSAMINA (sulfatada ó acetilada)
β-D-glucuronato + β-D-N,acetilgalactosamina sulfato Condroitin sulfato
β-D-glucuronato + β-D-N,acetilglucosamina Ácido hialurónico
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Proteoglicanos
• > cantidad de HC
• HC = GAG
Glicoproteínas
• > porción proteica
• cadenas glicosídicas cortas
• ramificadas o no
• por hidrólisis = + de 2 monosac diferentes
• D-gal; D-man; N-acetilglucosamina; ác. siálico
• carecen de PO4-3 en su molécula
• ej: glicoesfingolípidos de membrana
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