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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.