CARBOHIDRATOS Dr José Miguel Moreno 1

Carbohidratos Aldehídos o cetonas polihidroxilados (osas) o productos derivados de ellos por polimerización (ósidos), oxidación, sustitución y esterificación. Fórmula empírica (CH2O)n, n ≥ 3 2

Origen Exógeno: Procedentes de la dieta Hortalizas Legumbres Frutas Papa, plátano, pastas Endógeno: Hígado y corteza renal aminoácidos glucogénicos glicerol de las grasas 3

Funciones Fuente energética (4 kcal/g) Reserva de energía Biosíntesis de ácidos grasos Constitución de moléculas complejas Glicoproteínas, ácidos nucleicos, glicolípidos, nucleótidos Aporte de fibra de la dieta facilitándo el tránsito intestinal 4

Clasificación Monosacáridos (osas) Osidos Holósidos (holosacáridos) Heterósidos (Heterosacáridos) 5

Clasificación Monosacáridos (osas): No pueden desdoblarse en estructuras más sencillas por hidrólisis ácida Osidos: Asociación de varias moléculas de osas, a veces con sustancias no glusídicas 6

Monosacáridos Según el número de carbonos Triosas Tetrosas Pentosas Hexosas Heptosas Según la naturaleza del grupo carbonilo Aldosas (función aldehídica) Cetosas (función cetónica) 8

Gliceraldehído Precursor de todas las aldosas Derivados del gliceraldehído involucrados en varias rutas metabólicas (glucólisis y gluconeogénesis)

Dihidroxiacetona Cetotriosa Derivados intermediarios de la glucólisis y gluconeogénesis

Ribosa Estructura de nucleótidos de los ácidos nucleicos ADN y ARN Intermediario de la vía de las pentosas fosfato

Glucosa Carbohidrato de más amplia distribución en la naturaleza Principal molécula de origen exógeno utilizada para la producción de energía a nivel celular

Fructosa Intermediario metabólico en la glucólisis, gluconeogenesis, vía de la hexosamina Puede ser convertida a glucosa en hígado e intestino para su utilización

Galactosa Monosacárido más abundante después de glucosa Constituyente de la lactosa de la leche y de glicoproteínas

Manosa Ribulosa Presente en glicoproteínas humanas y poliósidos Vía de las pentosas fosfato

Carbono asimétrico Carbono que tiene sus cuatro valencias unidas a cuatro grupos diferentes

Proyección de Fisher Permite la representación en un plano de las formas espaciales de las moléculas

Esteroisómeros Misma fórmula molecular y estructural pero se diferencian en la distribución espacial de sus átomos Enantiómeros Disteroisómeros-Epímeros Anómeros 18

Enantiómeros Familia D y L Imágenes especulares que no se pueden superponer Carbono asimétrico más distante al carbonilo

Diasterómeros No son imágenes especulares ni se superponen Difieren en la configuración espacial de por lo menos un carbono quiral

Epímeros Diasteroisómeros que difieren en la configuración espacial de un solo carbono asimétrico

Diasterómeros Numero de posibles diasterómeros = 2n siendo n el número de carbonos asimétricos presentes Alosa

Formación de hemiacetales y hemicetales cíclicos Ciclación de aldosas Hemiacetal cíclico Carbonilo primario (aldehído) + Alcohol Ciclación de cetosas Hemicetal cíclico Carbonilo secundario (cetona) + Alcohol 23

Estructura cíclica de los monosacáridos La forma cíclica convierte al carbono del grupo aldehído en un carbono asimétrico ahora llamado carbono anomérico Pueden producirse dos posibles estructuras cíclicas llamadas anómeros que serán α y β Glucosa (D o L) Glucosa (α o β) (D o L) Glucosa

Proyección de Haworth Anillos de 5 o 6 miembros 6 miembros PIRANO 5 miembros FURANO Glucosa (D o L) Glucosa (α o β) (D o L) Glucosa (α o β) (D o L) Gluco(piranosa o furanosa)

Ciclación según Haword Enumeración a partir del carbono anomérico en sentido a las agujas del reloj Los sustituyentes que en la forma lineal están a la derecha se sitúan hacia abajo, y los que están a la izquierda se sitúan hacia arriba El radical CH2OH (C6 de las hexosas y C5 de las pentosas) ocupa la posición contraria a la que correspondería al OH del último carbono que conforma el anillo si no se hubiera ciclado En las formas α el OH va hacia abajo y en las β va hacia arriba 26

O OH H CH2OH H OH CH2OH O H CH2OH OH CH O α-D-Glucopiranosa MUTARROTACION 1 4 4 1 H CH2OH OH CH O α-D-Glucopiranosa β-D-Glucopiranosa H CH2OH C OH O O OH C CH2OH H Forma aldehido ACICLADA 4 1 4 1 α-D-Glucofuranosa β-D-Glucofuranosa

Derivados de los monosacáridos ESTERES DE FOSFATO OH O- P + R O - R H2O

Dihidroxiacetona fosfato

Gliceraldehído

Glucosa 6 fosfato

Fructosa

Holósidos Combinación exclusiva de varias moléculas de osas mediante enlaces glucosídicos Se clasifican en Oligósidos (oligosacáridos) 2 – 10 monosacáridos Poliósidos (polisacáridos) más de 10 monosacáridos 34

Enlace glucosídico

Disacáridos Condensación de dos moléculas de osas con pérdida de agua Condensación entre el carbono anomérico de un monosacárido y un grupo alcohol secundario o el carbono anomérico de otro monosacárido Reductores (un anómero libre) No reductores (ambos anómeros comprometidos en el enlace glucosídico) 36

Maltosa Glucosa + Glucosa α –D glucopiranosil (1 4) D glucopiranosa

Nomencalatura disacáridos El monosacárido que da su enlace anomérico al enlace se denomina con la terminación osil El otro monosacárido queda con su nombre habitual 38

Lactosa Galactosa + Glucosa β-D- galactopiranosil (1 4) D-glucopiranosa

Sacarosa Glucosa + Fructosa Aα-D- glucopiranosil (1 2) β – D- fructofuranosa

Carbohidratos Monosacáridos (OSAS) OSIDOS Holósidos Heterósidos Oligosacáridos Polisacáridos Peptidoglicanos Glicoproteínas Proteoglicanos

POLISACARIDOS Condensación de más de 10 moléculas de monosacáridos Homopolisacáridos: un mismo tipo de monosacárido Reserva Estructurales Heteropolisacáridos: Diversos tipos de monosacáridos No nitrogenados Nitrogenados 43

Homopolisacáridos Reserva Almidón Glucógeno Estructurales Celulosa 44

Almidón Principal carbohidrato de reserva de las plantas Presente en papas, arroz, maíz y trigo Más de la mitad de los carbohidratos son ingeridos en forma de almidón 45

Almidón Conformado por moléculas de α-amilosa y amilopectina α-amilosa: Cadena lineal de unidades de glucosa unidas por enlace α(1 4) Amilopectina: Cadena de moléculas de glucosa unidas por enlace α(1 4) con puntos de ramificación α(1 6) cada 24 a 30 residuos

Amilopectina 47

Glucógeno Principal polisacárido de reserva en el humano Almacenado principalmente en hígado y músculo esquelético Reservorio nutricional de glucosa que permite su rápida movilización Moléculas de D-glucosa unidas por enlaces α(1 4) y α(1 6) con ramificaciones cada 8 a 12 residuos. Mayor solubilidad

Celulosa Polisacárido estructural más abundante de la pared de las plantas. También en madera, papel y algodón. No es digerible Utilizada como herramienta terapéutica contra el estreñimiento Moléculas de glucosa unidas por enlaces β (1 4)

Heteropolisacáridos No nitrogenados Nitrogenados Agar Goma arábiga Hemicelulosas Pectinas Nitrogenados Glicosaminoglicanos 50

Glicosaminoglicanos Glucosamina: Sustitución de grupo hidroxilo por grupo amino Acido urónico: Oxidación de un carbono Glicosaminoglicanos: glucosamina + ácido urónico 51

Glicosaminoglicanos Estructurales Acido hialurónico: presente en tejido conectivo Condroitina: Cornea y cartílago Dermatán sulfato: piel, tendones, válvulas cardíacas, vasos sanguíneos Queratán sulfato: cartílago, córnea, huesos, nucleo pulposos de discos intervetabrales 53

Glicosaminoglicanos Funciones: Absorción de presión del cartílago Cemento intermolecular Filtro molecular Desarrollo de estructuras fibrosas extracelulares Fijación de agua y cationes Lubricantes 54

Glicosaminoglicanos Secreción: Heparina: Propiedades anticoagulantes Mucoitín sulfato: Protección de los epitelios 55

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