UNIDAD 4 GLÚCIDOS

DEFINICIÓN Los glúcidos son compuestos orgánicos constituidos por carbono, hidrógeno y oxígeno; en algunos casos pueden tener además otros elementos químicos como nitrógeno o azufre. Se les ha llamado hidratos de carbono porque algunos responden a la fórmula general C n (H 2 O) m y azúcares por su sabor dulce, aunque sólo los de baja masa molecular lo tienen. Algunos son moléculas de relativamente baja masa molecular; la glucosa tiene una masa molecular (MM) =180 daltons (da). Otros, como el almidón, tienen MM = da y son grandes moléculas (macromoléculas).

GLÚCIDOS CARACTERÍSTICAS Químicamente, los glúcidos son polialcoholes con grupo funcional carbonilo (aldehído o cetona), lo cual los convierte en polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas.

GLÚCIDOS CARACTERÍSTICAS Un polihidroxialdehído es un compuesto orgánico que tiene una función aldehído en el primer carbono y en los restantes carbonos una función alcohol. Las polihidroxicetonas en lugar de una función aldehído tienen una función cetona, normalmente en el carbono 2. Los monosacáridos que tienen función aldehído se llaman aldosas y cetosas los que tienen una función cetona.

GLÚCIDOS FUNCIONES BIOLÓGICAS - ENERGÉTICA: La glucosa, sacarosa, glucógeno y almidón son sustancias energéticas. Los seres vivos obtienen energía de ellas o las usan para almacenar energía. Esta energía está contenida en determinados enlaces que unen los átomos de estas moléculas. - ESTRUCTURAL: Celulosa y quitina son estructurales. Forman parte de las paredes de las células vegetales (celulosa) o de las cubiertas de ciertos animales (quitina). - INFORMACIÓN HEREDITARIA: ribosa y desoxirribosa forman parte de los ácidos nucleicos.

GLÚCIDOS CLASIFICACIÓN Homopolisacáridos Heteropolisacáridos Glucolípidos Glucoproteínas

GLÚCIDOS CLASIFICACIÓN -Monosacáridos u osas: Son los más sencillos. No son hidrolizables; esto es, no se pueden descomponer por hidrólisis en otros glúcidos más simples. Constituyen los monómeros a partir de los cuales se forman los demás glúcidos. Según el grupo funcional que presentan se puede hablar de: a) ALDOSAS: grupo funcional aldehído b) CETOSAS: grupo funcional cetona.

GLÚCIDOS CLASIFICACIÓN - Ósidos: Formados por la unión de varios monosacáridos mediante enlaces "O-glucosídicos", pudiendo poseer en su molécula otros compuestos diferentes de los glúcidos. Son hidrolizables, descomponiéndose en los monosacáridos y demás compuestos que los constituyen. Se dividen en: a) HOLOSIDOS: están constituidos por carbono, hidrógeno y oxígeno, exclusivamente. A su vez se subclasifican en: - Oligosacáridos: entre 2 (DISACÁRIDOS) y 9 monosacáridos - Polisacáridos: un gran número de monosacáridos. b) HETEROSIDOS: Formados por osas y otros compuestos que no son glúcidos (lípidos o proteínas). Por lo tanto, además de carbono, hidrógeno y oxígeno, contienen otros elementos químicos.

Osas Monosacáridos Ósidos aldosas cetosas holósidos heterósidos Triosas Tetrosas Pentosas. Hexosas. Heptosas. oligosacásidos polisacáridos homopolisacáridos heteropolisacáridos glucolípidos glucoproteínas La misma clasificación anterior disacáridos

GLÚCIDOS MONOSACÁRIDOS

PROPIEDADES Propiedades químicas: El grupo carbonilo reduce fácilmente los compuestos de cobre (licor Fehling) y de plata oxidándose y pasando a grupo ácido. Esta propiedad es característica de estas sustancias y permite reconocer su presencia, pues la reducción de las sales cúpricas del licor de Fehling a cuprosas hace virar el reactivo del azul al rojo ladrillo. Propiedades físicas: Los monosacáridos son sólidos, cristalinos, incoloros o blancos, de sabor dulce. Como los grupos hidroxilo son polares, los monosacáridos son muy solubles en agua, pues se establecen enlaces polares con las moléculas de agua.

MONOSACÁRIDOS CLASIFICACIÓN Los monosacáridos responden a la fórmula empírica C n (H 2 O) m. El valor de n normalmente está comprendido entre 3 y 7. Según el número de átomos de carbono se clasifican en : -Triosas n=3 -Tetrosas n=4 -Pentosas n=5 -Hexosas n=6 -Heptosas n=7 Así, un monosacárido con 4 átomos de carbono y con la función aldehído será una aldotetrosa; si tiene 6 átomos de carbono y una función cetona, será una cetohexosa, y así sucesivamente.

MONOSACÁRIDOS CLASIFICACIÓN Las fórmulas lineales de los monosacáridos se escriben con el carbono 1, el carbono que lleva la función aldehído o el carbono más próximo a la función cetona, en la parte superior y el resto de los carbonos en orden descendente. Aldopentosa Cetotetrosa

MONOSACÁRIDOS EPÍMEROS D- ALDOSAS Triosas  Tetrosas  Pentosas  Hexosas 

MONOSACÁRIDOS EPÍMEROS D- CETOSAS Triosas  Tetrosas  Pentosas  Hexosas 

MONOSACÁRIDOS TRIOSAS (C3) El gliceraldehído y la dihidroxiacetona se encuentran en forma de ésteres fosfóricos, en el interior de las células de la mayoria de los organismos, donde participan como intermediarios en el metabolismo de la glucosa y de otros glúcidos. No forman estructuras cíclicas.

MONOSACÁRIDOS TETROSAS (C4) La eritrosa es un compuesto intermediario de secuencias bioquímicas en los procesos de nutrición autótrofa. Como el resto de las tetrosas, no forma una estructura cíclica.

MONOSACÁRIDOS PENTOSAS (C5) Ribosa: Es un componente estructural de nucleótidos en estado libre, como el ATP( adenosintrifosfato); y de ácidos nucleicos, como el ácido ribonucleico (ARN). Xilosa: Es el componente del polisacárido xilano, presente en la madera. Arabinosa: Es uno de los pocos monosacáridos que en la naturaleza se presenta en forma de L. Se encuentra en forma de goma arábica. Ribulosa: Actúa como intermediario activo en la fijación del dióxido de carbono atmosférico en los organismos autótrofos. Al ser una cetopentosa, no presenta estructura cíclica.

MONOSACÁRIDOS HEXOSAS (C6) La glucosa, también llamada azúcar de la uva, es el principal nutriente de los seres vivos. Gracias a la respiración celular es degradada parcial o totalmente para obtener energía. Se encuentra libre en el citoplasma celular, en los frutos y en la sangre. Además, es el constituyente de los polisacáridos más comunes, almidón y celulosa, en vegetales, y glucógeno en animales.

MONOSACÁRIDOS HEXOSAS (C6) La fructosa se encuentra en las frutas, libre o unida a la glucosa, formando el disacárido sacarosa. Actúa en el líquido seminal como nutriente de los espermatozoides. Las células hepáticas la transforman en glucosa, por lo que tiene un valor nutriente equivalente. Se denomina también levulosa, por ser una molécula fuertemente levógira.

MONOSACÁRIDOS HEXOSAS (C6) Galactosa: No se encuentra libre, forma parte de la lactosa (disacárido de la leche), de polisacáridos complejos y de heterósidos. Manosa: Es un componente de polisacáridos presentes en vegetales, bacterias, levaduras y hongos. Forma parte de la estreptomicina; sustancia con atividad antibiótica.

BLOQUE I ORIENTACIONES – 4 Definir glúcidos y clasificarlos. Diferenciar monosacáridos, disacáridos y polisacáridos Los glúcidos son compuestos orgánicos constituidos por carbono, hidrógeno y oxígeno; en algunos casos pueden tener además otros elementos químicos como nitrógeno o azufre. Se les ha llamado hidratos de carbono porque algunos responden a la fórmula general C n (H 2 O) m y azúcares por su sabor dulce, aunque sólo los de baja masa molecular lo tienen. Algunos son moléculas de relativamente baja masa molecular; la glucosa tiene una masa molecular (MM) =180 daltons (da). Otros, como el almidón, tienen MM = da y son grandes moléculas (macromoléculas).

BLOQUE I ORIENTACIONES – 4 (cont.) Definir glúcidos y clasificarlos. Diferenciar monosacáridos, disacáridos y polisacáridos

Conviene saber ejemplos de cada tipo, siempre y cuando no se confundan. BLOQUE I ORIENTACIONES – 5 Clasificar los monosacáridos en función del número de átomos de carbono. Reconocer y escribir las fórmulas desarrolladas de los siguientes monosacáridos: Glucosa, fructosa y ribosa. Destacar la importancia biológica de los monosacáridos.

BLOQUE I ORIENTACIONES – 5 (cont.) Clasificar los monosacáridos en función del número de átomos de carbono. Reconocer y escribir las fórmulas desarrolladas de los siguientes monosacáridos: Glucosa, fructosa y ribosa. Destacar la importancia biológica de los monosacáridos. Sí se pide específicamente “reconocer y escribir las fórmulas desarrolladas de los siguientes monosacáridos: glucosa, fructosa y ribosa.” Aldosa de 6 átomos de C Aldosa de 5 átomos de C Cetosa de 6 átomos de C

BLOQUE I ORIENTACIONES – 5 (cont.) Clasificar los monosacáridos en función del número de átomos de carbono. Reconocer y escribir las fórmulas desarrolladas de los siguientes monosacáridos: Glucosa, fructosa y ribosa. Destacar la importancia biológica de los monosacáridos. Pentosas Las más importantes son: Ribosa: Es un componente estructural de nucleótidos en estado libre, como el ATP( adenosintrifosfato); y de ácidos nucleicos, como el ácido ribonucleico( ARN). Xilosa: Es el componente del polisacárido xilana, presente en la madera. Arabinosa: Es uno de los pocos monosacáridos que en la naturaleza se presenta en forma de L. Se encuentra en forma de goma arábica. Ribulosa: Actúa como intermediario activo en la fijación del dióxido de carbono atmosférico en los organismos autótrofos. Al ser una cetopentosa, no presenta estructura cíclica. Hexosas Las más comunes son: Glucosa: También llamada azúcar de la uva. Es el principal nutriente de los seres vivos que, mediente la respiración celular, es degradado parcial o totalmente para obtener energía. Se encuentra libre en el citoplasma celular, en los frutos y en la sangre. Además, es el constituyente de los polisacáridos más comunes, almidón y celulosa, en vegetales, y glucógeno en animales Galactosa: No se encuentra libre, forma parte de la lactosa( disacárido de la leche), de polisacáridos complejos y de heterósidos. Manosa: Es un componente de polisacáridos presentes en vegetales, bacterias, levaduras y hongos. Forma parte de la estreptomicina; sustancia con atividad antibiótica. Fructosa: Se encuentra en las frutas, libre o unida a la glucosa, formando el disacárido sacarosa. Actúa en el líquido seminal como nutriente de los espermatozoides. Las células hepáticas la transforman en glucosa, por lo que tiene un valor nutriente equivalente. Se denomina también levulosa, por ser una molécula fuertemente levógira.

MONOSACÁRIDOS CICLACIÓN

MONOSACÁRIDOS CICLACIÓN

MONOSACÁRIDOS CICLACIÓN DE ALDOSAS CARBONO ANOMÉRICO HEMIACETAL ÚLTIMO CARBONO ASIMÉTRICO H2OH2O H2OH2O

MONOSACÁRIDOS CICLACIÓN – PROYECCIÓN DE HAWORTH 1.La forma abierta de la molécula, en proyección de Fisher, se gira 90º y se proyecta sobre un plano horizontal 2. Lo molécula se representa plegada, lo cual es una forma más real. En esta situación, el carbono del grupo carbonilo se encuentra cercano al último carbono asimétrico (penúltimo carbono de la molécula), el cual sufre rotación y deja al último carbono con grupo alcohol por encima del plano de proyección. Se forma un grupo hemiacetal entre el carbono y el último carbono asimétrico con la entrada y salida de una molécula de agua. 3.Se cicla la molécula y se origina una estructura pentagonal (furano) o hexagonal (pirano) 4.Los grupos –OH y –H situado a la derecha en la proyección de Fisher quedan hacia abajo en la proyección de Haworth, y los que estaban a la izquierda se sitúan hacia arriba.

MONOSACÁRIDOS CICLACIÓN DE ALDOSAS Hexágono = pirano rotación ciclación Giro 90º H2OH2O H2OH2O

MONOSACÁRIDOS CICLACIÓN DE ALDOSAS – PROYECCIÓN DE HAWORTH H2OH2O H2OH2O

MONOSACÁRIDOS CICLACIÓN DE CETOSAS CARBONO ANOMÉRICO HEMICETAL ÚLTIMO CARBONO ASIMÉTRICO H2OH2O H2OH2O

MONOSACÁRIDOS CICLACIÓN – PROYECCIÓN DE HAWORTH 1.La forma abierta de la molécula, en proyección de Fisher, se gira 90º y se proyecta sobre un plano horizontal 2. Lo molécula se representa plegada, lo cual es una forma más real. En esta situación, el carbono del grupo cetona, el cual contiene al primer carbono con grupo alcohol, sufre rotación y se une mediante enlace hemicetal (con entrada y salida de una molécula de agua) al último carbono asimétrico, el cual sufre rotación y deja al último carbono con grupo alcohol por encima del plano de proyección. 3.Se cicla la molécula y se origina una estructura pentagonal (furano). 4.Los grupos –OH y –H situado a la derecha en la proyección de Fisher quedan hacia abajo en la proyección de Haworth, y los que estaban a la izquierda se sitúan hacia arriba.

MONOSACÁRIDOS CICLACIÓN DE CETOSAS Pentágono = furano rotación Giro 90º ciclación H2OH2O H2OH2O

MONOSACÁRIDOS CICLACIÓN DE CETOSAS – PROYECCIÓN DE HAWORTH H2OH2O H2OH2O

MONOSACÁRIDOS CICLACIÓN - PROYECCIÓN DE HAWORTH

Osas Monosacáridos Ósidos aldosas cetosas holósidos heterósidos Triosas Tetrosas Pentosas. Hexosas. Heptosas. oligosacásidos polisacáridos homopolisacáridos heteropolisacáridos glucolípidos glucoproteínas La misma clasificación anterior disacáridos

GLÚCIDOS ÓSIDOS

GLÚCIDOS ÓSIDOS

ENLACE O-GLUCOSÍDICO

ÓSIDOS ENLACE O-GLUCOSÍDICO MONOCARBONÍLICO

BLOQUE I ORIENTACIONES – 6 Describir el enlace glucosídico como característico de los disacáridos y polisacáridos. ENLACE O-GLUCOSÍDICO Los monosacáridos pueden unirse entre sí para constituir otros glúcidos más complejos (ósidos). Esta unión se denomina condensación o polimerización (cuando se unen muchos monosacáridos) y se llava a cabo entre dos grupos hidroxilo de moléculas distintas. En la reacción de enlace se libera una molécula de agua y se produce la unión de los dos monosacáridos por el oxígeno de uno de los dos grupos hidroxilo implicados. La reacción inversa se denomina hidrólisis y se produce gracias a la adición de una molécula de agua, la cual rompe el enlace O-glucosídico y regenera los dos grupos hidroxilo, de forma que ambos monosacáridos quedan separados. En algunos glúcidos la unión de un grupo amino da enlace N-glucosídico.

BLOQUE I ORIENTACIONES – 6 (cont.) Describir el enlace glucosídico como característico de los disacáridos y polisacáridos. Polimerización Hidrólisis

DISACÁRIDOS DEFINICIÓN Son oligosacáridos formados por dos monosacáridos. Son solubles en agua, dulces y cristalizables. Pueden hidrolizarse y ser reductores cuando el carbono anomérico de alguno de sus componentes no está implicado en el enlace entre los dos monosacáridos. La capacidad reductora de los glúcidos se debe a que el grupo aldehído o cetona puede oxidarse dando un ácido.

DISACÁRIDOS SACAROSA Formada por una α-D- glucosa y una β-D-fructosa unidas por enlace α(1  2). Es el azúcar de consumo habitual, se obtiene de la caña de azúcar y remolacha azucarera. Forma parte de la savia elaborada de los vegetales. Se produce en las hojas y es transportada hasta los órganos no fotosintéticos donde se usa como fuente de energía. Es el único disacárido no reductor, ya que los dos carbonos anoméricos de la glucosa y fructosa están implicados en el enlace glucosídico α (1  2 ) α-D-glucopiranosil (1  2) β-D-fructofuranósido 21

DISACÁRIDOS LACTOSA Formada por una β-D- galactosa y una glucosa unidas por enlace β(1  4). La lactosa es el disacárido más importante en la leche. Es por tanto el llamado azúcar de la leche de los mamíferos. Así, por ejemplo, la leche de vaca contiene del 4 al 5% de lactosa. Tiene poder reductor ya que existe un carbono carbonilo libre. La hidrólisis hace que la lactosa produzca glucosa y galactosa. β-D-galactopiranosil (1  4) α-D-glucopiranosa 41

DISACÁRIDOS MALTOSA Posee dos α-D-glucosas unidas por enlace glucosídico α(1  4). 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. La maltosa existe en pequeñas cantidades en la naturaleza. Sin embargo, la maltosa es muy importante puesto que es uno de los productos hidrolíticos del almidón. Cuando se produce maltosa en el tracto digestivo, ésta se hidroliza para dar dos moléculas de glucosa. La maltosa formada por una α-D-glucosa y una β-D-glucosa se conoce como maltosa en forma β y es más estable que la maltosa en forma α. α-D-glucopiranosil (1  4) α-D-glucopiranosa 4 1

DISACÁRIDOS ISOMALTOSA Formada por dos α-D- glucosas unidas por enlace α(1  6). Se obtiene también de la hidrólisis del almidón y del glucógeno. Se diferencia de la maltosa en el tipo de enlace. α-D-glucopiranosil (1  6) α-D-glucopiranosa 6 1

DISACÁRIDOS CELOBIOSA Formada por dos α-D- glucosas unidas por enlace β(1  4). No se encuentra libre en la naturaleza. Se obtiene por hidrólisis de la celulosa. β-D-glucopiranosil (1  4) β-D-glucopiranosa 4 1

β (1  4) α(1  2) ISOMALTOSA α(1  6) α(1  4) β (1  4)

Osas Monosacáridos Ósidos aldosas cetosas holósidos heterósidos Triosas Tetrosas Pentosas. Hexosas. Heptosas. oligosacásidos polisacáridos homopolisacáridos heteropolisacáridos glucolípidos glucoproteínas La misma clasificación anterior disacáridos

GLÚCIDOS POLISACÁRIDOS

Ramificados lineales POLIMERIZACIÓN Entrecruzados

POLISACÁRIDOS PROPIEDADES Dado que son macromoléculas, los polisacáridos no se disuelven fácilmente en agua y pueden ser insolubles u originar dispersiones coloidales. No son cristalinos ni tienen sabor dulce. Los polisacáridos tampoco poseen carácter reductor, ya que no contienen carbonos anoméricos con grupos hidroxilos libres.

POLISACÁRIDOS CLASIFICACIÓN

POLISACÁRIDOS HOMOPOLISACÁRIDOS

POLISACÁRIDOS RESERVA - ALMIDÓN

POLISACÁRIDOS RESERVA - ALMIDÓN Cadena de amilosa α-D-glucopiranosas con enlaces α(1  4)

POLISACÁRIDOS RESERVA - ALMIDÓN Uniones α(1  4) Ramificaciones α(1  6)

POLISACÁRIDOS RESERVA - ALMIDÓN

POLISACÁRIDOS RESERVA - ALMIDÓN

POLISACÁRIDOS RESERVA - ALMIDÓN

POLISACÁRIDOS RESERVA - ALMIDÓN

POLISACÁRIDOS RESERVA - GLUCÓGENO Estructura semejante a la amilopectina con uniones de glucosas α(1  4) y ramificaciones mucho más frecuentes α(1  6) cada ocho o diez moléculas de glucosa.

POLISACÁRIDOS RESERVA - GLUCÓGENO Es el polisacárido de reserva propio de los eucariotas heterótrofos (hongos y animales). En animales vertebrados se acumula en forma de gránulos visibles en hígado y músculo esquelético (estriado).

POLISACÁRIDOS ESTRUCTURAL - CELULOSA

POLISACÁRIDOS ESTRUCTURAL - CELULOSA Polisacárido estructural de vegetales por ser el componente fundamental de las paredes celulares. Se encuentra en productos tan apreciados como madera, papel o algodón. Su unidad básica es la celobiosa, es decir, uniones de glucosas β(1  4). Las cadenas son generalmente lineales y muy largas. Así pues, es fácil encontrar cadenas de hasta monómeros sin ramificar.

POLISACÁRIDOS HETEROPOLISACÁRIDOS

POLISACÁRIDOS HETEROPOLISACÁRIDOS VEGETALES Hemicelulosa Componente de la matriz de paredes celulares. Contiene xilosa y arabinosa Gomas Sustancias defensivas en las plantas. Contienen arabinosa, ramnosa y galactosa. Ejemplo: goma arábiga Mucílagos Actúan como absorbentes de agua en vegetales, bacterias y algas. Un ejemplo es el agar-agar (D y L galactosa).

POLISACÁRIDOS HETEROPOLISACÁRIDOS ANIMALES MUCOPOLISACÁRIDOS Ácido hialurónico: formado por ácido glucurónico y N-acetilglucosamina. En tejidos conectivos y líquido sinovial de articulaciones Condroitina: su composición es semejante al ácido hialurónico y está en huesos y cartílagos. Heparina: formado por la unión de ácido-D- glucorónico más N-acetil-D-glucosamina. Iinhibe la coagulación de la sangre.

BLOQUE I ORIENTACIONES – 7 Destacar la función estructural y de reserva energética de los polisacáridos

AMILOPECTINA AMILOSA GLUCÓGENO CELULOSA ALMIDÓN BLOQUE I ORIENTACIONES – 7 Destacar la función estructural y de reserva energética de los polisacáridos