HIDRATOS DE CARBONO Se definen, como polihidroxialdehídos o polihidroxiacetonas y sus derivados. Se clasifican en: 1:- Monosácaridos. 2:- Disacáridos. 3:- Oligosacáridos. 4:- Polisacáridos

Funciones. 1:- Combustible metabólico. 2:- Reserva energética. 3:- Componentes de paredes celulares bacterianas. 4:- Componentes de cubiertas celulares. 5:- Reconocimiento celular. 6:- Identificación celular. 6:- Vitaminas.

Monosacáridos. Son sólidos, blancos, cristalinos, muy solubles en agua y de sabor dulce. Están constituidos por una sola unidad de polihidroxialdehido o polihidroxicetona. El más abundante es la D-glucosa. Tienen la fórmula empírica (CH20)n, donde n es igual a 3 ó un número mayor.

Características. Si el grupo carbónilo se encuentra al final de la cadena, el monosacárido es un derivado aldehídico y recibe el nombre de aldosa. Si el grupo carbónilo se encuentra en cualquier otra posición, el monosacárido es un derivado cetónico y recibe el nombre de cetosa. Ej: El gliceraldehido es una aldotriosa y la dihidroxiacetona es una cetotriosa.

Estereoisomeria de los monosacáridos. Todos los monosacáridos, excepto la dihidroxiacetona, presenta uno o más átomos de carbono asimétricos (moléculas quirales). El gliceraldehido contiene un átomo de carbono asimétrico y por lo tanto puede existir en las formas estereoisomeras D y L. Referidas a la configuración del grupo OH del carbono asimétrico más alejado del átomo de carbono carbonílico. Las más importantes son:(aldohexosas) D-gliceraldehido, D-glúcosa, D-manosa y D-galactosa. (cetohexosas) D-fructosa, D- ribulosa y dihidroxiacetona.

Enantiómeros. También conocidos como isómeros ópticos (estereoisómeros). Se caracterizan por ser imágenes especulares no superponible, uno de otro. Ej: el D - gliceraldehido presenta dos estereoisómeros (D y L).

Epímeros. Se definen como aquellos azucares que difieren únicamente en la configuración de un átomo de carbono específico. Ej. La D-glúcosa y la D-manosa son epímeros respecto del carbono 2. La D-glúcosa y D-galactosa son epímeros respecto del carbono 4.

Tautómeros. Isómeros estructurales que difieren en la localización de sus átomos de H y dobles enlaces y que pueden interconvertirse, a través, de un intermediario enediol inestable.

Mutarrotación. Cambio en la rotación óptica de las formas alfa y beta de la D-glúcosa en solución, al llegar a una mezcla en equilibrio constituida por 1/3 de alfa D-glúcosa y 2/3 de beta D-glúcosa, con una rotación de 52,7º. Estos antecedentes y otros permiten deducir una estructura de anillo predominante en la naturaleza (99%), formada por 6 eslabones (piranosa). Las cetohexosas formarían anillos de 5 eslabones (furanosas).

Reacción ácido/base sobre monosacáridos. Los ácidos concentrados producen deshidratación de los azúcares para rendir furfurales, derivados aldehídicos del furano. Ej. D-glucosa + HCl --- 5-hidroximetilfurfural. Las bases diluidas inducen a reordenamiento alrededor del átomo de carbono anomérico y su carbono adyacente, sin afectar a los sustituyentes en los demás átomos de carbono. D-glúcosa + alcal i= D-glucosa, D-fructosa, D-manosa.

Derivados de los monosacáridos. 1:- Glucósidos. Las aldopiranosas reaccionan con los alcoholes en presencia de un ácido mineral, formando alfa y beta-glucósidos. El enlace glucosídico formado se produce entre el carbono anomérico y el grupo OH del alcohol. 2:- N- glucosilamina. Las aldosas y cetosas reaccionan con las aminas formando N- glucosilaminas. Se encuentran en los nucleótidos y ácidos nucleícos.

Derivados de los monosacáridos. 3:- O-acil-derivados. Los grupos hidróxilos libres de los monosacáridos pueden acilarse, los cuales son útiles en la determinación de estructuras. 4:- O-metil-derivados. Los grupos hidróxilos de los monosacáridos pueden metilarse, con mayor facilidad el grupo OH del carbono anomérico en presencia de metanol.

Derivados de los monosacáridos. 5:- Osazonas. Los monosacáridos en disolución ácida a 100ºC reaccionan con un exceso de fenilhidracina y forman fenilosazona. Insolubles en agua, donde cristalizan con facilidad. 6:- Azúcares alcoholes. El grupo carbónilo de los monosacáridos puede reducirse por hidrógeno gaseoso en presencia de catalizadores metálicos.Ej. D-glucitol. D-manitol. D-glicerol. Inósitol.

Derivados de los monosacáridos. 7:- Azúcares-ácidos. a:-Acidos aldónicos: Las aldosas se oxidan en su átomo de carbono aldehídico por oxidasas suaves. Ej.hipoyodito de sodio. D-glucónico b-Acidos aldáricos: Un oxidante más fuerte como el ácido nítrico actúa en el átomo de carbono aldehídico como en el portador del OH primario. Ej. Ac. D - glucárico. c-Acidos urónicos: Sólo el átomo de carbono portador del grupo OH primario se oxida. Ej: D - glucorónico, D -galacturónico, etc.

Derivados de los monosacáridos. 8:- Fosfatos de azúcares. Se encuentran en todas las células vivas, donde actúan como intermediarios en el metabolismo de los glúcidos. 9:- Desoxiazúcares. El más abundante es la 2 - desoxi - D - ribosa, azúcar componente del DNA.

Derivados de los monosacáridos. 10:- Aminoazúcares. La D - glucosamina y D - galactosamina son dos aminoazúcares muy difundidos. En estos el OH del C 2 se halla sustituido por un grupo amino. La D-glucosamina se encuentra en los tejidos de los vertebrados y en la quitina. Polisacárido estructural del exoesqueleto de los insectos y crustáceos

Derivados de los monosacáridos. 11:- Acidos murámico y neuramínico. Son importantes sillares de la construcción de polisacáridos estructurales. El ácido N-acetilmurámico es la unidad estructural del esqueleto polisacárido de las paredes bacterianas. El ácido N-acetilneuramínico es un sillar importante de las cadenas de polisacáridos halladas en las glucoproteínas y glucolípidos de las cubiertas celulares de los tejidos animales.

Disacáridos. Contituidos por dos unidades de monosacáridos unidos por un enlace glucosídico. Los más abundantes son la maltosa, lactosa, sacarosa, celobiosa y gentobiosa.

Propiedades de los disacáridos. 1:- Los dos monómeros que la conforman y sus configuraciones pueden ser del mismo tipo o diferentes (piranosa o furanosa). 2:- Los átomos de carbono que participan de los enlaces por lo general son 1---- 1 (trealosa), 1 --- 2 (sacarosa), 1 ---- 4 (lactosa) y 1 ---- 6 (gentiobiosa).

Propiedades de los disacáridos. 3:- El orden de los monómeros en el disacásrido determinará ciertas propiedades químicas, como por ejemplo: disacáridos reductores y no reductores. 4:- Posición del grupo OH del C1 en el enlace glucosídico, determinará las formas anoméricas alfa o beta. Presenta importancia en la topografia de la molécula y que determina la especificidad enzima-sustrato. Ej:La maltosa y celobiosa se hidrolizan por enzimas diferentes.

Enlace glucosídico. Reacción que se produce entre el grupo hidróxilo de un alcohol con el átomo de carbono anomérico de las formas piranósicas y furanósicas de las aldohexosas. En los sistemas biológicos esta reacción es catalizada por enzimas específicas que activan grupos funcionales que favorecen la reacción, desde el punto de vista termodinámico.

Maltosa. Formada como producto intermedio en la acción de las amilasas sobre el almidón. Constituida por dos restos D-glúcosa. Ambas se hallan en forma de piranosas. La configuración del átomo de carbono anomérico es alfa. El primer resto de glucosa no puede oxidarse, pero el segundo sí, al cual se le denomina extremo reductor.

Celobiosa. Unidad disacárida que se repite en la celulosa. Se presenta un enlace glucosídico beta 1---4. Gentiobiosa. Constituida por unidades de glucosa con enlaces glucosídicos beta 1--6. Se considera como azúcar reductor por presentar un átomo de carbono anomérico libre.

Lactosa. Se encuentra sólo en la leche. Su hidrólisis produce D-galactosa y D-glucosa. Sacarosa. Azúcar de caña, formado por D-glucosa y D-fructosa. Abunda en el reino vegetal. No contiene un átomo de carbono anomérico libre, por lo tanto no es un azúcar reductor.

Trealosa. Constituida por dos restos de D-glucosa. Es un disacárido reductor. Se encuentra en la hemolinfa de los insectos.

Trisacáridos. Constituido por tres unidades de monosacáridos. Los más abundantes son la rafinosa encontrada en la remolacha y en otras plantas superiores. Constituida por galactosa, glucosa y fructosa. La melicitosa formada por glucosa, fructosa y glucosa. Se encuentra en la savia de algunas coníferas.