TEMA 2 ELS GLÚCIDS.

Presentación del tema: "TEMA 2 ELS GLÚCIDS."— Transcripción de la presentación:

1 TEMA 2 ELS GLÚCIDS

2 1. Caracteristiques dels glúcids
Són biomolècules formades bàsicament per carboni (C), hidrogen (H) i oxigen (O), en proporció CnH2nOn Són anomenats sucres, perquè molts són dolços i també glúcids o glícids (deriva de la paraula grega glykys. que significa “dolç”). També s'anomenen hidrats de carboni o carbohidrats.
En tots els glúcids sempre hi ha un grup carbonil, es a dir, un carboni unit a un oxigen mitjançant un doble enllaç. El grup carbonil pot ser un grup aldehid (- CHO), o un grup cetònic (- CO).

3

4 Classificació dels glúcids
Els glúcids es classifiquen segons el nombre de cadenes polihidroxialdehídiques o polihidroxicetòniques que continguin. Se’n distingeixen els tipus següents: Monosacàrids. Són els glúcids que estan constituïts per una sola cadena polihidroxialdehídica o polihidroxicetònica. Oligosacàrids. Són els glúcids que estan formats per la unió de dos a deu monosacàrids. Els mes importants són els disacàrids (unió de dos monosacàrids). Polisacàrids. Són els glúcids formats per la unió de més de deu monosacàrids.

5 Els oligosacàrids i els polisacàrids, per acció d'enzims hidrolases (enzims digestius) o per l'acció d'un àcid, es poden hidrolitzar. També hi ha compostos formats per la unió de glúcids i altres substàncies, com lípids, que formen els glicolípids, o proteïnes, que formen les glicoproteïnes

6 2. Els monosacàrids Són glúcids constituïts per una sola cadena que presenta de 3 a 7 àtoms de carboni. S’anomenen afegint la terminació - osa al nombre de carbonis: triosa, tetrosa, pentosa, hexosa i heptosa.

7 Propietats dels monosacàrids
a) Propietats físiques - Són sòlids cristal·lins. - No es poden descompondre per hidròlisi - De color blanc - De gust dolç. - Hidrosolubles. La solubilitat en aigua és deguda a la polaritat elèctrica dels seus radicals hidroxil (-OH) i radicals hidrogen (-H). Estableixen forces d’atracció elèctrica amb les molècules d’aigua, que també són polars.

8 b) Propietats químiques
- Són capaços d’oxidar-se, és a dir, de perdre electrons, davant d’altres substàncies que quan els accepten es redueixen i alliberen energia. Per aquesta raó, són la font bàsica d'energia de les cèl·lules. - Una altra propietat química dels glúcids és la capacitat que tenen per associar-se amb grups amino (-NH2), o poden reaccionar amb àcids i incorporar grups fosfat (H2PO4) i grups sulfat (-HSO4). - També es poden unir a altres monosacàrids.

9 Procés de reducció del reactiu de Fehling
La capacitat d'oxidació dels monosacàrids s'utilitza al laboratori per a identificar-ne la presencia i per valorar-ne la concentració mitjançant anàlisis qualitatives i quantitatves. Es comprova si redueix o no el reactiu de Fehling. El reactiu de Fehling és una dissolució sulfat de coure en aigua (color blau) Els grups cetònics o aldehids dels monosacàrids s'oxiden i formen un grup àcid (-COOH) alliberant electrons, que són captats pels ions CU2+, que guanyen electrons (es redueixen) i passen a ions Cu+, els cuals formen CU2O, que és insoluble i dóna lloc a un precipitat de color vermell.

10 TRIOSES Són glúcids formats per una cadena carbonada de tres àtoms de carboni. La fórmula empírica de totes dues és C3H6O3 Hi ha dos tipus de trioses: aldotrioses, amb un grup aldehid (gliceraldehid) i cetotrioses, amb un grup cetònic (dihidroxiacetona). Són abundants a l'interior de la cèl·lula (són metabòlits intermedis de la degradació de la glucosa). El segon àtom de carboni del gliceraldehid és asimètric, té els quatre enllaços saturats amb radicals diferents. Es poden distinguir 2 isòmers espacials: D-gliceraldehid (quan el -OH està a la dreta) i L-gliceraldehid (quan el -OH està a l'esquerra) Cada un d'aquests isòmers espacials és l'imatge especular de l'altre. Són estructures enantiomorfes.

11 Cada isomer espacial és imatge especular de l'altre i encara que es giren en l'espai no coincideixen, són estructures diferents. S'anomenen estructures enantiomorfes.

12 Activitat òptica La presència de carbonis asimètrics dóna als monosacàrids la propietat de l’activitat òptica. Quan un raig de llum polaritzada hi incideix, es produeix una desviació en el pla de polarització, i el raig refractat sorgeix amb un altre pla de polarització. - Si el desvien cap a la dreta, s’anomenen dextrogires i se simbolitzen amb el signe +. (D-gliceraldehid és dextrogir, s’anomena D-(+)- gliceraldehid). - Si el desvien cap a l’esquerra, s’anomenen levogires i se simbolitzen amb el signe -. No hi ha relació entre tenir estructura D i ser dextrogira, és a dir, una molècula pot tenir estructura D i ser levogira. La dihidroxiacetona no té cap carboni asimètric i, per tant, no presenta activitat òptica.

13 TETROSES Són monosacàrids formats per una cadena carbonada de quatre àtoms de carboni. La fórmula empírica és C4H8O4 Es distingueixen dues aldotetroses: - Dues aldotetroses, la treosa i l’eritrosa. - Una cetotetrosa, l’eritrulosa En les aldotetroses hi ha dos carbonis asimètrics. Igual que per als altres monosacàrids, la configuració D o L es determina prenent com a referència el carboni asimètric més allunyat del grup carbonil, que en les aldotetroses és el carboni 3.

14

15 PENTOSES Són monosacàrids formats per una cadena carbonada de cinc àtoms de carboni. La fórmula empírica és C5H10O5 En les aldopentoses, com que hi ha tres carbonis asimètrics. En la naturalesa tan sols se’n troben quatre: - La D-ribosa, en l’àcid ribonucleic (ARN) - La D-2-desoxiribosa, en l’àcid desoxiribonucleic (ADN). - La D-xilosa, que forma el polisacàrid xilan de la fusta. - La L-arabinosa, que és un dels components de la goma aràbiga. Entre les cetopentoses cal esmentar la D-ribulosa, que exerceix un paper important en la fotosíntesi (molècula que reacciona amb el CO2) En les pentoses, l'estructura molecular més estable no és lineal sinó cíclica.

16

17 HEXOSES Fòrmules cícliques
Són monosacàrids formats per una cadena carbonada de sis àtoms de carboni. La fórmula empírica és C6H12O6 L'aldohexosa que té més interés en biologia és la glucosa i la cetohexosa més abundant és la fructosa. Fòrmules cícliques La forma més freqüent de representar els monosacàrids és mitjançant projeccions de Fischer, en les quals els enllaços simples formen angles de 90º. Les aldopentoses i les hexoses en dissolució adopten estructures cícliques de forma pentagonal o hexagonal, que es representen amb les anomenades projeccions de Haworth.

18 La ciclació implica que el grup carbonil (aldehid o cetònic) d’un monosacàrid pot reaccionar amb un grup hidroxil (-OH) de la mateixa molècula, formant un anell. Si es tracta d’un aldehid que reacciona amb el –OH, es forma un enllaç anomenat hemiacetal. Si és una cetona, es forma un enllaç anomenat hemicetal. L'anell pot ser pentagonal o furanòsic (per la seva semblança al furan), o hexagonal o piranòsic (per la seva semblança al piran). Una fructosa ciclada serà una fructofuranosa i una glucosa ciclada será una glucopiranosa.

19

20 La posició del -OH unit al carboni anomèric determina dos nous tipus d'estereoisòmers o anòmers:
Anòmer  si el grup -OH queda cap a baix (en posició trans respecte al grup CH2OH, és a dir a l’altra banda del pla) Anòmer  si el grup -OH queda cap a dalt (en posició cis respecte del grup CH2OH, és a dir a la mateixa banda del pla) Els quatre enllaços que poden formar els carbonis es disposen en forma tetraèdrica a l’espai. Per aquesta raó, el cicle hexagonal de la glucosa no és pla, sinó que pren dues conformacions tridimensional conegudes, respectivament, amb el nom de nau i cadira -D-glucopiranosa -D-glucopiranosa

21 Conformació cadira de la a -D - glucosa
6 4 5 H OH 3 6 4 2 H OH 1 1 5 3 2 Conformació cadira de la a -D - glucosa Conformació nau de la  -D - glucosa

22 Aldohexoses Glucosa. És el glúcid més abundant. Aporta la major part de l'energa que necessiten les cèl·lules. S'anomena sucre de raïm. A la sang es troba en concentracions d’1 g/L. Forma polímers i dóna lloc a polisacàrids com el midó, el glicogen o la cel·lulosa. En la naturalesa es troba la D-(+)-glucosa, també anomenada per això dextrosa (glúcid dextrogir). Galactosa. Juntament amb la glucosa forma el disacàrid lactosa, propi de la llet. També es troba com a element constitutiu de molts polisacàrids. Mannosa. Generalment es troba en forma de D-mannosa en alguns teixits vegetals i polimeritzada formant mannosanes, en bacteris, llevats i plantes superiors.

23 Cetohexoses Fructosa. Es troba en forma de D-(-)-fructofuranosa. Es molt levogira, per la qual cosa també s’anomena levulosa. Es troba lliure a la fruita i, associada amb la glucosa, forma la sacarosa. Al fetge es transforma en glucosa.

24 3. L'enllaç O-glicosídic i el N-glicosídic
Es forma entre dos -OH de dos monosacàrids i suposa el despreniment d’una molècula d’aigua. Si només intervé un carboni anomèric, es parla d’enllaç O-glicosídic monocarbonílic. Els disacàrids amb aquest enllaç conserven el poder reductor (maltosa, lactosa,...) Enllaç (1→4)-O-glicosídic

25 Enllaç (1 2)-O-glicosídic
Si intervenen els dos carbonis anomèrics, es parla d’enllaç O-glicosídic dicarbonílic. Els disacàrids que tenen aquest enllaç no conserven el poder reductor (sacarosa,...) Enllaç ( )-O-glicosídic → Si el primer monosacàrid és es formarà un enllaç -glicosídic i si el primer monosacàrid és  es formarà un enllaç -glicosídic.

26 N-glicosídic Es forma entre dos -OH d'un glúcid i un compost aminat. Les principals substàncies derivades dels monosacàrids són els aminoglúcids (D-glucosamina i N-acetilglucosamina). Altres substàncies derivades dels monosacàrids com els polialcohols, el sorbitol, i els glicoàcids, com la vitamina C.

27 4. Els disacàrids Són el resultat de la unió de dos monosacàrids mitjançant enllaç O-glicosídic. Propietats: - Són dolços - Solubles en aigua - Cristal·lins - Color blanc - Hidrolitzables amb enzims o àcids calents. - Reductors quan el carboni anomèric d’algun d’ells no està implicat en l’enllaç. La capacitat reductora es deu a que el grup aldehid o cetònic es pot oxidar

28 Disacàrids d'interés biològic
- Maltosa o sucre de malt. Format per dues molècules de D-glucopiranosa unides per enllaç α (1 → 4). La maltosa es troba lliure en el gra germinat de l'ordi i d'altres llavors. S'utilitza en l’elaboració de la cervesa. - Cel·lobiosa. Format per dues molècules de D-glucopiranosa unides per enllaç β (1 → 4). S'obté per hidròlisi de la cel·lulosa. - Lactosa. Format per una molècula de D-galactopiranosa i una altra de D-glucopiranosa per mitjà de l'enllaç β (1 → 4). Es troba lliure a la llet dels mamífers. - Sacarosa. Format per una molècula de α-D-glucopiranosa i una altra de β-D-fructofuranosa unides per mitjà d'un enllaç α (1 → 2). Es troba a la canya de sucre i a la remolatxa sucrera. No té poder reductor sobre el reactiu de Fehling.

29 Maltosa Cel·lobiosa Lactosa Sacarosa

30 5. Els polisacàrids Estan formats per la unió de molts monosacàrids (d’onze a milers) per mitjà de l’enllaç O-glicosídic, amb la pèrdua consegüent d’una molècula d’aigua per cada enllaç. Propietats: - Tenen pesos moleculars molt elevats.
- No tenen gust dolç.
- Son sòlids amorfs. Poden ser insolubles, com la cel·lulosa, o formar dispersions col·loidals, com el midó. - No tenen poder reductor.
- Poden exercir funcions estructurals o de reserva energètica

31 Holopolisacàrids Són polímers s'un sol tipus de monosacàrid. Els principals són el midó, el glicogen, la cel·lulosa i la quitina. Midó És el polisacàrid de reserva propi dels vegetals. S'acumula en forma de grànuls a l'interior de les cèl·lules (amiloplasts de llavors, llegums i tubercles com la patata o el moniato). Està format per dos polímers de glucosa: amilosa (30%) i amilopectina (70%). - L’amilosa és un polímer de maltoses unides per enllaços α(1-
4). Té una estructura helicoïdal amb sis glucoses (3 maltoses) per volta. Per hidròlisi, dóna molècules del disacàrid maltosa i després glucoses. - L’amilopectina està constituïda per un polímer de maltoses unides per mitjà d’enllaços α(1-
4), però cada 25 o 30 unitats de glucosa apareixen ramificacions unides a la cadena principal per enllaços α(1
-6).

32

33 Glicogen El glicogen és el polisacàrid de reserva energètica dels animals. Es troba abundantment a les cèl·lules del fetge, on constitueix la reserva energètica general de l'organisme i als músculs. Forma dispersions col·loïdals a l’interior de la cèl·lula. Està constituït per polímers de maltoses unides ver mitjà d’enllaços α(1
-4) amb ramificacions α(1-
6), però molt més abundants, aproximadament, cada vuit o deu glucoses.

34 Cel·lulosa És un polisacàrid amb funció esquelètica propi dels vegetals. Es l’element més important de la paret cel·lular de la cèl·lula vegetal. El cotó és gairebé cel·lulosa pura. És un polímer de cel·lobiosa, per tant glucoses unides per mitjàd’enllaços β(1-
4). Aquest enllaç li dóna una gran resistència. Aquests polímers formen cadenes moleculars no ramificades que es poden disposar paral·lelament unides amb enllaços d'hidrogen. Els animals no podem degradar directament la cel·lulosa per obtenir glucosa, ja que no tenim els enzim adient per trencar l’enllaç β(1-
4). Alguns bacteris intestinals, que viuen en simbiosi en els herbívors, permeten la degradació de la cel·lulosa.

35 Quitina És un polisacàrid amb funció estructural d’alguns animals i fongs. Forma l’exoesquelet en artròpodes i les parets cel·lulars dels fongs. És un polímer no ramificat de la N- acetilglucosamina amb enllaços β(1-
4).

36 Heteropolisacàrids Són polímers formats per més d'un tipus de monosacàrid diferent. Per hidròlisi originen dos o més tipus diferents monosacàrids o derivats. Els més importants són: - Pectina. Es troba a la paret cel·lular dels teixits vegetals. Abunda a la poma, la pera, la pruna i el codony. Té una gran capacitat gelificant que s'aprofita per preparar melmelades. - Agar. S'extreu de les algues vermelles. És molt hidròfil i s'utilitza en microbiologia per preparar medis de cultiu. - Goma aràbiga. És una substància secretada per les plantes per tancar les ferides que es puguin fer.

37 6. Els glúcids associats a altres tipus de molècules
Les associacions entre glúcids i altres molècules dóna lloc a heteròsids, proteoglicans, peptidoglicans, glicoproteïnes i glicolípids. Heteròsids: resulten de la unió d'un monosacàrid, o d'un petit oligosacàrid, amb una molècula o grup de molècules no glucídiques, de baix pes molecular. Destaquen els antocianòsids, responsables del color de les flors. Proteoglicans: són molècules formades por una gran fracció de polisacàrids (80 %), i una petita fracció proteica (20 %). Exemples: - Àcid hialurònic i sulfats de condroïtina que es troben als teixits conjuntius, cartilaginosos i ossis. - Heparina que impedeix la coagulació de la sang.

38 Peptidoglicans: resulten de la unió de cadenes d'heteropolisacàrids per mitjà de petits oligopèptids de cinc aminoàcids. Constitueixen la paret bacteriana (cadenes que alternen N-acetilglucosamina (NAG) i N-acetilmuràmic (NAM). Glicoproteïnes: són molècules formades per una petita fracció glucídica (5-40%) i una gran fracció proteica, que s'uneixen per mitjà d'enllaços forts (covalents). Les més importants són les mucines de secreció (salives); la protrombina del plasma sanguini, les immunoglobulines i les glicoproteínes de las membrana plasmàtica. Glicolípids: estan constituïts per monosacàrids o oligosacàrids units a lípids. Generalment es troben a la membrana cel·lular. Els més coneguts són els cerebròsids i els gangliòsids.

39 7. Les funcions dels glúcids
La proporció en les plantes és molt més gran que en els animals. Es formen directament en la fotosíntesi. Les funcions més importants dels glúcids són: - Energètica. El més important és la glucosa, ja que és el monosacàrid més abundant en el medi intern, i pot travessar la membrana plasmàtica sense necessitat de ser transformat en molècules més petites. A partir d’un mol de glucosa i per mitjà de reaccions catabòliques successives de la respiració aeròbica és poden obtenir 266 kcal. El midó i el glicògen són formes d’emmagatzement de glucosa. El midó, permet acumular molècules de glucoses sense que això impliqui un increment en la concentració del medi intern cel·lula.

40 - Estructural. L’enllaç –glicosídic possibilita estructures moleculars molt estables. Entre els glúcids amb funció estructural destaquen: La cel·lulosa en els vegetals. La quitina en els artròpodes. La ribosa i desoxiribosa en els àcids nucleics. Els peptidoglicans en els bacteris. La condroïtina en ossos i cartílags. - Generadora d'especificitat en la membrana plasmàtica. Les glicoproteïnes i els glicolípids de la membrana plasmàtica contribueixen a la selecció de determinades substàncies que poden entrar a la cèl·lula. - Altres funcions específiques: antibiòtic (estreptomicina), vitamina (vitamina C), anticoagulante (heparina), hormonal (hormona hipofisaria), immunològica (immunoglobulines),...

41 - Principis actius de plantes medicinals
- Principis actius de plantes medicinals. Són molècules en les que els glúcids estan units a molècules com alcohol, fenol,... S'utilitzen per elaborar medicaments: · Cardiotònics. Digitalina, que actúa sobre el múscul cardíac. · Cianogenètics. Amigdalina de les ametlles amargues. · Glicirizina. Es troba en l'arrel de la regalíssia, té efecte expectorant i antiinflamatori · Antracènics. Efecte laxant · Tanòsids. Amb propietats astringents i adobants.