Tema 2 carbohidratos (oligosacaridos y polisacaridos)

UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE AGRONOMÍA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA Y TECNOLOGÍA
ASIGNATURA: BIOQUÍMICA
Obj. 1. Tema 2. Bases moleculares:
CARBOHIDRATOS
• Importancia. Definición.
• Clasificación según el número de unidades constituyentes.
• Monosacáridos. Definición. Clasificación. Estructuras. Isomería (estereoisómeros,
Enantiómeros y epímeros). Estructuras cíclicas (anómeros). Mutarrotación. Poder
reductor. Monosacáridos de importancia según su función en los seres vivos.
• Oligosacáridos. Definición. Clasificación. Estructuras. Enlace glucosídico.
Oligosacáridos reductores y no reductores. Oligosacáridos de importancia según su
función en los seres vivos.
• Polisacáridos. Definición. Clasificación. Estructuras. Polisacáridos de importancia
según su función en los seres vivos.
OLIGOSACÁRIDOS
• Las unidades constituyentes están unidas entre sí por enlaces
glucosídicos.
• Los oligosacáridos más abundantes son los disacáridos. Ejs.: lactosa,
maltosa, celobiosa, sacarosa.
• Pueden tener o no poder reductor.
• La extremidad de una cadena con un carbono anomérico libre (no
involucrado en el enlace glucosídico) se denomina extremo reductor de la
cadena.
• En la célula la mayoría tiene 3 unidades y están unidos a lípidos o
proteínas (glucoconjugados).
OLIGOSACÁRIDOS
CLASIFICACIÓN
Según el número de unidades monosacáridas constituyentes
Número de
unidades
monosacáridas
Oligosacárido
Ejemplos
2
Disacárido
Maltosa, Celobiosa, Lactosa, Sacarosa
3
Trisacárido
Rafinosa, trehalosa
4
Tetrasacárido
.
.
.
.
.
.
9
Nonosacárido
Estaquiosa
OLIGOSACÁRIDOS
Enlace glucosídico
Hemiacetal
+
Alcohol
α -D-Glucosa
Hidrólisis
β -D-Glucosa
HOH Condensación
HOH
Acetal
Hemiacetal
O
* Carbono anomérico
Enlace glucosídico
α(14)
Maltosa
α-D-glucopiranosil-(14)-β-D-glucopiranosa
Glc(α14)Glc
OLIGOSACÁRIDOS
Disacáridos reductores
6’
6’
4’
5’
galactosa
3’
glucosa
*
glucosa
*
Enlace glucosídico
β(14)
Celobiosa
β-D-glucopiranosil-(14)-β-D-glucopiranosa
Glc(β14)Glc
2’
5’
*1’
4’
glucosa
3’
2’
*1’
Enlace glucosídico
β(14)
Lactosa
β-D-galactopiranosil-(14)-β-D-glucopiranosa
Gal(β14)Glc
*
* Carbono anomérico
OLIGOSACÁRIDOS
Disacáridos no reductores
6’
5’
glucosa
4’
3’
* 1’
2’
O
Enlace
glucosídico
β(2  1)
6’
5’
frutosa
4’
2’
3’
*
1’
Sacarosa
α-D-glucopiranosil-β-D-fructofuranosa
Glc(α1 2β)Fru
glucosa
*
*
O
glucosa
Enlace glucosídico (α1 1α)
Trehalosa
α-D-glucopiranosil-α-D-glucopiranosa
Glc(α1 1α)Glc
* Carbono anomérico
OLIGOSACÁRIDOS
6’
CH2OH
4’
5’
galactosa
3’
1’
*
2’
O α(16)
6’ CH2
4’
5’
glucosa
3’
1’
*
2’
α(1  2)
6’
O
2’
HO2HC
1’
fructosa
*3’
CH2OH
5’
4’
Rafinosa
* Carbono anomérico
OLIGOSACÁRIDOS
6’
CH2OH
5’
4’
3’
* 1’
2’
O
α(16)
6’ CH2
5’
4’
3’
* 1’
2’
O
α(16)
6’ CH2
5’
4’
3’
* Carbono anomérico
6’
α(12)
1’
*
2’
CH2OH
O
2’
HO2HC
1’
Estaquiosa
*3’
5’
4’
POLISACÁRIDOS
• La mayoría se encuentra en la naturaleza como macromoléculas de
elevado peso molecular.
• Sus cadenas pueden ser lineales o ramificadas.
• Se diferencian entre sí por el tipo de unidad monosacárida
constituyente, longitud de la cadena, tipo de enlace glucosídico y el
grado de ramificación.
• Por hidrólisis completa producen monosacáridos y/o derivados
sencillos de monosacáridos.
• La glucosa es el monosacárido predominante en los polisacáridos.
• La extremidad de una cadena con un carbono anomérico libre (no
involucrado en el enlace glucosídico) es el extremo reductor de la
cadena.
POLISACÁRIDOS
Clasificación según el tipo de monosacárido en la estructura
 Homopolisacáridos
Formados por idénticas unidades de monosacáridos que
se repiten en su estructura.
Ej.: Almidón, glucógeno, celulosa, quitina, dextranos,
fructanos, mananos.
 Heteropolisacáridos
Formados por dos o más monosacáridos diferentes que se
repiten en su estructura.
Ej.: Hemicelulosa, agar, goma arábiga.
POLISACÁRIDOS
Importancia biológica
Homopolisacárido de reserva energética en las plantas
Gránulos de almidón
Almidón
α-D-glucosa
*
α(1→4)
α(1→6)
*
α(1→4)
Amilosa*
* Posee un extremo reductor
Amilopectina*
POLISACÁRIDOS
Importancia biológica
Homopolisacárido de reserva energética en los animales
Glucógeno
Extremos no reductores
α(1→6)
α(1→4)
α-D-glucosa
Extremo reductor
POLISACÁRIDOS
Importancia biológica
Homopolisacárido estructural en plantas
Celulosa
celobiosa
POLISACÁRIDOS
Importancia biológica
Homopolisacárido estructural en artrópodos y hongos
Quitina
β(1→4)
OH
OH
N-acetil-glucosamina
POLISACÁRIDOS
Importancia biológica
Heteropolisacárido estructural en pared celulares de bacterias
Peptidoglicano
GlcNAc(β1→4)Mur2Ac
Staphylococcus aureus
β(1→4)
GlcNAc(β1→4) Mur2Ac
N-acetilglucosamina (GlcNAc)
Ácido N-acetilmurámico (Mur2Ac)
β(1→4)
GlcNAc(β1→4) Mur2Ac
Retículos de pentaglicina
L-Ala
D-Glu
L-Lis
D-Ala
POLISACÁRIDOS
Glucoconjugados
• Compuestos que se forman por la unión covalente de carbohidratos con
proteínas o lípidos.
• Su actividad se relaciona con el funcionamiento celular individual así como
las interacciones célula-célula de los organismos multicelulares.
• Existen dos tipos de conjugados carbohidrato-proteína: proteoglucanos
(contenido de carbohidratos ≈ 95%) y glucoproteínas. Se diferencian en
sus estructuras y funciones.
• Los glucolípidos (glucoesfingolípidos) son constituyentes menores de
membranas. Se hallan relacionados con la especificidad del grupo
sanguíneo, órganos y tejidos. También están implicados en la inmunidad de
los tejidos.
Material
complementario
CLASIFICACIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS
Monosacáridos
1
Oligosacáridos
2
a
9
Polisacáridos
>
10
Según el número de unidades
Unidades
Ejemplos
Clasificación
Según grupo
Aldosas
Gliceraldehído, ribosa, glucosa
funcional
Cetosa
Dihidroxiacetona, fructosa
Triosas
Gliceraldehído, dihidroxiacetona
Tetrosas
Eritrosa, eritrulosa
Pentosas
Ribosa, ribulosa
Según número de
Hexosas
Glucosa, galactosa, manosa, fructosa
átomos de carbono
Heptosas
Sedoheptulosa
Octosas
Octulosa
Nonosa
Nonulosa
Clasificación
Según número de Disacáridos
Maltosa, lactosa, sacarosa, celobiosa
monosacáridos
Trisacáridos Trehalosa
Etc.
Clasificación según su composición
Reserva
Almidón, glucógeno
Homopolisacáridos
Estructural
Celulosa, quitina
Heteropolisacáridos Estructural
Peptidoglicano
DERIVADOS DE MONOSACÁRIDOS
Tipo
Polímero
Unidad repetitiva
Número de
unidades
monosacáridas
Funciones
Almidón
(α14)Glc, lineal
(α14)Glc,
con ramificaciones
(α16)Glc,
cada 24-30 residuos
50-50.000
Hasta 106
Glucógeno
(α14)Glc,
con ramificaciones
(α16)Glc,
cada 8-12 residuos
Hasta 50.000
Reserva energética en bacterias y células animales
Celulosa
(β14)Glc
Hasta 15.000
Estructural: confiere rigidez y resistencia a las paredes de células
vegetales
Quitina
(β14)GlcNAc
Muy grande
Estructural: confiere rigidez y resistencia a los exoesqueletos de
insectos y crustáceos.
Dextrano
(α16)Glc,
con ramificaciones
(α13)Glc,
Muy variable
Estructural en bacterias, adhesivo extracelular
Peptidoglucano
4)Mur2Ac(β14)
GlcNAc(β1
Muy grande
Estructural: confiere rigidez y resistencia en la envoltura celular
bacteriana
Agarosa
D-Gal(β14)3,6
anhidro-L-Gal-(α)
1.000
GlcA(β13)
GlcNA(β1
Hasta 10.000
Hetero
Homo
-Amilosa
-Amilopectina
Hialuronato
Reserva energética en plantas
Estructural: componente de la pared celular de las algas
Estructural: en vertebrados forma parte la matriz extracelular de
la piel y tejido conjuntivo, viscosidad y lubricación en
articulaciones