CARBOHIDRATOS MONOSACARIDOS Q.F. Adriana Sánchez Uceda DEFINICION Son compuestos orgánicos que provienen del metabolismo primario, cuya estructura tiene aldehídos o cetonas y carbonos hidroxilados (polihidroxialdehidos o polihidroxiacetonas (C,H,O). Son llamados también azúcares. • Biosíntesis: Biosíntesis Son los primeros que se forman en el proceso fotosintético mediante la fosforilación oxidativa y son precursores de otros metabolitos. CARBOHIDRATOS: Clasificación CETOSAS MONOSACARIDOS Osas simples ALDOSAS Oligosacáridos GLUCIDOS HOLOSIDOS Varias osas (menos de 10 osas) Polisacáridos (+ de 10 osas) HETEROSIDOS Osa + aglicón Homogéneos (osas iguales) Heterogéneos (osas diferentes) CARBOHIDRATOS MONOSACARIDOS: Osas simples • Definición: •Son polihidroxi acetonas y polihidroxi aldehídos con una cadena carbonada de 3-9 carbonos. • Características: Solubles en agua Poco solubles en alcohol. Todos tienen actividad óptica (quiralidad) CARBOHIDRATOS MONOSACARIDOS: Osas simples • Clasificación: De acuerdo a la longitud de la cadena: TRIOSAS: D-Gliceraldehído, L-Gliceraldehído TETROSAS: Eritrosa, Treosa PENTOSAS: Xilosa, Arabinosa, Ribosa, Xilulosa, etc. HEXOSAS: Alosa, Glucosa, Fructosa, Galactosa, etc. HEPTULOSAS: Seudoheptulosa Según la función carbólica: ALDOSAS: Aldehído CETOSAS: cetona CARBOHIDRATOS MONOSACARIDOS: Estructuras químicas CARBOHIDRATOS MONOSACARIDOS: Estructuras químicas CARBOHIDRATOS MONOSACARIDOS: Estructuras químicas CARBOHIDRATOS MONOSACARIDOS: Osas simples • Derivados: Acidos urónicos: Moléculas de monosacáridos que tienen el CH2OH de la posición oxidado a COOH, entre ellos tenemos: ACIDO ACIDO ACIDO ACIDO GLUCORÓNICO GALACTURÓNICO IDURÓNICO MANURÓNICO (pared vegetal) Desoxiazúcares: Son los que han perdido la función oxigenada de alguna de las posiciones: RAMNOSA: Polisacáridos heterogéneos. DESOXIRRIBOSA: Componente del DNA. NOTA: Son frecuentes en los heterósidos cardiotónicos CARBOHIDRATOS MONOSACARIDOS: Osas simples • Derivados: Azúcares aminados: Son aquellos que tienen una función NH4+ en vez de algún -OH: PRESENTES EN ALGUNOS ANTIBIÓTICOS Polioles o itoles: Estructura similar al azúcar pero con la función carbonilo reducida a alcohol: MANITOL SORBITOL XILITOL INOSITOL CARBOHIDRATOS MONOSACARIDOS: Principales osas y derivados OLIGOSACARIDO OSAS QUE LO FORMAN LOCALIZACION Sacarosa Maltosa Lactosa Trealosa Gencianosa Manotriosa Gluc Gluc Gluc Gluc Gluc Gluc Caña, remolacha Hidról. Almidón Leche Cornezuelo Cen Gentiana sp Fraxinus ornus OSA +Fruct + Gluc + Galac + Gluc + Gluc + Fruct + Galac + Galac ORIGEN ESTRUCTURA OBTENCION D-Fructosa Frutos y miel Sacarosa 6 átomos de carbonos Cetona en el carbono 2 hidrólsis ácida de la sacarosa y de la inulina USO Nutrición parenteral Dietas de diabéticos hidrólsis ácida y deportistas del almidón CARBOHIDRATOS MONOSACARIDOS: Principales osas y derivados OSA Manitol OSA D-Sorbitol ORIGEN ESTRUCTURA OBTENCION Algas pardas de: Laminnaria Maná de fresno Poliol de 6 carbonos Manosa No es por hidrogenaasimilable ción catalítica Laxante V.O. o reducción Diurético electrolítica osmótico, Exc. ORIGEN ESTRUCTURA OBTENCION Frutos: Sorbus aucuparia Algas: Bostrychia 6 átomos de carbonos epímero del manitol USO hidrogenación catalítica ó reducción USO Regulador del tránsito intestinal Colagogo Dispepsias electrolítica de la gluucosa Estreñimiento CARBOHIDRATOS MONOSACARIDOS: Principales osas y derivados OSA ORIGEN ESTRUCTURA OBTENCION Xilitol Xilasas del serrín, caña azúcar. OSA ORIGEN ESTRUCTURA OBTENCION Fitina Cereales: Trigo Poliol de 5 carbonos USO Se hidroliza la Edulcorante xilasa y luego no cariogénico se hidrogena. Preparación: Confituras y chiclets USO Poliol cíclico Salvado de Tratamiento en forma de sal trigo en medio hipercalciurias (fosfaato) y un ácido fuerte y Litiasis inositohexafos- luego se precirenal fato de Ca y Mg (cálculos) pita en NH3 CARBOHIDRATOS Drogas de interés que contienen monosacaridos ESPECIE NOMBRE VULGAR PARTE UTILIZADA COMPOSICION Fraxinus ornus Mana del Tronco fresno Miel Ficus carica Higo Prunus domestica Ciruelas Manitol, glucosa, fructosa, una cumarina. PROPIEDADES Y USOS Laxante osmotico. En enemas y lavativas Nutritivo, antitusivo y expectorante Secrecion Agua, sacarosa, depositada dextrina, ac. por las abejas Formico, cera, polen y esencia Frutos Glucosa, vit. A y C, Laxante. carnosos B y D y enzimas Tonificante fisico y mental Frutos desecados Glucosa, ac. Malico y agua laxante CARBOHIDRATOS HOLOSIDOS: Oligosacáridos • Definición: •Los oligosacáridos resultan de la condensación de dos a diez moléculas de osas. La unión de cada una de ellas se llama osídica • Características: Las uniones osídicas se rompen por hidrólisis química o enzimática. La identificación de las osas que las componen se determina por RMN ó EM Dentro de los oligosacáridos están: DISACARIDOS, etc. TRISACARIDOS, TETRASACARIDOS, CARBOHIDRATOS OLIGOSACARIDOS: Disacáridos Definición: Están formados por la unión de dos moléculas de monosacáridos. • • Características: Los disacáridos pueden estar formados por dos moléculas de monosacáridos iguales o diferentes. De acuerdo a la anterior premisa tenemos: Disacáridos Homogéneos y Disacáridos Heterogéneos. Son reductores si disponen de un OH procedente de uno de los carbonos anoméricos libre. (maltosa) No reductores cuando sus carbonos anoméricos que forman acetales no disponen del OH libre. (sacarosa) CARBOHIDRATOS OLIGOSACARIDOS: Disacáridos OLIGOSACARIDO OSAS QUE LO FORMAN LOCALIZACION Sacarosa Maltosa Lactosa Trealosa Gencianosa Manotriosa Caña, remolacha Hidról. Almidón Leche Cornezuelo Cen Gentiana sp Fraxinus ornus Gluc +Fruct Gluc + Gluc Gluc + Galac Gluc + Gluc Gluc + Gluc + Fruct Gluc + Galac + Galac DISACARIDOS • Sacarosa • Celobiosa • Maltosa • Soforosa • Lactosa Drogas que las contienen: REMOLACHA AZUCARERA: Beta vulgaris CAÑA DE AZUCAR Saccharum officinarum CARBOHIDRATOS DISACARIDOS: • Sacarosa: Azúcar semi blanco, refinada, utilizada como azúcar invertido para la preparación de jarabes y tabletas. Sirve como conservador en altas concentraciones que impide el crecimiento del moho. Edulcorante de primera elección Características: No es reductora No forma osazonas Producto más puro que se obtiene por toneladas. La enzima que ataca a la sacarosa se llama INVERTASA. (Obteniéndose el azúcar invertido) CARBOHIDRATOS DISACARIDOS: • Lactosa: Es un disacárido proveniente de la leche. Constituído por Glucosa + Galactosa. Es diluyente de tabletas, cápsulas. Medio de cultivo para la obtención de penicilinas. Características: Es una sustancia reductora Forma osazonas con fenilhidrazina Se encuentra bajo las formas de beta-Lactosa que es más dulce que la alfa-Lactosa. Difieren en su temperatura de cristalización: mayor de 93º es beta-Lactosa y menor de 93º es alfa-Lactosa CARBOHIDRATOS DISACARIDOS: • Maltosa: Es un disacárido proveniente de la fécula del maíz. Formada por 2 moléculas de glucosa. Características: Es una sustancia reductora Forma osazonas con fenilhidrazina Es atacada por la enzima MALTASA • Celobiosa: Disacárido formado por 2 moléculas de glucosa. Características: Producto de la hidrólisis incompleta de la celulosa. Es atacada por la EMULSINA. Es reductora. DERIVADOS DE DISACARIDOS Esteres sacarosa: Maltitol Isomalt. OLESTRA • Mezcla de hexa-, hepta- y octa- esteres de sacarosa y de ácidos grasos. • No se digieren, ni absorben • Producen: espasmos abdominales y secreciones anales en altas dosis. • Laxante osmótico, • Se produce por síntesis de jarabes de glucosa ricos en maltosa. • Edulcorante. Lactulosa • Se produce por hidrogenación catalítica de isomaltosa de la transformación enzimá tica de la sacarosa. • Edulcorante CARBOHIDRATOS Otros oligosacáridos CARBOHIDRATOS Principales Productos de la industria de la glucosa y el almidón POLISACARIDOS POLISACARIDOS ❂ Definición: • Son polímeros de elevado peso molecular que resultan de la condensación de numerosas osas. ❂ Características: • Las osas que conforman los polisacáridos están unidas por una unión osídica. • Son responsables de la rigidez de las paredes celulares de vegetales y brindan flexibilidad a los talos de las algas. • Están formados por más de 10 monosacáridos o derivados. En algunos casos se desconoce su peso molecular POLISACARIDOS ❂ Funciones: • Componentes plásticos con función estructural> rigidez a las paredes celulares: celulosa y hemicelulosa. • Reserva energética: Almidón, glucógeno e inulina. • Previenen la desecación de los tejidos vegetales (mucílagos). • Defensa del ataque de microorganismos o insectos (gomas). POLISACARIDOS CLASIFICACION De microorganismos: • Homogéneos • DEXTRANO De algas: AC. ALGINICO CARRAGENANOS, AGAR-AGAR • De vegetales superiores: ALMIDON, CELULOSA, INULINA POLISACARIDOS Heterogéneos • Gomas • Mucílagos POLISACARIDOS ❂ Aplicaciones terapéuticas: • Acción protectora de las mucosas y piel irritadas debida a los siguientes factores: –Acción de recubrimiento de zonas irritadas, aislándolas de agentes agresivos. –Acción antiinflamatoria. –Efecto emoliente: rehidratan y suavizan la zona irritada por su capacidad de captar agua. • Son laxantes: Por su capacidad de absorber agua. • Son inmunomoduladores. • En la tecnología farmacéutica son: –Excipientes, espesantes y aglutinantes. POLISACARIDOS HOMOGENEOS: de microorganismos DEXTRANO Estructura Obtención Cadenas de D-glucosa Bacterias: Leuconostoc mesenteroides y Leuconostoc dextranicum Por cultivo microbiano Microorganismos que secretan la dextransacarasa más sacarosa se obtiene DEXTRANO Por métodos Acelulares Microorganismos que secretan la dextransacarasa por separado POLISACARIDOS HOMOGENEOS: de microorganismos ❂ Usos del Dextrano: • Expansor del plasma. • Se usa en los colirios para mejorar la tolerancia a las lentillas. • El Sulfato de Dextrano se usa como: –ANTICOAGULANTE –ANTIINFLAMATORIO ASOCIADO A OTROS ANTIINFLAMATORIOS EN POMADAS PARA TRATAR VARICES Y TROMBOSIS. • Industrialmente con la epiclorhidrina para elaborar geles de dextrano utilizadas en las cromatografías de filtración molecular. POLISACARIDOS HOMOGENEOS: de microorganismos GOMA XANTAN Estructura Polímero de Glucosa Obtención Medios de cultivo glucosa dos de: Xanthomonas campestris Características • Presentan resistencia a enzimas muy elevada. • Sus soluciones acuosas son inalterables a cambios de pH o temperatura •Tiene comportamiento seudoplástico. • Forma geles y no es tóxica POLISACARIDOS HOMOGENEOS: de microorganismos ❂ Usos de la goma Xantán: • Industrialmente es estabilizante de emulsiones y suspensiones. • Como gelificante, espesante y viscosizante. • Otras industrias: –PINTURAS, PESTICIDAS, MATERIAL TEXTILL, FOTOGRAFIA. • Por su atoxicidad se usa en la industria alimentaria: –PREPARACION DE SOPAS, POSTRES, JARABES, CONSERVAS, etc. POLISACARIDOS HOMOGENEOS: de algas POLISACARIDOS DE ALGAS De algas pardas ó Feofíceas -Acido algínico -Alginatos De algas rojas ó Rodofíceas CarragenanosAgar-agar- • Forman parte de paredes celulares de estas algas • Poseen glúcidos de reserva, proteínas, vitaminas y minerales POLISACARIDOS HOMOGENEOS: de algas ❂ Usos de las algas: • Alimentación: –POR SU APORTE DE VITAMINAS Y POLISACARIDOS. • Industria: –PROPIEDADES ESPESANTES Y GELIFICANTES. • Fertilizantes: –RIQUEZA EN SALES DE POTASIO Y YODURO. • Investigación de agentes terapéuticos: –METABOLITOS SECUNDARIOS CON PROPIEDADES FARMACOLOGICAS. POLISACARIDOS HOMOGENEOS DE ALGAS: ACIDO ALGINICO ORIGEN ESTRUCTURA CARACTERISTICAS Algas: Polímero lineal Insoluble en agua Fucus sp. constituido por Son inertes, atóxicas Laminaria Ac. Gulurónico y Poco absorbibles sp. Ac. Manurónico. No irritantes Macrocytis La disposición Efecto de laxante leve sp. es en bloques Incompatibles con de Ac. sales de amonio y Poligulurónico y algunos iones Ac. metálicos. Polimanurónico Interfieren en la alternados absorción de calcio POLISACARIDOS HOMOGENEOS DE ALGAS: ACIDO ALGINICO ❂ Usos: • Tratamiento de patologías digestivas asociado con bicarbonato o hidróxido de aluminio para proteger la mucosa esofágica, impidiendo el reflujo esofágico. • El alginato cálcico, presente en gasas y compresas por sus propiedades hemostáticas. • Tratamiento tópico de úlceras sangrantes y en odontología. • En la tecnología: espesante, viscosizante, gelificante, estabilizante de emulsiones y suspensiones. POLISACARIDOS HOMOGENEOS DE ALGAS: ACIDO ALGINICO • Disgregante de formulaciones de comprimidos en la industria farmacéutica, alimentaria y cosmética. • Fabricación de jabones. • Laxante mecánico (propiedades de hinchamiento) • Tratamiento de la obesidad (sensación de saciedad) • Contraindicado en casos de estenosis. Fucus sp.: Fucus vesiculosus, Fucus serratus Laminaria sp.: Laminaria digitata, Laminaria hyperborea, Laminaria saccharina Macrocystis sp.: Macrocystis pyrifera POLISACARIDOS HOMOGENEOS DE ALGAS: ACIDO ALGINICO ❂ Obtención: 1. Trozar algas y tratarlas en medio ácido, para extraer las sales y polisacáridos. 2. Se extraen los alginatos con agua en medio alcalino (carbonato de sodio). 3. Precipitar el alginato cálcico con CaCl2 o con H2SO4. 4. Preparar las sales (sódica, potásica, amónica) que son las que se usan por su solubilidad. POLISACARIDOS HOMOGENEOS DE ALGAS: CARRAGENANOS ORIGEN ESTRUCTURA CARACTERISTICAS Aislados Polímeros Estructuras de algas lineales de fuertemente aniónicas rojas. galactosa en forma de sales Chondrus fuertemente mixtas (Na, K y Ca) crispus y sulfatadas Los cationes Gigartina Existen 6 tipos: condicionan sus mamillosa propiedades. κ, λ, µ,ν , τ, ξ Solubles en agua y sus híbridos caliente. Aumentan el volumen, son atóxicas POLISACARIDOS HOMOGENEOS DE ALGAS: CARRAGENANOS ❂ 1. 2. 3. 4. Obtención: Recolectar y desecar las algas al sol hasta que blanquean. Extraer con agua caliente ligeramente alcalina. Filtrar para eliminar los restos de vegetal. Concentrar el filtrado y precipitar de carragenos con isopropanol u otros alcoholes (metanol, etanol). 5. Separar, desecar y trituración POLISACARIDOS HOMOGENEOS DE ALGAS: CARRAGENANOS ❂ Usos: • Laxante mecánico por su capacidad para retener agua y aumentar el bolo intestinal y el peristaltismo. • Protectores de mucosa gástrica como antiulcerosos. • Tratamiento de la obesidad. • Uso tecnológico: –FARMACEUTICO –COSMETICO –ALIMENTARIO POLISACARIDOS HOMOGENEOS DE ALGAS: AGAR-AGAR (gelosa) ORIGEN ESTRUCTURA CARACTERISTICAS Extracto Mezcla de 3 Se presenta en acuoso polisacáridos: formas de. Tiras, seco de agarosa, Piruvilpolvo y escamas. algas agarosa y Con agua hirviendo Rojas: Galactano se obtiene geles muy Gelidium viscosos. sp Son atóxicas Graciliaria Son no sp metabolizables Pterocladia sp POLISACARIDOS HOMOGENEOS DE ALGAS: AGAR-AGAR ❂ Usos: • Laxante mecánico en estreñimiento crónico, como emoliente, protector de la mucosa gástrica. • Soporte cromatrográfico y en la electroforesis. • En los diagnósticos de técnicas inmunológicas. • Preparación de medios de cultivo sólidos para microorganismos. • En técnología por sus propiedades: Espesantes, gelificantes, estabilizantes, Etc. POLISACARIDOS HOMOGENEOS: De vegetales superiores CLASIFICACIÓN: HOMOGENEOS HETEROGENEOS Celulosa Gomas Almidón Mucílagos Inulina Pectinas POLISACARIDOS HOMOGENEOS DE VEGETALES: CELULOSA ❂ Origen: • Presente en las membranas celulares de las plantas. • Otorga rigidez al vegetal. • Se encuentra como masas amorfas delas que participan también otras estructuras: hemicelulosa, pectinas o lignina. ❂ Estructura: • Polímero lineal constituido por glucosa. POLISACARIDOS HOMOGENEOS DE VEGETALES: CELULOSA ❂ Obtención: • Industrialmente a partir de la madera de diferentes especies vegetales y del algodón. ❂ Tipos y Usos: • Algodón: algodón hidrófilo de uso clínico • Derivados semisintéticos de la celulosa: de uso en las diferentes industrias. –ESTABILIZANTES, ESPESANTES, AGLUTINANTES Y LUBRIFICANTES. –EFECTO LAXANTE. –EJ. ETERES DE CELULOSA Y CELULOSAS ESTERIFICADAS. POLISACARIDOS HOMOGENEOS DE VEGETALES: ALMIDON ❂ Origen: • Se encuentra en todos los órganos vegetales, especialmente en las semillas de leguminosas. POLISACARIDOS ALMIDON: Estructura química POLISACARIDOS ALMIDON: Estructura química POLISACARIDOS HOMOGENEOS DE VEGETALES: ALMIDON ❂ Características: • Los gránulos de almidón se presentan en diferentes formas: elipses, esféricas, poliédricas). • Tiene capacidad de absorber agua. • Forma complejos con alcoholes, con yodo, etc. ❂ Usos: • Industria Farmacéutica: Excipiente para comprimidos. • Terapéutica: Antídoto en intoxicaciones por yodo. • Industrialmente: Obtención de Glucosa y sorbitol y acido ascórbico. POLISACARIDOS HOMOGENEOS DE VEGETALES: INULINA ❂ Origen: • Son fuentes de reserva glucídica y se encuentran en órganos subterráneos de: Achicoria: Cichorium intybus Diente de león: Taraxacum officinalis Helenio: Inula helenium Cebolla: Allium cepa Espárrago: Asparagus officinalis Grama: Agropyrum repers POLISACARIDOS HOMOGENEOS DE VEGETALES: INULINA ❂ Estructura y características: • Estructura: –Son polímeros lineales de fructofuranosa. • Características: –No se metabolizan, no se unen a proteínas plasmáticas. –En su eliminación renal actúan aumentando la presión osmótica en el túbulo renal e inhiben la reabsorción de sodio. ❂ Usos: • Es un diurético y colerético. POLISACARIDOS HETEROGENEOS: GOMAS ❂ Origen: • Son exudados vegetales de carácter patológico. Goma arábiga: Acacia senegal Goma tragacanto: Astragalus gummifer Goma esterculina o goma karaya: Sterculina urens ❂ Características y usos: • Son hidrosolubles y forman soluciones viscosas. • Algunas forman geles. • Goma arábiga: Antitusígena y antiinflamatoria POLISACARIDOS HETEROGENEOS: MUCILAGOS ❂ Origen: • Productos fisiológicos presentes en las células mucilaginosas. • Tienen la función de retener agua y colaborar en los procesos de germinación. POLISACARIDOS HETEROGENEOS: MUCILAGOS ❂ Estructura: • Tienen carácter ácido o neutros. MUCILAGOS NEUTROS Goma de algarrobo: Ceratonia siliqua Goma guar: Cyamopsis terragonolobus Goma de tamarindo: Tamarindus indica MUCILAGOS ACIDOS Zaragatona, ispagula y llantén: Plantago sp. Lino: Linum usitatissimun Malvavisco: Althaea officinalis POLISACARIDOS UNIVERSIDAD PRIVADA ANTONIO GUILLERMO URRELO HETEROGENEOS: MUCILAGOS Ms.Q.F.Carla Rodríguez Z. POLISACARIDOS PECTINAS Origen: •Membrana celular de frutos y raices FRUTOS RAICES Manzana: malus domestica Remolacha: beta vulgaris Naranja: citrus aurantium Genciana: gentiana lutea Limon: citrus limon Zanahoria: daucus carota POLISACARIDOS PECTINAS Estructura: • Son macromoleculas de acido D-galacturonico que frecuentemente estan esterificadas. Presenta ramnosas intercaladas, cadenas de osas neutras, etc. Obtencion: •Deshechos de frutas. •Pulpas residuales. •Las enzimas se inactivan por ebullicion, se extraen las pectinas con solucion acuosa acida y se precipitan con isopropanol. POLISACARIDOS PECTINAS Caracteristicas: • Mas o menos solubles en agua, en funcion del grado de metilacion. •Si son muy metiladas son muy solubles, dan soluciones muy viscosas y pueden gelificar mas facilmente. Usos: • Tratamiento de infecciones gastrointestinales. • Antidiarreicas y protectoras de mucosas, por su capacidad para retener agua. • Actividad hemostatica. • Capacidad para retardar la absorcion de algunos farmacos como antibioticos y la insulina. • Industrialmente por sus propiedades gelificantes y emulsionantes, se utilizan en la industria alimentaria.