INTRODUCCIÓN Los glúcidos son biomoleculas muy abundantes en la naturaleza y, de todos los compuestos orgánicos que existen en la biosfera, un glúcido, la celulosa, acumula la mitad de todo el carbono orgánico del planeta. Son moléculas denominadas: GLÚCIDOS Glucidos, glícidos o azucares por su sabor dulce D 20 EN 19 C IA L Hidratos de carbono por la proporción en la que aparecen sus tres átomos mayoritarios Cn(H2O)n. INTRODUCCIÓN Químicamente son polihidroxialdehídos y polihidroxicetonas Funciones: Función energética. Función estructural o arquitectónica. O N FI INTRODUCCIÓN C INTRODUCCIÓN Función energética. Constituyen una fuente de energía tanto a corto plazo o de uso inmediato, como un material energético de reserva que acumulado en determinadas células puede ser utilizado en el momento oportuno. INTRODUCCIÓN Función estructural o arquitectónica. Forman parte de la pared externa de las células vegetales, Forman parte de la matriz extracelular de algunos tejidos como el conjuntivo, cartilaginoso y óseo Sirven como elementos de adhesión entre las células Se integran como una pieza más en la construcción de otras biomoleculas, glucoproteínas o glucolípidos que son un componente de las membranas celulares o los ácidos nucleicos. La oxidación de los glúcidos es un mecanismo general en las células heterótrofas para la obtención de energía. 1 CLASIFICACIÓN Atendiendo a sus propiedades químicas y a su tamaño, pueden distinguirse los siguientes grupos: Monosacáridos o glúcidos simples. C HO M ONOSACÁRIDOS Son los glúcidos más sencillos. Se definen como polialcoholes con un grupo oxo o carbonilo que según su ubicación en la molécula pueden dividirse en: | H – C – OH | HO – C – H | H – C – OH | H – C – OH | C H2 OH Oligosacáridos o cadenas cortas de monosacáridos, los más abundantes son los disacáridos. Aldosas y Cetosas. El número de átomos de carbono permite denominarlos con un prefijo y el sufijo común –osa; Polisacáridos o cadenas largas de monosacáridos. . si son 3 los átomos de carbono el compuesto se denomina tri-osa D 20 EN 19 C IA L si son 4: tetr-osa si son 5: pent-osa si son 6: hex-osa, M ONOSACÁRIDOS Anteponiendo el prefijo aldo- o ceto- queda aun mas caracterizada la estructura química del monosacárido Se trata de sólidos blancos, cristalinos, solubles en agua y de sabor dulce. . O N Son compuestos reductores, ya que pueden ser oxidados por compuestos oxidantes suaves como el ion cúprico (Cu2+) . Presentan isomería óptica, por la presencia de átomos de carbono asimétricos o quirales formando parte de sus moléculas. CHO Átomo de hidrógeno H M ONOSACÁRIDOS El ejemplo más sencillo es la aldotriosagliceraldehido, con un único átomo de carbono asimétrico unido a los siguientes sustituyentes: -H, -OH, CHO y CH2OH, que se disponen espacialmente ocupando los vértices de un tetraedro y careciendo de un plano de simetría. C FI M ONOSACÁRIDOS grupo carbonilo grupo oxidrilo C OH CH2OH cadena lateral M ONOSACÁRIDOS Así, la molécula es asimétrica y dispone de 2 estereoisomeros o isomeros especulares (imágenes en el espejo como la mano derecha e izquierda). La denominación arbitraria es: adoptada de forma D-para el que presenta el grupo OH a la derecha del átomo de carbono asimétrico y L-para el que lo tiene situado a la izquierda, según la representación de Fischer. 2 M ONOSACÁRIDOS Por similitud, se mantiene el mismo tipo de denominación D y L para el resto de monosacáridos, atendiendo a la posición del grupo OH en el último átomo de carbono asimétrico. El numero de isómeros que pueden existir para un grupo de monosacáridos depende del numero de átomos de carbono asimétrico que posean; en el caso del gliceraldehido al disponer de un solo átomo de carbono asimétrico produce dos isómeros: si son 2 carbonos asimétricos serian 4 los isómeros si son 3 carbonos asimétricos serian 8 los isómeros En general una molécula con n átomos de carbono asimétricos presenta 2n isomeros M ONOSACÁRIDOS Los esteroisómeros que tienen todos sus átomos de carbono asimétricos con configuración opuesta se denominan enantiómeros los esteroisómeros que solo presentan diferente un átomo de carbono asimétrico se denominan epimeros, como la D-glucosa y la D-lactosa que tan solo se diferencia en el carbono 4 | | HO – C – H | H – C – OH | H – C – OH | C H2OH .. | | HO – C – H | HO – C – H | H – C – OH | C H2OH los esteroisómeros que solo presentan diferente un átomo de carbono asimétrico se denominan epimeros, como la Dglucosa y la D-galactosa que tan solo se diferencia en el carbono 4 .. M ONOSACÁRIDOS M ONOSACÁRIDOS M ONOSACÁRIDOS C O N C HO H – C – OH Los esteroisómeros que tienen todos sus átomos de carbono asimétricos con configuración opuesta se denominan enantiómeros FI C HO H – C – OH D 20 EN 19 C IA L M ONOSACÁRIDOS 3 M ONOSACÁRIDOS D 20 EN 19 C IA L M ONOSACÁRIDOS M ONOSACÁRIDOS M ONOSACÁRIDOS M ONOSACÁRIDOS C O N FI M ONOSACÁRIDOS 4 M ONOSACÁRIDOS D 20 EN 19 C IA L M ONOSACÁRIDOS M ONOSACÁRIDOS M ONOSACÁRIDOS M ONOSACÁRIDOS C O N FI M ONOSACÁRIDOS 5 6 D 20 EN 19 C IA L FI N O C D 20 EN 19 C IA L M ONOSACÁRIDOS MONOSACÁRIDOS IMPORTANTES Triosas: La fórmula molecular es C3H6O3. No suelen encontrarse libres en grandes cantidades en la naturaleza. Son importantes intermediarios en el metabolismo celular. Entre ellas destacan: D-gliceraldehido que es una aldotriosa dihidroxiacetona que es una cetotriosa C HO C HO | | H – C – OH C=O | | C H2OH C H2OH dihidroxiacetona O N Gliceraldehido FI MONOSACÁRIDOS IMPORTANTES Pentosas: Formula molecular C5 H10 O5. Entre ellas cabe destacar: D-ribosa: Es una aldosa, se presenta en forma furanosica. Se encuentra formando parte del ARN, ATP, NAD. D-2-desoxirribosa. Es un derivado de monosacárido se forma al sustituir en la ribosa el OH del C-2 por un hidrógeno. Es importante porque forma el ADN. D-ribulosa: Es una cetosa. Interviene en el ciclo de Calvin de la fotosíntesis fijando el CO2 atmosférico. C MONOSACÁRIDOS IMPORTANTES Hexosas: Tienen de formula molecular C6H12O6. Entre ellas destacan: D-glucosa: Es una aldosa, se presenta en forma piranósica. Se puede encontrar libre en muchas frutas especialmente las uvas a las que da sabor dulce. También se encuentra en la sangre de los animales. Forma parte de otros glúcidos más complejos (almidón, glucógeno, maltosa etc) por lo que se puede obtener por hidrólisis de los mismos. Es el principal combustible que utilizan las células para obtener energía, y en el caso de las neuronas el único. MONOSACÁRIDOS IMPORTANTES Hexosas: Tienen de formula molecular C6H12O6. Entre ellas destacan: D-galactosa: Es una aldosa, se presenta en forma piranósica. Es un componente de la lactosa Forma parte de: Polisacáridos (pectina) Glucolípidos (cerebrosidos). D-fructosa: Es una cetosa, se presenta en forma furanosica. Forma parte de la sacarosa. Se encuentra libre en muchas frutas. 7 M OLÉCULAS M OLÉCULAS DERIVADAS DE LOS MONOSACÁRIDOS Los monosacáridos pueden ser transformados químicamente, lo cual modifica alguno de sus grupos y permite la aparición de otras moléculas A través de reacciones de reducción A través de reacciones de oxidación los ácidos uronicos, los ácidos adónicos los ácidos aldaricos A través de reacciones de sustitución A través de reacciones de esterificación M OLÉCULAS MONOSACÁRIDOS Los alditoles o azucares-alcohol Los desoxiazúcares De la reducción del grupo carbonilo a hidroxilo o alcohol se obtiene la primera variedad, el compuesto resultante en general mantiene el nombre del monosacárido como prefijo cambiando la terminación a –ol, así de la ribosa se obtendrá el ribitol. A través de reacciones de oxidación: los azucares ácidos se obtienen mediante oxidación de los átomos de carbono situados en los extremos de la molécula. Existen tres variedades: Los ácidos uronicos, en los que la oxidación se desarrolla en el último átomo de la cadena. El mas relevante es el derivado de la D-glucosa, o acido D-glucurónico, el cual, unido a determinadas sustancias toxicas, aumenta su solubilidad y facilita su eliminación a través de vía urinaria. En los ácidos aldónicos la oxidación tiene lugar en el primer átomo de carbono, en el caso de la D-glucosa se obtiene acido D-glucónico. En los ácidos aldaricos la oxidación se produce en los dos extremos de la cadena. Son los menos abundantes (acido D-glucárico). DERIVADAS DE LOS MONOSACÁRIDOS A través de Rn de sustitución: Los aminoazúcares constituyen en esta modalidad el grupo más abundante, en ellos se sustituye un grupo hidroxilo por un grupo amino, como la glucosamina. O N FI La perdida de O de uno de los grupos hidroxi de la molécula produce desoxiazúcares, como la molécula de 2-desoxirribosa M OLÉCULAS DERIVADAS DE LOS MONOSACÁRIDOS A través de reacciones de reducción se obtienen: D 20 EN 19 C IA L DERIVADAS DE LOS DERIVADAS DE LOS MONOSACÁRIDOS D ISACÁRIDOS C M OLÉCULAS A través de reacciones de esterificación: los azucares fosfato se forman mediante la formación de un enlace ester entre un grupo hidroxilo del monosacárido y el acido fosfórico. Desarrollan funciones importantes en las rutas metabólicas. 8 D ISACÁRIDOS D 20 EN 19 C IA L D ISACÁRIDOS C O N FI D ISACÁRIDOS 9 POLISACÁRIDOS POLISACÁRIDOS La mayoría de los glúcidos en la naturaleza se encuentran en forma de polisacáridos, polímeros construidos con la unión de múltiples unidades de monosacáridos formando largas cadenas con un alto peso molecular. Las uniones entre los monosacáridos se realizan de la misma forma que para la construcción de los disacáridos, a través de enlaces glucosidicos. Estas macromoléculas, denominadas también glucanos o glicanos, se diferencian entre sí en el tipo de monosacárido que sirve de monómero de construcción, en la longitud de las cadenas, y en que estas sean lineales o presenten ramificaciones. Según que el tipo de monosacárido sea siempre el mismo o exista más de un tipo se clasifican en: Homopolisacáridos Heteropolisacáridos D 20 EN 19 C IA L POLISACÁRIDOS . Homopolisacáridos, como el almidón y glucógeno, que constituyen depósitos de reserva de combustible para las células vegetales y animales, además de celulosa y quitina que desarrollan una función arquitectónica y estructural para las células vegetales y para el esqueleto externo de los artrópodos. Heteropolisacáridos, son mucho desarrollan funciones más diversas. más variados Homopolisacáridos y Almidón Amilosa Amilopectina Glucógeno Celulosa Quitina O N FI POLISACÁRIDOS C POLISACÁRIDOS Homopolisacáridos Almidón Dependiendo de su origen el almidón está formado por dos tipos de polimeros de glucosa: Amilosa, formada por largas cadenas lineales de D-glucosa conectadas por enlaces de tipo α(1→4) que tienden a enroscarse formando una espiral. El número de unidades de glucosa que pueden entrar a formar parte de una de estas moléculas oscila de 200 a 300 Amilopectina, Formada por cadenas ramificadas de Dglucosa, en las cadenas lineales están unidas al igual que en la amilosa por enlaces α(1→ 4) y en los puntos de ramificación que aparecen cada 30 restos de glucosa por enlaces α(1→ 6). El número de glucosa presente en este polímero puede alcanzar varios miles POLISACÁRIDOS Homopolisacáridos Glucógeno. Constituye el polisacárido de reserva energética en las células animales. Su estructura es similar a la de la amilopectina. Con la diferencia de que su ramificación es mayor y las ramas se originan cada 8-12 restos de glucosa; esto permite formar moléculas de mayor peso y más compactas, que se encuentran formando gránulos en el citoplasma de hígado y de músculo 10 POLISACÁRIDOS Homopolisacáridos Celulosa. Es el compuesto orgánico más abundante en la naturaleza. Está formada por largas cadenas lineales de 10.000 a 15.000 moléculas de D-glucosa unidades por enlace β (1→4). Esta variedad de enlace a diferencia de los anteriores permite, uniéndose unas moléculas a otras, la formación de fibrillas lineales y con una gran resistencia a la tensión Heteropolisacáridos Las unidades monosacarídicas que forman esta variedad de macromoléculas suelen ser derivados de monosacáridos, principalmente aminoazúcares y ácidos urónicos. La presencia del aminoazúcar les proporciona otra denominación como es la de glucosaminoglucanos, entre los más representativos cabe destacar: Quitina. Tiene una estructura similar a la celulosa, con la única diferencia de que la unidad constituyente es un derivado monosacárido la N-acetil-2-glucosamina Hialuronato o ácido hialurónico Condroitin-sulfatos. Dermatán-sulfatos, los queratán-sulfatos o heparánsulfatos D 20 EN 19 C IA L POLISACÁRIDOS POLISACÁRIDOS Heteropolisacáridos Hialuronato o ácido hialurónico, formado por una unidad repetitiva que es un disacárido compuesto de ácido Dglucurónico y N-acetil-D-glucosamina enlazados entre sí mediante uniones β (1→3) y con el resto de disacáridos mediante uniones β (1→4). Se encuentran en el líquido sinovial, mucosas y matriz extracelular Heteropolisacáridos Los dermatán-sulfatos, queratán-sulfatos, heparánsulfatos y los condroitin-sulfatos forman parte de las matrices extracelulares del tejido conjuntivo, cartilaginoso y óseo. Además moléculas como, por ejemplo, la heparina y sus derivados sulfatos tienen otras propiedades como son sus acciones anticoagulantes Condroitin-sulfatos. muy parecido al anterior, se caracteriza porque el aminoazúcar es la N-acetil-Dgalactosamina y lleva bien sobre el átomo de carbono 4 o 6 un radical sulfato O N FI POLISACÁRIDOS POLISACÁRIDOS Heteropolisacáridos C Los proteoglucanos son proteínas extracelulares que contienen cadenas de heteropolisacáridos unidos a ellas fuertemente, mediante enlaces covalentes, formando grandes agregados en los que el componente glucidico supone el 95% de la estructura Los espacios extracelulares están rellenos de una sustancia denominada matriz extracelular, que es una solución con consistencia de gel que mantiene unidas a las células, y es lo bastante permeable para la difusión de nutrientes. Uno de los componentes de esta matriz son los proteoglucanos que proporcionan propiedades de resistencia y capacidad de deformación a las matrices extracelulares. Además, en tejidos como el conjuntivo o el cartilaginoso, la presencia de proteoglucanos y glucosaminoglucanos aporta resistencia a la tensión y elasticidad a estos tejidos y su viscosidad permite que actúen como lubricantes en las articulaciones de los vertebrados. POLISACÁRIDOS Heteropolisacáridos Aunque las moléculas, poco variadas, de los homopolisacáridos las convierte en elementos inertes, cuya función básica es el almenaje de energía, las moléculas ampliamente diversas de los heteropolisacáridos, e incluso moléculas más pequeñas como los oligosacáridos, ha ido a ampliado del concepto y las funciones de estas biomoléculas siendo contempladas actualmente como elementos donde se puede almacenar una gran cantidad de información como el reconocimiento intercelular, la adherencia celular, el marcaje de tiempo para la vida de las proteínas, etc 11 POLISACÁRIDOS D 20 EN 19 C IA L POLISACÁRIDOS POLISACÁRIDOS O N FI POLISACÁRIDOS C POLISACÁRIDOS FIN 12
