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Carbohidratos y Lípidos: Estructura y Función en Biología Celular
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CLASE TEÓRICA N° 1 CARBOHIDRATOS Y LÍPIDOS Docentes de la Cátedra de Biología Celular y Molecular INTRODUCCION • Que es Medicina? Proceso Salud Ciencia Objeto de estudio enfermedad Diagnóstico Bioquímica BIOLOGIA CELULAR Fisiología Genética Histologia Tratamiento Cuidado Etc. Virología Patología Microbiologia Parasitologia O B J E T I V O S RESULTADO DE APRENDIZAJE Y CONTENIDOS Resultado de Aprendizaje Describe la estructura e importancia de los principales carbohidratos y lípidos presentes en el ser humano, destacando el papel de la glucosa en la biología y fisiología celular, a través de prácticas de laboratorio y organizadores gráficos. CONTENIDOS CARBOHIDRATOS ESTRUCTURA. CLASIFICACIÓN. FUNCIONES LÍPIDOS ESTRUCTURA. CLASIFICACIÓN. FUNCIONES CARBOHIDRATOS CLASIFICACIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS ALDOSAS CETOSAS CARBOHIDRATOS Monosacáridos Oligosacáridos Disacáridos Pentosas Polisacáridos otros Hexosas Sacarosa Maltotriosa Lactosa Estaquiosa Homopolisacáridos Heteropolisacáridos Glucoconjugados Xilulosa Ribulosa Reserva Glucosa Maltosa Ribosa Fructosa Desoxirrribosa Galactosa Estructural Verbascosa Almidón Celulosa Glucógeno Quitina Inulina Mucopoli sacáridos (GAGs) Glucolípidos Glucoproteínas Proteoglucanos ESTRUCTURA DE LOS CARBOHIDRATOS MONOSACARIDOS (3 – 8 C) ALDOSAS CETOSAS C2H2nOn Triosas (CH2O)3 Tetrosas (CH2O)4 Pentosas (CH2O)5 Ribosa Hexosas (CH2O)6 Heptosas (CH2O)7 Ribulosa Octosas (CH2O)8 Dihidroxiacetona Gliceraldehido Eritrulosa Eritrosa Glucosa Galactosa Fructosa FUNCIONES DE MONOSACÁRIDOS Azúcar Fuente Importancia Bioquímica Importancia Clínica D-Glucosa Jugos de frutas, hidrólisis del almidón. azúcar de caña o de remolacha, maltosa y lactosa El principal combustible metabólico para los tejidos Se excreta en la orina (glucosuria) en la diabetes mellitus mal controlada, como resultado de hiperglucemia D-Fructosa Jugos de frutas, miel, hidrólsis de azúcar de caña o de remolacha e inulina. Se metaboliza fácilmente por medio de la glucosa o de manera directa La intolerancia hereditaria a la fructosa lleva a acumulación de fructosa e hipoglucemia D-Galactosa Hidrólisis de lactosa Se metaboliza fácilmente a glucosa, se sintetiza en la glándula mamaria para la síntesis de lactosa en la leche. Un constituyente de glucolípidos y glucoproteínas La galactosemia hereditaria como resultado de fallas para metabolizar galactosa lleva a cataratas D-Manosa Hidrólisis de gomas manano vegetales Constituyente de glucoproteínas Impide adhesión de algunas enterobacterias a la célula ESTRUCTURA DE LOS CARBOHIDRATOS OLIGOSACARIDOS ( 2 – 10 MONOSCARIDOS) DISACARIDOS TRISACARIDOS Rafinosa (Gal + G + F) Lactosa (G + Gal) Sacarosa( G + F) Mananos Maltosa (G + G) Trehalosa (G + G) 2-10 unidades de manosa Estaquiosa (2G + Gal + F) Celobiosa (G + G) DISACÁRIDOS Azúcar Fuente Importancia Clínica Azúcar de caña y de remolacha, sorgo y algunas frutas y verduras La deficiencia o ausencia genética de Sacarasa, conduce a la intolerancia a la sacarosa, generando diarrea y flatulencia desde recién nacidos Lactosa Leche La ausencia de lactasa (alactasia) de origen genetico, o deficiencia en edad posterior (Hipolactasia) conduce a la intolerancia a la lactosa ocasionando diarrea y flatulencia Celobiosa Hidrólisis de celulosa Maltosa Hidrólisis enzimática del almidón; cereales germinados y malta Lactulosa Leche calentada, principalmente sintética Las bacterias intestinales la fermentan. Se usa como como laxante osmótico leve Hongos macroscópicos (champiñones) En personas con ausencia o deficiencia de trehalasa ocasiona diarreas semejantes a enfermedad celiaca, enfermedad de Crohn, intolerancia a lactosa, etc Sacarosa Trehalosa ESTRUCTURA DE LOS CARBOHIDRATOS POLISACARIDOS (> 10 MONOSACÁRIDOS) Glucógeno Almidón Quitina Celulosa ESTRUCTURA DE LOS CARBOHIDRATOS DERIVADOS • • • • • • • Desoxiazúcares Inositoles Glucuronato Acido Ascórbico Aminoazúcares Aminoazucares ácidos Acido siálico Desoxirribosa Mioinositol Glucuronato Aminoazúcares Acido sialico Glucosamina Aminoazucares acidos N-acetil muramico Galactosamina N-acetil neuramínico Acido Ascórbico ESTRUCTURA DE LOS CARBOHIDRATOS DERIVADOS Antígeno A Heparina Antígeno O Acido hialurónico Grupos sanguineos Condroitinsulfato Antígeno B Gram+ GramPeptidoglucano Pared celular bacteriana POLISACÁRIDOS Y DDERIVADOS Azúcar Almidón Amilosa Amilopeciina Composición Rol significancia Linear, glucosa (α 1→ 4) glucosa (α 1→ 4) con enlace ramificado glucosa (α 1→ 6) ramificado cada 24-30 residuos Energía de almacenamiento en plantas, principal carbohidrato de la dieta en humanos Glucógeno glucosa (α 1→ 4) con enlace ramificado glucosa (α 1→ 6) ramificado cada 24-30 residuos ramificado cada 8-12 residuos Energía de almacenamiento en animales, parte de la dieta humana Celulosa glucosa (β 1→ 4) Estructural en pared celular de células vegetales, fuente fibras en la nutrición humana Dextranos glucosa (α 1→ 6), con ramificación (α 1→ 3). Estructural en bacterias Acido hialurónico 4) GlcA(β 1→ 3) GlcNac(β1 Estructural, en matriz extracelular de piel y tejidos conectivos Peptidoglucano 4) Mur2Ac(β 1→ 4) GlcNac(β1 Forma la pared celular conectivos en humanos bacteriana, y tejidos FUNCIONES BASICAS DE LOS CARBOHIDRATOS • • • • • • Fuente de energía Glucoproteinas participan en: reconocimiento celular, fecundación, respuesta inmune Participa en la biosíntesis de Ácidos grasos y Aminoácidos Formación de moléculas complejas: Vitamina C, antibióticos Aporte de fibra en la dieta Estructural: Péptido glucanos, quitina, celulosa Homeostasis de Glucosa Rol de insulina y glucagon Estimula entrada de glucosa a músculo y tejido adiposo Tissue cells Insulina • Tambien participan de manera general las llamadas contrarreguladoras de insulina: • Adrenalina • Cortisol • aCTH • TSH • STH, etc. En ayuno mg/dL Posprandial 2-3 h posterior a comidas Normal 170 - 110 165 - 200 120 – 140 Intolerancia a G > 110, <126 185 - 230 140 – 160 Diabetico ≥ 126 220 - 300 > 200 Páncreas Estimula formación de glucógeno Glucosa Glucógeno + ↑G s G ↓G Glucosa sanguínea ↑ a nivel normal + Páncreas Adaptado de ADA. 2021 Glucosa Que sabe de diabetes Glucosa sanguínea ↓ hacia nivel normal Hígado Glucógeno Hígado Estimula degradación de glucógeno Glucagon LIPIDOS Generalidades • Formadas básicamente por C, H, y O, pero en porcentajes mucho menores que en carbohidratos. • Pueden contener P, N, S • Son insolubles o poco solubles en agua pero miscibles en disolventes orgánicos, como éter, cloroformo, benceno, etc. • Derivados por esterificación y otras modificaciones de ácidos grasos monocarboxílicos • Derivados por aposición y posteriores modificaciones de unidades isoprenoides Estructura de Triacilgliceridos (TAG) y fosfolípidos (PL) AG + Alcohol (glicerol) H H C H C H C H • • • • O O C (CH2)n CH3 O O C (CH2)n CH3 O O C (CH2)n CH3 Ácidos grasos (AG) Cadena corta < 6 C Cadena media 6 – 12 C Cadena larga 13 – 20 C Cadena muy larga ≥ 22 C Panini, S. 2018. Medical Biochemistry. Thieme. NY. USA H H C H C H C H O O C (CH2)n O O C (CH2)n O O P O R O CH3 CH3 Influyen sobre su forma de transporte desde sistema gastrointestinal a los tejidos y compartimentos celulares, así como sobre sus procesos metabólicos Los AG de cadena corta y media de la dieta difunden al hígado por vena Porta hepática, y son solubles en plasma sanguíneo Los AG de cadena larga de la dieta son empaquetadas como TAG y forman parte de quilomicrones y se transportan al hígado por sistema linfático y luego sanguíneo, en esta última son transportadas unidas a la albúmina En β oxidación, difunden directamente a través de la membrana mitocondrial interna y llegan hasta la matriz mitocondrial Cruzan membrana mitocondrial interna únicamente ayudados por carnitina Las de cadena muy larga son catabolizadas en peroxisomas Estructura del colesterol y esteres de colesterol COLESTEROL Estructura del anillo Ciclopentanoperhidrofenantreno HO ESTER DE COLESTEROL O (CH2)n C H 3C O Ester de colesterol dietario Colesterol esterasa pancreática Ácidos grasos Colesterol libre Sales biliares MAG Micela mixta Lisofosfatidos Absorción en células intestinales FUNCIONES BASICAS FUNCIONES Almacenamiento y suministro de energía Combustible de alto valor calórico, pero solo admiten degradación aeróbica (respiración) Estructural Forman las membranas plasmáticas de los seres vivos, recubren órganos, le dan consistencia y protección mecánica Mensajeros químicos y señalización Esteroides, retinoides, prostaglandinas, leucotrienos, tromboxanos, calciferoles, vitaminas liposolubles Transportadora Lipoproteinas, Acidos biliares Aporte de Acidos Grasos Esenciales Linoleico (Ѡ 6) Linolénico (Ѡ 3) RELACIÓN ENTRE GLUCOSA Y TRIACILGLICEROL Glucosa Reacciones glucolíticas Glucosa sanguínea) Energia necesaria Enlaces moleculares se rompen ATP Glucosa Glicerol-3-fosfato deshidrogenasa Energía no necesaria Dihidroxicetona -fosfato Energía almacenda Glicerol-3fosfato Reacciones gluconeogénicas Corto plazo Largo plazo Glucógeno Triacilglicerol (grasa) Piruvato Lactato Lactato Triacilglicerol https://www.clinicalkey.es/#!/content/book/3-s2.0-B9780323296168000256?scrollTo=%23f0020 Clasificacion • Naturaleza de Cadenas hidrocarbonadas • Saturados : Solo con enlaces simples • Insaturados: presentan dobles enlaces • Derivados • Hidrólisis alcalina (Saponificación) • Saponificable • Acidos grasos • Lípidos simples • Gliceridos (acigliceroles) • Ceras • Lípidos complejos • • • • • Glicerolípidos Esfingolípidos Esfingomielinas Cerebrósidos Gangliosidos • Hidrólisis alcalina (Saponificación) • No Saponificable (derivados del isopreno) • Terpenos • Retinoides • Carotenoides • Esteroides • Esteroles • Hormonas esteroideas • Sales y ácidos biliares • Eiocosanoides • Prostaglandinas • Tromboxanos • Leucotrienos CLASIFICACIÓN LIPIDOS SIMPLES LIPIDOS COMPLEJOS AG + Alcohol + Otro tipo de molécula AG + Alcohol (Glicerol) Fosfolípidos Triacilgliceroles ácido graso Ceras ácido graso Glicerofosfolípidos Glucolípidos ácido graso ácido graso ácido graso ácido graso Esfingofosfolípidos PO4 R ácido graso PO4 ácido graso R Azúcar ACIDOS GRASOS SATURADOS Vs. INSATURADOS ACILGLICEROLES • Son casi el 90-95% de los lípidos presentes en los alimentos y en nuestros cuerpos, y constituyen las reservas de grasas. – Las cadenas hidrocarbonadas de los ác. grasos son eficientes para almacenar energía. – Se almacenan TAG en los adipocitos. – Se produce ATP por la oxidación de los ácidos grasos. • Producción de Calor: – Los ác. grasos son oxidados para proveer calor. • Aislamiento: – Sirve como aislante térmico en los tejidos subcutáneos. c) TAG con ác. grasos insaturados GLICEROFOSFOLIPIDOS ESFINGOFOSFOLÍPIDOS GLUCOLÍPIDOS Ceramida https://chem.libretexts.org/Courses/Eastern_Wyoming_College/EWC%3A_CHEM_2300__Introductory_Organic_(Budhi)/6%3A_Lipids/6.4%3A_Membranes_and_Membrane_Lipids ESTEROIDES – Hormonas sexuales • Progesterona (gestágeno), • Estradiol (Estrógeno), • Testosterona (andrógeno) – Esteroles • Colesterol • 7-dehidrocolesterol y Ergosterol: + luz = vit. D https://oncohemakey.com/introductio n-to-the-endocrine-system/ CONCLUSIONES Los carbohidratos y lípidos, forman el principal material de reserva energética, almacenados en el hígado y el tejido adiposo, respectivamente. Los carbohidratos y lípidos, cumplen un papel estructural, en las paredes celulares y las membranas celulares, resepctivamente. Los glucolípidos y glucoproteínas cumplen una función de reconocimiento celular. Preguntas Deben realizar las tareas y los materiales subidos en el aula virtual. Gracias por su atención………..
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