Glúcidos o azúcares
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GLÚCIDOS Composición química y tamaño molecular •Compuestos orgánicos formados exclusivamente por C, H, y O •Fórmula general: (C H2 O)n •H y O se encuentran en la proporción de 2:1 GLÚCIDOS Composición química y tamaño molecular •Son polialcoholes •Con un grupo funcional carbonilo •Aldehído (polihidroxialdehídos) •Cetona (polihidroxicetonas) GLÚCIDOS Composición química y tamaño molecular •También se incluyen: •alcoholes •ácidos •aminas •derivados simples GLÚCIDOS Composición química y tamaño molecular •Y los productos formados por la condensación de estos compuestos entre sí y con otros mediante enlaces glucosídicos •El tamaño molecular de estos compuestos es variable •desde pequeñas moléculas (monosacáridos) •hasta grandes moléculas (polisacáridos). GLÚCIDOS Importancia biológica •Son importantes tanto: •Cuantitativamente: constituyen más de la mitad del contenido total de la materia orgánica presente en la Biosfera GLÚCIDOS Importancia biológica •Como: •Cualitativamente: •función energética •función estructural GLÚCIDOS Clasificación A) Monosacáridos (u osas): • azúcares sencillos • reductores • no hidrolizables • pueden tener entre tres y nueve átomos de carbono • constituyen las unidades o monómeros GLÚCIDOS Clasificación A) Monosacáridos (u osas): • Aldosas • Cetosas GLÚCIDOS Clasificación B) Ósidos: • azúcares susceptibles de hidrolizarse • reductores o no • dulces o no • formados por la unión de monosacáridos mediante enlaces glucosídicos GLÚCIDOS Clasificación B) Ósidos: I. Holósidos • moléculas que por hidrólisis dan sólo restos monosacáridos • se clasifican en • Oligosacáridos, de dos a diez unidades • Polisacáridos, más de diez unidades GLÚCIDOS Clasificación B) Ósidos: II. Heterósidos • moléculas que por hidrólisis dan monosacáridos • y otros compuestos no glucídicos. (Glucolípidos, Glucoproteínas, etc.) Monosacáridos Características generales •Son moléculas sencillas •Sólidas a temperatura ambiente •Blancas •Cristalinas •Dulces •Muy solubles en agua Monosacáridos Isomería de los monosacáridos La presencia de carbonos asimétricos es la responsable de la aparición de las isomerías Monosacáridos Isomería de los monosacáridos a) Espacial o esteroisomería • Formas D y L Formas D: son aquellas en las que el -OH del carbono asimétrico más alejado del grupo carbonílico se sitúa a la derecha Formas L: lo mismo, pero a la izquierda Monosacáridos Isomería de los monosacáridos b) Óptica • formas (+) dextrógiras • formas (-) levógiras Monosacáridos Clasificación de los monosacáridos Triosas Tetrosas Pentosas Hexosas Heptosas Monosacáridos Arquitectura molecular En estado cristalino (sólido), presentan una estructura de cadena abierta y lineal Monosacáridos Arquitectura molecular En disolución acuosa entre 3 ó 4 carbonos, presentan estructura abierta y lineal entre 5 ó más carbonos, presentan una estructura cerrada (o ciclada), constituyendo anillos pentagonales (furanósicos) o hexagonales (piranósicos) Monosacáridos Arquitectura molecular La ciclación de las moléculas se produce al formarse un enlace intramolecular, denominado hemiacetal o hemicetal, entre el grupo -OH del carbono 5 y el grupo carbonilo del carbono 1 (en las piranosas) o entre el grupo -OH del carbono 5 y el grupo carbonilo del del carbono 2 (en las furanosas) Monosacáridos Arquitectura molecular Como consecuencia de la ciclación de los monosacáridos lineales, aparece un nuevo carbono asimétrico, el carbono 1 (carbono anomérico), y, por ello, dos nuevos esteroisómeros (anómeros) Monosacáridos Arquitectura molecular Anómeros: Forma : es aquella en la que el -OH del carbono 1 (-OH hemiacetálico) está en posición trans con respecto al carbono 6 Forma : en esta forma el -OH del carbono 1 está en posición cis con respecto al carbono 6 Monosacáridos Nomenclatura de pentosas y hexosas 1. Tipo de anómero ( o ) 2. Tipo de enantiomorfo (D o L) 3. Nombre de la molécula (glucosa, galactosa, ribosa...) 4. Tipo de estructura cíclica (furanosa o piranosa) Monosacáridos Monosacáridos Monosacáridos Monosacáridos Monosacáridos Monosacáridos Glúcidos derivados de los monosacáridos 1. Azúcares ácidos (o glucoácidos): Ácidos urónicos: poseen un grupo carboxilo [-COOH] en el carbono 6 Ej.: ácido glucurónico y el ácido galacturónico Monosacáridos Glúcidos derivados de los monosacáridos 2. Aminoazúcares (o aminoglúcidos) Poseen algunos de sus grupos -OH (normalmente el del carbono 2) sustituido por un grupo amino [-NH2] Se une mediante un enlace N-glucosídico, que se establece entre un -OH y un compuesto aminado Ej.: D-glucosamina, D-galactosamina Monosacáridos Glúcidos derivados de los monosacáridos 3. Desoxiazúcares Carecen de función hidroxilo en alguno de sus carbonos Ej.:desoxirribosa [2-desoxi-D-ribosa] Monosacáridos Glúcidos derivados de los monosacáridos 4. Polialcoholes Derivan de la reducción del grupo aldehído o cetona a grupo alcohol Ej: sorbitol, manitol, inositol Holósidos (A): Oligosacáridos Características generales Azúcares formados por la unión de dos a diez unidades de monosacáridos Mediante enlace O-glucosídico Presentan sabor dulce Son moléculas hidrolizables Presentan o no carácter reductor Holósidos (A): Oligosacáridos Enlace O-glucosídico Se constituye mediante la formación de un acetal entre, el grupo -OH hemiacetálico de uno de los monosacáridos y el grupo -OH (que también puede ser hemiacetálico) del otro monosacárido con la liberación de una molécula de agua. Holósidos (A): Oligosacáridos Enlace O-glucosídico Tipos: a) Monocarbonílico: cuando interviene en el enlace sólo uno de los -OH hemiacetal o b) Dicarbonílico: cuando los dos grupos -OH que intervienen en el enlace son hemiacetálicos Holósidos (A): Oligosacáridos Enlace O-glucosídico Los azúcares unidos mediante enlaces monocarbonílicos son reductores (ya que presentan un grupo hemiacetal libre), mientras que los unidos mediante enlaces dicarbonílicos, carecen de poder reductor Oligosacáridos más representativos Disacáridos •Sacarosa: D-glucopiranosil (12) -Dfructofuranósido •Lactosa: -D-galactopiranosil (14) -Dglucopiranosa •Trehalosa: -D-glucopiranosil (11) -Dglucopiranósido Oligosacáridos más representativos Disacáridos* •Maltosa: -D-glucopiranosil (14) -Dglucopiranosa •Isomaltosa: -D-glucopiranosil (16) -Dglucopiranosa •Celobiosa: -D-glucopiranosil (14) -Dglucopiranosa Oligosacáridos más representativos Trisacáridos •Rafinosa: galactosa + sacarosa (mediante un enlace 16) •Melicitosa: glucosa + fructosa + glucosa Holósidos (B): Polisacáridos •Polisacáridos macromoleculares de alto peso molecular •No son reductores •No son dulces •Son insolubles en agua (celulosa) •O bien forman dispersiones coloidales (almidón) Holósidos (B): Polisacáridos Los polisacáridos pueden dividirse en dos grupos: •Homopolisacáridos •Heteropolisacáridos Holósidos (B): Polisacáridos Homopolisacáridos de reserva Presentan el enlace -glucosídico •Almidón: polímero de -D-glucosa, mediante enlaces (14) y (16) •Amilosa (de un 10 - 20%) •Amilopectina (80 - 90%) * Exclusivo de los vegetales Holósidos (B): Polisacáridos Homopolisacáridos de reserva •Glucógeno: polímero de la -D-glucosa, con una estructura semejante a la amilopectina * Exclusivo de los animales Holósidos (B): Polisacáridos Homopolisacáridos de reserva •Dextranos: polímero ramificado de la -Dglucosa •la cadena lineal se establece por uniones (16) y •las ramificaciones por enlaces (12), (13), y (14), según las especies * Se encuentran en las bacterias y las levaduras Holósidos (B): Polisacáridos Homopolisacáridos estructurales Presentan enlace -glucosídico •Celulosa: •polímero lineal, no ramificado, de la ß-Dglucosa •unidas mediante enlace glucosídico ß(14) •la unidad que se repite es la celobiosa * Exclusivo de los vegetales Holósidos (B): Polisacáridos Homopolisacáridos estructurales •Pectina: polímero lineal del ácido metil-Dgalacturónico * Exclusivo de los vegetales •Quitina: polímero lineal N-acetil-Dglucosamina * Se presenta en artrópodos y hongos Heteropolisacáridos Plantas •Hemicelulosa: •polímero ramificado •en el que el esqueleto lineal está formado por unidades de D-xilulosa unidas por enlace ß(14) y •las ramificaciones constituidas por unidades de Darabinosa •forman parte de la pared celular de las células vegetales Heteropolisacáridos Plantas •Agar-agar: •es un polímero de la D- y L-galactosa •algunas de las cuales forman ésteres con el H2SO4 •se encuentra formando parte de la pared celular de las algas rojas (Rodofitas) Heteropolisacáridos Plantas •Gomas: •son polímeros de la arabinosa, galactosa y del ácido glucurónico •se les atribuye una función defensiva frente a traumas externos o internos •presentan interés económico (goma arábiga) Heteropolisacáridos Animales •Ácido hialurónico: •polímero de un disacárido formado por el ácido ß-D-glucurónico unido por enlace ß(13) a la N-acetil-ß-D-glucosamina •los disacáridos se unen entre sí por uniones ß(14) •actúa como sustancia y como lubrificante en el tejido sinovial; en el humor vítreo del ojo y Heteropolisacáridos Animales •Condroitina •polímero de un disacárido formado por el ácido ß-D-glucurónico unido por enlace ß(13) a la N-acetil-ß-D-galactosamina •forman parte del tejido cartilaginoso y óseo; también se encuentra en la córnea, donde actúa como sustancia cementante Heteropolisacáridos Animales •Heparina: •el disacárido es análogo al anterior •presente en el líquido tisular de varios tejidos (pulmón e hígado) •propiedades anticoagulantes •glándulas salivales de los animales hematófagos Heterósidos •Son compuestos que en su hidrólisis dan lugar a sustancias no glucídicas, tales como proteínas, lípidos y ácidos nucleicos •A esta fracción no glucídica se la denomina aglucón o genina •Si el aglucón es de naturaleza proteica, se denominan glucoproteínas, y si es lipídica, glucolípidos Heterósidos •Glucoproteínas: •poseen una fracción glucídica y otra proteica •ambas se unen mediante enlaces covalentes entre los -OH de los glúcidos y los -OH o los -NH2 de las proteínas •todas estas sustancias son muy estables y generalmente están en el exterior de las células •por su estructura y composición química se distinguen: Heterósidos: Glucoproteínas •Mucoproteínas o mucinas: •se caracterizan por poseer una abundante fracción glucídica (90%) de naturaleza mucopolisacárida •función lubrificante (mucus) Heterósidos: Glucoproteínas •Peptidoglucanos o mureína: •pared bacteriana •N-acetil glucosamina (NAG) y ácido Nacetil murámico (NAM) Heterósidos •Glucoproteínas y glucolípidos desempeñan un importante papel estructural en las membranas celulares •Aparte de este papel estructural, interesa resaltar el papel informativo Heterósidos Esta función informativa se manifiesta en las siguientes funciones: •Determinantes antigénicos •Determinan el tiempo de vida de las glucoproteínas de la sangre •Influyen en el tiempo de vida de las células que circulan por la sangre •Actúan como receptores o lugares de anclaje de bacterias y virus Heterósidos Muchos heterósidos forman parte de los principios activos de numerosas plantas medicinales •Heterósidos cardiotónicos, presentes en las hojas de Digitalis purpurea (digital) •Heterósidos cianogenéticos, presentes en las almendras amargas •Glicirrina, existente en la raíz de Glycyrrhiza glabra (regaliz) •Heterósidos antracénicos de la hoja de Cassia obovata (sen) o de la corteza de Rhamnus frangula (arraclán)
