Blgo. Ms. Pablo Chuna Mogollón

Profesor Auxilar T.C. Area Biología

Departamento Académico de Ciencias - UPAO

UNIDAD N° 1: UNIDAD N° 1: Tema 4: CARBOHIDRATOSTema 4: CARBOHIDRATOS

1. Definición2. Clasificación 2.1. Monosacáridos

A. Clasificación B. Azúcares Derivados

2.2 Oligosacáridos A. Disacáridos B. Trisacáridos 2.3. Polisacáridos

A. Polisacár. de Reserva. B. Polisacár. Estructurales.

C. Glucosaminoglucanos D. Glucoproteínas

CARBOHIDRATOS

HIDRATOS DE CARBONO O GLÚCIDOS

Los hidratos de carbono, glúcidos ó azúcares son biomoléculas que contienen átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno. El término carbohidrato, que significa "hidrato (agua) de carbono", se origina de la proporción 2:1 del hidrógeno al oxígeno, que es la misma proporción que se observa en el agua (H2O).

El nombre de glúcido deriva de la palabra glucosa (gr. Glykys = dulce), aunque solamente lo son algunos monosacáridos y disacáridos

Químicamente, son aldehídos o cetonas polihidroxilados, o productos derivados de ellos por oxidación, reducción, sustitución o polimerización.

Nutricionalmente, los glúcidos son considerados como macronutrientes por la cantidad neta del material aportado a la dieta. Además de aportar la glucosa necesaria para el organismo y fibra dietética

Glucosa Fructosa

CLASIFICACIÓNLos carbohidratos, se pueden clasificar en: I. Monosacáridos II. Oligosacáridos III. Polisacáridos

MONOSACÁRIDOS

• Son azúcares simples, no son hidrolizados en moléculas más sencillas.• Todos tienen un grupo carbonilo. Si éste se encuentra en un extremo de la

cadena hidrocarbonada (grupo aldehído-CHO) entonces se trata de una aldosa. Si el grupo carbonilo está en medio de la cadena se trata de una cetosa (-CO-).

• Eventualmente pueden tener también otros sustituyentes como grupos carboxilo, amino, fosfato o sulfato, entre otros

• Se pueden obtener como cristales de color blanco.• Son azúcares reductores (reducen Cu2+ a Cu2O y forman un precipitado rojo

ladrillo).• Desde el punto de vista analítico tienen la capacidad de desviar el plano de la

luz polarizada.• Se diferencian por el número de átomos de C y su configuración estructural.• Todos los monosacáridos, excepto la dihidroxiacetona poseen uno o más

átomos de carbono asimétricos o quirales. Esto implica la existencia de isómeros espaciales o estereoisómeros.

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Estructura química de los monosacáridos

PENTOSAS DE IMPORTANCIA BIOLOGICA

Azúcar Fuente Importancia Bioquímica Importancia Clínica

D- Ribosa Acidos nucleicos Elemento estructural de los ácidos nucleicos y de las coenzimas: flavoproteínas, NAD, etc. Intermediario en la vía de la pentosa fosfato

D- Ribulosa Formada en los procesos fisiológicos

Intermediario en la vía de la pentosa fosfato

D- Arabinosa Goma arábiga. Gomas de ciruela y de cereza

Constituyente de glucoproteínas

D- Xilosa Gomas vegetales, peptidoglu- canos y glucosaminglucanos

Constituyente de glucoproteínas

L- Xilulosa Intermediario en la vía del ácido urónico Se encuentra en orina en pentosuria esencial

HHO

D-Ribosa D-Arabinosa D-Xilosa D-Lisoxa

HEXOSAS DE IMPORTANCIA BIOLOGICA

Azúcar Importancia Importancia Clínica

D- Glucosa Constituye el “azúcar” del organismo. Es el azúcar que transporta la sangre y el que principalmente usan los tejidos

Presente en la orina (glucosuria) en la diabetes sacarina por elevación de la glucosa sanguínea (hiperglicemia)

D- Fructosa El hígado y el intestino pueden convertirla en glucosa y en esta forma la usa el organismo

La intolerancia herediataria a la fructosa conduce a la acumulación de este carbohidrato y a hipoglicemia

D- Galactosa El hígado puede convertirla en glucosa y en esta forma la metaboliza el organismo. Es sintetizada en las glándulas mamarias para formar la lactosa de la leche Es constituyente de glucolípidos y glucoproteínas

La imposibilidad de metabolizarla causa galactosemia y cataratas.

D-Galactosa D-Manosa D-Fructosa

D-GLUCOSA

• La glucosa, el monosacárido más abundante en la la naturaleza.• Como monómero se presenta en los oligosacáridos y polisacáridos• Es almacenada en el hígado y músculos bajo la forma de glucógeno

• Es transportada por la sangre y constituye el principal azúcar utilizada como fuente de energía por los tejidos y las células. De hecho, el cerebro y el sistema nervioso solo utilizan glucosa para obtener energía.

• Su concentración se mantiene cuidadosamente a niveles homeostáticos en sangre.

• Fuente:  Se encuentra en miel,

frutas (como uvas), y en ciertas verduras.

Homeostasis de GlucosaHomeostasis de Glucosa

Hormona Cuando se secreta Acción sobre la Glucosa Insulina Glucosa sanguínea Ingresa a las células

Glucagon Glucosa sanguínea Degradación de glucógeno

Síntesis de glucosa

DERIVADOS POR REDUCCION

AMINOAZUCAR DEXOSIAZUCAR

AZUCARES DERIVADOS

AZUCAR ALCOHOL

DERIVADOS POR SUSTITUCION Y OXIDACION

H -- C -- NH2

AZUCAR ACIDO

La 2-deoxirribosa interviene en la constitución del ácido desoxirribonucleico (ADN) La D-glucosamina y D-galactosamina forman parte de polisacáridos y glucolípidos complejos y frecuentemente están acetilados en el grupo amina.

Propiedades químicas: El grupo carbonilo reduce fácilmente los compuestos de cobre (licor Fehling) y de plata oxidándose y pasando a grupo ácido. Esta propiedad es característica de estas sustancias y permite reconocer su presencia, pues la reducción de las sales cúpricas del licor de Fehling a cuprosas hace virar el reactivo del azul al rojo ladrillo.

OLIGOSACÁRIDOS• Presentan cadenas cortas de unidades de monosacáridos (de 2 a 10), unidos

por enlaces glucosídicos y que, en ocasiones contienen fracciones no glúcidas llamadas agliconas.

• Sufren procesos de hidrólisis y producen los monosacáridos correspondientes • Son solubles en agua y tienen sabor dulce.• Se obtienen al estado cristalino.• Algunos son reductores: maltosa , lactosa mientras la sacarosa, no es

reductor • Los disacáridos están constituidos por 2 monosacáridos unidos por enlace

glicosídico. • Su fórmula general C12H22O11, indica que una molécula de agua ha sido eliminada.

C6H12O6 + C6H12O6 → C12H22O11 + H2O

Azúcar Fuente Importancia Clínica

MaltosaDigestión con amilasa o hidrólisis del almidón. Cereales germinantes y la malta.

Lactosa Leche. Durante el embarazo puede aparecer en la orina

En la deficiencia de lactasa, su malabsorción conduce a diarrea y flatulencia

Sacarosa Azúcar de caña y betabel. Sorgo. Piña. Zanahorias

En la deficiencia de sacarasa, la malabsorción conduce a diarrea y flatulencia

Celobiosa Hidrólisis de la celulosa

DISACÁRIDOS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA

Sacarosa Lactosa Maltosa

OLIGOSACÁRIDOS SUPERIORES •Son moléculas formadas por la unión de varios monosacáridos (menor número de 11 o de 15 según los autores) y que tienen importantes funciones en la célula.

• Están presentes en las envolturas celulares y unidos a otros tipos de macromoléculas como lípidos y proteínas.

• Por ejemplo, son las moléculas responsables del reconocimiento de los espermatozoides por ovocitos de su misma especie, o los de las hormonas hacia las células diana o las células de un individuo a las de otro individuo de la misma especie.

POLISACARIDOS

• Están constituidos por la unión de centenares o millares de unidades de monosacáridos, que conducen a la formación de cadenas lineales o ramificadas.

• Son moléculas de gran tamaño y de elevado peso molecular • Son compuestos insípedos, amorfos y no reductores.• Se dividen en: homopolisacáridos, que son aquellos compuestos sólo por un tipo de

monosacárido, y heteropolisacáridos, que tienen 2 a 3 diferentes tipos de monosacáridos.• Pueden ser soluble, parecidos a geles, granulares o fibrosos.• Pueden desempeñar 2 funciones: función de reserva energética o función estructural

ALMIDÓN • Es el material de reserva de la mayoría de plantas y se encuentra principalmente en

los tubérculos, rizomas y semillas. • Sus 2 constituyentes principales son: amilosa y amilopectina.

GLUCÓGENO • Es el material de reserva en los animales que se encuentra almacenado principalmente

en el hígado (10% de masa) y músculos esqueléticos (1-2% de masa) como gránulos.• Es altamente ramificado: un enlace α-1,6 cada 8-12 residuos; con un extremo reductor y

varios extremos no reductores. • Es el material de reserva que se forma y degrada rápidamente, para conservar el

equilibrio adecuado entre la formación y el consumo de glucosa por el organismo.

DEXTRANOS

• Son polisacáridos de reserva de bacterias y levaduras• Son polímeros de D-glucosa.• Sus soluciones sirven para restablecer la volemia en caso de pérdidas agudas de sangre o plasma

INULINA

• Es un polisacárido de reserva que se encuentra en los tubérculos de dalia • Es un fructosano, está constituido por largas cadenas de fructosa unidas por enlaces glucosídicos β(2→1) • Es utilizada en pruebas funcionales del riñón para medir la filtración glomerular.

CELULOSA• Es el polisacárido más abundante en la naturaleza y el mayor componente estructural

de las paredes celulares de las plantas. • Es un polímero de unidades de D-glucosa unidas por enlace β-1,4.• La celulosa es esencialmente insoluble y extremadamente resistente a la degradación

enzimática, debido a que no poseemos enzimas capaces de catalizar la hidrólisis de las uniones glucosídicas β y por estas razón no puede utilizarse como alimento.

• La celulosa es un componente importante de la fibra de la dieta, y ayuda a mantener el buen funcionamiento del sistema digestivo

GLUCOSAMINOGLUCANOS (GAGS)• Se denominan también mucopolisacáridos, son polisacáridos heterogéneos lineales

que están formados por la condensación de un gran número de unidades disacáridas.• Las unidades disacáridas están constituídas por una molécula de hexosamina (N-acetil

glucosamina N-acetilglactosamina) que puede estar sulfatada, y un ácido urónico, en la mayoría de los casos el ácido glucorónico.

• Desempeñan funciones de tipo estructural, son componentes esenciales de la matriz extracelular de los tejidos junto con el colágeno y la elastina.

ACIDO HIALURÓNICOLa unidad discárida que los constituye está formada por una molécula de ác. D-glucurónico unido por un enlace O-glucosídico β (1→3) a una molécula de N-Acetil-Glucosamina; las unidades disacáridas están unidas por un enlace O-glucosídico β (1→4). Forma parte de la matriz extracelular del tejido conectivo, como en los cartílagos y tendones, en los que aporta resistencia a la tensión y elasticidad. En el líquido sinovial de articulaciones actúa como lubricante.

CONDROITIN SULFATOEn el condroitin sulfato la unidad disacárida que se repite es semejante a la del ácido hialurónico, con la diferencia que tiene NAcGal en lugar de NAcGlc. Poseen radicales sulfato que esterifican los -OH del C4 o C6 de Gal. Son componentes del cartílago, hueso, etc.

DERMATAN SULFATOSimilar a los condroitin sulfato. La principal diferencia es el cambio de ácido glucorónico por ácido L-idurónico. Se le encuentra en la piel, tendones, vávulas aórticas,etc.

HEPARINA/HEPARAN SULFATOLa unidad disacárida que se repite está formada por ácido D-glucurónico y N-acetil glucosamina unidos por enlaces β(1→4). Es un mucopolisacárido de secreción, tiene propiedad anticoagulante y además acelera el aclaramiento del plasma.

QUERATAN SULFATOLa unidad estructural está formada por D-galactosa y N-acetil glucosamina, esterificada por sulfato en el C6. Se le encuentra en la córnea y en el cartílago.

PROTEOGLUCANOS

• Los proteoglucanos son una familia de glucoproteínas en las que la parte glucídica está constituída por glucosaminglucanos.

• Los proteoglicanos conocidos contienen uno o dos tipos de glucosaminglucanos covalentemente unidos a la cadena polipeptídica.

• Las uniones son por enlaces de oxígeno a residuos de Ser de secuencias dipeptídicas Ser-Gly.

• Confieren a los cartílagos su importante característica de flexibilidad y de amortiguación de fuerzas.

CARBOHIDRATOS: FUNCIONES1. Energética2. Estructural Paredes celulares: bacterias, hongos, plantas Son precursores para la síntesis de otras biomoléculas 3. Glucoproteinas tienen funciones: reconocimiento celular, respuesta inmune, fertilización,

4. Intervienen en el ahorro de proteínas, permitiendo que éstas cumplan su función básica estructural que consiste en la formación de tejidos, evitando así que cumplan una función energética

Las enfermedades que se relacionan con los carbohidratos incluyen diabetes mellitus, galactosemia, enfermedad de almacenamiento de glucógeno e intolerancia a la lactosa.

También está asociado a la presencia de caries.

Energía almacenada:

Energía usada:

Energía disponible:

Almidón GlucosaGlucógeno

Glucosa

Energía almacenada: