carbohidratos complejos -2010

Carbohidratos = Sacáridos

Las moléculas biológicas más abundantes

Reserva y fuente de energía

Estructurales

Interacción

Monosacárido Unidad básica

Oligosacáridos Pocas unidades glicoproteínas y glicolípidos

Polisacáridos Constituidos por muchas unidades

Reguladores

Químicamente cómo clasifican los carbohidratos

Cetosas

D-Ribulosa

OH

OH

C O

CH

CH

CH2OH

CH2OH

D-Xilulosa

C O

CHO H

CH OH

CH2OH

CH2OH OH

C H

CH OH

CH

CH2OH

C

OH

HOC OH

CH OH

CH

CH2OH

C

OH

OH

H OH

OH

C

CHO H

CH

CH2OH

C

OH

H

D-XilosaD-ArabinosaD-Ribosa

Aldosas

Configuraciones para representar los Enantiómeros del Gliceraldehído

“barras y esferas”

Proyección de Fischer

Fórmulas Geométricas

D-Gliceraldehído

D-Gliceraldehído

L-Gliceraldehído

L-Gliceraldehído

+ ─

D-Gliceraldehído

Dihidroxiacetona

Los D- azúcares poseen la misma configuración absoluta el centro asimétrico más alejado del grupo carbonilo

En las móleculas con más de un centro quiral el número de estereoisómeros es igual 2n-2 donde n es igual al número de carbonos

D-Xilosa D-LixosaEpímeros

D-Ribulosa D-Xilulosa

Epímeros

D-Glucosa D-Galactosa (epímero en C-4)

Epímeros

D-Manosa (epímero en C-2)

HO3C H

4CH OH

5CH

6CH2OH

2C

OH

HO

1CHO

HO H

3C H

4CH OH

5CH OH

6CH2OH

2C

HO

1CHO

H OH

3C H

4CHO H

5CH OH

6CH2OH

2C

1CHO

H OH

Cuando dos azucares difieren entre si en la configuración de un solo átomo de carbono.

Aldehído Alcohol Hemiacetal Acetal

Cetona Alcohol Hemicetal Cetal

Reacciones de los aldehídos y cetonas

Pirano

Proyecciones de Haworth

D- glucosa forma lineal

Mutarrotación

-D-Glucopiranosa -D-Glucopiranosa

Hemiacetal

Formas cíclicas y carbón anómerico

Furano

Proyecciones de Haworth

Hemicetal

Formas cíclicas y carbón anómerico

D- Fructosa forma lineal

-D-Fructofuranosa -D-Fructofuranosa

anómeros

Alfa-D-Glucosa Beta-D-Glucosa

CH2OH

H

OH

HOH H

O

OHH

OH

H

H2OH2O

CH2OH

H

HO

HOH H

O

OHH

OH

H

hidrólisis condensación

Hemiacetal

acetal hemiacetal

alcohol

MaltosaAlfa-D-glucopiranosil-( 1 4 )-D-glucopiranosa

O

CH2OH

H

OH

HOH H

O

OHH

HCH2OH

H

HOH H

O

OHH

OH

H

Enlaces O-glicosidicos

Abecuosa Abe Ácido Glucorónico GlcA

Arabinosa Ara Galactosamina GalN

Fructosa Fru Glucosamina GlcN

Fucosa Fuc N-Acetilgalactosamina GalNAc

Galactosa Gal N-Acetilglucosamina GlcNAc

Glucosa Glc Ácido murámico Mur

Manosa Man Ácido N-acetilmurámico Mur2Ac

Ramnosa Rha Ácido N- Acetilneuramínico

Neu5Ac

Ribosa Rib Ácido siálico NAM

Xylosa Xyl L-Iduronato IdoA

Abreviaturas de los monosacaridos comunes y sus derivados

Glucosa Glucosa6-Fosfato

Fructosa6-Fosfato Glucosamina 6-Fosfato

N- Acetil Glucosamina 6P

N- Acetil Glucosamina 1-Fosfato

UDP-N- Acetil Glucosamina UDP-N- Acetil

Galactosamina

Hexoquinasa

Fosfoglucosa isomerasa

Acetil-CoA

Glutamina Glutamato

ATP ADP

CoASH

Glucosamina acetiltransferasa

Acetil-Glucosamina Fosfomutasa

UTP

PPi UDP-N-Acetil glucosamina pirofosforilasa

UDP-N-Acetil glucosamina 4-epimerasa

Síntesis de UDP-N-acetilgalactosamina y UDP-N-acetilglucosamina

Glucosamina P isomerasa

Los azúcares derivados de nucleótidos son intermediarios importantes en la síntesis de los carbohidratos complejos

+ NTPAzúcar-1fosfato + H2O NDP-Azúcar + PPi

PPi 2Pi

NTP Azúcar-1fosfato

H2O NDP-Azúcar 2Pi+ + +

Pirofosforilasa

Pirofosfatasa

+

PPi

Pirofosfatasa

Reacciones de transformación de los azúcares

Oxidación

+

2NAD

H2O

2NADH + 2H

Transaminación

Fructosa 6-Fosfato

Glutamato

Glutamina

Glucosamina 6-Fosfato

UDP-Glucosa UDP-Glucorónico

UDP-N- Acetil Glucosamina

UDP-N- Acetil Galactosamina

UDP-N-Acetil glucosamina 4-epimerasa

Epimerización

Reacciones de transformación de los azúcares

Donadores Activos de Monosacáridos

Polisacáridos

Almidón, glucógeno, celulosa, quitina

Peptidoglicanos, glicosaminoglicanos

CelulosaEstructura de la celulosa

Quitina

Polímeros estructurales

Amilosa

Extremo no reductor

Extremo reductor

Conformación de la amilosa

Polímeros de reserva

Membrana externa

Clasificación de la bacterias

Gram-positivas Gram-negativas

Citoplasma

Citoplasma

Peptidoglucano pared celular Peptidoglicano

pared celular

Composición de la paredes celulares bacterianas

N-acetilglucosamina GLcNAc

N-acetilmurámico Mur2Ac

L-Ala

L-Lys

D-Ala

Isoglutámico

Puente de pentaglicina

Cadena peptídica

N-acetilmurámico Mur2Ac

N-acetilglucosamina GLcNAc

Péptidoglucano

Lisozima

Hialuronatos Compuesto de ácido D-Glucoroníco N-acetil glucosamina. Fluído sinovial, humor vitreo, capsula bacteriana 250 a 50,000 disacáridosEnlace es (1, 3)

Sulfato de dermatan:Compuesto de L-Iduronato (muchos son sulfatados) + GalNAc-4-sulfato. Piel, vasos sanguíneos, venas del corazónEnlace es (1, 3) 50-1000 unidades

4 y 6 Sulfatos de condrotina:Compuestos de D-glucuronato + GalNAc-4- o 6-sulfato. Cartilago, hueso y válvulas del corazón. Enlace es (1, 3) 50-1000 unidades

GlcA GlcNAc

L-Iduronato GalNAc-4-sulfato

O3SO

GalNAc-4GlcA

Glicosaminoglicanos: unidades repetidas de disacáridos

Heparina y sulfatos de heparán:Compuesto de 2-sulfo- D-glucuronato-(o 2-sulfo- iduronato) +6-sulfoto de N-D-sulfo glucosamina. Gránulos intracelulares de las células mástil. Inhibe la coagulación de sangre.Enlace (1, 4)(sulfatos de heparán tienen menos sulfatos que heparina)

Sulfato de queratan:Compuesto de D-Galactosa + 6-sulfato de GlcNAc. Cornea, huesos, cartílagos se mezcla con sulfatos de condrotina Enlace (1, 4)

2-sulfo- D-glucuronato

6-sulfoto de N-D-sulfo glucosamina

D-Galactosa 6-sulfato de GlcNAc-

Gliconjugados

Proteoglucanos Son macromoléculas de la superficie celular o de la matriz extracelular en los cuales una o más cadenas glicosaminoglicanos están unidos covalentemente a una proteína de membrana.

Glicoproteínas Son proteínas que tienen unidos covalente-mente uno o varios oligosacaridos de complejidad variable que actúan como sitios específicos de reconocimiento.

Glicolípidos Son lípidos de la membrana en los cuales las cabezas hidrofílicas son oligosacaridos que actúan como sitios específicos de reconocimiento de proteínas que unen carbohidratos.

FIGURE 1.6 Common classes of animal glycans. (Modified from Varki A. 1997. FASEB J. 11: 248–255; Fuster M. and Esko J.D. 2005. Nat. Rev. Can. 7: 526–542.)

Glc

5-hidroxilisina

Uniones entre oligosacáridos y proteína núcleo

O-Uniones N-Uniones

Oligosacáridos se unen por covalencia a restos de Asparagina

Oligosacáridos se unen por covalencia a restos de serina o treonina

Estructura de un proteoglucanos

Estructura del proteoglucano en una proteína de membrana

Agregado de proteoglicanos en la matriz extracelular

Glicosaminoglicanos polimeros de disacaridos que contiene 2 azúcares modificados:

N-acetilglucosamina GlcNAc

N-acetilgalactosamina GalNAc

Glucoronato GlcA

Iduronato IdoA

Proteoglucanos de la matríx extacelular

Acido Hialurónico Sulfato de queratan Sulfato de Condriotina Núcleo de proteína de 200 a 300 kD

Proteoglucano

Interacción entre células y la matriz extracelular

Glicoproteínas

N-UnionesO-Uniones

Unión de carbohidratos a las proteínas

GlcNAc

En las uniones N-glicosídicas (N-uniones) la GlcNAc se une por medio de un enlace al nitrógeno amida de un resto asparagina. X puede ser cualquier resto de aminoácido

GlcNAc

GlcNAc--GlcNAc

Los oligosácridos N-unidos están constuídos de núcleos de 3 manosa y 2 GlcNAc

( 1

GlcNAc

Ejemplos de oligiosacáridos con N-uniones

Biosíntesis de Oligosacáridos

1ar. Adición de GlcNAc

2ad. Adición de GlcNAc

Adición de Manosil

Dolicol Fosfato

Gangliosidos

Glicolípidos y glicosacáridos

Glicolípidos Lipopolisacárido

serotiposHep = N-glicero-D-manoheptosa