Apuntes de Biologa 2 Bachillerato Colegio Diocesano San Atn Dpto Ciencias 1 Tema 4 Glcidos Tema 4: Glcidos. Esquema 1. Introduccin. Hidratos de carbono, carbohidratos o glcidos. Concepto y clasificacin 2. Monosacridos Concepto y nomenclatura Estructura

Monosacridos de tres tomos de carbono: Isomera Monosacridos de cuatro, cinco y seis tomos de carbono: tetrosas, pentosas, hesoxas.

- Ciclacin de las hexosas - Hesoxas de interes biolgico Enlace O-glucosdico

3. Oligosacridos: disacridos 4. Polisacridos: - Homopolisacridos

- Heteropolisacridos 5. Glucoconjugados Biomolculas orgnicas Molculas exclusivas de los seres vivos. Solo en materia viva. Existen cuatro grupos distintos: Glcidos (hidratos de carbono), lpidos, protenas y cidos nucleicos. 1.- Caractersticas generales y clasificacin de los glcidos. Concepto.- son molculas orgnicas formadas por tomos de C, H y O. A menudo se denominan azcares por tener sabor dulce, y tambin reciben el nombre de hidratos de carbono (porque su frmula emprica Cn(H2O)n pareca corresponder a combinacin de carbono con agua. Esta denominacin es incorrecta. Los glcidos son polialcoholes con un grupo funcional carbonilo1 (aldehido o cetona); es decir son polihidroxialdehdos o polihidroxicetonas. Funcin.- Son molculas energticas utilizadas por los seres vivos para obtener energa. Algunas tienen funcin estructural. Atendendo a su complejidad se clasifican en: Clasificacin de los glcidos Monosacridos u osas. Glcidos ms simple que no pueden ser hidrolizados Los monosacridos se dividen atendiendo a su grupo funcional en

Aldosas: grupo funcional es un aldehido (carbonilo carbono 1)

Cetosas: grupo funcional es una cetona (carbonilo carbono 2)

1 Carbonilo.- dcese del grupo compuesto por un tomo de carbono y otro de oxgeno unidos por un doble enlace. Constituye el grupo funcional de aldehidos y cetonas.

Apuntes de Biologa 2 Bachillerato Colegio Diocesano San Atn Dpto Ciencias 2 Tema 4 Glcidos sidos. Son molculas ms grandes formadas por la unin de monosacridos. Segn el nmero de monosacridos se dividen en Oligosacridos: enre dos y nueve Disacridos: Unin de dos monosacridos. Propiedades: solubles en agua. Cristalizan. Sabor dulce. Incoloros. Principales disacridos: Sacarosa: fructosa-glucosa (azcar normal) Lactosa: galactosa-glucosa (azcar de la leche) Maltosa: glucosa-glucosa (azcar presente en cereales) Polisacridos: nmero elevado de monosacridos unidos por enlace O-glucosdicos. Son molculas gigantes, lineales o ramificadas. 2.- Monosacridos 2.1 Propiedades de los monosacridos - Slidos cristalinos e incoloros. Solubles en agua. Sabor dulce. - Grupo carbonilo les confiere propiedades reductoras. 2.2 Estereoisomera Estereoisomera consiste en la existencia de molculas con la misma frmula plana, pero distinta estructura espacial: cuando hay un tomo de carbono asimtrico (se une a cuatro grupos distintos). La proyeccin de Fischer es la forma habitual de representar estas molculas. La cadena carbonada vertical y los grupos unidos a carbonos asimtricos a la izquierda y a la derecha. Los estereoismeros presentan comportamiento diferentes respecto a la luz polarizada. Son capaces de desviar la luz hacia la derecha (ismero dextrogiro) o hacia la izquierda (ismero levogiro) Nomenclatura: si al escribir la frmula plana, el grupo OH del carbono asimtrico queda a la derecha y el H a la izquierda, el estereoismero se llama D. Si el OH del carbono asimtrico queda a la izquierda el estereoismero se llama L2. Dentro de los estereoismeros se pueden diferenciar: Estereoismeros enantiomormos. Se diferencia en la posicin del grupo hidroxilo (-OH) del carbono asimtrico ms alejado del carbono carbonilo. Por ejemplo D-eritrosa y L-eritrosa.

2 No existe relacin entre la nomenclatura D y L y que el monosacrido desve la luz hacia la derecha (dextrgiro) o la izquierda (levogiro). Ej D- fructosa es levogira. Otros glcidos que contienen un mayor nmero de carbonos asimtricos tienen un mayor nmero de ismeros. Cada carbono asimtrico tiene dos esteroismeros por lo que el n total de ismeros es de 2n siendo n = n de carbonos asimtricos.

Enantiomorfos

Apuntes de Biologa 2 Bachillerato Colegio Diocesano San Atn Dpto Ciencias 3 Tema 4 Glcidos Estereoismeros epimeros. Se diferencian en la posicin de los dems grupos hidroxilo (OH) correspondientes a otros carbonos asimtricos diferentes del anterior. Por ejemplo D-ribulosa y D-xilulosa. Enantiomorfos. Los enantiomorfos son imgenes especulares uno del otro. Si vieramos uno en el espejo el otro sera su molcula reflejada. Esta propiedad se denomina quiralidad y se dice que son molculas quirales. La relacin sera semejante a la que existe entre nuestras manos (quiros en griego es mano) La imagen de una molcula reflejada corresponde a la otra. Pero ambas estructuras no son superponibles. Actividades 1.- Cuntos tomos de carbono tendr el glcido ms sencillo? 2.- No se deben confundir los sidos y los xidos. Qu son estos ltimos? 4.- Cuntos estereoismeros hay en las aldotetrosas? Y en las cetotetrosas? 5.- Formula todos los epmeros posibles de la D-ribosa. Nmbralos con ayuda de la tabla de la pgina 42.

Epmeros

Apuntes de Biologa 2 Bachillerato Colegio Diocesano San Atn Dpto Ciencias 4 Tema 4 Glcidos 2.3 Clasificacin Los monosacridos se clasifican segn n tomos de carbono:

Triosas Contienen tres tomos de carbono. Existen dos tipos: La dihidroxiacetona no presenta estereoismeros (no tiene carbonos asimtricos). Aparecen como intermediarios metablicos en algunas reacciones: ej en la Glucolisis y en la fase oscura de la fotosntesis. Tetrosas Su frmula es C4H8O4. Existen dos aldotetrosas: la eritrosa, que participa en el metabolismo de los glcidos, y la treosa, que es menos abundante. Hay 4 estereoismeros de las aldotetrosas (D-eritrosa, L-eritrosa, D-Treosa, L-Treosa). Hay una sola cetotriosa: la eritrulosa, que posee un nico tomo de carbono asimtrico y da lugar a dos estereoismeros : D-eritrulosa y L-eritrulosa. Pentosas Su frmula es C5H10O5.

Triosas (3 atomos)

Tetrosas (4 atomos)

Pentosas (5 atomos)

Hexosas (6 atomos)

D- gliceraldehido

D- dihidroxiacetona

D- eritrosa

D- treosa

D- eritrulosa

D- ribosa

D- arabinosa

D- ribulosa

D- xilosa

D- lixosa

D- xilulosa

D- alosa D- altrosa

D- sicosa

D- glucosa D- manosa

D- fructosa

D- tagatosa

D- gulosa D- idosa D- galactosa D- talosa

D-aldosas

Apuntes de Biologa 2 Bachillerato Colegio Diocesano San Atn Dpto Ciencias 5 Tema 4 Glcidos Las aldopentosas tienen 4 carbonos asimtricos: 24= 8 estereoismeros, 4 de la serie D y 4 L. Las pentosas no se encuentran libres en la naturaleza, sino que forman parte de compuestos. As la ribosa y la desoxirribosa participan en la formacin de nucletidos (ATP) y cidos nucleicos. (ARN y ADN). La arabinosa forma parte de las goma vegetales. La xilosa interviene en composicion de xilana, presente en huesos de frutos. La ribulosa es de gran importacia biolgica ya que sirve de sustrato para la fijacin de CO2 durante la fotosntesis. En estas reacciones tambin participa la xilulosa. Hesoxas Su frmula es C6H12O6. Constituyen el grupo de azcares ms abundantes en la naturaleza. Destacan: La glucosa, es la molcula energtica ms utilizada por los seres vivos. Se encuentra libre en el citoplasma celular y en plasma sanguneo, frutos (uvas). Forma los polisacridos ms comunes (glucgeno y almidn). La galactosa es el azcar de la leche en la que se encuentra libre o formando un disacrido (lactosa). Forma parte de polisacridos complejos y glucolpidos. La manosa se halla en estado libre en la corteza de algunos vegetales, como el naranjo, y aparece tambin como constituyente de ciertos polisacridos (manosanas) presentes en bacterias, algas, hongos y algunos vegetales como el rbol del man (Fraxinus ornus) cuyo exudado constituye el man. La fructosa esuna cetohexosa que se encuentra en estado libre en las frutas, miel y como integrante del disacrido sacarosa y de ciertos polisacridos, como las inulinas y levanas. Es el azcar ms dulce. Desva el plano de luz polarizada a la izquierda (levulosa). Aparece en lquido seminal como nutriente de espermatozoides.

2.4 Estructura de los monosacridos en disolucin. El sistema de representar los monosacridos mediante las frmulas de proyeccin de Fischer es la frmula abierta o lineal. En realidad, cuando las hexosas (y tambin las aldopentosas) se encuentran en disolucin acuosa no forman estructuras abiertas sino cerradas en forma de anillos o ciclos de cinco o seis tomos de carbono. Estas estructuras cclicas se originan al reaccionar el grupo carbonilo con uno de los grupos hidroxilo. Se obtiene as un hemiacetal o hemicetal intramolecular.

D-cetosas

Apuntes de Biologa 2 Bachillerato Colegio Diocesano San Atn Dpto Ciencias 6 Tema 4 Glcidos

Ej. Hemiacetal intramolecular formado en una glucosa. El grupo aldehido del carbono uno reacciona con el grupo alcohol (hidroxilo) del carbono cinco se establece un puente de oxgeno intramolecular. Es un enlace hemiacetal. La nueva estructura cclica que aparece transforma el carbono 1 en un nuevo carbono asimtrico - que se denomina carbono anomrico- y que est unido a un grupo hidroxilo hemiacetlico, que mantiene el carcter reductor del monosacrido. La presencia del carbono anomrico da lugar a dos nuevos estereoismeros, llamados anmeros, que pueden ser o . Ej. Hemicetal intramolecular formado en una fructosa El grupo cetona del carbono dos reacciona con el grupo alcohol (hidroxilo) del carbono cinco y se establece un puente intramolecular. Es un enlace hemicetal que se da en la fructosa.

Actividades. 6.- Por qu no es posible la ciclacin de las triosas, de las tetrosas o de las cetopentosas?

Carbono anomrico

Grupo hidroxlo hemiacetlico

Apuntes de Biologa 2 Bachillerato Colegio Diocesano San Atn Dpto Ciencias 7 Tema 4 Glcidos Proyeccin de Haworth para la D-glucosa Para representar la configuracin geomtrica del anillo que adopta el hemiacetal cclico de la glucosa, Haworth propuso otro metodo de proyeccin.

Ejercicio: Proyeccin de Haworth para la D-fructosa

Actividades: Hacer la proyeccin de Haworth de:

a) D- fructosa b) D- manosa c) D- galactosa

1. Se parte dela molcula de D-glucosa en su forma de proyeccin de Fischer o abierta.

2.- Se proyecta la molcula sobre el plano, girndola 90 (la tumbamos). Podemos imaginar que los puntos donde se encuentran los tomos de C son los goznes o bisagras de una varilla articulada - similar a un metro de carpintero- que comienza en el grupo -CHO y termina en -CH2OH

3.- Se dobla esta supuesta varilla hasta formar un hexgono pero manteniendo los grupos -H y -OH en su posicin original

4.- Se efectua ahora un giro de 90 ,en sentido contrario al de las agujas del reloj de todos los enlaces anteriores alrededor del carbono 5. Quedan enfrentados los dos grupos que van a reaccionar: el hidroxilo (-OH) y el aldehido (-CHO) de C1

5.- Al producirse la reaccin de ciclacin, es decir, el hemiacetal, se forma un nuevo hidroxilo, el grupo -OH hemiacetlico, y un puente de O intramolecular entre C1 y C5. La aparicin de un nuevo tomo de carbono asimtrico en el carbono 1 el anomrico.

Apuntes de Biologa 2 Bachillerato Colegio Diocesano San Atn Dpto Ciencias 8 Tema 4 Glcidos 2.4 Nomenclatura de pentosas y hexosas (forma cclica) Debe indicar: Tipo de anmero (a o b) Tipo de enantiomorfo (D o L) Nombre de la molcula (glucosa, galactosa, etc) Tipo de estructura cclica.

Actividad 7.- Formula y nombra todas las molculas obtenidas por ciclacin de la D-altrosa y de la D-sicosa. Consulta para ello tu libro 3 El enlace o-glucosdico. Los monosacridos pueden unirse entre s para constituir glcidos complejos. Esta unin se denomina polimerizacin. Interaccionan el grupo hidroxilo (OH) de dos molcualas distintas. Se produce entonces la liberacin de una molcula de agua y la unin de dos monosacridos. El enlace as creado se denomina O-glucosdico. La reaccin inversa es una hidrlisis, en la que mediante la adicin de una molcula de agua se rompe el enlace O-glucosdico y se regeneran los grupos hidroxilo quedando separados ambos monosacridos.

Apuntes de Biologa 2 Bachillerato Colegio Diocesano San Atn Dpto Ciencias 9 Tema 4 Glcidos Oligosacridos. La unin de 2 a 9 monosacridos por enlace O-glucosdico da lugar a oligosacridos. Disacrido = unin de dos monosacridos por enlace O-glucosdico. 4 Disacridos. 4.1 Propiedades: solubles, dulces y cristalizable. 4.2 Nomenclatura 4.3 Principales disacridos -D-glucopiranosil (1-4) -D glucopiranosido = Maltosa. Se obtiene por hidrlisis del almidn y del glucgeno. -D-glucopiraosil (1-6) - D- glucopiranosido = isomaltosa. Se obtiene de la hidrlisis de la amilopectina y el glucgeno. Dos molculas de glucosa unidas en a (1-6) -D-glucopiranosil (1-4) -D glucopiranosa = celobiosa. Hidrlisis de la celobiosa. - D- Galactopiranosil (1-4) -D-Glucopiranosido = Lactosa. Es el azcar de la leche de los mamferos. Su nica fuente natural. Alimento de cras de los mamferos en las primeras etapas de su desarrollo. -D-Glucopiranosil (1-2) -D-Fructofuransido. = Sacaroasa. Es el nico disacrido no reductor. Los dos carbonos anomricos estn implicados en el enlace. Azcar de mesa. Encuentra en los frutos y en el nctar de flores. Industrialmente se obtiene de caa de azcar y de remolacha azucarera. Actividades Realiza en tu cuaderno la formulacin de la lactosa y la maltosa 8.- Formla el disacrido a-D-glucopiranosil (1-2) a-D glucopiranosa 5 Polisacridos Los polisacridos estn unidos por largas cadenas de monosacridos unidos por enlace O-glucosdico formando macromolculas. Estas cadenas pueden ser lineales o ramificadas. Los polisacridos son polmeros de monosacridos. En la polimerizacin se libera una molcula de agua por cada enlace. La rotura de estos enlaces se realiza por hidrlisis. 5.1 Propiedades. No disuelven bien en agua y pueden ser insolubles. No son cristalinos y no tienen sabor dulce. No tienen carcter reductor. 5.2 Clasificacin. Segn componentes se distinguen dos grupos: Homopolisacridos.- monmeros iguales Heteropolisacridos.- constituidos por diferentes monosacridos.

Apuntes de Biologa 2 Bachillerato Colegio Diocesano San Atn Dpto Ciencias 10 Tema 4 Glcidos Homopolisacridos Su funcin depende del tipo de anmero constituyente. Anmeros a el polisacrido desempea funcin energtica (se hidrolizan fcilmente, enzimas hidrolticas muy abundantes) Anmeros b el polisacrido no se hidroliza fcilmente y tienen funcin estructural. (enzimas hidrolticas poco abundantes) Homopolisacridos de reserva: Almidn. Se encuentra en los amiloplastos (leucoplastos) de clulas vegetales. Es la principal fuente glucdica en la alimientacin humana ya que es uno de los alimentos bsicos de la dieta. (Cereales trigo, maz, arroz-, patata, legumbres y pan). Su hidrlisis permite la obtencin de glucosa. Dos molculas componen almidn: Amilosa.- Formada por -D glucopiranosa unidas por enlace (1-4) sin ramificar. Disposicin helicoidal de 6 monmeros por vuelta de hlice. Amilopectina. Formada por -D- glucopiranosa con uniones (1-4) y ramificaciones (1-6) cada 12 a 15 monmeros. Glucgeno. Hongos y animales. Hgado y msculos. Polmero de -D-glucosa (1-4) y con ramificaciones en (1-6) ms frecuentes (8 monmeros). Dextranos. Polisacridos de reserva de levadura. -D- glucopiranosa uniones variadas (1-2) y (1-3) Homopolisacridos estructurales. Celulosa. Paredes celulares de tejidos vegetales. Polmero lineal de -D-glucopiranosa con enlaces (1-4) sin ramificar. (Hasta ms de 15000 monmeros) Termitas y rumiantes son capaces de hidrolizar la celulosa gracias a la simbiosis con microorganismos y bacterias presentes en sus estmagos y que poseen enzimas que hidrolizan la celulosa obteniendo as el monmero de glucosa utilizable. Pectina. Es otro componente de la pared de las clulas vegetales. Monmero es cido metilgalacturnico (derivado de galactosa)

Quitina. Exoesqueleto externo de artrpodos y recubrimientos celulares de hongos. Monmero es la N-acetil- -D-glucosamina. Cadenas lineales enlace (1-4)

Heteropolisacridos: Hemicelulosa.- Componente de matriz de pared celular vegetales. Xilosa y Arabinosa. Gomas.- Secreciones vegetales con papel defensivo. Proporciones diversas dominando arabinosa, ramnosa, galactosa y cido glucurnico. Goma arbiga de las acacias. Muclagos. Grupo variado. Absoven agua. Vegetales, bacterias y algas. Ej agar-agar industria alimentaria y en investigaciones microbiolgicas. (caldo de cultivo) Mucopolisacridos. Heteropolisacridos animales. Llamados glucosaminoglucanos. -cido hialurnico. Tejidos conectivos, lquido sinovial y cubierta de ovocitos. - Condroitina. Hueso y cartlagos. -Heparina. Inhibe coagulacin de la sangre. Sust intercelular del hgado, pulmones y pared de arterias.