GLUCIDOS O CARBOHIDRATOS

1. GLUCIDOS O CARBOHIDRATOS UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICOFACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES IZTACALA BIOMOLECULAS ANDRES GABRIEL HEBER ANER

2. La comida es el mejor medicamento, por eso es importante comer en la cantidad • correcta y el momento correcto, para ello: • Sección 1: la debes llenar con proteína(pollo, pescado, res, atun, salmon, sardina, jamón de pavo, quesos magros, clara de huevo) NO FRITOS. La ración no debe ser mayor al extensor y grosor de la palma de tu mano. divide tu plato en tres secciones.

3. Existen dos caminos que tu puedes elegir para llenar las secciones dos y tres. • Carbohidratos desfavorables: • si deseas comer carbohidratos • desfavorables como pan, • pasta, cereal, arroz, legumbres, • frituras, galletas, tortas, • tostadas, vino, cerveza, solo • llenaras la sección dos y la tres • la dejaras vacía. • Carbohidratos favorables: • la sección dos y tres las debes • llenar con carbohidratos • favorables(vegetales, verduras, • frutas). Excepto: banana, higo, remolacha, • elote y papa. • Debes agregar una cucharada de grasa monoinsaturada en cualquier • plato(aceite de oliva, almendras, pistaches, nueces, aceitunas...)

4. FUENTES PRINCIPALES

5. CARBOHIDRATOS O GLUCIDOS • Hidratos de carbono, glúcidos, polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas, • sencillos o complejos. • Habitualmente se les denomina azucares. • “grupo de sustancias que comprendenlos azucares reductores no hidrolizables y las sustancias que por hidrolisis danuno o varios de dichos azucares” • Los glúcidos derivan de la palabra “glucosa” vocablo glykys=dulce

6. Conformados por un grupo carbonilo (C=O) puede ser un grupo aldehído(-CHO), grupo cetonico(-co) y grupos hidroxilos(-OH). • Formula general (CH2O)n • Origen: provienen en su mayoría del reino vegetal y otros se originan en el reino animal. • En los vegetales se forman durante el proceso de asimilación clorofiliana constituyendo junto • con las proteínas y los lípidos el material básico energético de la alimentación Humana. Son los primeros productos que se forman en la fotosíntesis: los cloroplastos de los vegetales • superiores usan la energía solar para fijar el CO2, combinarlo con el agua y convertirlo en carbohidratos desprendiendo oxigeno libre. • 6CO2 + 6H2O----->C5H12O6 + 6O2

7. Diastereoisomeria o isomeriaoptica La diastereoisomeria en los compuestos organicos se debe a la presencia de carbonos tetraedricos que presentan cuatro sustituyentes diferentes. C C

8. Estereoisomeros o estereomeros.Misma estructura, pero diferente configuracion. Son enantiomeros (enanintos=opuestos), con estricturastridimencionales que no son superponibles con sus imágenes especulares (quilaridad). Se identifican por medio de los prefijos D y L. El ultimo carbono asimetrico se usa para refeir un azucar como:Familia D (dextrogira): -OH esta a la derecha.Familia L (levogira): -OH esta a la izquierda.

9. Cuando las formas alfa y beta están disueltas en agua, la rotación especifica cambia gradualmente, hasta lograr un equilibrio de + 57.2°, este cambio se llama mutarrotacion.

10. Molecula superponible con su imagen especular.No es opticamente activa.Es incapaz de desviar el plano de la luz polarizada. • Moleculas no quiralessuperponibles. Isomerosopticos • Dos enantiomerosdezvian el plano de la luz polarizada en la mimam magnitud pero en sentidos opuestos. • Moleculasquiralesimágenes especulares no superponibles • Sin plano de simetria. En cualquiera de estas dos moleculas

11. QUIRAL • No es superponible con su imagen en el espejo

12. AQUIRAL • Es superponible con su imagen en el espejo

13. Hemicelulosa • Constituyen las paredes celulares de frutas, tallos, y las cascaras de granos. • Forman aprox., 1/3 parte de las estructuras leñosas de las plantas. • Son cadenas largas con una gran variedad de pentosas, hexosas y sus correspondientes acidos uronicos. • No son digeribles, pero pueden ser fermentadas por levaduras y bacterias. • Los polisacaridos que producen pentosas al desdoblarse se llaman pentosanos, como la xilana que consiste de unidades de D-xilosa coectadas por enlaces 1ᵦ--->4. xilana

14. arabinoxilano • En el salvado (cubierta exterior de granos) como el trigo, el centeno y la cebada. • Con un esqueleto de xilana con unidades de L-arabinofuranosa distribuidas al azar con enlaces α1--->2 y α1--->3 a lo largo de la cadena de xilosas. • Las xilosa y la arabinosa son pentosas, por eso los arabinoxilanostambien se clasifican como pentosas arabinoxilano

15. PECTINA • Es un éster con cadenas de 300 a 1000 unidades de acido galacturonico conectadas por enlaces α1--->34. • El grado de esterificación afecta las propiedades gelificantes de la pectina • La estructura tiene 3 metil esteres (-COOCH3) por cada 2 grupos carboxilos (-COOH) • Sirven como cemento en las paredes celulares de todos los tejidos de las plantas • Las cascaras de limón o naranja (parte blanca) contienen aproximadamente el 30% • La pectina es un ingrediente importante para conservar frutas, jaleas, y mermeladas.

16. Agar, agar-agar • Se extrae de algas y se usa como espesante en muchos productos alimenticios por sus propiedades gelificantes • Es un polímero de la agarobiosa, un disacárido compuesto de D-galactosa y 3,6-anhidro-L-galactosa. • Los geles de agar refinado se usan para hacer cultivos de bacterias o tejidos celulares, y para electroforesis de ácidos desoxirribonucleicos. Carragenanos, polisacáridos que también se derivan de las algas Se diferencian del agar porque sustituyen algunos grupos hidroxilo con grupos sulfatos(-OSO3) También se usan para espesar y gelificar productos alimenticios La agarobiosa es el disacarido principal del agar.

17. ACIDO ALGINICO, ALGINATOS • El alginato se extrae de algas marinas (Macrocystispyriferia). • Constituidos de secuencias distribuidas al azar de acidosβ-Dmanuronico y α-L-guluronico con enlaces 1--->4. • Son insolubles en agua, pero pueden absorber una gran cantidad de agua y se usan como agentes gelificantes y espesadores • Se usan en la fabricación de textiles, papel, cosmeticos. • El alginato de sodio se usa en la industria alimentaria para aumentar la viscosidad y como emulsificante. • Usos:en productos comestibles como helados y en alimentos dieteticos donde sirven para la supresion de apetito En odontologia para hacer impresiones dentales Acido alginico

18. Quitina • Componente estructural principal de los exoesqueletos de invertebrados, artrópodos, crustáceos, insectos, centipodos, milipodos y arañas. • En las paredes de la mayor parte de los hongos y de muchas algas, es casi tan abundante como la celulosa. • La quitina y la quitosana presenta propiedades cicatrizantes y bioestimulantes, aplicaciones de interés como son la agricultura y la biomedicina. • Unidades basicas: • N-acetil-D-glucosaminas unidas por enlaces β[1--->4]glucosidicos. • Solo se diferencian quimicamente de la celulosa en que cada grupo OH-C(2) se halla sustituido por una funcionacetamida. • El analisis por rayos X indica que la quitina y la celulosa poseen estructuras semejantes

19. DISACARIDOS

20. DISACARIDOS • Compuestos por dos residuos de monosacáridos. • Unidos por un enlace glucosidico (éter), con perdida de una molécula de agua. • Es estable frente a la accion de las bases y se hidroliza frente a los acidos • Se dividen dependiendo de la existencia o no de un-OH anomerico libre (si entra o no a formar parte del enlace glucosidico) • Azucares reductores: presentan un -OH anomerico libre. • Azucares no reductores: no presentan ningun –OH anomerico libre. Solo contienen grupos acetal o cetal, no dan pruebas positivas con estas soluciones. • El carbono anomerico de un monosacarido reacciona con el carbono anomerico del otro monosacarido. • Se forma un disacarido o azucar no reductor, donde no queda ningun carbono anomerico libre y no podra presentar mutarrotacion. En este caso, el enlace no es estrictamente hablando acetalico.

21. Los azucares reductores • Incluyen todos los monosacáridos y algunos disacáridos. Base de las pruebas de azucares reductores • En soluciones alcalinas reducen iones oxidantes como: Ag+-, Hg++, Cu++ y Fe(CN)+++ • Son oxidados para formar una mezcla compleja de ácidos. • Se enolizan (convierten) en soluciones alcalinas. • Los enedioles se rompen en las dobles ligaduras y dan una mezcla compleja de productos, que aumenta enormemente la efectividad del poder reductor de un azúcar, y los carbohidratos que contienen un grupo hemiacetal o hemicetal dan pruebas (+). • Provocan la alteración de las proteínas mediante la reacción de Maillard o glicacion( se produce en varias etapas, iniciales y finales de la glucosilacion no enzimática).(envejecimiento celular y desarrollo de las complicaciones crónicas de la diabetes). • La glucosa es el azúcar reductor mas abundante.

22. DISACARIDOS. • Se producen cuando se combinan químicamente dos monosacáridos. Maltosa---------> glucosa + glucosa Lactosa----------> glucosa + galactosa Sacarosa*(sucrosa)----------> glucosa + fructosa Celobiosa-------> glucosa + glucosa Se nombran indicando el lugar de formación del enlace glucosidico, el tipo de configuración y el numero de azúcar que intervienen. Lactosa: 1-β-D-galactopiranosa-4-α- D-glucopiranosa. disacarido polisacarido

23. ALGUNOS DISACARIDOS IMPORTANTES • Sacarosa: C12H22O11 azúcar común de mesa. Soluble en agua y ligeramente soluble en alcohol y eter. Cristaliza en forma de agujas largas y delgadas. Sustancia dextrogira. α-D-glucopiranosil(1--->2) β-D-fructofuranosa. • Lactosa: C12H22O11 se obtiene de la leche en forma de cristales. En presencia de enzimas apropiadas fermenta a acido lactico y acido butirico, es menos dulce que la sacarosa y menos soluble en agua que la glucosa y la sacarosa. Gira el plano de polarizacion de la luz a la derecha.En la hidrólisis, produce glucosa y galactosa, formada por β-D-galactosa y D-glucosa unidas 1-β---->4. Es reductor. • Maltosa: C12H22O11 se forma por la accion de la amilasa sobre el almidon. Es soluble en agua ligeramente soluble en alcohol y cristaliza en finas agujas, es dextrogira. Por hidrólisis forma dos moleculas de glucosa (enlace 1--->4). • Celobiosa: C12H22O11azucar doble. Se obtiene por hidrólisis de la celulosa, formada por dos D-glucosa unidas por un enlace 1-β---->4 • Trehalosa. Presente en el jugo de la caña, champiñones, setas, hemolinfa de insectos. Se obtiene a nivel industrial partiendo del almidon de cereales y se usa en alimentos para deportistas. • Gentibiosa: Presente entre los azucares de la miel

24. Oligosacaridos • Al hidrolizarse dan de 3 a 8 moléculas de monosacáridos • Los marcadores oligosacáridos son los mediadores de una variedad de interacciones intercelulares • Los trisacáridos están formados por la condensación de tres moléculas de monosacáridos. • En leguminosas: soya, frijoles, garbanzo, cacahuates, chicharos, alubias, etc. • Esta unida a una molécula de galactosa al unirse 1, 2 o 3 moléculas del mismo azúcar forma los oligosacáridos: estaquiosa, verbascosa y ajucosa. • Se caracterizan por ser productores de gases intestinales en el ser humano, debido a que el tracto no sintetiza la α-galactosidasa, enzima que actúa sobre estos oligosacáridos. • No son hidrolizados durante el metabolismo normal de los alimentos.

25. La molécula de almidón adopta una disposición en hélice dando una vuelta por cada 6 moléculas de glucosa, además cada 12 glucosas presenta ramificaciones por uniones 1α-6. El almidón se reconoce fácilmente por teñirse de violeta con disoluciones de iodo(solucion de lugol). Se encuentra en abundancia en las semillas de los cereales y en el tuberculo de la patata.

26. Amilopectina. Su estructura primaria en las cercanias de los puntos de ramificacionα(1-6) Restos de glucosa en los puntos de ramificacion (distancia real de los puntos de ramificacion es de 24 a 30 restos de glucosa por termino medio)

27. La amilopectina • Constituye un 70-80% del almidon • Son cadenas muy ramificadas de 24 o 30 residuos de glucosa unidos por enlaces 1---->4 en las cadenas y por enlaces 1--->6 en los puntos de ramificacion. • Fabricado por las plantas verdes durante la fotosintesis (almacen de energia). • Forma parte de las paredes celulares y de las fibras de las plantas rigidas. • Los granulos de almidon de las plantas presentan un tamaño, forma y caracteristicasespesificos.

28. Fragmento de la molecula del almidon (amilopectina). En un circulo al monomero que lo constituye: la glucosa. uniones 1α -4 Ramificaciones 1α -6 glucosa

29. Glucogeno • Denominado almidón animal tiene una estructura casi idéntica a la amilopectina • Estructura mucho mas ramificada que la amilopectina, con cadenas de 11 a 18 residuos de α-glucopiranosa unidos por enlaces glucosidicos α [1--->4] y ramificaciones unidas a la cadena por medio de enlaces glucosidicos α [1--->6] . • Conforme el cuerpo precisa glucosa, la hidrólisis del glucógeno la libera en el torrente sanguíneo, y sirve de reserva energética en los animales superiores. • Polisacárido principal en que se almacena la glucosa. En el hígado (10%) y tejidos musculares (1%) • Pueden encontrarse pequeñas cantidades de glucógeno en ciertas células gliales del cerebro. • Una sola molécula de glucógeno puede contener mas de 120000 moléculas de glucosa.

30. La importancia de que el glucogeno sea una molecula muy ramificada es debido a que: • Aumenta su solubilidad • Permite la abundancia de residuos de glucosa no reductores que van a ser los lugares de union de las enzimas glucogenofosforilasa y glucogenosintetasa (facilitan tanto la velocidad de sintesis como la degradacion del glucogeno). • Gracias a la capacidad de almacenamiento de glucogeno, se reducen al maximo los cambios de presionosmotica que la glucosa libre podria ocasionar tanto en el interior de la celula como en el medio extracelular.

31. aldotriosas aldotetrosa aldopentosas aldohexoas

32. Polioles o itoles: estructura semejante al azúcar pero con la función carbonilo reducida a alcohol. Todos los carbonos de la estructura tienen una función alcohol. • Se les designa con la terminación ITA y con la terminación OL: • Con 5 átomos de carbono se denominan pentitas: • arabita o arabitolxilita o xilitol . • Con 6 átomos de carbono, hexitas: • Inosita o inositol • Manita o manitol • Sorbita o sorbitol

33. Existen dos tipos de osas: • La serie D (dextrogira, abundantes en la naturaleza). Sus disoluciones hacen rotar el plano de la luz polarizada hacia la derecha. • La serie L (levogira, cristaliza con dificultad y funden a un rango de 120 a 140°C). Sus disoluciones hacen rotar el plano de la luz polarizada hacia la izquierda • Estas letras se refieren a las posisiones estructurales de disposicion espacial del OH del centro quiral mas alejado del grupo carbonilo. En la proyeccion de Fischer esta a la derecha y la L indica que se halla a la izquierda.

34. Principales monosacaridos • D-glucosa • (dextrosa) • (aldohexosa) • D-ribosa • (aldopentosa) • D-fructosa • (levulosa) • (cetohexosa)

35. Se dividen en aldosas (aldehido) y cetosas (cetona) • ALDOSAS

36. CETOSAS • Intermediarios fundamentales en la biosíntesis y metabolismo de carbohidratos • El carbono anomerico (posición 1, ), lleva un grupo CH”OH, como sustituyente. • Su principal compuesto es la fructosa

37. Estructura cíclica. El grupo carbonilo(aldehidos o cetona), pueden reaccionar con un hidroxilo de la misma molécula para formar un hemiacetal cíclico, que se halla en equilibrio convirtiéndola en anillo. • Ciclación de la glucosa (forma piranosa) • Ciclación de la fructosa (forma furanosa)

38. Estas estructuras pueden ser representadas por los diagramas Fisher o Haword. La numeración de los carbonos en los carbohidratos procede desde el carbono carbonilo, para las aldosas, o a partir del carbón más cercano al carbonil, para las cetosas. • Estructura cíclica . Transición de la proyección de Fischer a la de Haworth. Cuando son representados en la proyección Fischer, la configuración al colocar al hidroxilo unido al carbón anoméricoes hacia la derecha, hacia el anillo. Cuando son representados en la configuración Haworth, la configuración se coloca al hidroxilo hacia abajo.

39. Derivados de azucares • D-glucoronato: Derivado carboxílico de la glucosa D-glucoronato, que forma parte de los glucoronidos y esta presente en los glucosaminoglucanos. • Ácidos uronicos Moléculas de monosacárido que tiene el –CH2OH de la posición 6 oxidada a acido –COOH. Los mas importantes son: acido glucoronico, acido galacturonico, acido iduronico, acido manuronico. • Aminoazucares o azucares aminados. • Tienen una función NH2 en ves de alguno de lo OH. • Se encuentran en algunos antibióticos • Diversos grupos hidroxilo de los monosacáridos se puede sustituir por grupos amino a)glucosamina(2-amino-2-desoxi-D-glucosa) b)galactosamina(2-amino-2-desoxi-D-galactosa)

40. Abreviaturas de monosacaridos mas comunes y algunos de sus derivados