Curso GLÍCIDOS. Tema 2. Bioloxía 2º Bacharelato

Transcript

1 Curso GLÍCIDOS Biooxía 2º Bachareato

2 Temario CIUGA Carbohidratos. Concepto, casificación, nomencatura e función bioóxica dos carbohidratos. Estrutura, propiedades e funcións dos monosacáridos (gicosa). Isomerías. Estrutura, propiedades e funcións dos disacáridos (sacarosa e actosa). O enace O-gucosídico. Estrutura, propiedades e funcións dos poisacáridos. omopoisacáridos de reserva (gicóxeno e amidón) e estruturais (ceuosa e quitina). Concepto de heteropoisacárido. Criterios de avaiación: Recoñecer e representar a estrutura xera dun monosacárido. Recoñecer e representar o enace O-gucosídico. Recoñecer ás estruturas dos disacáridos e poisacáridos. Observacións: Trabaar os distintos aspectos dos monosacáridos coa gucosa, ribosa e fructosa. Referente a isomería hai que expicar o concepto de C asimétrico e reacionao coa diversidade de monosacáridos. Expicar o significado da nomencatura α e β e D/L.

3 Características xerais dos gícidos Os gícidos son biomoécuas formadas por cadeas constituídas por átomos de C, e O con grupos funcionais -O e -. Nagúns casos poden conter átomos de N, S e P. A súa fórmua empírica é (C 2 O) n. Ás veces son chamados, incorrectamente, hidratos de carbono. Son as biomoécuas máis abundantes nos vexetais e tamén soi moi abundantes nos artrópodos. Nagúns organismos supoñen o 90% das súas biomoécuas. Gicosa, do grego γλυκύς significa doce, pero non todos os gícidos teñen este sabor. Os gícidos son poihidroxiadehídos e poihidroxicetonas porque teñen un grupo carbonio (C=O) en posición termina (adehido) ou posición intermedia (cetona). CLASIFICACIÓN OSAS ou monosacáridos ÓSIDOS Poímeros formados por dous ou máis monosacáridos. Adosas. Teñen un grupo adehido. Cetosas. Teñen un grupo cetona. Disacáridos: 2 monosacáridos Oigosacáridos: 3-10 monosacáridos. oósidos. Formados só por monosacáridos. Poisacáridos: Máis de 10 monosacáridos. omopoisacáridos: Un só tipo de monosacárido. eteropoisacáridos: Máis dun tipo de monosacáridos. eterósidos. Formados poa unión de gícidos con outras substancias.

4 Principais funcións bioóxicas dos gícidos 1. Función estrutura Os gícidos estruturais están formados por monosacáridos unidos mediante enaces β. Este é un enace estabe porque a maioría dos organismos carecen de enzimas capaces de degradar estas moécuas. Exempos de gícidos estruturais importantes: Ceuosa nos vexetais, quitina nos artrópodos e peptidogicanos nas bacterias. Ribosa e desoxirribosa nos ácidos nuceicos Condroitina nos osos e cartiaxes. 2. Función enerxética A gicosa é moi abundante no medio interno das céuas. É o gícido enerxético máis importante porque se trata dunha moécua reducida da que se pode obter moita enerxía (dun mo de gicosa pódense obter 266 kca) ademais é unha moécua pequena que pode atravesar as membranas pasmáticas sen dificutade. A gicosa amacénase habituamente en forma de amidón (nas céuas vexetais) e de gicóxeno (nas céuas animais) para evitar que aumente a súa concentración no medio interno ceuar. 3. Outras funcións Antibióticos (estreptomicina), vitaminas (vitamina C), anticoaguante (heparina), hormona (hormonas gonadotropas e hipofisarias), ubricante (ácido hiaurónico), cementante (condroitina), enzimática (ribonuceasas, xunto con proteínas), identitaria (fracción gicídica das gicoproteínas que forman o gicocáix) e inmunoóxica (inmunogobuinas). Tamén teñen utiidade mediciña e industria. Moitos principios activos de orixe vexeta empregados como medicamentos e produtos industriais son gícidos, como a dixitaina do estraote (cardiotónico), a girricina do regaiz (expectorante) e os taninos da codia do carbao (curtiente).

5 Características dos monosacáridos Son os gícidos máis sinxeos e non poden ser hidroizados noutros gícidos máis simpes. Fórmua xera: C n 2n O n (n entre 3 e 7). Segundo o número de carbonos son: triosas, tetrosas, pentosas, hexosas ou heptosas. Represéntanse habituamente mediante a proxección de Fischer. O poder redutor dunha moécua consiste na capacidade de ceder un ou máis eectróns a outra moécua, átomo ou ión, que queda reducida. Desde o punto de vista químico son poihidroxiadehidos (adosas) ou poihidroxicetonas (cetosas). Propiedades físicas: - Son sóidos cristainos, de sabor doce, incooros ou de cor branca. - Son hidrosoubes porque os radicais hidroxio (-O), como os hidróxenos presentan unha eevada poaridade eéctrica. - Poden atravesar as paredes do intestino e chegar aos vasos sanguíneos. Propiedades químicas: - Todos os monosacáridos conteñen aomenos un grupo -O ibre que es dá carácter redutor: oxídanse (perden eectróns) fronte a outras sustancias que se reducen (toman eectróns). Isto débese a que o carbono carboníico oxídase a ácido carboxíico. - En disoución forman moécuas cícicas por reacción do grupo carbonio con un dos grupos hidroxio orixinando furanosas e piranosas. - Poden unirse a grupos amino, fosfato ou sufato e a outros monosacáridos mediante enaces O- gicosídico. - Poden oxidarse competamente a CO 2 e 2 O iberando gran cantidade de enerxía, poo que constitúen a fonte principa de enerxía das céuas. - Presentan isomería.

6 Compoñentes e nomencatura dos monosacáridos Os monosacáridos están formados por: - Unha cadea carbonada. - Un grupo carbonio. - Un grupo adehido ou cetona. - Grupos acoho. Os gícidos denomínanse habituamente poo seu nome tradiciona como gicosa, actosa ou sacarosa. A denominación técnica describe a súa estrutura e composición. Escríbese en orde: Acoho primario Cetona Acohois secundarios O Acoho primario C2O C O C C C O C 2 O O 1º, o tipo de anómero (α ou β); 2º, o tipo de estereoisómero (D ou L); 3º, o nome da moécua (gicosa, ribosa,...) e 4º, o tipo de estrutura cícica (piranosa ou furanosa). Con carácter xenérico tamén pódense nomear o número de carbonos seguido da terminación -osa (triosa, tetrosa, pentosa...) e o prefixo ado- ou ceto- segundo sexa adosa ou cetosa (adotetrosa, cetotetrosa ). Se están en forma cícica, engádese o sufixo -piranosa (hexágono), ou ben -furanosa (pentágono), nos casos correspondentes (adopentofuranosa). Numeración: nos adehídos asígnase o nº1 ao carbono que ten o grupo carbonio e nas cetonas ao carbono termina do rama máis curto contando a partir do grupo carbonio. O Adehido Acohois secundarios O O O Acoho primario 2 1 C C O C C C O C 2 O O O C C O C C C O C 2 O O C2O C O C C C O C 2 O O

7 Isomería Os isómeros son compostos coa mesma fórmua moecuar pero distinta fórmua estrutura. Tipos: Isómeros de función: compostos coa mesma fórmua moecuar pero con distinto grupo funciona. Estereoisómeros: moécuas coa mesma fórmua pana pero distinta estrutura espacia. Isto sucede cando hai un ou máis carbonos asimétricos. Aparecen en todos os monosacáridos agás a dihidroxiacetona. Poden ser enantiómeros ou epímeros. Isomeros xeométricos: monosacáridos cicados que adoptan conformación cis ou trans. Isómeros ópticos: diferéncianse poo tipo de rotación que producen na uz poarizada. Anómeros: monosacáridos cicados que posúen un carbono anomérico (α/β). D-gicosa O C C* O O C* C* C* O C 2 O O Os carbonos asimétricos son os que están unidos a catro radicais diferentes. Identifícanse cun asterisco (*). Cando hai máis dun carbono asimétrico, fixámonos no -O do carbono asimétrico que estea máis onxe do grupo cetónico ou adehido... - Se queda á dereita dicimos que pertence á serie D. - Se queda á esquerda dicimos que pertence á serie L. Cantos máis carbonos asimétricos presente un monosacárido, máis estereoisómeros terá. Número de estereoisómeros = 2n, sendo n o número de carbonos asimétricos. Os monosacáridos máis frecuentes na natureza os son os da serie D. Unha caracteristica notabe e de gran importancia bioóxica dos estereoisómeros é que poden seeccionados específicamente poos enzimas, que diferencian os monosacáridos D e L.

8 Isómeros Estereoisómeros (C 5 10 O 5 ) Cando un par de isómeros son imaxe especuar un do outro dise que son enantiómeros ou enantiomorfos. Cando dous monosacáridos diferéncianse só na posición que ocupa un grupo -O dun carbono dise que son epímeros. Isómeros xeométricos trans cis Isómeros de función (C 3 6 O 3 ) Conformación cadeira da α-d-gicopiranosa Conformación nave da α-d-gicopiranosa (menos estabe) Conformación sobre das furanosas

9 Isómeros ópticos Os isómeros ópticos diferéncianse poo tipo de rotación que producen na uz poarizada. Os isómeros destróxiros (+ ou R) desvían o pano de poarización cara a dereita. Os isómeros evóxiros (- ou S) cara a esquerda. Os isómeros ópticos non se corresponden necesariamente cos estereoisómeros D e L. A uz branca vibra en infinitos panos A uz poarizada vibra nun só pano A disoución pode desviar o pano de poarización da uz Fitro poarizador Disoución dun azucre

10 Principais monosacáridos

11 Principais monosacáridos

12 Formas cícicas A moécua da maior parte dos monosacáridos de cinco ou máis carbonos (agás nas cetopentosas) adoptan unha forma cícica cando están en disoución. Isto débese á formación de enaces hemiaceta (acoho + adehido) ou hemiceta (acoho + cetona). piranosa O O furanosa Nas adohexosas, o adehido de C 1 forma un hemiaceta intramoecuar co hidroxio de C 5 formándose un ane de piranosa. Nas cetohexosas, o grupo cetónico de C 2 forma un hemiceta intramoecuar co hidroxio de C 5 formándose un ane de furanosa. Nas adopentosas, o adehido de C 1 forma un hemiaceta intramoecuar co hidroxio de C 4 formándose un ane de furanosa. O carbono do grupo carbonio das formas cicadas vóvese asimétrico e recibe o nome de carbono anomérico. Os dous novos estereoisómeros que se forman reciben o nome de anómeros. Os anómeros diferéncianse poa posición do grupo hidroxio do carbono anomérico. O O Nos anómeros β o grupo hidroxio está cara arriba. O O Nos anómeros α o grupo hidroxio está cara abaixo.

13 Formas cícicas

14 Método de cicación de aworth Enace α-d-gicopiranosa Incinación 90º Rotación β-d-gicopiranosa

15 Monosacáridos de interese bioóxico Triosas Tetrosas Pentosas exosas ai dúas: giceradehido e dihidroxicetona. Son intermediarios no metaboismo ceuar dos gícidos e das graxas. A maioría son intermediarios metabóicos. A eritrosa está reacionada coa fixación de CO 2 nos vexetais. A ribosa é un compoñente fundamenta dos nuceótidos e dos ácidos nuceicos. A xiuosa e a ribuosa participan na fixación de CO 2 nos vexetais. A gicosa, a fructosa, a gaactosa e a manosa interveñen no metaboismo enerxético. Son moi abundantes en todos os tipos de céuas. N-aceti-gicosamina eptosas A sedoheptuosa intervén na fixación do CO 2 no cico de Cavin. Existen outros monosacáridos derivados dos anteriores por procesos químicos de: - Redución: Desoxiazucres como a desoxirribosa, compoñente do ADN. - Oxidación: Azucres ácidos como o ácido gicurónico que intervén na ósmose ceuar. - Substitución: Aminoazucres como a N-aceti-gicosamina e o ácido N-aceti murámico, que forman parte das paredes bacterianas e a gicosamina. β-d-desoxirribosa Ácido gicurónico

16 Identificación dos gícidos O reactivo de Fehing utiízase para identificar a presenza de gícidos redutores. Este reactivo é unha disoución acuosa de sufato de cobre que presente unha caracteristica cor azuada.!! CuSO 4 Cu +2 + SO -2 4!! Cando os grupos adehido ou cetona do azucre oxídanse a ácido (-COO), ceden eectróns que son captados poo Cu +2 que se reduce a Cu +. Cu +2 + O 2 Cu 2 O O Cu + reacciona dando ugar a Cu 2 O, que forma un precipitado insoube de cor vermea. O cambio de cor aprovéitase para detectar a presenza de gícidos redutores e vaorar a súa concentración. Os gícidos non redutores non producen cambio de cooración na disoución. Reactivo de Fehing Reactivo de Fehing + sacarosa Reactivo de Fehing + gicosa

17 Enaces gicosídicos A unión de monosacáridos para constituír gícidos máis compexos denomínase condensación. Cando se unen moitos monosacáridos chámase poimerización. Nesta reacción interveñen dous grupos hidroxio de moécuas distintas e prodúcese a iberación dunha moécua de auga. O enace O-gicosídico une dous monosacáridos mediante o osíxeno dun dos grupos hidroxio impicados. O enace N-gicosídico consiste na unión dun monosacárido e un composto aminado para dar ugar a un aminoazucre, como a D- gicosamina e a N-aceti-gicosamina. A rotura dos enaces gicosídicos é unha hidróise que se produce poa adición dunha moécua de auga nunha reacción cataizada enzimaticamente. Así rexenéranse os grupos hidroxio das moécuas impicadas, que quedan separadas. β-d-gicopiranosa β-d-gicosamina

18 Disacáridos Están formados por dous monosacáridos unidos mediante un enace O-gicosídico. Este enace denomínase dicarboníico cando se estabece entre dous grupos anoméricos. Neste caso e moécua non posúe poder redutor porque carece de grupos -O anoméricos ibres. Cando un dos grupos impicados non é anomérico, o enace denomínase monocarboníico. O disacárido resutante é redutor pois queda un grupo -O anomérico ibre. Os disacáridos posúen as mesmas propiedades que os monosacáridos. No enace monocarboníico intervén o carbono anomérico da primeira osa e caquera carbono non anomérico da segunda osa. No enace dicarboníico interveñen os carbonos anoméricos de ambas osas. Nomencatura: 1. Nome do monosacárido que emprega o -O do grupo carbonio na unión, acabado en -osi. 2. Carbonos impicados no enace, entre parénteses, e separados por unha frecha. 3. Nome do segundo monosacárido terminado en: -osa, nos enaces monocarboníicos. -ósido, nos enaces dicarboníicos.

19 Disacáridos α-d-gicosa α-d-gicosa Matosa carbonos anoméricos Estes tres carbonos anoméricos perderon o seu poder redutor Este carbono conserva o seu poder redutor α-d-gicosa β-d-frutosa Sacarosa

20 Disacáridos de interese Lactosa β -D-gaactopiranosi (1 4) β-d-gicopiranosa Está formada por gicosa e gaactosa. Atópase ibre no eite dos mamíferos. Tamén aparece nagúns gicoípidos, unida a outras moécuas. idroízase por acción do enzima actasa. Posúe un carbono anomérico ibre poo que presenta poder redutor. Sacarosa α-d-gicopiranosi (1 2) β-d-fructofuranósido Está formada poos monosacáridos gicosa e frutosa. É o azucre de mesa, que se consume comunmente no ámbito cuinario. Procede da cana de azucre (20% en peso) e da remoacha azucareira (15% en peso). Forma parte fundamenta da savia eaborada das pantas. É sintetizada nos tecidos fotosintéticos e circua poos vasos ata os ugares de consumo e reserva. Non ten carácter redutor porque posúe un enace dicarboníico entre os dous carbonos anoméricos. A sacarosa é dextróxira pero a mestura de frutosas e gicosas que resuta da súa hidróise é evóxira.

21 Disacáridos de interese A maioría dos disacáridos so aparecen cando son hidroizados parciamente os poisacáridos: son metaboitos intermedios que non cumpen ningunha función en estado ibre. Agúns exempos son: Matosa α-d-gicopiranosi (1 4) α-d-gicopiranosa Isomatosa: α-d-gicopiranosi (1 6) α-d-gicopiranosa Ceobiosa: β-d-gicopiranosi (1 4) β-d-gicopiranosa

22 Poisacáridos Son gícidos formados por ongas cadeas, ineais ou ramificadas, de monosacáridos unidos mediante enaces O-gicosídicos. Adoitan ser macromoécuas dun eevado peso moecuar. Na poimerización dos monosacáridos para dar ugar aos poisacáridos ibérase unha moécua de auga por cada enace O-gicosídico que se forma. Características dos poisacáridos - Son insoubes ou non se disoven facimente na auga pero poden dar ugar a dispersións cooidais. - Non posúen carácter redutor e non reducen o reactivo de Fehing. - Non son cristainos. - Non teñen sabor doce. Casificación dos poisacáridos segundo a estrutura: - omopoisacáridos. - eteropoisacáridos. Casificación dos poisacáridos segundo a función: Poisacáridos de reserva - Constitúen formas de amacenamento de monosacáridos que uteriormente poderán ser degradados para obter enerxía. - Teñen enaces α. - idroízanse moi facimente para iberar os monosacáridos que os forman cando é preciso. - Como non son soubes en auga e non participan do equibrio osmótico da céua, constitúen unha forma práctica de acumuación intraceuar de gícidos. Poisacáridos estruturais - Son parte fundamenta da maioría das estruturas esqueéticas dagúns seres vivos como as pantas e os artrópodos, formando paredes ceuares e exoesqueetos. - Teñen enaces β. - Son moi resistentes á hidróise porque hai moi poucos enzimas capaces de cataizar a rotura dos enaces β.

23 Amidón Poisacárido de reserva propio dos vexetais. Acumúase en forma de gránuos dentro das céuas: nos amiopastos das céuas vexetais, sobre todo nas sementes, raíces e taos. Tamén aparece nagúns protistas. Constitúe a principa fonte de gícidos da aimentación humana. É moi abundante nas patacas, cereais, egumes e pan. A súa hidróise durante o proceso dixestivo, permite obter grande cantidade de gicosa. O amidón é insoube en auga fría pero en auga quente prodúcese a dispersión dunha fracción (amidón soube) de xeito que os graos insoubes se inchan formando unha pasta denominada engrudo de amidón. O amidón está formado por dúas moécuas: amiosa e amiopectina. A proporción entre estos dous compoñentes varía segundo o organismo no que se atope, pero como promedio a amiosa representa o 30% do seu peso, e a amiopectina un 70%. A hidróise do amidón é cataizada por dous enzimas: α-amiasa ou matasa, que rompe os enaces α-(1 4) α-dextrinasa ou R-desramificante que rompe os enaces α-(1 6). O resutado é dextrina (moécuas de ramificación), matosa, isomatosa e gicosa, quedando ao fina só gicosa.

24 Amidón Amiosa: formada por α-d-gicopiranosas unidas mediante enaces (1 4). É un poímero de matosas que forman unha onga cadea sen ramificar. Adopta disposición heicoida con seis monómeros por cada vota da héice. Amiopectina: constituída por α-d-gicopiranosas (poímero de matosas tamén), formando unha cadea ramificada con unións (1 4) e (1 6). Estas útimas orixinan sitios de ramificación cada doce monómeros.

25 Gicóxeno Poisacárido de reserva dos animais e dos fungos e dagunhas bacterias. Nas céuas do fígado e nos muscuos estriados aparece en forma de gránuos visibes e moi abundantes. Está formado por matosas (α- D-gicopiranosas) unidas mediante enaces (1 4) e (1 6). A súa estrutura é semeante á da amiopectina, aínda que con ramificacións máis abundantes (aproximadamente cada oito ou dez moécuas de gicosa). A hidróise do gicóxeno é moi semeante á do amidón aínda que actúan outros enzimas específicos. Os dextranos son poisacáridos de reserva semeantes ao gicóxeno que posúen os évedos. Son α-d-gicopiranosas ramificadas, con enaces moi variados (1 3), (1 2) e outros.

26 Estrutura do Amidón e do Gicóxeno Gicóxeno: cada tramo está formado por 8-10 gicosas α(1 4) Amiosa Amiopectina: cada tramo da cadea principa está formado por 12 gicosas α(1 4), e cada brazo está formado por gicosas α(1 4)

27 Ceuosa É o compoñente maioritario das paredes ceuares dos tecidos vexetais. É o constituínte principa de materiais de gran importancia económica como pape, madeira e agodón. A ceuosa é un poímero non ramificado da β-d-gicopiranosa, con enaces (1 4), formado por ongas cadeas de máis de monómeros. Estas cadeas dispóñense de xeito paraeo uníndose mediante enaces por ponte de hidróxeno, dando agregados de organización e compexidade crecente chamados miceas, microfibriñas, macrofibriñas, e fibras. O enace β do seu enace O-gicosídico faina resistente aos enzimas dixestivos da maioría dos animais. Só uns poucos microorganismos e agúns invertebrados son quenes de segregar ceuasa, o enzima que hidroiza este enace. Agúns animais como os termes e os rumiantes, teñen nos seus tractos dixestivos estes microorganismos como simbiontes, poo que poden dixerir a ceuosa. Cadea monomoecuar de ceuosa Unha micea contén cadeas moecuares. Visibe con microscopio eectrónico. Unha microfibriña contén 20 miceas. Visibe con microscopio eectrónico. Unha macrofibriña contén 250 microfibriñas. Visibe con microscopio óptico. Unha fibra de ceuosa contén 1500 macrofibriñas. Visibe a simpe vista.

28 Quitina A quitina é o compoñente fundamenta do esqueeto externo dos artrópodos, das cutícuas e do recubrimento ceuar dos fungos. A quitina é un poisacárido inea formado por unidades de N-aceti-β-D-gicosamina, un derivado da gicosa. Os enaces son de tipo (1 4), o que dá ugar a unha cadea semeante á da ceuosa. Os monómeros son moécuas de N-aceti-gicosamina Dous monómeros, unidos por enaces β(1 4) forman unha quitobiosa

29 eteropoisacáridos e eterósidos Os heteropoisacáridos están formados por dous ou máis monosacáridos diferentes ou derivados dees, como ácidos ou ésteres. Pectina Compoñente das paredes vexetais. Formada principamente por un monómero derivado da gaactosa. É abundante na mazá, na pera, a ameixa e no marmeo. Posúe gran poder xeificante que se aproveita para facer marmeadas. emiceuosa Compoñente da matriz da parede ceuar dos vexetais. Contén adopentosas: xiosa e arabinosa. Agar-agar Mucopoisacáridos Producido poas agas vermeas, contén D e L-gaactosa, e tamén ésteres sufúricos deas. Usado na industria aimentaria como espesante en sopas, fans, etc, e na industria microbioóxica como base para preparar medios de cutivo sóidos. Tamén chamados gicosaminogicanos. Están formados por ácido gicurónico máis N-aceti-gicosamina ou N-aceti-gaactosamina. Unidos a proteínas extraceuares forman os proteogicanos. Exempos: Ácido hiaurónico que forma parte da substancia interceuar dos tecidos conxuntivo, sinovia e humor vítreo. Condroitina, que forma parte dos ósos, cartíaxes e o tecido conxuntivo. eparina, que actúa como anticoaguante nos pumóns no fígado e a pe. Os heterósidos están formados por unha parte gicídica e outra non gicídica. Son especiamente importantes como constituíntes das membranas ceuares. Gicoípidos Gicoproteínas Formados por ceramidas e oigosacáridos compexos. Abundantes nas membranas ceuares. Exempos: cerebrósidos e gangiósidos. Formados por gícidos e unha fracción proteica. Exempos: Mucoproteínas ou mucinas: ubricantes e antisépticos das vías respiratorias, dixestivas e uroxenitais. Gicoproteínas: como os agutinóxenos do sangue, agunhas hormonas, e as estruturais das membranas ceuares. Peptidogicanos: forman parte das paredes bacterianas.