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DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA
ESFUNO-Facultad de Medicina
GLÚCIDOS Y LÍPIDOS
Definición
Biomoléculas que poseen un grupo funcional aldehído o cetona y varios grupos hidroxilos (polialcoholes)
Fórmula básica:
(CH2O)n n ≥ 3
(de ahí su nombre de carbohidratos o hidratos de carbono)
ü Algunos derivados glucídicos pueden contener sulfato, fosfato, nitrógeno, combinarse con lípidos (glucolípidos) o proteínas (glucoproteínas)
GLÚCIDOS
ü Fuente y almacenamiento de energía ü Elementos estructurales (en membranas y matriz
extracelular) ü Moléculas señal (reconocimiento y adhesión célula-
célula)
Relevancia biológica
1- Monosacáridos: Unidad básica de los carbohidratos
2- Disacáridos: Compuestos por dos monosacáridos unidos por un enlace glucosídico
3- Oligosacáridos: Hasta 10 monosacáridos unidos por enlaces
glucosídicos 4- Polisacáridos: Muchas unidades, generalmente cientos
CLASIFICACION
A- De acuerdo al número de carbonos:
B- De acuerdo al grupo funcional: - Aldosas (grupo aldehído) - Cetosas (grupo ceto)
1- MONOSACÁRIDOS
Gliceraldehído Dihidroxicetona
Triosas son los monosacáridos más simples
D-Ribosa (aldopentosa)
2-deoxi-D-ribosa (aldopentosa)
1- MONOSACÁRIDOS
Monosacáridos De 5-Carbonos: Presentes en ADN, ARN, ATP etc
D-Glucosa (aldohexosa)
D-Fructosa (cetohexosa)
1- MONOSACÁRIDOS
Monosacáridos de 6-Carbonos: - Forman parte fundamental del metabolismo celular - Presentes en diferentes estructuras (proteínas, membranas, etc)
ü Presentan al menos un carbono quiral o asímetrico. El mismo se encuentra unido a cuatro grupos químicos diferentes
ISOMERIA: ESTEREOISÓMEROS
Grupo aldehído
ü Presenta 1 carbono asimétrico
ISOMERIA: ESTEREOISÓMEROS
Proyección de FISCHER
Perspectiva
ü Para monosacáridos de más de 3 carbonos el número de carbonos quirales aumenta
ü Los estereoisómeros tienen la misma fórmula química pero difieren en la posición del grupo hidroxilo en uno o más de sus carbonos quirales asimétricos
ü Un monosacárido con “n” centros asimétricos tiene 2n estereoisómeros
ISOMERIA: ESTEREOISÓMEROS
Cuantos carbonos asimétricos tiene la glucosa? Cuantos estereoisómero tendrá?
ISOMERIA: ESTEREOISÓMEROS
Ejemplo: D-Glucosa
D-ALDOSAS
D-CETOSAS
Los grupos aldehído y cetona de glúcidos de 5 o 6 carbonos reaccionan para formar anillos de 5 miembros (furano) o de 6 miembros(pirano) respectivamente
Los monosacáridos forman estructuras cíclicas
Proyección de Haworth
Los monosacáridos forman estructuras cíclicas
ü La reacción de ciclación se da entre el grupo alcohol (-OH) y el grupo aldehido llevando a la formación de un hemiacetal con dos estereoisómeros posibles: α,β denominados anómeros
D-Glucosa
Carbono anomérico
Anómero α
Anómero β
Los monosacáridos son azúcares reductores
ü Los monosacáridos pueden ser oxidados en su carbono anomérico (carbonilo) por agentes como el ion férrico (Fe3+) o el cúprico (Cu2+) dando un carbono carboxílico
ü La glucosa y otros azúcares capaces de reducir al Fe3+ o a el Cu2+ se les llama azúcares reductores. Necesitan el carbono anomérico
libre (sin estar formando enlace) en su forma lineal
carbonilo carboxilo
Derivados de los monosacáridos
Azúcar fosfato
Amino azúcar
Azúcares reducidos Azúcares oxidados
2- DISACÁRIDOS
ü Unión de dos monosacáridos a través de un enlace covalente llamado enlace o-glicosídico
ü Ejemplos:
• Lactosa: galactosa-glucosa
(leche; reductor)
• Sacarosa: glucosa-fructosa
(azúcar de mesa; no-reductor)
• Trealosa: glucosa-glucosa
(presente en setas, hemolinfa
no-reductor)
Enlace o-glucosídico
3 y 4- OLIGOSACÁRIDOS Y POLISACÁRIDOS
Homopolisacáridos Unidades iguales de azúcar
No-ramificados ramificados
Heteropolisacáridos Unidades diferentes de azúcar
No-ramificados ramificados
Homopolisacáridos lineales
ü Formada por moléculas de glucosa unidas por enlaces glucosídicos (α-1,4)
ü Puede tener de 200 a 2500 monómeros de D-glucosa ü Representan el 25% de los diferntes almidones (ej: maíz)
Ejemplo: AMILOSA
Homopolisacáridos ramificados
Ejemplo: AMILOPECTINA
ü Formada por moléculas de D-glucosa unidas por enlaces glucosídicos (α-1,4) y ramificadoas en (α-1,6)
Almidón: polisacárido de reserva de células vegetales
Formado por: Amilosa, cadena lineal de D-Glucosa Amilopectina, cadena altamente ramificada
Glucógeno : polisacárido de reserva de células animales
ü Al igual que la amilopectina es un homopolisacárido de D-glucosa con enlaces glucosídicos (α-1,4) y ramificados en (α-1,6)
ü A diferencia de la amilopectina el almidón es más compacto y presenta muchas más ramificaciones
ü Es especialmente abundante en el hígado donde sirve de reserva para la liberación de glucosa al plasma en los períodos de ayunos cortos (durante la noche)
ü Se deposita en gránulos de forma insoluble evitando un
aumento de la osmolaridad celular
Glucógeno : polisacárido de reserva de células animales
Glucógeno : polisacárido de reserva de células animales
Porque no se alamacena glucosa como monómero en las células?
Se estima que la concentración de glucosa almacenada bajo la forma de glucógeno es aproximadamente 0,4M Esta concentración daría una osmolaridad al citoplasma celular de 0,4 Osm (ya que la glucosa no se disocia por ende el número de de partículas es = 1) Recordar: Osm = M x i Con una osmolaridad plasmático de 0,31 Osm, la presencia de glucosa a tan altas concentraciones haría que la célula estalle por la entrada de H2O- lísis osmótica
Celulosa: polisacárido estructural de la pared celular vegetal
Enlaces β 1 4
- Sustancia fibrosa - Insoluble en agua - Formada por enlaces de D-glucosa (β-1,4) Las α-amilasas pueden degradar almidón y glucógeno. No tenemos enzimas capaces de hidrolizar el enlace (β-1,4) de la celulosa Forman parte de las fibras de la dieta
Quitina : polisacárido estructural
ü Homopolisacárido lineal formado por residuos de N-acetilglucosamina unidos por enlaces β (como en celulosa)
ü Constituye el exo-esqueleto de los insectos
Proteoglicanos: Glicoproteínas
Agregados de proteoglicano -matriz extracelular
Proteoglicano en proteína integral de
membrana plasmática
Proteoglicanos: Glicoproteínas Componentes de la matriz extracelular
Lectinas: proteínas que reconocen polisacáridos
Ejemplo: rol de las glicoproteínas de los linfocitos en la adhesión al endotelio vascular mediada por lectinas (Integrinas) Reclutamiento de células Inmunes al lugar de la infección (Inflamación)
LÍPIDOS Definición
Grupo químicamente diverso de compuestos con la carácterística general de ser muy poco solubles en agua
Relevancia Biológica
• Componentes de membranas celulares
• Almacenamiento de energía
• Anclaje de proteínas a membranas
• Moléculas señalizadoras
Ácidos grasos
ü Los ácidos grasos son derivados hidrocarbonados ü Cadenas de 4-36 carbonos de largo ü Presentan un grupo polar grupo carboxílico (el único Que puede interaccionar con El H2O
• La mayoría tiene un número par de átomos de carbono, entre
16 y 20
• La cadena hidrocarbonada es casi siempre lineal
• Los ácidos grasos saturados tienen enlaces simples entre los
carbonos
• Los ácidos grasos insaturados pueden tener uno o más enlaces
dobles
• Los enlaces dobles están generalmente en configuración CIS
Características de los ácidos grasos
Características de los ácidos grasos
Saturado Insaturado
Nomenclatura de los ácidos grasos
Ácidos grasos insaturados: dobles enlaces en CIS
Empaquetamiento de los ácidos grasos
ü El grado de empaquetamineto depende de la cantidad de acidos grasos saturados e insaturados ü El grado de empaquetamiento determina la fluidez de la monocapa lipídica
Punto de fusión de los ácidos grasos
Aumento del largo de cadena mayor interacción
Aumento del nº de dobles enlaces menor interacción
Lípidos derivados de ácidos grasos
Triacilgliceroles o Triglicéridos
ü Son una importante reserva de energía metabólica
ü Se almacenan en el tejido adiposo
Triacilgliceroles o Triglicéridos
Los ácidos grasos esterificados al glicerol pueden ser diferentes
Triacilgliceroles o Triglicéridos
Triacilgliceroles o Triglicéridos
ü Lípidos de reserva energética en el tejido adiposo. Ocupan casi la totalidad de la célula ü Se hidrolizan liberando ácidos grasos libres en respuesta a señales de alerta y ayuno. ü Son liberados a nivel plasmático donde son utilizados por los
diferentes tejidos para la obtención de energía
Otras funciones de los Triglicéridos
• Los cachalotes (“sperm whale”) tienen un gran órgano en la cabeza llamado espermaceti.
• Este órgano (de hasta 4 toneladas) contiene una mezcla de triglicéridos y ceras, con gran contenido de ácidos grasos insaturados.
• En la profundidad del mar, donde el agua es mas fría y más densa, estos lípidos se solidifican, ajustando la densidad de la ballena a la densidad del agua. De esta manera, la ballena puede permanecer “flotando” en la profundidad
Fosfoacilgliceroles
ü Son componentes de las membranas celulares
Fosfoacilgliceroles
ü Componente de las membranas celulares
ü Se encuentra hacia el lado interno de la bicapa
ü Su externalización se produce durante la muerte celular y señaliza a ser reconocida por fagocitos profesionales para la eliminación de la célula
Esfingolípidos
ü Son componentes estructurales de las membranas celulares
ü No contiene glicerol sino que contienen una molécula de
esfingosina unida a un ácido graso de cadena larga o un grupo polar
Esfingomielina
Fosfolípidos
Glucolípidos
Esfingolípidos
Esteroides
Derivan del colesterol en células humanas, en plantas y otros micro-organismos derivan del ergosterol Componentes de las membranas biológicas Precursores de: - hormonas esteroideas - Ácidos biliares - Vitamina D
Colesterol
La vitamina D3 o colecaliciferol es sintetizada por acción de la luz uv a partir del 7-dehidroxicolesterol. Regula el metabolismo del Ca2+en el riñon, intestino y a nivel óseo. La falta de vitamina D3 se asocia con el raquitismo
Micelas, Liposomas, Bicapas ü Los lípidos con carácter anfipático (cabeza polar y cadena larga hidrofóbica) se asocian en medios acuosos formando micelas, bicapas y/o lipososmas
Membranas biológicas
ü Las membranas están formadas por una bicapa de fosfolípidos y moléculas de colesterol ü Además es el lugar de anclaje de proteínas transmembrana u orientadas hacia una de las caras de la membrana .
Membranas biológicas: colesterol
Cambio de la fluidez de la Membrana plasmática El colesterol se transporta en lipoproteínas
- De altadensidad HDL- “Colesterol bueno”
- De baja densidad LDL- “Colesterol malo” Un aumento de la LDL se asocia con una mayor probabilidad de enfermedades cardiovasculares
¿Que son las grasas trans?
- Se obtiene por hidrogenación catalítica de los ácidos grasos poliinsaturados presentes en aceites de semillas como girasol, maíz o soja generando grasas saturadas. Como subproducto se generan los ácidos grasos trans
- Pasan del estado líquido al estado sólido
Grasas Trans
• Aumenta la vida útil de los productos
• Potencia el sabor y mejor la textura • Abarata costos • Se encuentra en snacks, productos
precocidos, alimentos fritos, productos comerciales horneados, alimentos procesados y margarina
• Según la OMS el consumo de grasas trans debe representar menos del 1% de las calorías diarias ingeridas
Grasas Trans: efectos en la salud
• Aumento de peso y riesgo para la salud
• Aumento del colesterol (hacen que
aumente el colesterol “malo” LDL y baje el “bueno” HDL)
• Aumento de triglicéridos en sangre
• Mayor riesgo de sufrir enfermedades cardiovasculares