5. Introducción al estudio de los Hidratos de Carbono o Glúcidos.Monosacáridos y Derivados
Hidratos de carbono o Glúcidos
- Polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas (compuestos polihidroxicarbonílicos)
- Sus derivados por oxidación, reducción y sustituciones diversas
- Sus oligómeros y polímeros por unión de los anteriores mediante enlaces glicosídicos
C OHH
C HHO
C OHH
C OHH
C
CH2OH
O
H
D-Glucosa
CH2OH
C O
C
C
C
CH2OH
HHO
OHH
OHH
D-Fructosa
C
CH OH
CH2OH
OH
D-Gliceraldehido
CH2OH
C O
CH2OH
Glicerona(Dihidroxiacetona)
Polihidroxialdehidos Polihidroxicetonas
CH2O
C O
C
C
OHH
OHH
CH2O P
O
O-
O-
P
O
O-
O-
D-Ribulosa (1,5) bisfosfato
C OHH
C HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
COOH
Ácido Glucónico
C OHH
C HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
CH2OH
Sorbitol
Derivados
Oxidación Reducción Sustitución
O
H
OH
OH
H
H
CH2OH
H
O
HO
H
OH
CH2OH
H O
OH
HOH
H
HO
H
OH
OH
H
H
CH2OH
H
OH
OH
H
OH
OH
H
H
OHH
CH2OH
n
O
CH2
HH
OHH
OH
OH
H
O
H
OH
HOH
H
CH2
H
OH
H
O
H
HO HO
OH
H
OH
H
OH
H
CH2OH
O CH3OH
H
-Metilglucósido
Maltosa
Celulosa
Oligómerosy Polímeros
Hidratos de carbono: funciones
1. Energética
- Combustible de uso rápido e inmediato- Por fermentación y por respiración
2. Estructural
- Paredes celulares: bacterias, hongos, plantas- Matriz de los tejidos mesodérmicos
3. Informativa
- Funciones de reconocimiento en superficie a través de glicoconjugados
I. Osas
Compuestos polihidroxicarbonílicos y sus derivados, sin enlaces glicosídicos
II. Ósidos
Presencia de enlaces glicosídicos
1. Heterósidos: enlace glicosídico entre una osa y un grupo químico no glucídico
2. Holósidos: enlace glicosídico entre osas
a. Oligósidos: unos pocos residuos (< 20)b. Poliósidos: muchos residuos
Clasificación, 1
Clasificación, 2I. Monosacáridos
Compuestos polihidroxicarbonílicos y sus derivados(se corresponden con Osas)
II. GlicósidosUn monosacárido unido a un grupo no glucídico(se corresponden con Heterósidos)
III. OligosacáridosUnos pocos monosacáridos unidos por enlaces glicosídicos(se corresponden con Oligósidos)
IV. PolisacáridosMuchos monosacáridos unidos por enlaces glicosídicos(se corresponden con Poliósidos)
D-Glucosa
El monosacárido más abundante de la naturaleza
- Libre: suero sanguíneo y medio extracelular (5 mM)zumo de uva
- Como monómero se presenta en una gran cantidad de oligosacáridos y polisacáridos
La práctica totalidad de las células vivientes son capaces deobtener energía a partir de glucosa.
Hay células que únicamente pueden consumir glucosa, y no moléculas, p.e.: hematíes y neuronas.
Composición química: C6H12O6
Peso molecular: 180
Constitución química:
- Un grupo aldehido, -CHO- Cuatro alcoholes secundarios, -CHOH-- Un alcohol primario, -CH2OH:
CH2OH (CHOH)4 CHO
Tiene, por tanto, cuatro carbonos asimétricos o quirales;lo cual da la posibilidad de 24 = 16 isómeros ópticos
D-Glucosa
Configuración absoluta: disposición 3D en el gliceraldehido
C
CHO
CH2OH
HO H
L-Gliceraldehido
C
CHO
CH2OH
H OH
D-Gliceraldehido
C OHH
C HHO
C OHH
C OHH
CHO
CH2OH
D-Glucosa
1
2
3
4
5
6
C
CHO
CH2OH
H OH
D-Gliceraldehido
Configuración y proyección de Fischer
Los carbonos 2, 4 y 5 de la glucosa tienen la misma configuración que el D-Gliceraldehido
El carbono 3 tiene la configuracióndel L-gliceraldehido
C
CHO
CH2OH
HO H
L-Gliceraldehido
CHO
C
C
OHH
OHH
C OHH
C OHH
CH2OH
CHO
C
C
HHO
OHH
C OHH
C OHH
CH2OH
CHO
C
C
OHH
HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
CHO
C
C
HHO
HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
D-Alosa D-Altrosa D-Glucosa D-Manosa
CHO
C
C
OHH
OHH
C HHO
C OHH
CH2OH
CHO
C
C
HHO
OHH
C HHO
C OHH
CH2OH
CHO
C
C
OHH
HHO
C HHO
C OHH
CH2OH
CHO
C
C
HHO
HHO
C HHO
C OHH
CH2OH
D-Gulosa D-Idosa D-Galactosa D-Talosa
D-Aldohexosas
Serie D:El último carbonoasimétrico tiene lamisma configuraciónque elD-gliceraldehido
CHO
C
C
OHH
HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
D-Glucosa
CHO
C
C
HHO
OHH
C HHO
C OHHO
CH2OH
L-Glucosa
Enantiómeros (imagen especular)
CHO
C
C
HHO
HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
D-Manosa
CHO
C
C
OHH
HHO
C HHO
C OHH
CH2OH
D-Galactosa
CHO
C
C
OHH
HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
D-Glucosa
Epímeros: difieren en un solo carbono asimétrico:- D-Manosa es el 2-epímero de la D-Glucosa- D-Galactosa es el 4-epímero de la D-Glucosa
1. La D-Glucosa no da todas las reacciones de los aldehidos
2. La D-Glucosa presenta el fenómeno de mutarrotación:
- Al disolver D-Glucosa sólida, la rotacióndel plano de polarización de la luz varía con el tiempo.
3. Se pueden obtener dos formas distintas de D-Glucosa:
- Una tiene una rotación de 112º : forma - Otra tiene una rotación de 18.7º: forma
Formas cíclicas de la glucosa
C OHH
C HHO
C OHH
CH
CH2OH
CH OH
OC OHH
C HHO
C OHH
C OHH
CHO
CH2OH
C OHH
C HHO
C OHH
CH
CH2OH
CHO H
O
Carbonoanomérico
Nuevo centro de asimetríaen la D-Glucosa al formarse el ciclo
Forma abierta Forma Forma
Formas cíclicas:Formación de hemiacetal interno
C OHH
C HHO
C OHH
CH
CH2OH
CH OH
O
O
H
OH
H
OHOH
H
H
OH
H
CH2OH
-D-Glucopiranosa
Proyección de Fischer
Proyección de Haworth
C OHH
C HHO
C OHH
CH
CH2OH
CHO H
OO
H
OH
OH
HOH
H
H
OH
H
CH2OH
-D-Glucopiranosa
Proyección de Fischer
Proyección de Haworth
OO
Conformación silla Conformación bote
eq
ax
O
eq
eq
eq
eqax
ax
ax
ax
Sustituyentes:
- Axiales - Ecuatoriales
Otros monosacáridos
- Según sea la naturaleza de la función carbonilo, tendremos:
1. Aldosas, cuando es un aldehido -CHO2. Cetosas, cuando es una cetona -CO-
- A lo cual se añade el número de átomos de carbono:
Aldotriosas, Aldotetrosas, Cetopentosas, Aldohexosas, etc.
Aldotriosas
CHO
CH OH
CH2OH
CH2OH
C O
CH2OH
D-Gliceraldehido Glicerona(Dihidroxiacetona)
Cetotriosa
CHO
C
C
CH2OH
OHH
OHH
CHO
C
C
CH2OH
HHO
OHH
D-Eritrosa D-Treosa
CH2OH
C O
C OHH
CH2OH
D-Eritrulosa
Aldotetrosas Cetotetrosas
CHO
C
C
OHH
OHH
C
CH2OH
OHH
CHO
C
C
HHO
OHH
C
CH2OH
OHH
CHO
C
C
OHH
HHO
C
CH2OH
OHH
CHO
C
C
HHO
HHO
C
CH2OH
OHH
D-Ribosa D-Arabinosa D-Xilosa D-Lixosa
Aldopentosas
Formas cíclicas de la D-Ribosa
C
C
C
CH2OH
OHH
OHH
OHH
CHO
O H
OHH
OH
H
OH
CH2OH
H
O OH
HH
OH
H
OH
CH2OH
HD-Ribosa
(forma abierta)
-D-Ribofuranosa
-D-Ribofuranosa
Archivo PDB
Aldohexosas
OH
OHOH
H
H
OH
H
CH2OH
OH
H
O
H
OH
OH
H
H
CH2OH
OH
H
H
OH
D-Manosa(-D-Manopiranosa)
D-Galactosa(-D-Galactopiranosa)
O CH2OH
OHOH
OH
CH2OH
H
H
H
O
OH
OH
CH2OH
H
H
OH
CH2OH
H
-D-Fructofuranosa
-D-Fructofuranosa
CH2OH
C O
C
C
C
CH2OH
HHO
OHH
OHH
D-Fructosa
Cetohexosas:D-Fructosa
O
H
OH
OH
H
H
OH
H
CH2OH
O
5-Glucoconolactona
C OHH
C HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
COOH
Ácido Glucónico
O
H
OH
H
OHOH
H
H
OH
H
COOH
O
H
OH
H
OHOH
H
H
OH
H
COOH
Ácido D-Glucurónico Ácido L-Idurónico
C OHH
C HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
CH2OH
C
C HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
CH2OH
HHO
CH2OH
CHO H
CH2OH
Sorbitol Manitol Glicerol
Derivados por reducción
O OH
HHH
OH
CH2OH
H
H
-D-2-Desoxirribosa
O
H
OH
H
OH
CH3
H
OH
OH
H
Ramnosa(6-Desoxi-L-manosa)
OH
OH
CH3
H
OH
OH
H
H
OH
Fucosa(6-Desoxi-L-galactosa)
Desoxiderivados
Aminoderivados
N-Acetilglucosamina(2-desoxi 2-acetamido D-glucosa)
N-acetilgalactosamina(2-desoxi 2-acetamido D-galactosa)
O
H
H
OHOH
H
H
OH
H
HN C
O
CH3
CH2OH
O
H
H
OHOH
H
H
HN C
O
CH3
CH2OH
OH
H
OOH
C
H
H
H
OH
H
NH C
O
CH3
H
C
C
CH2OH
OHH
OHH
HOO
Ácido Siálico(N-acetil neuramínico)
O
H
OH
H
OHOH
H
H
OH
H
CH2 O P
O
O-O-
O
H
OH
H
OOH
H
H
OH
H
CH2OH
P
O
O-O-
Glucosa-6-fosfato Glucosa-1-fosfato
O CH2OH
OHOH
OH
CH2O
H
H
P
O
O-O-
H
O CH2O
OHOH
OH
CH2O
H
H
P
O
O-O-
P
O
O-
O-H
Fructosa-6-fosfato Fructosa-1,6-bisfosfato
CH2O
C O
C
C
OHH
OHH
CH2O P
O
O-
O-
P
O
O-
O-
D-Ribulosa bisfosfato