Cap 7

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Course

BIOLOGY GENERAL 1

Subject

Arts & Humanities

Date

Jan 12, 2025

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Uploaded by DoctorEnergyWasp29

Capítulo 7: Carbohidratos y Glicobiología 7.1 – Monosacáridos y Disacáridos I. Las dos familias de monosacáridos son aldosa y cetosa a. Los monosacáridos son sólidos cristalinos incoloros que son solubles en agua, pero insolubles en solventes no polares. b. La mayoría tienen un sabor dulce. c. Los monosacáridos comunes son cadenas de carbono en las cuales todos los carbonos tienen un enlace sencillo. d. En esta cadena abierta, uno de los carbonos tiene un enlace doble con un oxígeno para formar un grupo carbonilo. Cada uno de los otros carbonos tienen un grupo hidroxilo. e. Si el grupo carbonilo esta al final de la cadena de carbono (un grupo aldehído), entonces ese monosacárido en una aldosa. f. Si el grupo carbonilo está en cualquier otra posición (un grupo cetona), entonces ese monosacárido es una cetosa. g. Los monosacáridos más simples son dos triosas de tres carbonos: i. Gliceraldehido ii. Dihidroxiacetona h. Monosacáridos con cuatro, cinco, seis y siete carbonos se llaman tetrosas, pentosas, hexosas, heptosas. i. Hay aldosas y cetosas de cada uno de esta cantidad de carbonos. La hexosa es el monosacárido más común en la naturaleza. II. Monosacáridos tienen centros asimétricos a. Todos los monosacáridos, excepto dihidroxiacetona, tienen uno o más carbonos asimétricos, y por lo tanto ocurren en formas isométricas ópticamente activas. b. La aldosa más simple, gliceraldehído, contiene solo un centro quiral. Tiene dos enantiómeros. c. En general, una molecula tiene n cetros quirales. Lo que significa que pueden tener 2ncentros quirales.

d. Los estereoisómeros de los monosacáridos de cada cadena de carbono pueden ser divididos en dos grupos que difieren en la configuración del centro quiral más distante de carbono carbonilo. e. Cuando el grupo hidroxilo del carbono referente está a la derecha en una proyección que tiene el carbono carbonilo arriba, la azúcar es un isómero D. f. Cuando el grupo hidroxilo está a la izquierda, es el isómero L. g. Dos azucares que difieren solo en la configuración alrededor de un carbono se llaman epímeros. III. Los monosacáridos comunes tienen estructuras cíclicas a. En soluciones acuosas, aldotetrosas y todos los monosacáridos con cinco o más carbonos ocurren como anillos cíclicos en el cual el grupo carbonilo forma un enlace covalente con el oxígeno de un grupo hidroxilo en la misma molécula. b. La formación de estos anillos es el resultado de una reacción general entre alcoholes y aldehídos o cetonas para formar derivados que se llaman hemicetales o hemiacetales. c. Dos moléculas de un alcohol se pueden añadir al carbono carbonilo: i. El producto de la primera adición es un hemiacetal o un hemicetal. Si el – OH y el grupo carbonilo están en la misma molécula, un anillo de cinco o seis miembros se forma. ii. La adición n de la segunda molécula de alcohol produce el acetal o cetal entero. El linkage que se forma es un enlace glicosídico. iii. Cuando las dos moléculas que reaccionan son monosacáridos, el acetal o cetal que se forma es un disacárido. iv. La reacción con la primera molécula del alcohol crea un centro quiral adicional. Como el alcohol puede atacar por al frente y por atrás del grupo carbonilo, la reacción puede producir dos configuraciones estereoismoericas, denotadas Alpha y beta. d. Anómeros – Formas isomerices de monosacáridos que difieren solo en su configuración del carbono hemicetal o hemiacetal. e. Carbono anomérico – Carbono carbonilo. f. Compuestos de seis miembros de anillo se llaman piranosas.

IV. Organismos contienen una variedad de derivados de hexosa. a. Hexosas simples: i. Glucosa ii. Galactosa iii. Manosa V. Azucares que son, o que pueden formar aldehídos, son azucares reductoras. a. Grupos de aldehídos libres en azucares pasan por una reacción redox con Cu2+bajo condiciones alcalinas. b. Mientras la azúcar es oxidada de un aldehído a un ácido carboxílico, Cu2+es reducido a Cu+, lo que forma un precipitado rojo ladrillo. c. Esta reacción define azúcares reductoras, que incluyen, glucosa, galactosa, manosa, ribosa y gliceraldehído. d. La reacción solo ocurre con una aldosa libre, pero como las aldosas cíclicas están en equilibrio con sus formas lineares, todas las aldosas son azucares reductoras. e. Cetosas que se tautomerizan (rearreglan) para formar aldehídos son azucares reductoras también. i. Fructosa ii. Ribulosa VI. Disacáridos a. Consisten en dos monosacáridos unidos covalentemente por un O – glycosilic bond, el cual es formado cuando un grupo hidroxilo de una molécula de azúcar reacciona con el carbono anomérico de otra. b. Esta reacción representa la formación de un acetal de un hemiacetal y un alcohol. c. El compuesto resultante se llama glicósido. i. Los enlaces del glicósido son hidrolizados por un ácido, pero resisten anclamientos de bases.

ii. Los disacáridos se pueden hidrolizar para sacar sus componentes de monosacárido hirviendo con ácido diluido. iii. Cuando el carbono anomérico se envuelve en un enlace glicósido, la conversión fácil de formas lineales y cíclicas es prevenida. iv. El resultado entonces seria de una azúcar no reductora. v. La última parte de una cadena con un carbono anomérico libre se llama reducing end. vi. Sucrosa es un disacárido de glucosa y fructosa. 1. Se forma por plantas, pero no por animales. 2. No contiene carbonos anoméricos. 3. Es una azúcar no reductora y su estabilidad (resistencia a oxidación) la hace mejor para el almacenamiento y transporte de energía en plantas. 4. Producto intermediario grande de fotosíntesis. 5. En muchas plantas es la forma principal en la cual azúcar es transportada de las hojas a otras partes del cuerpo de la planta.

7.2 – Polisacáridos I. Polisacáridos a. También se llaman glucanos. b. Difieren en la identidad de las unidades de los monosacáridos, en la longitud de su cadena, en los tipos de enlaces, y en el grado de ramificación. c. Homopolisacáridos – contienen solo una especia de azúcar monomérica. i. Algunos sirven como forma de almacenamiento de monosacáridos que se usan como gasolina. 1. Almidón y Glicógeno. ii. Otros sirven como elementos estructurales en las paredes celulares de plantas y exoesqueletos de animales. d. Heteropolisacáridos – contienen dos o más tipos de monómeros. i. Proveen soporte extracelular para organismos de todos los reinos. e. Polisacáridos no tienen longitudes definidas o pesos moleculares como las proteínas. II. Homopolisacáridos a. Los polisacáridos más importantes de almacenamiento son el almidón en las células de las plantas y el glicógeno en las células animales. b. Ambos polisacáridos ocurren intracelularmente como granos grandes. c. El almidón y el glicógeno están siempre hidratados porque tienen muchos grupos hidroxilos expuestos a enlaces de hidrogeno con agua. d. Muchas células de plantas tienen la habilidad de formar almidón y almacenamiento de almidón es especialmente abundante en tubérculos y en semillas.

e. El almidón contiene dos tipos de polímero de glucosa. i. Amilosa 1. Consiste en cadenas largas de residuos de D – glucosa conectados por Alpha 1 a 4. 2. Estas cadenas varían en su peso molecular. ii. Amilopectina f. Glicógeno es el polisacárido principal de almacenamiento de la célula animal. g. Es más compacto que el almidón. h. Abundante en el hígado, donde constituye el 7% de peso mojado. i. Es también presente en el musculo esqueletal. j. En hepatocitos, glicógeno es encontrado como gránulos Alpha grandes. i. Estos contienen las enzimas responsables de la síntesis y degradación de glicógeno. III. Algunos homopolisacáridos sirven roles estructurales a. Celulosa, una sustancia fuerte, fibrosa e insoluble en agua, se encuentra en la pared celular de plantas, particularmente en tallos, troncos y todas las porciones de madera del cuerpo de la planta. b. Constituye la mayoría de la masa de la madera y el algodón es casi celulosa pura. c. Como la amilosa, la celulosa es linear, y consiste en 10,000 a 15,000 unidades de D – glucosa. i. Hay una diferencia: en celulosa los residuos de glucosa tienen la configuración beta, mientras que en amilosa tienen la configuración Alpha. ii. Esta diferencia causa moléculas individuales de celulosa y amilosa a doblarse diferentemente, dándole propiedades diferentes. d. La naturaleza fuerte y fibrosa de celulosa la hace buena para productos comerciales como el cartón y materiales de insuflación. También es un constituyente mayor en algodón y linón.

e. Quitina es un homopolisacárido linear compuesto de residuos N – acetylglusamine. f. Es más hidrofóbica y resistente al agua que celulosa. g. Forma fibras extendidas similares a las de celulosa, y no puede ser digerida por vertebrados. h. Compuesto principal del exoesqueleto de artrópodos. IV. Factores estéricos y enlaces de hidrogeno influencian doblamiento de homopolisacáridos a. Subunidades con una estructura rígida dictada por enlaces covalentes forman estructuras macromoleculares 3D que son estabilizadas por interacciones débiles entre las moléculas. b. Como los polisacáridos tienen tantos grupos hidroxilo, enlaces de hidrogeno tiene una influencia importante es su estructura. c. Glicógeno, almidón, quitina y celulosa están compuestos de subunidades de piranodina. d. La rotación de cada enlace es limitada por la fuerza estérica de los sustituyentes. e. La estructura tridimensional de estas moléculas se puede describir en ángulos diedros. f. La molécula más estable de almidón y glicógeno es una hélice apretada, estabilizado por puentes de hidrógenos. g. El plano promedio de cada residuo forma ángulos de 60 grados. h. La molécula más estable de celulosa es aquella en la cual la silla esta viraba 180 grados. Todos los grupos – OH están disponibles para puentes de hidrogeno con cadenas vecinas.

V. Peptidoglicano refuerza la pared celular bacterial a. Es un heteropolimero. VI. Glycosaaminoglycans son heteropolisacáridos de matrices extracelulares a. El espacio extracelular en los tejidos de animales multicelulares es llenado por un material gelatinoso que se llama matriz extracelular (ECM). b. Este aguanta la célula y provee un camino poroso para la difusión de nutrientes y oxígeno a células individuales. c. La ECM está compuesta de heteropolisacáridos y proteínas fibrosas, como elastina, colágenos y fibronectinas. d. Estos heteropolisacáridos son una familia de polímeros lineales compuestos de unidades disacáridos que se repiten. e. Son únicos a animales y bacterias y no se encuentra en las plantas. f. Hialuronan contiene residuos alternates de D – glucuronic acid y N – acetylglucosamine. i. Forma soluciones incoloras y viscosas que sirven como lubricantes en el fluido sinodal de joints. ii. Es también un componente de ECM de cartílago y tendones, al cual contribuye fuerza y elasticidad como resultado de interacciones no covalentes fuertes con otros componentes de la matriz. iii. Hialuronidasa puede hidrolizar los enlaces glicosídicos, haciendo el tejido más susceptible a invasión bacteriana. g. Otros glucosaminoglicanos difieren del hialoronan en 3 casos: i. Son polímeros más cortos ii. Están enlazados covalentemente a proteínas específicas. iii. Una o ambas unidades monoméricas difieren de las de hialuronan. h. Condroitina sulfate – contribuye a la pliabilidad de la piel y está presente en vasos sanguíneos y válvulas de corazones.

i. Keratan sulfate – no tiene ácido uránico y su contenido de sulfato es variable. Presente en la córnea, cartílago, huesos y presente en pelo, cuernos, uñas y garras. j. Herapan sulfate – contiene arreglos variables de azucares sulfatadas y no sulfatadas. La secuencia exacta de residuos sulfatados le da a la molécula la habilidad de interactuar específicamente con muchas proteínas.