Tecnicas Nefrourologicas

Tema 2. Hidratos de carbono

Bioquímica

TEMA 2

HIDRATOS DE CARBONO
1. Definición y clasificación 2. Estructura tridimensional de los monosacáridos 3. Reacciones de ciclación de los monosacáridos 4. Reacciones de oxidación-reducción 5. Reacción de formación de enlaces O-glucosídicos 6. Disacáridos 7. Polisacáridos 8. Funciones fisiológicas de los carbohidratos

1. Definición yclasificación Los carbohidratos o sacáridos (del griego: sakcharón, azúcar) son compuestos esenciales de los organismos vivos y son la clase más abundante de moléculas biológicas. El nombre carbohidratos significa literalmente hidratos de carbono y proviene de su composición química, que para muchos de ellos es (C·H2O)n , donde n ≥3. Es decir, son compuestos en los que n átomos de carbono parecen estarhidratados con n moléculas de agua. En realidad se trata de polihidroxialdehidos y polihidrohicetonas (y algunos derivados de éstos), cadenas de carbono que contienen un grupo aldehído o cetónico y varios grupos hidroxilos (Figura 1).

Figura 1. Estructura química básica de los carbohidratos. Polihidroxialdehido (gliceraldehido, izquierda) y polihidroxicetona (dihidroxiacetona, derecha).

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Las unidades básicas de los carbohidratos son los monosacáridos, no hidrolizables en unidades más pequeñas. La glucosa es el monosacárido más abundante; tiene 6 átomos de carbono y es el combustible principal para la mayoría de los organismos. Los oligosacáridos contienen de dos a diez unidades de monosacáridos unidas covalentemente. Por su parte, lospolisacáridos están constituidos por gran número de unidades de monosacáridos unidos covalentemente, alcanzando pesos moleculares de hasta 106 dalton (g/mol). Los polisacáridos desempeñan dos funciones biológicas principales: algunos almacenan energía metabólica y otros sirven de elementos estructurales a la célula. Los monosacáridos se forman en la naturaleza por reducción del carbono atmosféricogracias a la "fijación" del CO2 que realizan los organismos fotosintéticos. El ciclo del carbono se completa con la oxidación de los carbohidratos hasta CO2 realizada por el metabolismo oxidativo de plantas y animales (Figura 2).

Figura 2. Ciclo del carbono en la naturaleza. Procesos de fijación fotosintética de CO2 y respiración oxidativa para liberar CO2.

2. Monosacáridos Los monosacáridosse clasifican según la naturaleza química de su grupo carbonilo y del número de átomos de carbono que poseen. Atendiendo a la naturaleza química del grupo funcional carbonílico, si éste es aldehído el monosacárido recibe el nombre genérico de aldosa, y si es cetónico el monosacárido

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se le designa como cetosa. Dependiendo del número de átomosde carbono de la molécula, los monosacáridos se denominan triosas, tetrosas, pentosas, hexosas, etc. cuando contienen tres, cuatro, cinco, seis, etc. átomos de carbono. Se conocen en la naturaleza monosacáridos de hasta 8 átomos de carbono. La combinación de ambas nomenclaturas anteriores permite denominar con el término aldohexosa a un azúcar (-osa) de seis átomos de carbono (-hex-), cuyo carbonocarbonílico es una aldosa (aldo-). Por ejemplo, la glucosa. El gliceraldehido es la aldosa más simple. Está formado por tres átomos de carbono, el primero contiene el grupo aldehído, el segundo tiene unido un hidrógeno y un grupo hidroxilo, mientras que el tercero posee dos hidrógenos y un hidroxilo. De los tres carbonos, el segundo (C-2) posee los cuatros sustituyentes distintos y por estacaracterística recibe el nombre de carbono asimétrico o quiral. Este hecho hace que el gliceraldehido exista en dos estructuras espaciales que se diferencian por cierta propiedad física (actividad óptica): una tiene el hidroxilo del C-2 hacia la derecha (Dgliceraldehido) y la otra posee el hidroxilo del C-2 hacia la izquierda (L-gliceradehido).

Figura 3. Estructura espacial de gliceraldehido....