carbohidratos

1. CARBOHIDRATOS
DOCENTE DE LA CÁTEDRA DE BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR
Y BIOQUÍMICA - UPAO
WILLIAM BENJAMIN RUIZ CHANG
MAGISTER EN BIOQUÍMICA

2. HIDRATOS DE CARBONO O GLÚCIDOS
Los hidratos de carbono, glúcidos ó
azúcares son biomoléculas que contienen
átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno.
El término carbohidrato, que significa
"hidrato (agua) de carbono", se origina de
la proporción 2:1 del hidrógeno al
oxígeno, que es la misma proporción que
se observa en el agua (H2O).
El nombre de glúcido deriva de la palabra
glucosa (gr. Glykys = dulce), aunque
solamente lo son algunos monosacáridos
y disacáridos
Químicamente, son aldehídos o cetonas
polihidroxilados, o productos derivados de
ellos por oxidación, reducción, sustitución
o polimerización.
Glucosa Fructosa
C6H12O6 n=6 (Cn(H2O)n)

3. Figure 2-13-1: Carbohydrates
CLASIFICACIÓN
Los carbohidratos, se pueden
clasificar en:
I. Monosacáridos
II. Oligosacáridos
III. Polisacáridos

4. MONOSACÁRIDOS
• Son azúcares simples, no son hidrolizados en moléculas más sencillas.
• Todos tienen un grupo carbonilo. Si éste se encuentra en un extremo de la
cadena hidrocarbonada (grupo aldehído-CHO) entonces se trata de una
aldosa. Si el grupo carbonilo está en medio de la cadena se trata de una
cetosa (-CO-).
• Eventualmente pueden tener también otros sustituyentes como grupos
carboxilo, amino, fosfato o sulfato, entre otros
• Se pueden obtener como cristales de color blanco.
• Son azúcares reductores (reducen Cu2+ a Cu2O y forman un precipitado rojo
ladrillo).
• Desde el punto de vista analítico tienen la capacidad de desviar el plano de la
luz polarizada.
• Se diferencian por el número de átomos de C y su configuración estructural.
• Todos los monosacáridos, excepto la dihidroxiacetona poseen uno o más
átomos de carbono asimétricos o quirales. Esto implica la existencia de
isómeros espaciales o estereoisómeros.

5. PENTOSAS DE IMPORTANCIA BIOLOGICA
Azúcar Fuente Importancia Bioquímica Importancia Clínica
D- Ribosa Acidos nucleicos Elemento estructural de los
ácidos nucleicos y de las
coenzimas: flavoproteínas, NAD,
etc. Intermediario en la vía de la
pentosa fosfato
D- Ribulosa Formada en los procesos
fisiológicos
Intermediario en la vía de la
pentosa fosfato
D- Arabinosa Goma arábiga. Gomas de
ciruela y de cereza
Constituyente de glucoproteínas
D- Xilosa Gomas vegetales, peptidoglu-
canos y glucosaminglucanos
Constituyente de glucoproteínas
L- Xilulosa Intermediario en la vía del ácido urónico Se encuentra en orina
en pentosuria esencial
H
HO
D-Ribosa D-Arabinosa D-Xilosa D-Lisoxa

6. HEXOSAS DE IMPORTANCIA BIOLOGICA
Azúcar Importancia Importancia Clínica
D- Glucosa Constituye el “azúcar” del organismo. Es el
azúcar que transporta la sangre y el que
principalmente usan los tejidos
Presente en la orina (glucosuria) en la
diabetes sacarina por elevación de la
glucosa sanguínea (hiperglicemia)
D- Fructosa El hígado y el intestino pueden convertirla en
glucosa y en esta forma la usa el organismo
La intolerancia hereditaria a la fructosa
conduce a la acumulación de este
carbohidrato y a hipoglicemia
D- Galactosa El hígado puede convertirla en glucosa y en
esta forma la metaboliza el organismo. Es
sintetizada en las glándulas mamarias para
formar la lactosa de la leche Es constituyente
de glucolípidos y glucoproteínas
La imposibilidad de metabolizarla causa
galactosemia y cataratas.
D- Manosa Es un constituyente de glucoproteínas
D-Glucosa D-Galactosa D-Manosa D-Fructosa

7. D-GLUCOSA
• La glucosa, el monosacárido más abundante en la la naturaleza.
• Durante la respiración celular se rompen los enlaces de la glucosa liberando la
energía almacenada para que pueda utilizarse en el metabolismo celular.
• Como monómero se presenta en los oligosacáridos y polisacáridos.
• Es almacenada en el hígado y músculos bajo la forma de glucógeno.
• Constituye el más importante nutriente de las células del cuerpo humano.
Es transportada por la sangre y constituye el principal azúcar utilizada como fuente
de energía por los tejidos y las células. De hecho, el cerebro y el sistema nervioso
solamente utilizan glucosa para obtener energía.
• Su concentración se mantiene cuidadosamente a niveles homeostáticos en sangre.
Un alto nivel de glucosa (hiperglicemia) puede ser señal de diabetes. Un bajo nivel
es llamado hipoglicemia.
• Fuentes: Se encuentra en la miel, frutas (especialmente uvas), en ciertas verduras
y constituye además el 40% del azúcar de la miel.

8. Homeostasis de Glucosa
Insulina
Células
beta de páncreas
estimuladas liberan
insulina a la sangre
Células
corporales
obtienen más
glucosa
Nivel plasmático de glucosa
baja; estímulo para la
liberación de insulina
disminuye
Hígado
obtiene glucosa y
la almacena como
glucógeno
Alto nivel de
glucosa sanguínea
ESTIMULO:
Aumento de nivel de
glucosa sanguínea
(ej., después de comer
una dieta rica en
carbohidratos) Homeostasis: Nivel normal de glucosa
sanguínea (entre 70 a 110 mg/100 mL) ESTIMULO:
Disminución de
nivel de glucosa
sanguínea
(ej. entre comidas)
Células
alfa de páncreas
estimuladas liberan el
glucagon a la sangre
Glucagon
Hígado
degrada glucógeno y
libera glucosa a la
sangre
Nivel plasmático de glucosa
se eleva; estímulo para
liberación de glucagon
disminuye

9. OLIGOSACÁRIDOS
• Presentan cadenas cortas de unidades de monosacáridos (de 2 a 10), unidos
por enlaces glucosídicos y que, en ocasiones contienen fracciones no
glúcidas llamadas agliconas.
• Sufren procesos de hidrólisis y producen los monosacáridos correspondientes
• Son solubles en agua y tienen sabor dulce.
• Se obtienen al estado cristalino.
• Algunos son azúcares reductores.
• Los disacáridos están constituidos por 2 monosacáridos unidos por enlace
glucosídico. En la formación de un enlace glucosídico siempre participa al
menos un hidroxilo hemiacetálico (o hemicetálico si se trata de una cetosa) de
un monosacárido y un hidroxilo alcohólico o hemiacetálico de otro. En el
primer caso el disacárido es reductor (como en la maltosa, que es la -D-
glucopiranosil 14 -D-glucopiranosa) y en el segundo es no reductor (como
en la sacarosa, que es la -D-glucopiranosil 12 -D-fructofuranosa.
• Su fórmula general C12H22O11, indica que una molécula de agua ha sido
eliminada.
C6H12O6 + C6H12O6 → C12H22O11 + H2O

10. Azúcar Fuente Importancia Clínica
Maltosa Digestión con amilasa o hidrólisis del
almidón. Cereales germinantes y la
malta.
Lactosa Leche. Durante el embarazo puede
aparecer en la orina
En la deficiencia de lactasa, su
malabsorción conduce a diarrea y
flatulencia
Sacarosa Azúcar de caña y betabel. Sorgo. Piña.
Zanahorias
En la deficiencia de sacarasa, la
malabsorción conduce a diarrea y
flatulencia
Trehalosa Hongo y levaduras. El azúcar principal
de la hemolinfa de los insectos
Celobiosa Hidrólisis de la celulosa
DISACÁRIDOS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA
Sacarosa Lactosa Maltosa

11. POLISACARIDOS
• Están constituidos por la unión de centenares o millares de unidades de
monosacáridos, que conducen a la formación de cadenas lineales o ramificadas.
• Son moléculas de gran tamaño y de elevado peso molecular
• Son compuestos insípidos, amorfos y no reductores.
• Se dividen en: homopolisacáridos (homoglicanos), que son aquellos compuestos
sólo por un tipo de monosacárido, y heteropolisacáridos (heteroglicanos) que tienen
de 2 a 3 diferentes tipos de monosacáridos.
• Pueden ser soluble, parecidos a geles, granulares o fibrosos.
• Pueden ser neutrales o cargados negativemente.
• Pueden desempeñar 2 tipos de funciones: función de reserva energética o función
estructural
Linear (celulosa) Ramificada (almidón) Altamente ramificada (glucógeno)

12. ALMIDÓN
• Es el material de reserva de la mayoría de plantas y se encuentra principalmente en
los tubérculos, rizomas y semillas.
• Sus 2 constituyentes principales son: amilosa y amilopectina.
• La amilosa está formada por cadenas rectas de D-glucosa unidas por enlaces α-1,4.
Forma entre el 10 al 20% del almidón.
• La amilopectina es un polímero ramificado de D-glucosa con cadenas de glucosa
unidas mediante enlaces α-1,4 conectados entre si por un enlace cruzado α-1,6. Las
ramificaciones se producen cada 8 a 9 restos de glucosa y cada ramificación contiene
entre 24 a 30 unidades de glucosa. Forma entre el 80 a 90% del almidón.
Amilopectina
Amilosa

13. GLUCÓGENO
• Es el material de reserva en los organismos animales que se encuentra almacenado
principalmente en el hígado (10% de masa) y músculos esqueleticos (1-2% de masa) como
gránulos.
• Es altamente ramificado: un enlace α-1,6 cada 8-12 residuos; con un extremo reductor y varios
extremos no reductores.
• Tiene importancia biológica por ser el material de reserva que se forma y degrada rápidamente,
para conservar el equilibrio adecuado entre la formación y el consumo de glucosa por el
organismo. Es soluble en agua y produce glucosa como único producto final de su hidrólisis.
Gránulos de Glucógeno
(rosado) en el citoplasma
de una célula hepática.

14. CELULOSA
• Es el polisacárido más abundante en la naturaleza y el mayor componente estructural
de las paredes celulares de las plantas.
• Es un polímero de unidades de D-glucosa unidas por enlace β-1,4.
• La celulosa es insoluble y resistente a la degradación enzimática, debido a que no
poseemos enzimas capaces de hidrólisar de las uniones glucosídicas β y por estas
razón no puede utilizarse como alimento.
• La celulosa es un componente importante de la fibra de la dieta, y ayuda a mantener el
buen funcionamiento del sistema digestivo, estimulando la motilidad intestinal.
• Tiene capacidad de enlazarse a sustancias toxicas y radicales libres (compuestos
mutagénicos) para ser expulsadas por el cuerpo.

15. GLUCOSAMINOGLUCANOS (GAGS)
• Se denominan también mucopolisacáridos, son polisacáridos heterogéneos lineales
que están formados por la condensación de un gran número de unidades disacáridas.
• Las unidades disacáridas están constituídas por una molécula de hexosamina (N-acetil
glucosamina N-acetilglactosamina) que puede estar sulfatda, y un ácido urónico, en la
mayoría de los casos ácido glucorónico.
• Desempeñan funciones de tipo estructural, son componentes esenciales de la matriz
extracelular de los tejidos junto con el colágeno y la elastina.
ACIDO HIALURÓNICO
La unidad discárida que los constituye está formada
por una molécula de ác. D-glucurónico unido por un
enlace O-glucosídico β (1→3) a una molécula de
N-Acetil-Glucosamina; las unidades disacáridas están
unidas por un enlace O-glucosídico β (1→4).
Forma parte de la matriz extracelular del tejido
conectivo, fundamentalmente de cartílagos y
tendones, en los que aporta resistencia a la tensión y
elasticidad. En el líquido sinovial de articulaciones
actúa como lubricante.

16. DEXTRANOS
• Son polisacáridos de reserva de
bacterias y levaduras
• Son polímeros de D-glucosa.
• Sus soluciones sirven para restablecer
la volemia en caso de pérdidas agudas
de sangre o plasma
INULINA
• Es un polisacárido de reserva que se encuentra en los
tubérculos.
• Es un fructosano, está constituido por largas cadenas
de fructosa unidas por enlaces glucosídicos β(2→1)
• Es utilizada en pruebas funcionales del riñón para
medir la filtración glomerular.

17. DERMATAN SULFATO
Similar a los condroitin sulfato. La principal diferencia es el
cambio de ácido glucorónico por ácido L-idurónico.
Se le encuentra en la piel, tendones, vávulas aórticas,etc.
CONDROITIN SULFATO
En el condroitin sulfato la unidad disacárida que se repite es
semejante a la del ácido hialurónico, con la diferencia que tiene
NAcGal en lugar de NAcGlc. Poseen radicales sulfato que
esterifican los -OH del C4 o C6 de Gal.
Son importantes componentes del cartílago, hueso, etc.
Condroitin sulfato
HEPARINA/HEPARAN SULFATO
La unidad disacárida que se repite está formada por ácido
D-glucurónico y N-acetil glucosamina unidos por enlaces
β(1→4).
Es un mucopolisacárido de secreción, tiene propiedad
anticoagulante y además acelera el aclaramiento del plasma.
QUERATAN SULFATO
La unidad estructural está formada por D-galactosa y
N-acetil glucosamina, esterificada por sulfato en el C6.
Se le encuentra en córnea y en cartílago.

18. CARBOHIDRATOS: FUNCIONES
1. Energética.
2. Reserva o Almacenamiento.
3. Estructural.
Paredes celulares: bacterias,
hongos, plantas.
Forman parte de los ácidos
nucleicos.
4. Glucoproteinas tienen funciones:
reconocimiento celular, respuesta
inmune, fertilización,
5. Intervienen en el ahorro de proteínas, permitiendo que
éstas cumplan su función básica estructural que
consiste en la formación de tejidos, evitando así que
cumplan una función energética
Las enfermedades que se relacionan con los
carbohidratos incluyen diabetes mellitus, galactosemia,
enfermedad de almacenamiento de glucógeno e
intolerancia a la lactosa.
También está asociado a la presencia de caries.
Energía
almacenada:
Energía
usada:
Energía
disponible:
Almidón Glucosa
Glucógeno
Glucosa
Energía
almacenada: