Este documento proporciona una introducción general sobre los glúcidos o azúcares. Explica que son biomoléculas formadas principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno que cumplen funciones energéticas y estructurales vitales. Además, clasifica los glúcidos en monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos y describe brevemente sus características.

1. GLÚCIDOS o
AZÚCARES
Definición y Propiedades
Generales

2. CARBOHIDRATOS
Primer Curso de Bioquimica
UAM-Iztapalapa

3. Introducción
 Los glúcidos o azúcares son sustancias que fueron
originalmente llamadas hidratos de carbono o carbohidratos
(debido a que su fórmula mínima es (CH2O)n, es decir,
como si cada carbono estuviera "hidratado"). Esta
denominación, que en rigor no es correcta, todavía se sigue
utilizando.
 Los glúcidos están ampliamente distribuidos tanto en
tejidos animales como vegetales. En las plantas son
producto de la fotosíntesis, e incluyen la celulosa de la
pared celular vegetal.
 En las células animales, los glúcidos glucosa y glucógeno
sirven como fuente de energía para las actividades vitales.
 Por su estructura química son aldehídos polihidroxilados o
cetonas polihidroxiladas, esto quiere decir que son cadenas
cortas de átomos de carbono en donde el primer carbono
tiene una función aldehído, o el segundo tiene una función
cetona, y tienen un grupo hidroxilo en cada uno de los
carbonos restantes.

4. Carbohidratos
Constituyen una de las cuatro clases de biomoléculas que componen los
seres vivos (junto con las proteínas, los ácidos nucleicos, y los lípidos).
Constituyen la mayor parte de la materia orgánica y desempeñan numerosas
funciones de importancia vital para todas las formas de vida
1. Sirven como sistemas de aporte y almacenamiento de energía y como
precursores de las otras biomoléculas.
2. La ribosa y la deoxirribosa forman parte de la estructura funcional del
RNA y del DNA respectivamente.
3. Los polisacáridos son elementos estructurales de la pared celular de
bacterias y plantas.
4. Los carbohidratos se encuentran unidos a muchas proteínas y forman
parte de la estructura de muchos lípidos, desempeñando funciones de
la mayor importancia en la mediación de la interacción entre las células
y entre las células y el resto de los elementos presentes en el ambiente
extracelular.
5. Una de sus propiedades más importante es la tremenda diversidad
estructural en este tipo de biomoléculas. Debido a ella tienen funciones
de reconocimiento, como determinantes inmunológicos y en la
transducción de señales.

5. Glúcidos o Azúcares
 Son Biomoléculas de valor energético y
estructural, que constituyen el grupo más
abundantes de compuestos orgánicos en la
naturaleza.
 Son principalmente, polihidroxialdehídos y
polihidroxicetonas.
 Su fórmula empírica es Cn(H2O)n o (CH2O)n
 Algunos derivados de los azúcares contienen
además N, P o S.
 Sus funciones son extremadamente variadas,
desde simplemente energéticas hasta
funciones estructurales, de señalización y
localización intracelular

6. CONCEPTO DE GLÚCIDOS
 Los glúcidos son biomoléculas formadas
básicamente por carbono (C), hidrógeno (H) y
oxígeno (O).
 En todos los glúcidos siempre hay un grupo
carbonilo, es decir, un oxígeno unido a un
carbono mediante un doble enlace (C=O).
 El carbonilo puede ser un grupo aldehído
(-CHO), o un grupo cetónico (-CO).
 Así pues, los glúcidos pueden definirse como
polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas
 El resto de los átomos de carbono, en los
glúcidos no derivados, están unidos a grupos
alcohol (-OH), llamados también radicales
hidroxilo y a residuos de hidrógeno (-H).

7. Funciones de los Glúcidos
 Almacenamiento y distribución de energía química.
 Constituyen la reserva más importante de energía en la
biósfera.
 Precursores biosintéticos del resto de las
biomoléculas: aminoácidos, lípidos, ácidos nucleicos.
 Utilizados como indicadores de dirección en el tráfico
intracelular (síntesis y transporte de glicoproteínas).
 Antigénicos (Vgr. Los indicadopres de la especificidad
de los grupos sanguíneos ABO son carbohidratos).
 Componentes estructurales y mecánicos.
 Pared celular en las plantas
 Pared celular en las bacterias
 Exoesqueleto de los artrópodos
 Cartílago

8. FUNCIONES
 El metabolismo de los carbohidratos provee una
parte significativa de la energía requerida por la gran
mayoría de los organismos.
 La interacción, y el intercambio de señales, entre las
células es frecuentemente debido a la presencia de
carbohidratos en su superficie.
 Reconocimiento inmunológico. En los eritrocitos las
diferencias en la estructura de sus carbohidratos de
superficie constituyen los indicadores de grupos
sanguíneos.
 Muchos derivados de los carbohidratos, tanto
aislados, como combinados con otras moléculas
(proteínas, lípidos, bases nitrogenadas), forman parte
del acervo funcional indispensable para la
sobrevivencia de los seres vivos.

9. Función energética
 Como ya dijimos una de las principales funciones de los
glúcidos es aportar energía al organismo. De todos los
nutrientes que se puedan emplear para obtener energía,
los glúcidos son los que producen una combustión más
limpia en nuestras células y dejan menos residuos en el
organismo.
 Recordemos que el cerebro y el sistema nervioso en
general solamente utilizan glucosa para obtener energía.
 De esta manera se evita a las delicadas células del tejido
nervioso la presencia de residuos tóxicos (como el
amoniaco, que resulta de quemar proteínas). La glucosa
es el combustible celular por excelencia, oxidándose por
completo para dar CO2, H2O y produciendo energía,
según la reacción siguiente:
C6H1206 + 6O2 6CO2 + 6H2O
ΔΕ = -2870 KJ/mol

10. Funciones Estructurales
 Los carbohidratos también tienen funciones
estructurales.
 Los carbohidratos están presentes como
componentes de importancia en la pared de las
células bacterianas.
 El exoesqueleto de los artrópodos esta constituido
en buena parte por el polisacárido conocido como
quitina.
 La celulosa, un polisacárido estructural de la pared
de las células vegetales, constituye la molécula
más abundante del reino vegetal y, en verdad,
puede ser considerada como la segunda molécula
más abundante en la biósfera, solo después del
agua.

11. FUNCIÓN ESTRUCTURAL
 El papel estructural de los carbohidratos se realiza donde
se necesite una armazón con una cierta resistencia
mecánica, pero que sea hidrofílica y por lo tanto capaz
de interaccionar con medios acuosos.
 Las matrices extracelulares de los tejidos
animales de sostén (conjuntivo, óseo, cartilaginoso)
están constituidas por polisacáridos nitrogenados (los
llamados glucosaminoglucanos o mucopolisacáridos).
 Las paredes celulares de plantas hongos y
bacterias están constituidas por carbohidratos o
derivados de los mismos.

12. Funciones de los Glúcidos

13. Función de transferencia de la
INFORMACIÓN
 Los carbohidratos se encuentran con frecuencia
unidos a los lípidos y a las proteínas de la
membrana celular, y representan importantes
señales de reconocimiento.
 Tanto las glicoproteínas como los glicolípidos de
la superficie externa de la célula funcionan como
señales de reconocimiento para recibir y
transducir la información procedente de células
vecinas y de la matriz extracelular, asì como de
hormonas, anticuerpos, bacterias, virus, etc.
 Los carbohidratos son también indicadores
antigénicos, por ejemplo en el caso de los
grupos sanguíneos.

14. Funciones “proteicas” de los
carbohidratos
 Muy frecuentemente las proteínas llevan unidas
una, varias o muchas cadenas de oligosacáridos,
que les son indispensables para desempeñar
algunas de sus funciones. Estos componentes:
 les ayudan a alcanzar su plegamiento correcto
 sirven como marcadores para dirigirlas a su destino
dentro de la célula o para ser secretadas
 evitan que la proteína sea digerida por proteasas
 aportan numerosas cargas negativas que aumentan la
solubilidad de las proteínas, ya que la repulsión entre
cargas evita su agregación.

15. FUNCIÓN DE DETOXIFICACIÓN
 En todos los animales, ciertas rutas metabólicas producen
compuestos potencialmente tóxicos, que deben ser neutralizados y
eliminados rápidamente
 También es posible que un organismo deba protegerse de la
toxicidad de
 productos producidos por otros organismos (toxinas vegetales,
antibióticos)
 de compuestos de procedencia externa (xenobióticos: fármacos,
drogas, insecticidas, aditivos alimentarios, etc).
 Todos estos compuestos son tóxicos y muy poco solubles en agua,
por lo que tienden a acumularse en tejidos con un alto contenido
lipídico como el cerebro o el tejido adiposo.
 Una forma de deshacerse de estos compuestos es conjugarlos con
ácido glucurónico (un derivado de la glucosa) para hacerlos más
solubles en agua y así eliminarlos fácilmente por la orina o por
otras vías.

16. Utilización de los Glúcidos
 Los carbohidratos (CH) representan en el organismo el
combustible de uso inmediato. La combustión de 1g
de azúcares produce 4.1 Kcal.
 Todas las células vivas conocidas son capaces de obtener
energía mediante la degradación de la glucosa, lo que
indica que esta vía metabólica es una de las más antiguas.
 La presencia de funciones oxigenadas (carbonilos y
alcoholes) permiten que interaccionen con el agua más
fácilmente que otras moléculas combustibles, lo cual los
hace más rápidamente utilizables.
 La utilización de los CH puede tener lugar en condiciones
anaerobias (fermentación) o aerobias (respiración).
 Por estos motivos se utilizan los azúcares como
combustibles de uso inmediato, dejando a las grasas como
fuente energética de uso diferido.

17. Necesidades diarias de glúcidos
Los carbohidratos también sirven como reserva
energética de movilización rápida (almidón en plantas y
glucógeno en animales).
Además, los compuestos en los que se fija el carbono
durante la fotosíntesis son carbohidratos.
Los glúcidos deben aportar el 55 ó 60 por ciento de las
calorías de la dieta.
Es posible vivir durante meses sin tomar carbohidratos,
pero es recomendable ingerir una cantidad mínima de
~100 g diarios para evitar una combustión inadecuada
de las proteínas y las grasas (lo cual produce aumento
en la cantidad de amoniaco y de cuerpos cetónicos en la
sangre) y pérdida de proteínas estructurales del propio
organismo.

18. CLASIFICACIÓN DE LOS
HIDRATOS DE CARBONO
 Monosacáridos simples
 Monosacáridos derivados
 Disacáridos
 Oligosacáridos
 Polisacáridos Simples
 Homopolisacáridos
 Heteropolisacáridos
 Polisacáridos derivados
 Glicoproteínas
 Glicolípidos

19. Carbohidratos
 Monosacáridos – Azúcares sencillos con numerosos grupos
OH. Por el número de carbonos que tiene la molécula (3, 4,
5, 6), los monosacáridos se clasifican en triosas, tetrosas,
pentosas o hexosas.
 Disacáridos - 2 monosacáridoss unidos covalentemente.
 Oligosacáridos – 3 a 10 monosacáridoss unidos
covalentemente..
 Polisacáridos - polimeros formados por > 10 monosacáridos
(habitualmente muchos más) unidos covalentemente de
diferentes maneras, pueden tener ramificaciones;
frecuentemente estan formados por unidades repetidas de
disacáridos.
Fòrmula general: (CH2O)n; Cn(H2O)n; CnH2nOn

20. Clasificación
 Se dividen en tres grandes grupos:
 a) Monosacáridos, osas o glúcidos simples:
no son hidrolizables y constituyen las
unidades monoméricas que sirven de base
para la síntesis de los restantes grupos de
glúcidos.
 Se clasifican de acuerdo con el número de
átomos de C que poseen: triosas, tetrosas,
pentosas, hexosas y heptosas, siendo las más
importantes biológicamente las que tienen 3, 5 y 6
átomos de C.
 Si poseen función aldehído se llaman aldosas y si
tienen función cetona, cetosas.
 Todos tienen propiedades reductoras.

21. Clasificación
 b) Oligosacáridos:
 Por hidrólisis dan de 2 a 10 moléculas de
osas. Se forman por la unión de "n"
moléculas de éstas últimas con pérdida de "n
-1" moléculas de agua.
 Si por hidrólisis dan dos moléculas de osas
se denominan disacáridos, etc.
 La presencia de los disacáridos en la biología
animal es tan importante que muchos autores
sugieren considerar a los disacáridos como
un grupo separado dentro de la clasificación
de los glúcidos
 Algunos son reductores y otros no.

22. Clasificación
 c) Polisacáridos u ósidos:
 Por hidrólisis, dan un número variable de
monosacáridos. Si dan pentosas por
hidrólisis, se denominan pentosanos; si dan
hexosas, hexosanos.
 Otros compuestos dentro del grupo son los
mucopolisacáridos y los poliurónidos, que por
hidrólisis dan monosacáridos y ciertos ácidos
denominados ácidos urónicos derivados de la
glucosa y la galactosa.
 No son reductores.

23. Jerarquía Estructural
 Monosacáridos: no pueden ser
hidrolizados en azúcares más simples.
 Disacáridos: contienen 2 monosacáridos
unidos covalentemente.
 Oligosacáridos: contienen 'unos pocos'
entre 3 y 10 monosacáridos unidos
covalentemente.
 Polisacáridos: contienen 'muchos' (> 10)
monosacáridos unidos covalentemente.

24. PROPIEDADES FÍSICAS
Los monosacáridos son compuestos ópticamente
activos. Es decir, tienen la propiedad de desviar el
plano de la luz polarizada. Esta propiedad se debe a
la presencia en casi todos ellos, con excepción de la
dihidroxiacetona, de carbonos asimétricos.
La actividad óptica se mide mediante un instrumento
llamado polarímetro.
Los compuestos que desvían el plano de luz
polarizada hacia la derecha se llaman dextrógiros o
dextrorrotatorios, y esa característica debe indicarse
anteponiendo el signo (+) al nombre del compuesto.
Los compuestos que desvían el plano de luz
polarizada hacia la izquierda se llaman levógiros o
levorrotatorios, y esa característica debe indicarse
anteponiendo el signo (-) al nombre del compuesto.

25. Polarímetro

26. Poder Rotatorio
 El ángulo de giro de la luz polarizada (poder rotatorio)
es proporcional a:
 (i) la concentración del azúcar en la disolución,
 (ii) al espesor de la disolución utilizada y
 (iii) al poder rotatorio específico de cada azúcar:
α = [α]D
20 · c · l
α = ángulo de giro de la luz polarizada determinado
experimentalmente utilizando el polarìmetro,
[α]D
20 = poder rotatorio específico de cada azúcar,
medido a 20º C (es un valor que se encuentra en tablas
físicas),
c = concentración del azúcar en g/ml y
l = longitud del tubo del polarímetro en dm.

27. Prefijos D y L
 Los prefijos habitualmente utilizados D y L no tienen
nada que ver con el carácter dextro / levorrotatorio de la
molécula, sino que, en el caso de los carbohidratos,
indican la posición del OH del penúltimo carbono en la
representación de Fischer.
 Algo de la confusión que se ha presentadp en la
utilización de estos prefijos, depende de que el D-
gliceraldehido es dextrógiro (D(+) gliceraldehido) y el L-
gliceraldehido es levógiro (L(-) gliceraldehido),
 Sin embargo, existen numerosos compuestos, como la
D(-) fructosa, que pertenecen a la serie D y son
levógiros.

28. Mutarrotación
Cuando se observa con el polarímetro una solución reciente
de D-glucosa cristalina en agua, se puede ver como su
poder rotatorio varía gradualmente con el tiempo, hasta
alcanzar un valor estable (+52.5º). Este fenómeno se llama
mutarrotación.
La dirección del cambio en el poder rotatorio de la D-
glucosa depende del proceso seguido para su cristalización
ya que su poder rotatorio inicial difiere considerablemente
según el proceso seguido:
– la D-glucosa recristalizada de piridina tiene un poder rotatorio inicial
de +112.2º
– la recristalizada de alcohol tiene un poder rotatorio inicial de +18.7º.
Después de 24 horas ambas disoluciones tienen el mismo
valor: 52.5º

29. Centros de Asimetría
 Con la excepción de la triosa dihidroxiacetona,
en todos los monosacáridos simples hay uno o
varios carbonos asimétricos.
 En el caso más sencillo, el del gliceraldehído,
hay un centro de asimetría, lo que origina dos
conformaciones posibles: los isómeros D y L.
 Todos los demás azúcares se consideran
estructuralmente derivados del D- o del L-
gliceraldehído, y por lo tanto se agrupan en las
llamadas series D y L

30. Estereoisomería
 La imagen en un espejo de la D-Glc es la L-Glc.
 Para los azúcares comunes los prefijos D- y L-
se refieren al centro de asimetría mas lejano del
grupo carbonilo, aldehído o cetona.
 Por convención, todos los demás centros
quirales se definen tomando como base la
relación que guarda el carbono asimétrico más
lejano del carbonilo con la estructura del D-
gliceraldehído.
 Todos los azúcares relacionados de esta
manera con el D-gliceraldehído son D-azúcares.

31. Proyecciones de Fischer
 Como ya mencionamos (ver estereoquímica), los
prefijos D y L se utilizan para indicar la configuración
absoluta.
 Los monosacáridos y otros azúcares son representados
frecuentemente siguiendo las recomendaciones de
Fischer (proyecciones de Fischer)
 En una proyección de Fischer las valencias de los
átomos unidos a un carbón asimétrico indicadas por una
línea horizontal se dirigen hacia el frente de la página
(hacia el espectador), y aquellas representadas por
líneas verticales se dirigen hacia el fondo de la página
(se alejan del espectador)
 Las proyecciones de Fischer son particularmente
útiles en la representación de los carbohidratos
porque nos permiten indicar fácilmente la
estereoquímica de cada uno de los centros de
asimetría en la molécula.

32. Designación D vs L
La designación D o L se
indica tomando como
base la configuración
del carbono asimétrico
del gliceraldehido,.
Las representaciones
inferiores son proyec-
ciones de Fischer.

33. Azúcares D y L
Para los azúcares con
más de un centro
quiral, D o L se refiere
al C asimétrico más
lejano (en rojo) del
grupo funcional
aldehído o cetona.
La mayoría de los
azúcares que existen
naturalmente son
isómeros de tipo D.
Los azúcares D y L son imágenes en espejo
D-glucosa L-glucosa
C C

34. Proyección de Fischer
Para saber a que serie pertenece cualquier
monosacárido se utiliza por su sencillez y su
poder tradicional el llamado método de
proyección de Fischer.
Utilizando este sistema basta con considerar la
configuración del penúltimo carbono.
Si la posición de su grupo OH se dirige a la
derecha el monosacárido pertenece a la serie D
si se dirige a la izquierda pertenece a la serie L
La casi totalidad de los monosacáridos presentes
en la Naturaleza pertenece a la serie D:

35. Proyecciónes de fischer
GLUCOSA

36. Química de los Azúcares
 - Hemiacetales, Acetales, Disacáridos
 En medio ácido (que protona el OH
anomérico), el grupo carbonilo (aldehido o
cetona) de los monosacáridos puede
reaccionar con un OH, de la misma o de otrá
molécula, a través de una reacción de adición
producida por un ataque nucleofílico, formando
un hemiacetal (hemicetal si el carbonilo es un
grupo cetona), liberándose agua como sub-
producto de la reacción.

37. Hidratos, Hemiacetales y Acetales
hidrato

39. Formación de Osazonas
Las aldosas y las cetosas reaccionan con tres
equivalentes de Fenilhidrazina
Los epímeros en el C-2 de las aldosas también forman osazonas idénticas

45. La reacción de degradación de Ruff acorta la
cadena de una aldosa en un carbono

46. Reacciones de los Glúcidos
Para su identificación y caracterización

47. Reacción de Molisch
 (da positiva con todos los glúcidos, sean o
no reductores)

 Fundamento:
 Todos los glúcidos por acción del ácido
sulfúrico concentrado se deshidratan
formando compuestos furfúricos (las
pentosas dan furfural y las hexosas dan
hidroximetilfurfural). Estos compuestos
furfúricos reaccionan positivamente con el
reactivo de Molish (solución alcohólica de
alfa-naftol).

48. Reacción de Fehling
 (da positiva con todos los glúcidos reductores)
 Fundamento:
 El catión cúprico (Cu++) del reactivo de Fehling
reacciona con los glúcidos reductores pasando a
óxido cuproso, que es un precipitado de color rojo
ladrillo.
 Esta es una reacción que resulta positiva sólo si el
glúcido es reductor.
 Los glúcidos reductores se manifiestan en medio
alcalino, pero el Cu++ en ese medio tiende a
precipitar espontáneamente como óxido cúprico
(que en esa forma no reacciona), de manera que es
necesaria la presencia de tartrato doble de sodio y
potasio en el reactivo para "secuestrar" al catión
Cu++, a fin de evitar la formación del óxido cúprico, y
permitir que reaccione con los glúcidos reductores

49. Reacción del Lugol
 (da positiva con los polisacáridos)
 Fundamento:
 El color que dan los polisacáridos con el lugol
(solución de I2 y de IK) se debe a que el I2 ocupa
espacios vacíos en las hélices de la cadena de
unidades de glucosa, formando un compuesto de
inclusión que altera las propiedades físicas del
polisacárido, especialmente la absorción lumínica.
Esta unión del I2 a la cadena es reversible, y por
calentamiento desaparece el color, que al enfriarse
reaparece. El lugol da con el almidón color azul y
con el glucógeno color rojo caoba.

50. Reacción de Seliwanof
 (da positiva con cetosas y negativa con aldosas)
 Fundamento:
 Los glúcidos que se clasifican como cetosas (que
presentan en el carbono 2 una función cetona) en
presencia de un ácido fuerte producen rápidamente
derivados furfúricos que reaccionan con un difenol
llamado resorcina.
 La sacarosa (un disacárido formado por glucosa y
fructosa) y la inulina (un polisacárido de la fructosa)
dan positiva la reacción, ya que el HCI del reactivo
provoca en caliente la hidrólisis del compuesto
liberando fructosa (responsable de la reacción
positiva).

51. Reacción de Bial
 (da positiva con pentosas)
 Fundamento:
 Esta reacción permite reconocer
pentosas (glúcidos de 5 carbonos) y
sustancias que las contengan.
 Se basa en la formación de un derivado
furfúrico que se condensa con el
orcinol del reactivo.

52. En Suma las siguientes
reacciones son útiles
 Las reacciones generales de reconocimiento general de
glúcidos se basan en sus propiedades reductoras (reacción
de Fehling), en evidenciar los derivados furfúricos que se
obtienen por deshidratación de los glúcidos (reacción de
Molish), y en identificar polisacáridos (reacción de Lugol).
 - Los monosacáridos se diferencian de los disacáridos por
medio de la reacción de Barfoed ya que sólo los
monosacáridos dan positiva esta reacción.
 - Las cetosas (glúcidos con función cetona en el carbono 2)
se diferencian de las aldosas (glúcidos con función aldehido
en el carbono 1) por medio de la reacción de Seliwanoff ya
que sólo las cetosas dan positiva esta reacción.
 - La pentosas (glúcidos de 5 carbonos) se diferencian de las
hexosas (glúcidos de 6 carbonos) por medio de la reacción
de Bial, ya que sólo las pentosas dan positiva esta reacción.