Este documento proporciona una descripción general de los carbohidratos o hidratos de carbono, incluyendo su clasificación en monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos. Se describen los monosacáridos más importantes como la glucosa, galactosa, fructuosa y ribosa, así como disacáridos como la lactosa y sacarosa. También cubre polisacáridos como el almidón, glucógeno, celulosa y quitina.

1. CARBOHIDRATOS DR. ANGEL M. CLAROS ARISPE MEDICO ORTOMOLECULAR

2. GENERALIDADES: Llamados también hidratos de carbono, glúcidos. Abundan en tejidos vegetales( fotosíntesis) y animales. Proveen entre 50 a 60% del total de calorías. Están compuestos por C-H-O; se definen como polihidroxialdehido o polihidroxiacetona, tienen funciones aldehído (formilo –CHO), cetona ( oxo CH3-O-CH3) y función alcohol (hidroxilo –OH).Otras sustancias dan estos productos por hidrólisis.

3. CLASIFICACION: A) MONOSACARIDOS: Son azucares simples formados por un polihidroxialdehido o polihidroxiacetona. Cristales de color blanco, solubles en agua de sabor dulce, como la GLUCOSA. B) OLIGOSACARIDOS: Compuestos por unión de dos a diez monosacáridos. Son Disacaridos, trisacáridos, tetra sacáridos, que pueden ser separados por hidrólisis. Cristales, solubles en agua, de sabor dulce. C) POLISACARIDOS: Compuestos por muchos monosacáridos, dispuestos en cadena lineal o ramificada. Son compuestos amorfos, insolubles en agua e insípidos.

4. A) MONOSASCARIDOS DE INTERES HUMANO: Polihidroxialdehidos (aldehidos polialcoholes), aldosas “osa”, aldohexosas con 6C. Polihidroxiacetona (cetona polialcoholes), cetonas, cetopentosa con 5C. Son sustancias reductoras, mas en medio alcalino. ISOMERIA: Cuando la luz polarizada se desvia en sentido del reloj se llaman Dextrógiro D como el –D- gliceraldehido (-OH hidroxilo a la derecha). Levógiro L en sentido contrario grupo hidroxilo a la izquierda. Los organismos superiores solo utilizan y sintetizan glúcidos de la serie D.

5. A:1) TRIOSAS: Aldotriosas: gliceraldehido. Cetotriosas: dihidroxiacetona. Las tetrosas, pentosas, hexosas, son derivados de estas triosas por la adición de grupos =CH.OH en las cadenas lineales. Son de interés por que forman esteres de fosfato. A:2) ALDOPENTOSA: Ribosa. A:3) ALDOHEXOSA: glucosa, galactosa y manosa. A:4) CETONA: fructuosa.

6. GLUCOSA (C6H12O6) DEXTROSA: La mas importante en fisiología por ser al combustible para la célula. Se encuentra libre en frutas maduras, sangre y en humores orgánicos de los animales. La unión de muchas moléculas de glucosa forman Polisacaridos como el almidón, celulosa, glucógeno, etc. Integran Disacaridos como la sacarosa y lactosa. Existen dos formas alfa y beta. Los anillos ciclo hexagonal, son derivados del ciclo heterociclicoPirano, es mas estable en soluciones. Los que tienen anillo pentagonal son Furano, estos se encuentran en la naturaleza.

7. D-Glucosa(una aldosa) α-D-Glucosa β-D-Glucosa Ciclación de la glucosa

8. GALACTOSA: No se encuentra en forma libre, se unen a otras como la glucosa y forman Disacaridos como el azúcar de la leche. Es menos dulce que la glucosa. Es epimero a la glucosa, defiere de esta en el C4. Presenta la forma cíclica piranosa, con anomeros alfa y beta.

9. MANOSA: Es una aldohexosa integrantes de oligosacaridos, asociados a glucoproteinas en animales. Se obtiene también por hidrólisis de polímeros vegetales como manano.

10. FRUCTUOSA: Llamado también levulosa es una cetohexosa (levorotatoria). Se encuentra en forma libre en frutas maduras y en la miel. Con la glucosa forma la sacarosa. Es mas dulce que la sacarosa y la glucosa, se usa en la preparación de bebidas carbonatadas y golosinas. Se puede producir, a partir del almidón de maíz, el cual es hidrolizado a glucosa y esta es convertida en fructuosa por isomerización enzimática.

11. PENTOSAS: La mas importante es la aldopentosa D-ribosa, componente de ARN. Se encuentran en forma cíclica tipo furanosa con anomeros alfa y beta. DESOXIAZUCARES: Son derivados de monosacáridos por perdida de oxigeno de uno de los grupos alcohol. El mas abundante es la 2-desoxribosa (se pierde oxigeno de la aldopentosa ribosa). Es importante por que participa, en la constitución del ADN. FUCOSA: Es derivado de la L-galactosa, por perdida de O2 en C6 (6-desoxi-L-galactosa). Forma parte de moléculas como glicoproteínas.

12. PRODUCTOS DE OXIDACION DE ALDOSAS: Las funciones aldehido, se oxida a carboxilo dando origen a ácidos aldonicos, se forma por oxidación del C1 de glucosa, se llama acido gluconico. La oxidación de C1-C6 de la aldosa forman ácidos dicarboxilicos llamados ácidos sacaricos o aldaricos. El derivado de la glucosa se llama acido glucorico o glucosacarido. Ácidos uronicos, se protege el C1 y se oxida el C6, son derivados aldosas. Los generados a partir de glucosa se llaman acido glucoronico. ESTERES FOSFORICOS: Por reacciones de fosforilacion forman D-gliceraldehido-3-fosfato y dihidroxiacetona fosfato.

13. AMINOAZUCARES: El grupo hidroxilo de un monosacáridos es sustituido por un grupo amina, estos son glucosamina y galactosamina. Forman parte de Polisacaridos y glicolipidos complejos como la quitina. Los compuestos nitrogenados con hexosas son: a) Acido muranico: son componentes de cadenas de Polisacaridos en glicoproteínas y glucolipidos de las membranas celulares. b) Acido muramico: el N-acetil-muramico, es componente de Polisacaridos de paredes bacterianas.

14. B) DISACARIDOS: Se forman por unión de 2 monosacáridos con perdida de una molécula de agua. B:1) MALTOSA: Azúcar de malta, producido por hidrólisis del almidón, catalizada por la amilasa. Algo dulce, muy soluble en agua. Formado por la unión del C1 de alfa-D-glucosa al C4 de otra D-glucosa. Es reductor, existe en forma alfa y beta.

15. B:2) LACTOSA: Es la union de galactosa y glucosa. Se encuentra en la leche, se forma por union entre el C1 de beta-D-galactosa y el C4 de D-glucosa. Presenta alfa y beta

16. B:3) SACAROSA: Formado por glucosa y fructuosa, unidas por enlace doblemente glicosidico, participa el C1 de alfa-glucosa y el C2 de beta-fructuosa. Es dextrógiro. Azúcar invertido MIEL, se forma por hidrólisis, donde predomina la forma levógira.

17. POLISACARIDOS Están formados por la unión de muchos monosacáridos, unidos por enlaces glucosidicos. A)Homopolisacaridos: son polímeros de un solo tipo de monosacáridos. B)Heteropolisacaridos: formados por mas de una clase de monosacáridos. Se llaman también glicanos: son compuestos blancos, amorfos, insípidos, no reductores. Son macromoléculas, algunas son insolubles en agua, otras forman soluciones coloidales.

18. A) HOMOPOLISACARIDOS: Las formadas por glucosa serán glucosanos o glucanos; por manosas mananos. A.1) ALMIDON: Reserva nutricia en vegetales. Principal carbohidrato, de la alimentación humana. Se encuentran en cereales, papa, ciertas legumbres. No tiene capacidad reductora. Esta compuesta por 2 glucanos: amilosa (20%)y la amilopectina (80%).

19. ALMIDON= AMILOSA Y AMILOPECTINA

20. AMILOSA: Esta compuesta de 1000 – 5000 unidades de D-glucosa Unidas por enlaces glucosidicos tipo alfa en C1-C4. AMILOPECTINA: Es de mayor tamaño de 600000 glucosas. Tiene ramificaciones de cadena lineales de 24-26 glucosas. Es de gran viscosidad, forma un gel estable (engrudo de almidón).

21. A.2) GLUCOGENO: Es un polímero de al-D-glucosa, semejante a la amilopectina, con estructura ramificada, con cadenas lineales de glucosa unidas por enlace alfa-1-4, insertas en otras por uniones alfa-1-6. Polisacárido de reserva de glucosa, en células animales. El hígado y musculo son los tejidos mas ricos en glucógeno. A.3) DEXTRINAS: Producto de la hidrólisis del almidón, por la amilasa. Dextrina limite producto remanente. La amilasa rompe uniones alfa-1-4 y no las uniones alfa-1-6.

22. GLUCOGENO ESTRUCTURA MOLECULAR

23. A.4) DEXTRANOS: Polisacaridos producidos por ciertos microorganismos. Son polímeros de D-glucosa, de estructura ramificada. Peso molecular 75 Kda, de alta viscosidad. Uso clínico: sirven para restaurar la volemia en caso de perdida aguda de sangre o plasma. A.5) INULINA: Es un fructusano formado por largas cadenas de fructuosa unidos por enlaces glucosidicos beta-2-1. Soluble en agua caliente. Es utilizado en pruebas funcionales de riñón, para medir filtración glomerular.

24. A.6) CELULOSA: Glucano con función estructural en vegetales. Pulpa de madera y algodón. Formada por mas de 10000 unidades de glucosa, con enlaces glucosidicos beta-1-4. El jugo digestivo humano no posee enzimas para hidrolizar. A.7) HEMICELULOSA. A.8) PECTINA: Polímero formado por acido galacturonico (enlaces beta-1-4).

25. CELULOSA Estructura de la celulosa; a la izquierda, β-glucosa; a la derecha, varias β-glucosa unidas.

26. Son moléculas con carga negativa atrae el Ca, agua y forman geles por lo que se utiliza en la industria de alimentos ( jaleas, mermeladas). Celulosa , hemicelulosa, pectinas, ligminas (vegetales), no pueden ser digeridos por el tracto intestinal humano; todos forman la fibra de la dieta. A.9) QUITINA: Polisacárido forma el exoesqueleto de los artrópodos (insectos y crustáceos). Formado por N-acetil-glucosamina, unidos por enlaces beta-1-4.

27. B) HETEROPOLISACARIDOS: Por hidrólisis dan mas de un tipo de monosacáridos, o sus derivados. Se asocian a proteínas, formando grandes complejos moleculares. B.1) GLUCOSAMINOGLICANOS: Llamados mucopolisacaridos (interés biológico). Son polímeros lineales, formado por la sucesión de unidades estructurales disacaricos, formados por acido uronico y una hexosamina, presentan grupos sulfato. Se encuentran en el espacio extracelular, sustancia fundamental del tejido conjuntivo. La heparina es intracelular. Existen varios tipos:

28. 1.) ACIDO HIALURONICO: Disacárido formado por acido-D-glucuronico, unidos por enlaces glucosidicos beta-1-3 a N-acetil-D-glucosamina. Es de mayor masa molecular. Forma soluciones viscosas (geles), con propiedades lubricantes. Se encuentra en sustancia intracelular, de tejido conectivo, piel, cartílago, humor vítreo, cordón umbilical, liquido sinovial

29. ACIDO HIALURONICO

30. 2.) CONDROITINDULFATO: Disacárido formado por acido D-glucoronico y N-acetil-D-galactosamina; posee sulfato (-SO-3), de acuerdo a la posición de estos se distinguen 2 tipos condroitein-4-sulfato (A), y condroitin-6-sulfato(C). Se encuentra en cartílago y hueso. 3.) DERMATANSULFATO: Formado por acido L-iduronico y N-acetil-D-galactosamina. Se encuentra en piel y tejido conjuntivo de otros órganos.

31. CONDROITINSULFATO Condroitina 4– y 6–sulfatos: Compuesto de D-glucoronatoy GalNAc-4- o 6-sulfatounión tipo β(1, 3)(la figura contiene GalNAc 4-sulfato)

32. DERMATANSULFATO Dermatan sulfatos: Compuestos de L-iduronato (muchos contienen sulfato)+ GalNAc-4-sulfatounión tipo α(1, 3

33. 4.) QUERATANSULFATO: Esta formado por galactosa y glucosaminaacetilada, esterificada por sulfato en C6. Se encuentra en cornea y cartílago 5.) HEPARINA: Disacárido formado por acido uronico y glucosamina, unidos por enlaces beta-1-4. Macromoleculas de mayor densidad, de cargas negativas, por esta característica se unen a proteínas. Enzimas, inhibidores de enzimas, proteínas de matriz extracelular. Citoquinas = anticoagulante. Otra acción aclaramiento del plasma sanguíneo, después de una comida rica en grasa; acelera la desaparición de los quilomicrones.

34. Queratan sulfatos: Compuestos de galactosa + GlcNAc-6-sulfatounión tipo β(1, 4)

35. HEPARINA Heparina y Heparan Sulfatos: Compuesto de iduronato-2-sulfato (D-glucuronato-2-sulfato)y N-sulfo-D-glucosamina-6-sulfatounión tipo α(1, 4)(heparan tienen menos sulfato que las heparinas)

36. 6.) HEPARANSULFATO: Semejante a la heparina. Es mas sulfatado, con menor cantidad de acido iduronico. Se encuentra en superficies celulares y matriz extracelular. Responsable de la adhesión entre células, regulación de enzimas, acción de las citoquinas.

37. B) PROTEOGLICANOS: Es la unión de glucosaminoglicanos con proteínas. Unidos por enlaces entre cadenas Polisacaridos y el hidroxilo de restos de serina o N- de restos de asparagina de la proteína. Mas de 100 cadenas de glicosaminoglicanos, se insertan en cada una de las proteínas. Interactúan con otras macromoléculas, por su naturaleza polianionica. En tejido conjuntivo se une por fuerzas electrostáticas, a la proteína colágeno. Atrae agua, por lo que gran parte del agua extracelular se encuentra fijado a ella.

39. Estructura de la unión de GAGs a la proteína en los proteoglicanos

40. El cartílago puede amortiguar fuerzas de compresión, gracias a estos polianiones. Pueden contener, condroitin sulfato, dermatan sulfato, o queratan sulfato. La longitud de las cadenas y su cantidad relativa, aumentan con la edad, hasta llegar al 50% del peso total de glucosaminiglicanos en la vejes. C) PEPTIDOGLICANOS: Forma la pared de las bacterias. Esta formado por polisacaridos N-acetil-D-glucosamina y acido N-acetil-muramico. Los antibióticos actúan sobre esta pared (penicilina)

41. D) GLICOPROTEINAS: Son proteínas conjugadas con CH, como grupo prostético. Sus cadenas glucosidicas son mas cortas(oligosacaridos), son ramificados y por hidrólisis dan dos monosacaridos diferentes. Se encuentran en: a) Proteínas de la cara externa de la membrana plasmática, llamada glicocalix. b) Proteínas plasmáticas. c) Proteínas excretadas por glándulas mucosas, digestivas, respiratorias, genitales. Algunas hormonas y enzimas.