Los péptidos están formados por la unión de aminoácidos mediante un enlace peptídico. Es un enlace covalente que se establece entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino del siguiente, dando lugar al desprendimiento de una molécula de agua.
http:///
Así pues, para formar péptidos los aminoácidos se van enlazando entre sí formando cadenas de longitud y secuencia variable. Para denominar a estas cadenas se utilizan prefijos convencionales como:
Clasificación de los Péptidos que atiende al numero de aminoácidos enlazados.
Oligopeptidos Menos de 10 aa
Dipeptidos 2 aa
Tripeptidos 3 aa
Tetrapeptidos 4 aa
Polipéptidos o cadenas polipeptídicas.- si el n º de aminoácidos es mayor de 10.
Cada péptido o polipéptido se suele escribir, convencionalmente, de izquierda a derecha, empezando por el extremo N-terminal que posee un grupo amino libre y finalizando por el extremo C-terminal en el que se encuentra un grupo carboxilo libre, de tal manera que el eje o esqueleto del péptido, formado por una unidad de seis átomos (-NH-CH-CO-), es idéntico a todos ellos. Lo que varía de unos péptidos a otros, y por extensión, de unas proteínas a otras, es el número, la naturaleza y el orden o secuencia de sus aminoácidos.
Si la hidrólisis de una proteína produce únicamente aminoácidos, la proteína se denomina simple. Si, en cambio, produce otros compuestos orgánicos o inorgánicos, denominados grupo prostético, la proteína se llama conjugada
ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL DE LAS PROTEINAS
La estructura tridimensional de las proteínas viene determinada por su secuencia de áá.
La función de una proteína depende de su estructura tridimensional
La estructura tridimensional de una proteína es única
Las fuerzas más importantes que estabilizan la estructura tridimensional son interacciones no covalentes.
La relación existente entre la secuencia de áá y la estructura de la proteína constituye aún una incógnita en algunos casos. Hay secuencias d áá muy diferentes que adoptan estructura similares, mientras que secuencias parecidas dan a veces estructuras diferentes.
La disposición espacial de los átomos de una proteína se denomina conformación. El término conformación se refiere a un estado estructural que puede interconvertirse con otros estados estructurales sin romper enlaces covalentes. Un cambio de conformación puede ser el resultado de la rotación de los enlaces sencillos. De entre las innumerables conformaciones posibles, siempre hay una que predomina, es la más estable.
Esquemáticamente se puede considerar que hay cuatro niveles estructurales:
Estructura primaria: incluye la secuencia de áá unidos por enlaces covalentes (peptídicos)
Estructura secundaria: corresponde a interacciones entre áá adyacentes. A menudo proteínas de tamaño grande tienen varios tipos de estructura secundaria
Estructura terciaria: corresponde a las interacciones de todos los áá
No siempre esta clara la frontera entre la secundaria y la terciaria.
Estructura cuaternaria implica relación entre varias cadenas polipeptídicas.
Los continuos avances en el estudio de las proteínas han hecho necesaria la definición de dos niveles estructurales adicionales a medio camino entre la estructura secundaria y la terciaria
La estructura supersecundaria son estructuras estables que se observan en muchas proteínas e incluso se repiten varias veces en una misma proteína.
El dominio son regiones mas compactas con funciones específicas.
Enlaces que estabilizan las conformaciones:
Covalentes: Puentes disulfuro
No covalentes: Interacciones hidrófobas, fuerzas de van der Waals, puentes de hidrógeno, interacciones iónicas.
martes, 27 de julio de 2010
Enlace peptídico
El enlace peptídico es un enlace covalente entre el grupo amino (–NH2) de un aminoácido y el grupo carboxilo (–COOH) de otro aminoácido. Los péptidos y las proteínas están formados por la unión de aminoácidos mediante enlaces peptídicos. El enlace peptídico implica la pérdida de una molécula de agua y la formación de un enlace covalente CO-NH. Es, en realidad, un enlace amida sustituido.
Podemos seguir añadiendo aminoácidos al péptido, pero siempre en el extremo COOH terminal.
Para nombrar el péptido se empieza por el NH2 terminal por acuerdo. Si el primer aminoácido de nuestro péptido fuera alanina y el segundo serina tendríamos el péptido alanil-serina.
Características estructurales del enlace
Podríamos pensar que una proteína puede adoptar miles de conformaciones debidas al giro libre en torno a los enlaces sencillos. Sin embargo, en su estado natural sólo adoptan una única conformación tridimensional que llamamos conformación nativa; que es directamente responsable de la actividad de la proteína.
Esto hizo pensar que no podía haber giro libre en todos los enlaces; y efectivamente, mediante difracción de Rayos X se vio que el enlace peptídico era más corto que un enlace sencillo normal, porque tiene un cierto carácter (60%) de enlace doble, ya que se estabiliza por resonancia.
Por esa razón no hay giro libre en torno a este enlace. Esta estabilización obliga a que los 4 átomos que forman en enlace peptídico más los dos carbonos que se encuentran en posición a (marcado con a en la ilustración) con respecto a dicho enlace, se encuentren en un plano paralelo a ello:
Enlace peptídico.
Esta ordenación planar rígida es el resultado de la estabilización por resonancia del enlace peptídico. Por ello, el armazón está constituido por la serie de planos sucesivos separados por grupos metileno sustituidos. Esto impone restricciones importantes al número posible de conformaciones que puede adoptar una proteína.
El O carbonílico y el hidrógeno amídico se encuentran en posición trans (uno a cada lado del plano); sin embargo, el resto de los enlaces (N-C y C-C) son enlaces sencillos verdaderos, con lo que podría haber giro. Pero no todos los giros son posibles.
Si denominamos "Φ" al valor del ángulo que puede adoptar el enlace N-C, y "Ψ" al del enlace C-C, sólo existirán unos valores permitidos para Φ y Ψ; y dependerá en gran medida del tamaño del grupo R.
Se producen nuevamente restricciones al giro libre, debido a las características de los grupos R sucesivos.
Los péptidos están formados por la unión de aminoácidos mediante un enlace peptídico. Es un enlace covalente que se establece entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino del siguiente, dando lugar al desprendimiento de una molécula de agua.
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Así pues, para formar péptidos los aminoácidos se van enlazando entre sí formando cadenas de longitud y secuencia variable. Para denominar a estas cadenas se utilizan prefijos convencionales como:
Clasificación de los Péptidos que atiende al numero de aminoácidos enlazados.
Oligopeptidos Menos de 10 aa
Dipeptidos 2 aa
Tripeptidos 3 aa
Tetrapeptidos 4 aa
Polipéptidos o cadenas polipeptídicas.- si el n º de aminoácidos es mayor de 10.
El enlace peptídico es un enlace covalente entre el grupo amino (–NH2) de un aminoácido y el grupo carboxilo (–COOH) de otro aminoácido. Los péptidos y las proteínas están formados por la unión de aminoácidos mediante enlaces peptídicos. El enlace peptídico implica la pérdida de una molécula de agua y la formación de un enlace covalente CO-NH. Es, en realidad, un enlace amida sustituido.
Podemos seguir añadiendo aminoácidos al péptido, pero siempre en el extremo COOH terminal.
Para nombrar el péptido se empieza por el NH2 terminal por acuerdo. Si el primer aminoácido de nuestro péptido fuera alanina y el segundo serina tendríamos el péptido alanil-serina.
Características estructurales del enlace
Podríamos pensar que una proteína puede adoptar miles de conformaciones debidas al giro libre en torno a los enlaces sencillos. Sin embargo, en su estado natural sólo adoptan una única conformación tridimensional que llamamos conformación nativa; que es directamente responsable de la actividad de la proteína.
Esto hizo pensar que no podía haber giro libre en todos los enlaces; y efectivamente, mediante difracción de Rayos X se vio que el enlace peptídico era más corto que un enlace sencillo normal, porque tiene un cierto carácter (60%) de enlace doble, ya que se estabiliza por resonancia.
Por esa razón no hay giro libre en torno a este enlace. Esta estabilización obliga a que los 4 átomos que forman en enlace peptídico más los dos carbonos que se encuentran en posición a (marcado con a en la ilustración) con respecto a dicho enlace, se encuentren en un plano paralelo a ello:
Enlace peptídico.
Esta ordenación planar rígida es el resultado de la estabilización por resonancia del enlace peptídico. Por ello, el armazón está constituido por la serie de planos sucesivos separados por grupos metileno sustituidos. Esto impone restricciones importantes al número posible de conformaciones que puede adoptar una proteína.
El O carbonílico y el hidrógeno amídico se encuentran en posición trans (uno a cada lado del plano); sin embargo, el resto de los enlaces (N-C y C-C) son enlaces sencillos verdaderos, con lo que podría haber giro. Pero no todos los giros son posibles.
Si denominamos "Φ" al valor del ángulo que puede adoptar el enlace N-C, y "Ψ" al del enlace C-C, sólo existirán unos valores permitidos para Φ y Ψ; y dependerá en gran medida del tamaño del grupo R.
Se producen nuevamente restricciones al giro libre, debido a las características de los grupos R sucesivos.
Los péptidos están formados por la unión de aminoácidos mediante un enlace peptídico. Es un enlace covalente que se establece entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino del siguiente, dando lugar al desprendimiento de una molécula de agua.
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Así pues, para formar péptidos los aminoácidos se van enlazando entre sí formando cadenas de longitud y secuencia variable. Para denominar a estas cadenas se utilizan prefijos convencionales como:
Clasificación de los Péptidos que atiende al numero de aminoácidos enlazados.
Oligopeptidos Menos de 10 aa
Dipeptidos 2 aa
Tripeptidos 3 aa
Tetrapeptidos 4 aa
Polipéptidos o cadenas polipeptídicas.- si el n º de aminoácidos es mayor de 10.
Enlace peptídico
El enlace peptídico es un enlace covalente entre el grupo amino (–NH2) de un aminoácido y el grupo carboxilo (–COOH) de otro aminoácido. Los péptidos y las proteínas están formados por la unión de aminoácidos mediante enlaces peptídicos. El enlace peptídico implica la pérdida de una molécula de agua y la formación de un enlace covalente CO-NH. Es, en realidad, un enlace amida sustituido.
Podemos seguir añadiendo aminoácidos al péptido, pero siempre en el extremo COOH terminal.
Para nombrar el péptido se empieza por el NH2 terminal por acuerdo. Si el primer aminoácido de nuestro péptido fuera alanina y el segundo serina tendríamos el péptido alanil-serina.
Características estructurales del enlace
Podríamos pensar que una proteína puede adoptar miles de conformaciones debidas al giro libre en torno a los enlaces sencillos. Sin embargo, en su estado natural sólo adoptan una única conformación tridimensional que llamamos conformación nativa; que es directamente responsable de la actividad de la proteína.
Esto hizo pensar que no podía haber giro libre en todos los enlaces; y efectivamente, mediante difracción de Rayos X se vio que el enlace peptídico era más corto que un enlace sencillo normal, porque tiene un cierto carácter (60%) de enlace doble, ya que se estabiliza por resonancia.
Por esa razón no hay giro libre en torno a este enlace. Esta estabilización obliga a que los 4 átomos que forman en enlace peptídico más los dos carbonos que se encuentran en posición a (marcado con a en la ilustración) con respecto a dicho enlace, se encuentren en un plano paralelo a ello:
Enlace peptídico.
Esta ordenación planar rígida es el resultado de la estabilización por resonancia del enlace peptídico. Por ello, el armazón está constituido por la serie de planos sucesivos separados por grupos metileno sustituidos. Esto impone restricciones importantes al número posible de conformaciones que puede adoptar una proteína.
El O carbonílico y el hidrógeno amídico se encuentran en posición trans (uno a cada lado del plano); sin embargo, el resto de los enlaces (N-C y C-C) son enlaces sencillos verdaderos, con lo que podría haber giro. Pero no todos los giros son posibles.
Si denominamos "Φ" al valor del ángulo que puede adoptar el enlace N-C, y "Ψ" al del enlace C-C, sólo existirán unos valores permitidos para Φ y Ψ; y dependerá en gran medida del tamaño del grupo R.
Se producen nuevamente restricciones al giro libre, debido a las características de los grupos R sucesivos.
Los péptidos están formados por la unión de aminoácidos mediante un enlace peptídico. Es un enlace covalente que se establece entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino del siguiente, dando lugar al desprendimiento de una molécula de agua.
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Así pues, para formar péptidos los aminoácidos se van enlazando entre sí formando cadenas de longitud y secuencia variable. Para denominar a estas cadenas se utilizan prefijos convencionales como:
Clasificación de los Péptidos que atiende al numero de aminoácidos enlazados.
Oligopeptidos Menos de 10 aa
Dipeptidos 2 aa
Tripeptidos 3 aa
Tetrapeptidos 4 aa
Polipéptidos o cadenas polipeptídicas.- si el n º de aminoácidos es mayor de 10.
Cada péptido o polipéptido se suele escribir, convencionalmente, de izquierda a derecha, empezando por el extremo N-terminal que posee un grupo amino libre y finalizando por el extremo C-terminal en el que se encuentra un grupo carboxilo libre, de tal manera que el eje o esqueleto del péptido, formado por una unidad de seis átomos (-NH-CH-CO-), es idéntico a todos ellos. Lo que varía de unos péptidos a otros, y por extensión, de unas proteínas a otras, es el número, la naturaleza y el orden o secuencia de sus aminoácidos.
Si la hidrólisis de una proteína produce únicamente aminoácidos, la proteína se denomina simple. Si, en cambio, produce otros compuestos orgánicos o inorgánicos, denominados grupo prostético, la proteína se llama conjugada
ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL DE LAS PROTEINAS
La estructura tridimensional de las proteínas viene determinada por su secuencia de áá.
La función de una proteína depende de su estructura tridimensional
La estructura tridimensional de una proteína es única
Las fuerzas más importantes que estabilizan la estructura tridimensional son interacciones no covalentes.
La relación existente entre la secuencia de áá y la estructura de la proteína constituye aún una incógnita en algunos casos. Hay secuencias d áá muy diferentes que adoptan estructura similares, mientras que secuencias parecidas dan a veces estructuras diferentes.
La disposición espacial de los átomos de una proteína se denomina conformación. El término conformación se refiere a un estado estructural que puede interconvertirse con otros estados estructurales sin romper enlaces covalentes. Un cambio de conformación puede ser el resultado de la rotación de los enlaces sencillos. De entre las innumerables conformaciones posibles, siempre hay una que predomina, es la más estable.
Esquemáticamente se puede considerar que hay cuatro niveles estructurales:
Estructura primaria: incluye la secuencia de áá unidos por enlaces covalentes (peptídicos)
Estructura secundaria: corresponde a interacciones entre áá adyacentes. A menudo proteínas de tamaño grande tienen varios tipos de estructura secundaria
Estructura terciaria: corresponde a las interacciones de todos los áá
No siempre esta clara la frontera entre la secundaria y la terciaria.
Estructura cuaternaria implica relación entre varias cadenas polipeptídicas.
Los continuos avances en el estudio de las proteínas han hecho necesaria la definición de dos niveles estructurales adicionales a medio camino entre la estructura secundaria y la terciaria
La estructura supersecundaria son estructuras estables que se observan en muchas proteínas e incluso se repiten varias veces en una misma proteína.
El dominio son regiones mas compactas con funciones específicas.
Enlaces que estabilizan las conformaciones:
Covalentes: Puentes disulfuro
No covalentes: Interacciones hidrófobas, fuerzas de van der Waals, puentes de hidrógeno, interacciones iónicas.
A pesar de ser los enlaces covalentes mucho más fuertes son las interacciones débiles las que tienen más importancia como fuerza estabilizadora de la estructura de las proteínas gracias al gran nº en que se encuentra presentes. La conformación de la proteína es más estable cuando tiene mayor número de enlaces débiles.
La mayor parte de las estructuras obedecen a dos reglas:
1. los restos hidrófobos deben encontrarse enterrados en el interior de la proteína, lejos del contacto del agua
2. Debe formarse el mayor nº de puentes de hidrógeno
Las proteínas insolubles y aquellas que se localizan en la membrana siguen reglas diferentes a causa de la función que realizan y del entorno en que se encuentran.
El enlace peptídico es un enlace covalente entre el grupo amino (–NH2) de un aminoácido y el grupo carboxilo (–COOH) de otro aminoácido. Los péptidos y las proteínas están formados por la unión de aminoácidos mediante enlaces peptídicos. El enlace peptídico implica la pérdida de una molécula de agua y la formación de un enlace covalente CO-NH. Es, en realidad, un enlace amida sustituido.
Podemos seguir añadiendo aminoácidos al péptido, pero siempre en el extremo COOH terminal.
Para nombrar el péptido se empieza por el NH2 terminal por acuerdo. Si el primer aminoácido de nuestro péptido fuera alanina y el segundo serina tendríamos el péptido alanil-serina.
Características estructurales del enlace
Podríamos pensar que una proteína puede adoptar miles de conformaciones debidas al giro libre en torno a los enlaces sencillos. Sin embargo, en su estado natural sólo adoptan una única conformación tridimensional que llamamos conformación nativa; que es directamente responsable de la actividad de la proteína.
Esto hizo pensar que no podía haber giro libre en todos los enlaces; y efectivamente, mediante difracción de Rayos X se vio que el enlace peptídico era más corto que un enlace sencillo normal, porque tiene un cierto carácter (60%) de enlace doble, ya que se estabiliza por resonancia.
Por esa razón no hay giro libre en torno a este enlace. Esta estabilización obliga a que los 4 átomos que forman en enlace peptídico más los dos carbonos que se encuentran en posición a (marcado con a en la ilustración) con respecto a dicho enlace, se encuentren en un plano paralelo a ello:
Enlace peptídico.
Esta ordenación planar rígida es el resultado de la estabilización por resonancia del enlace peptídico. Por ello, el armazón está constituido por la serie de planos sucesivos separados por grupos metileno sustituidos. Esto impone restricciones importantes al número posible de conformaciones que puede adoptar una proteína.
El O carbonílico y el hidrógeno amídico se encuentran en posición trans (uno a cada lado del plano); sin embargo, el resto de los enlaces (N-C y C-C) son enlaces sencillos verdaderos, con lo que podría haber giro. Pero no todos los giros son posibles.
Si denominamos "Φ" al valor del ángulo que puede adoptar el enlace N-C, y "Ψ" al del enlace C-C, sólo existirán unos valores permitidos para Φ y Ψ; y dependerá en gran medida del tamaño del grupo R.
Se producen nuevamente restricciones al giro libre, debido a las características de los grupos R sucesivos.
Los péptidos están formados por la unión de aminoácidos mediante un enlace peptídico. Es un enlace covalente que se establece entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino del siguiente, dando lugar al desprendimiento de una molécula de agua.
http:///
Así pues, para formar péptidos los aminoácidos se van enlazando entre sí formando cadenas de longitud y secuencia variable. Para denominar a estas cadenas se utilizan prefijos convencionales como:
Clasificación de los Péptidos que atiende al numero de aminoácidos enlazados.
Oligopeptidos Menos de 10 aa
Dipeptidos 2 aa
Tripeptidos 3 aa
Tetrapeptidos 4 aa
Polipéptidos o cadenas polipeptídicas.- si el n º de aminoácidos es mayor de 10.
Cada péptido o polipéptido se suele escribir, convencionalmente, de izquierda a derecha, empezando por el extremo N-terminal que posee un grupo amino libre y finalizando por el extremo C-terminal en el que se encuentra un grupo carboxilo libre, de tal manera que el eje o esqueleto del péptido, formado por una unidad de seis átomos (-NH-CH-CO-), es idéntico a todos ellos. Lo que varía de unos péptidos a otros, y por extensión, de unas proteínas a otras, es el número, la naturaleza y el orden o secuencia de sus aminoácidos.
Si la hidrólisis de una proteína produce únicamente aminoácidos, la proteína se denomina simple. Si, en cambio, produce otros compuestos orgánicos o inorgánicos, denominados grupo prostético, la proteína se llama conjugada
ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL DE LAS PROTEINAS
La estructura tridimensional de las proteínas viene determinada por su secuencia de áá.
La función de una proteína depende de su estructura tridimensional
La estructura tridimensional de una proteína es única
Las fuerzas más importantes que estabilizan la estructura tridimensional son interacciones no covalentes.
La relación existente entre la secuencia de áá y la estructura de la proteína constituye aún una incógnita en algunos casos. Hay secuencias d áá muy diferentes que adoptan estructura similares, mientras que secuencias parecidas dan a veces estructuras diferentes.
La disposición espacial de los átomos de una proteína se denomina conformación. El término conformación se refiere a un estado estructural que puede interconvertirse con otros estados estructurales sin romper enlaces covalentes. Un cambio de conformación puede ser el resultado de la rotación de los enlaces sencillos. De entre las innumerables conformaciones posibles, siempre hay una que predomina, es la más estable.
Esquemáticamente se puede considerar que hay cuatro niveles estructurales:
Estructura primaria: incluye la secuencia de áá unidos por enlaces covalentes (peptídicos)
Estructura secundaria: corresponde a interacciones entre áá adyacentes. A menudo proteínas de tamaño grande tienen varios tipos de estructura secundaria
Estructura terciaria: corresponde a las interacciones de todos los áá
No siempre esta clara la frontera entre la secundaria y la terciaria.
Estructura cuaternaria implica relación entre varias cadenas polipeptídicas.
Los continuos avances en el estudio de las proteínas han hecho necesaria la definición de dos niveles estructurales adicionales a medio camino entre la estructura secundaria y la terciaria
La estructura supersecundaria son estructuras estables que se observan en muchas proteínas e incluso se repiten varias veces en una misma proteína.
El dominio son regiones mas compactas con funciones específicas.
Enlaces que estabilizan las conformaciones:
Covalentes: Puentes disulfuro
No covalentes: Interacciones hidrófobas, fuerzas de van der Waals, puentes de hidrógeno, interacciones iónicas.
A pesar de ser los enlaces covalentes mucho más fuertes son las interacciones débiles las que tienen más importancia como fuerza estabilizadora de la estructura de las proteínas gracias al gran nº en que se encuentra presentes. La conformación de la proteína es más estable cuando tiene mayor número de enlaces débiles.
La mayor parte de las estructuras obedecen a dos reglas:
1. los restos hidrófobos deben encontrarse enterrados en el interior de la proteína, lejos del contacto del agua
2. Debe formarse el mayor nº de puentes de hidrógeno
Las proteínas insolubles y aquellas que se localizan en la membrana siguen reglas diferentes a causa de la función que realizan y del entorno en que se encuentran.
proteínas
Las proteínas son macromoléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos. El nombre proteína proviene de la palabra griega πρώτα ("prota"), que significa "lo primero" o del dios Proteo, por la cantidad de formas que pueden tomar.
Las proteínas desempeñan un papel fundamental para la vida y son las biomoléculas más versátiles y más diversas. Son imprescindibles para el crecimiento del organismo. Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes, entre las que destacan:
• Estructural (colágeno y queratina)
• Reguladora (insulina y hormona del crecimiento),
• Transportadora (hemoglobina),
• Defensiva (anticuerpos),
• Enzimática (sacarasa y pepsina),
• Contráctil (actina y miosina).
Las proteínas están formadas por aminoácidos.
Las proteínas de todos los seres vivos están determinadas mayoritariamente por su genética (con excepción de algunos péptidos antimicrobianos de síntesis no ribosomal), es decir, la información genética determina en gran medida qué proteínas tiene una célula, un tejido y un organismo.
Las proteínas se sintetizan dependiendo de cómo se encuentren regulados los genes que las codifican. Por lo tanto, son susceptibles a señales o factores externos. El conjunto de las proteínas expresadas en una circunstancia determinada es denominado proteoma.
Según su forma
Fibrosas: presentan cadenas polipeptídicas largas y una estructura secundaria atípica. Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas. Algunos ejemplos de éstas son queratina, colágeno y fibrina.
Globulares: se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esférica apretada o compacta dejando grupos hidrófobos hacia adentro de la proteína y grupos hidrófilos hacia afuera, lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua. La mayoría de las enzimas, anticuerpos, algunas hormonas y proteínas de transporte, son ejemplos de proteínas globulares.
Mixtas: posee una parte fibrilar (comúnmente en el centro de la proteína) y otra parte globular (en los extremos).
Según su composición química
Simples: su hidrólisis sólo produce aminoácidos. Ejemplos de estas son la insulina y el colágeno (globulares y fibrosas).
Conjugadas o heteroproteínas: su hidrólisis produce aminoácidos y otras sustancias no proteicas llamadas grupo prostético.
Las proteínas son compuestos químicos muy complejos que se encuentran en todas las células vivas: en la sangre, en la leche, en los huevos y en toda clase de semillas y pólenes. Hay ciertos elementos químicos que todas ellas poseen, pero los diversos tipos de proteínas los contienen en diferentes cantidades. En todas se encuentran un alto porcentaje de nitrógeno, así como de oxígeno, hidrógeno y carbono. En la mayor parte de ellas existe azufre, y en algunas fósforo y hierro.
Las proteínas son sustancias complejas, formadas por la unión de ciertas sustancias más simples llamadas aminoácidos, que los vegetales sintetizan a partir de los nitratos y las sales amoniacales del suelo. Los animales herbívoros reciben sus proteínas de las plantas; el hombre puede obtenerlas de las plantas o de los animales, pero las proteínas de origen animal son de mayor valor nutritivo que las vegetales. Esto se debe a que, de los aminoácidos que se conocen, que son veinticuatro, hay nueve que son imprescindibles para la vida, y es en las proteínas animales donde éstas se encuentran en mayor cantidad.
El valor químico (o "puntuación química") de una proteína se define como el cociente entre los miligramos del aminoácido limitante existentes por gramo de la proteína en cuestión y los miligramos del mismo aminoácido por gramo de una proteína de referencia. El aminoácido limitante es aquel en el que el déficit es mayor comparado con la proteína de referencia, es decir, aquel que, una vez realizado el cálculo, da un valor químico mas bajo. La "proteína de referencia" es una proteína teórica definida por la FAO con la composición adecuada para satisfacer correctamente las necesidades proteicas. Se han fijado distintas proteínas de referencia dependiendo de la edad, ya que las necesidades de aminoácidos esenciales son distintas. Las proteínas de los cereales son en general severamente deficientes en lisina, mientras que las de las leguminosas lo son en aminoácidos azufrados (metionina y cisteina). Las proteínas animales tienen en general composiciones mas próximas a la considerada ideal.
El valor químico de una proteína no tiene en cuenta otros factores, como la digestibilidad de la proteína o el hecho de que algunos aminoácidos pueden estar en formas químicas no utilizables.. Sin embargo, es el único fácilmente medible. Los otros parámetros utilizados para evaluar la calidad de una proteína (coeficiente de digestibilidad, valor biológico o utilización neta de proteína) se obtienen a partir de experimentos dietéticos con animales o con voluntarios humanos.
En disolución acuosa, los aminoácidos muestran un comportamiento anfótero, es decir pueden ionizarse, dependiendo del pH, como un ácido liberando protones y quedando (-COO'), o como base , los grupos -NH2 captan protones, quedando como (-NH3+ ), o pueden aparecer como ácido y base a la vez. En este caso los aminoácidos se ionizan doblemente, apareciendo una forma dipolar iónica llamada zwitterion
Aminoácidos
Un aminoácido, como su nombre indica, es una molécula orgánica con un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilico (-COOH; ácido). Los aminoácidos más frecuentes y de mayor interés son aquellos que forman parte de las proteínas. Dos aminoácidos se combinan en una reacción de condensación que libera agua formando un enlace peptídico. Estos dos "residuos" aminoacídicos forman un dipéptido. Si se une un tercer aminoácido se forma un tripéptido y así, sucesivamente, para formar un polipéptido. Esta reacción ocurre de manera natural en los ribosomas, tanto los que están libres en el citosol como los asociados al retículo endoplasmático.
Todos los aminoácidos componentes de las proteínas son alfa-aminoácidos, lo que indica que el grupo amino está unido al carbono alfa, es decir, al carbono contiguo al grupo carboxilo. Por lo tanto, están formados por un carbono alfa unido a un grupo carboxilo, a un grupo amino, a un hidrógeno y a una cadena (habitualmente denominada R) de estructura variable, que determina la identidad y las propiedades de los diferentes aminoácidos; existen cientos de cadenas R por lo que se conocen cientos de aminoácidos diferentes, pero sólo 20 forman parte de las proteínas y tienen codones específicos en el código genético.
La unión de varios aminoácidos da lugar a cadenas llamadas polipéptidos o simplemente péptidos, que se denominan proteínas cuando la cadena polipeptídica supera los 50 aminoácidos o la masa molecular total supera las 5.000 uma.
La estructura general de un aminoácido se establece por la presencia de un carbono central alfa unido a: un grupo carboxilo (rojo en la figura), un grupo amino (verde), un hidrógeno (en negro) y la cadena lateral (azul):
"R" representa la cadena lateral, específica para cada aminoácido. Técnicamente hablando, se los denomina alfa-aminoácidos, debido a que el grupo amino (–NH2) se encuentra a un átomo de distancia del grupo carboxilo (–COOH). Como dichos grupos funcionales poseen H en sus estructuras químicas, son grupos susceptibles a los cambios de pH; por eso, al pH de la célula prácticamente ningún aminoácido se encuentra de esa forma, sino que se encuentra ionizado.
Los aminoácidos a pH bajo (ácido) se encuentran mayoritariamente en su forma catiónica (con carga positiva), y a pH alto (básico) se encuentran en su forma aniónica (con carga negativa). Sin embargo, existe un pH especifico para cada aminoácido, donde la carga positiva y la carga negativa son de la misma magnitud y el conjunto de la molécula es eléctricamente neutro. En este estado se dice que el aminoácido se encuentra en su forma de ion dipolar o zwitterión.
Existen muchas formas de clasificar los aminoácidos; las tres formas que se presentan a continuación son las más comunes.
Según las propiedades de su cadena
Otra forma de clasificar los aminoácidos de acuerdo a su cadena lateral.
Los aminoácidos se clasifican habitualmente según las propiedades de su cadena lateral:
• Neutros polares, polares o hidrófilos : Serina (Ser, S), Treonina (Thr, T), Cisteína (Cys, C), Asparagina (Asn, N), Glutamina (Gln, Q) y Tirosina (Tyr, Y).
• Neutros no polares, apolares o hidrófobos: Glicina (Gly, G), Alanina (Ala, A), Valina (Val, V), Leucina (Leu, L), Isoleucina (Ile, I), Metionina (Met, M), Prolina (Pro, P), Fenilalanina (Phe, F) y Triptófano (Trp, W).
• Con carga negativa, o ácidos: Ácido aspártico (Asp, D) y Ácido glutámico (Glu, E).
• Con carga positiva, o básicos: Lisina (Lys, K), Arginina (Arg, R) e Histidina (His, H).
• Aromáticos: Fenilalanina (Phe, F), Tirosina (Tyr, Y) y Triptófano (Trp, W) (ya incluidos en los grupos neutros polares y neutros no polares).
Según su obtención
A los aminoácidos que necesitan ser ingeridos por el cuerpo para obtenerlos se los llama esenciales; la carencia de estos aminoácidos en la dieta limita el desarrollo del organismo, ya que no es posible reponer las células de los tejidos que mueren o crear tejidos nuevos, en el caso del crecimiento. Para el ser humano, los aminoácidos esenciales son:
• Valina (Val)
• Leucina (Leu)
• Treonina (Thr)
• Lisina (Lys)
• Triptófano (Trp)
• Histidina (His)
• Fenilalanina (Phe)
• Isoleucina (Ile)
• Arginina (Arg)
• Metionina (Met)
A los aminoácidos que pueden ser sintetizados por el cuerpo se los conoce como no esenciales y son:
• Alanina (Ala)
• Prolina (Pro)
• Glicina (Gly)
• Serina (Ser)
• Cisteína (Cys)
• Asparagina (Asn)
• Glutamina (Gln)
• Tirosina (Tyr)
• Ácido aspártico (Asp)
• Ácido glutámico (Glu)
Estas clasificaciones varían según la especie. Se han aislado cepas de bacterias con requerimientos diferenciales de cada tipo de aminoácido.
Los datos actuales en cuanto a número de aminoácidos y de enzimas ARNt sintetasas se contradicen hasta el momento, puesto que se ha comprobado que existen 22 aminoácidos distintos que intervienen en la composición de las cadenas polipeptídicas y que las enzimas ARNt sintetasas no son siempre exclusivas para cada aminoácido. El aminoácido número 21 es la Selenocisteína que aparece en eucariotas y procariotas y el número 22 la Pirrolisina, que aparece sólo en arqueas (o arqueobacterias).
Péptido
Los péptidos son un tipo de moléculas formadas por la unión de varios aminoácidos mediante enlaces peptídicos, o enlace triple con una conjugacion de ADN (ácido desoxirribonucleico)
Los péptidos, al igual que las proteínas, están presentes en la naturaleza y son responsables por un gran número de funciones, muchas de las cuales todavía no se conocen.
La unión de un bajo número de aminoácidos da lugar a un péptido:
• Oligopéptido: menos de 10 aminoácidos.
• Polipéptido: más de 10 aminoácidos.
• Proteína: más de 100 aminoácidos. Las proteínas con una sola cadena polipeptídica se denominan proteínas monoméricas, mientras que las compuestas de más de una cadena polipeptídica se conocen como proteínas multiméricas.
Los péptidos se diferencian de las proteínas en que son más pequeños (tienen menos de diez mil o doce mil Daltons) y que las proteínas pueden estár formadas por la únión de varios polipéptidos y a veces grupos prostéticos. Un ejemplo de polipéptido es la insulina, compuesta de 55 aminoácidos y conocida como una hormona de acuerdo a la función que tiene en el organismo de los seres humanos.
Puesto que tienen un grupo amino-terminal y un carboxilo-terminal; y pueden tener grupos R ionizables, los péptidos tienen un comportamiento ácido/básico similar al de los aminoácidos.
Los péptidos, al igual que aminoácidos y proteínas son biomoléculas con un caracter anfótero que permiten la regulación homeostática de los organismos.
Es de destacar este comportamiento en las enzimas, péptidos que funcionan como catalizadores biológicos de las reacciones metabólicas, ya que tienen una valencia de actuación dentro de ciertos niveles de pH. En caso de superarse se produce una descompensación de cargas en la superficie de la enzima, que pierde su estructura y su función
Reacciones
En cuanto a las reacciones del grupo amino, es muy interesante la reacción con el reactivo de Sanger para secuenciar, ya que si tenemos el 2,4-dinitrofenil-péptido y lo hidrolizamos por hidrólisis ácida, se hidrolizarán todos los enlaces peptídicos y obtendremos el dinitrofenil del primer aminoácido de la secuencia, el NH2 terminal, más el resto de los aminoácidos disgregados en el medio.
Con esta reacción Sanger consiguió secuenciar la insulina.
En esta reacción, el núcleo coloreado de dinitrobenceno se une al átomo de nitrógeno del aminoácido para producir un derivado amarillo, el derivado 2,4-dinitrofenil o DNP-aminoácido. El compuesto DNFB reaccionara con el grupo amino libre del extremo amino de un polipéptido, así como también con los grupos amino de los aminoácidos libres. El enlace C – N que se forma es por lo general mucho más estable que un enlace peptídico. De esta forma, haciendo reaccionar una proteína nativa o un polipéptido intacto con el DNFB, hidrolizando la proteína en ácido y aislando los DNP-aminoácidos coloreados, puede identificarse el grupo amino terminal del aminoácido en una cadena polipeptídica. El grupo amino-terminal de la lisina y algunos otros grupos funcionales de las cadenas laterales también reaccionaran con el DNFB.
Sin embargo, después de la hidrólisis, solo el derivado del grupo amino terminal del aminoácido original tendrá su grupo α-amino bloqueado; asimismo, tales DNP-α-aminoácidos pueden separarse de otros derivados DNP mediante procedimientos de extracción simples. Con cualquiera de los variados métodos cromatograficos se podrá identificar a los DNP-α-aminoácidos
Pero este proceso consume mucha energía, ya que, teniendo el primer aminoácido hay que obtener los demás rompiendo por otras zonas. Esto se evita con el procedimiento de Edman (también es una reacción de aminoácidos): Como la ciclación se da en condiciones ácidas suaves, no se rompen los enlaces, y se da la feniltiohidantoína del aminoácido NH2-terminal + el resto del péptido intacto.
Se separan ambos compuestos y por cromatografía se detecta. Con el resto del péptido se sigue con el mismo procedimiento hasta tener la secuencia completa. Éste método se conoce como Degradación de Edman, y es la reacción que usan los secuenciadores automáticos de proteínas. Pero estos secuenciadores sólo pueden secuenciar los 20-30 primeros aminoácidos, por lo que tendremos que hidrolizar y seguír después. Esto es porque el rendimiento no es del 100% y perdemos péptido poco a poco, y al final no nos queda. Sólo las enzimas consiguen un rendimiento al 100%.
Las proteínas son macromoléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos. El nombre proteína proviene de la palabra griega πρώτα ("prota"), que significa "lo primero" o del dios Proteo, por la cantidad de formas que pueden tomar.
Las proteínas desempeñan un papel fundamental para la vida y son las biomoléculas más versátiles y más diversas. Son imprescindibles para el crecimiento del organismo. Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes, entre las que destacan:
• Estructural (colágeno y queratina)
• Reguladora (insulina y hormona del crecimiento),
• Transportadora (hemoglobina),
• Defensiva (anticuerpos),
• Enzimática (sacarasa y pepsina),
• Contráctil (actina y miosina).
Las proteínas están formadas por aminoácidos.
Las proteínas de todos los seres vivos están determinadas mayoritariamente por su genética (con excepción de algunos péptidos antimicrobianos de síntesis no ribosomal), es decir, la información genética determina en gran medida qué proteínas tiene una célula, un tejido y un organismo.
Las proteínas se sintetizan dependiendo de cómo se encuentren regulados los genes que las codifican. Por lo tanto, son susceptibles a señales o factores externos. El conjunto de las proteínas expresadas en una circunstancia determinada es denominado proteoma.
Según su forma
Fibrosas: presentan cadenas polipeptídicas largas y una estructura secundaria atípica. Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas. Algunos ejemplos de éstas son queratina, colágeno y fibrina.
Globulares: se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esférica apretada o compacta dejando grupos hidrófobos hacia adentro de la proteína y grupos hidrófilos hacia afuera, lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua. La mayoría de las enzimas, anticuerpos, algunas hormonas y proteínas de transporte, son ejemplos de proteínas globulares.
Mixtas: posee una parte fibrilar (comúnmente en el centro de la proteína) y otra parte globular (en los extremos).
Según su composición química
Simples: su hidrólisis sólo produce aminoácidos. Ejemplos de estas son la insulina y el colágeno (globulares y fibrosas).
Conjugadas o heteroproteínas: su hidrólisis produce aminoácidos y otras sustancias no proteicas llamadas grupo prostético.
Las proteínas son compuestos químicos muy complejos que se encuentran en todas las células vivas: en la sangre, en la leche, en los huevos y en toda clase de semillas y pólenes. Hay ciertos elementos químicos que todas ellas poseen, pero los diversos tipos de proteínas los contienen en diferentes cantidades. En todas se encuentran un alto porcentaje de nitrógeno, así como de oxígeno, hidrógeno y carbono. En la mayor parte de ellas existe azufre, y en algunas fósforo y hierro.
Las proteínas son sustancias complejas, formadas por la unión de ciertas sustancias más simples llamadas aminoácidos, que los vegetales sintetizan a partir de los nitratos y las sales amoniacales del suelo. Los animales herbívoros reciben sus proteínas de las plantas; el hombre puede obtenerlas de las plantas o de los animales, pero las proteínas de origen animal son de mayor valor nutritivo que las vegetales. Esto se debe a que, de los aminoácidos que se conocen, que son veinticuatro, hay nueve que son imprescindibles para la vida, y es en las proteínas animales donde éstas se encuentran en mayor cantidad.
El valor químico (o "puntuación química") de una proteína se define como el cociente entre los miligramos del aminoácido limitante existentes por gramo de la proteína en cuestión y los miligramos del mismo aminoácido por gramo de una proteína de referencia. El aminoácido limitante es aquel en el que el déficit es mayor comparado con la proteína de referencia, es decir, aquel que, una vez realizado el cálculo, da un valor químico mas bajo. La "proteína de referencia" es una proteína teórica definida por la FAO con la composición adecuada para satisfacer correctamente las necesidades proteicas. Se han fijado distintas proteínas de referencia dependiendo de la edad, ya que las necesidades de aminoácidos esenciales son distintas. Las proteínas de los cereales son en general severamente deficientes en lisina, mientras que las de las leguminosas lo son en aminoácidos azufrados (metionina y cisteina). Las proteínas animales tienen en general composiciones mas próximas a la considerada ideal.
El valor químico de una proteína no tiene en cuenta otros factores, como la digestibilidad de la proteína o el hecho de que algunos aminoácidos pueden estar en formas químicas no utilizables.. Sin embargo, es el único fácilmente medible. Los otros parámetros utilizados para evaluar la calidad de una proteína (coeficiente de digestibilidad, valor biológico o utilización neta de proteína) se obtienen a partir de experimentos dietéticos con animales o con voluntarios humanos.
En disolución acuosa, los aminoácidos muestran un comportamiento anfótero, es decir pueden ionizarse, dependiendo del pH, como un ácido liberando protones y quedando (-COO'), o como base , los grupos -NH2 captan protones, quedando como (-NH3+ ), o pueden aparecer como ácido y base a la vez. En este caso los aminoácidos se ionizan doblemente, apareciendo una forma dipolar iónica llamada zwitterion
Aminoácidos
Un aminoácido, como su nombre indica, es una molécula orgánica con un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilico (-COOH; ácido). Los aminoácidos más frecuentes y de mayor interés son aquellos que forman parte de las proteínas. Dos aminoácidos se combinan en una reacción de condensación que libera agua formando un enlace peptídico. Estos dos "residuos" aminoacídicos forman un dipéptido. Si se une un tercer aminoácido se forma un tripéptido y así, sucesivamente, para formar un polipéptido. Esta reacción ocurre de manera natural en los ribosomas, tanto los que están libres en el citosol como los asociados al retículo endoplasmático.
Todos los aminoácidos componentes de las proteínas son alfa-aminoácidos, lo que indica que el grupo amino está unido al carbono alfa, es decir, al carbono contiguo al grupo carboxilo. Por lo tanto, están formados por un carbono alfa unido a un grupo carboxilo, a un grupo amino, a un hidrógeno y a una cadena (habitualmente denominada R) de estructura variable, que determina la identidad y las propiedades de los diferentes aminoácidos; existen cientos de cadenas R por lo que se conocen cientos de aminoácidos diferentes, pero sólo 20 forman parte de las proteínas y tienen codones específicos en el código genético.
La unión de varios aminoácidos da lugar a cadenas llamadas polipéptidos o simplemente péptidos, que se denominan proteínas cuando la cadena polipeptídica supera los 50 aminoácidos o la masa molecular total supera las 5.000 uma.
La estructura general de un aminoácido se establece por la presencia de un carbono central alfa unido a: un grupo carboxilo (rojo en la figura), un grupo amino (verde), un hidrógeno (en negro) y la cadena lateral (azul):
"R" representa la cadena lateral, específica para cada aminoácido. Técnicamente hablando, se los denomina alfa-aminoácidos, debido a que el grupo amino (–NH2) se encuentra a un átomo de distancia del grupo carboxilo (–COOH). Como dichos grupos funcionales poseen H en sus estructuras químicas, son grupos susceptibles a los cambios de pH; por eso, al pH de la célula prácticamente ningún aminoácido se encuentra de esa forma, sino que se encuentra ionizado.
Los aminoácidos a pH bajo (ácido) se encuentran mayoritariamente en su forma catiónica (con carga positiva), y a pH alto (básico) se encuentran en su forma aniónica (con carga negativa). Sin embargo, existe un pH especifico para cada aminoácido, donde la carga positiva y la carga negativa son de la misma magnitud y el conjunto de la molécula es eléctricamente neutro. En este estado se dice que el aminoácido se encuentra en su forma de ion dipolar o zwitterión.
Existen muchas formas de clasificar los aminoácidos; las tres formas que se presentan a continuación son las más comunes.
Según las propiedades de su cadena
Otra forma de clasificar los aminoácidos de acuerdo a su cadena lateral.
Los aminoácidos se clasifican habitualmente según las propiedades de su cadena lateral:
• Neutros polares, polares o hidrófilos : Serina (Ser, S), Treonina (Thr, T), Cisteína (Cys, C), Asparagina (Asn, N), Glutamina (Gln, Q) y Tirosina (Tyr, Y).
• Neutros no polares, apolares o hidrófobos: Glicina (Gly, G), Alanina (Ala, A), Valina (Val, V), Leucina (Leu, L), Isoleucina (Ile, I), Metionina (Met, M), Prolina (Pro, P), Fenilalanina (Phe, F) y Triptófano (Trp, W).
• Con carga negativa, o ácidos: Ácido aspártico (Asp, D) y Ácido glutámico (Glu, E).
• Con carga positiva, o básicos: Lisina (Lys, K), Arginina (Arg, R) e Histidina (His, H).
• Aromáticos: Fenilalanina (Phe, F), Tirosina (Tyr, Y) y Triptófano (Trp, W) (ya incluidos en los grupos neutros polares y neutros no polares).
Según su obtención
A los aminoácidos que necesitan ser ingeridos por el cuerpo para obtenerlos se los llama esenciales; la carencia de estos aminoácidos en la dieta limita el desarrollo del organismo, ya que no es posible reponer las células de los tejidos que mueren o crear tejidos nuevos, en el caso del crecimiento. Para el ser humano, los aminoácidos esenciales son:
• Valina (Val)
• Leucina (Leu)
• Treonina (Thr)
• Lisina (Lys)
• Triptófano (Trp)
• Histidina (His)
• Fenilalanina (Phe)
• Isoleucina (Ile)
• Arginina (Arg)
• Metionina (Met)
A los aminoácidos que pueden ser sintetizados por el cuerpo se los conoce como no esenciales y son:
• Alanina (Ala)
• Prolina (Pro)
• Glicina (Gly)
• Serina (Ser)
• Cisteína (Cys)
• Asparagina (Asn)
• Glutamina (Gln)
• Tirosina (Tyr)
• Ácido aspártico (Asp)
• Ácido glutámico (Glu)
Estas clasificaciones varían según la especie. Se han aislado cepas de bacterias con requerimientos diferenciales de cada tipo de aminoácido.
Los datos actuales en cuanto a número de aminoácidos y de enzimas ARNt sintetasas se contradicen hasta el momento, puesto que se ha comprobado que existen 22 aminoácidos distintos que intervienen en la composición de las cadenas polipeptídicas y que las enzimas ARNt sintetasas no son siempre exclusivas para cada aminoácido. El aminoácido número 21 es la Selenocisteína que aparece en eucariotas y procariotas y el número 22 la Pirrolisina, que aparece sólo en arqueas (o arqueobacterias).
Péptido
Los péptidos son un tipo de moléculas formadas por la unión de varios aminoácidos mediante enlaces peptídicos, o enlace triple con una conjugacion de ADN (ácido desoxirribonucleico)
Los péptidos, al igual que las proteínas, están presentes en la naturaleza y son responsables por un gran número de funciones, muchas de las cuales todavía no se conocen.
La unión de un bajo número de aminoácidos da lugar a un péptido:
• Oligopéptido: menos de 10 aminoácidos.
• Polipéptido: más de 10 aminoácidos.
• Proteína: más de 100 aminoácidos. Las proteínas con una sola cadena polipeptídica se denominan proteínas monoméricas, mientras que las compuestas de más de una cadena polipeptídica se conocen como proteínas multiméricas.
Los péptidos se diferencian de las proteínas en que son más pequeños (tienen menos de diez mil o doce mil Daltons) y que las proteínas pueden estár formadas por la únión de varios polipéptidos y a veces grupos prostéticos. Un ejemplo de polipéptido es la insulina, compuesta de 55 aminoácidos y conocida como una hormona de acuerdo a la función que tiene en el organismo de los seres humanos.
Puesto que tienen un grupo amino-terminal y un carboxilo-terminal; y pueden tener grupos R ionizables, los péptidos tienen un comportamiento ácido/básico similar al de los aminoácidos.
Los péptidos, al igual que aminoácidos y proteínas son biomoléculas con un caracter anfótero que permiten la regulación homeostática de los organismos.
Es de destacar este comportamiento en las enzimas, péptidos que funcionan como catalizadores biológicos de las reacciones metabólicas, ya que tienen una valencia de actuación dentro de ciertos niveles de pH. En caso de superarse se produce una descompensación de cargas en la superficie de la enzima, que pierde su estructura y su función
Reacciones
En cuanto a las reacciones del grupo amino, es muy interesante la reacción con el reactivo de Sanger para secuenciar, ya que si tenemos el 2,4-dinitrofenil-péptido y lo hidrolizamos por hidrólisis ácida, se hidrolizarán todos los enlaces peptídicos y obtendremos el dinitrofenil del primer aminoácido de la secuencia, el NH2 terminal, más el resto de los aminoácidos disgregados en el medio.
Con esta reacción Sanger consiguió secuenciar la insulina.
En esta reacción, el núcleo coloreado de dinitrobenceno se une al átomo de nitrógeno del aminoácido para producir un derivado amarillo, el derivado 2,4-dinitrofenil o DNP-aminoácido. El compuesto DNFB reaccionara con el grupo amino libre del extremo amino de un polipéptido, así como también con los grupos amino de los aminoácidos libres. El enlace C – N que se forma es por lo general mucho más estable que un enlace peptídico. De esta forma, haciendo reaccionar una proteína nativa o un polipéptido intacto con el DNFB, hidrolizando la proteína en ácido y aislando los DNP-aminoácidos coloreados, puede identificarse el grupo amino terminal del aminoácido en una cadena polipeptídica. El grupo amino-terminal de la lisina y algunos otros grupos funcionales de las cadenas laterales también reaccionaran con el DNFB.
Sin embargo, después de la hidrólisis, solo el derivado del grupo amino terminal del aminoácido original tendrá su grupo α-amino bloqueado; asimismo, tales DNP-α-aminoácidos pueden separarse de otros derivados DNP mediante procedimientos de extracción simples. Con cualquiera de los variados métodos cromatograficos se podrá identificar a los DNP-α-aminoácidos
Pero este proceso consume mucha energía, ya que, teniendo el primer aminoácido hay que obtener los demás rompiendo por otras zonas. Esto se evita con el procedimiento de Edman (también es una reacción de aminoácidos): Como la ciclación se da en condiciones ácidas suaves, no se rompen los enlaces, y se da la feniltiohidantoína del aminoácido NH2-terminal + el resto del péptido intacto.
Se separan ambos compuestos y por cromatografía se detecta. Con el resto del péptido se sigue con el mismo procedimiento hasta tener la secuencia completa. Éste método se conoce como Degradación de Edman, y es la reacción que usan los secuenciadores automáticos de proteínas. Pero estos secuenciadores sólo pueden secuenciar los 20-30 primeros aminoácidos, por lo que tendremos que hidrolizar y seguír después. Esto es porque el rendimiento no es del 100% y perdemos péptido poco a poco, y al final no nos queda. Sólo las enzimas consiguen un rendimiento al 100%.
El peptidoglucano o mureína es un copolímero formado por una secuencia alternante de N-acetil-glucosamina y el ácido N-acetilmurámico unidos mediante enlaces β-1,4. La cadena es recta y no ramificada. Constituye la estructura básica de la pared celular de las bacterias y de las Prochlorophyta. Las arqueobacterias no poseen mureína, sino pseudopeptidoglicano formado por N-acetil-glucosamina unida a N-acetiltalosaminomurámico mediante enlace β-1,3.
Los proteoglicanos son una gran familia de glicoproteínas formadas por un núcleo proteico al que se encuentran unidos covalentemente un tipo especial de polisacáridos denominados glicosilaminoglicanos (GAG).
Los proteoglicanos se encuentran unidos a la membrana celular en contacto con la matriz extracelular. Actúan como moduladores de señales en procesos de comunicación entre la célula y su entorno.
Muchas enfermedades hereditarias (como el síndrome de Simpson-Golabi-Behmel o el síndrome de Ehlers-Danlos) están asociadas a fallos en la biosíntesis de proteoglicanos o de GAG.
Clasificación según el tipo de GAG
Atendiendo al tipo de glucosaminoglucano que se encuentre unido a la proteína, los proteoglicanos se pueden clasificar en:
• Proteoglicanos tipo heparán sulfato: el GAG es de tipo heparán sulfato, es decir, formado por repeticiones de un disacárido formado por N-acetilglucosamina y ácido glucurónico unidos mediante un enlace β1→4.
• Proteoglicanos tipo condroitín sulfato
• Las cadenas de polisacáridos son muy rígidas e hidrofílicas por lo que tienden a ocupar grandes volúmenes en relación a su masa formado geles: su elevada carga negativa hace que atraiga grandes números de cationes sobre todo Na+ que, debido a su capacidad osmótica hace que se retengan grandes cantidades de agua en la matriz extracelular, produciendo una presión de turgencia que capacita a la matriz a oponerse a fuerzas de compresión Salvo el ácido hialurónico los demás glucosaminoglucanos están unidos covalentemente a una proteína formando proteoglucanos. La cadena de proteína es sintetizada en ribosomas unido a la membrana acumulándose en la luz del retículo endoplásmico. La unión del glucosaminoglucanos a la proteína tiene lugar en el Golgi.
• En principio los proteoglucanos poseen una heterogeneidad potencial casi ilimitada. Cada proteína central varía mucho en cuanto al número y al tipo de cadenas de glucosaminoglucanos que se une a ellas. Además en cada glucosaminoglucano el patrón repetitivo de los disacáridos puede ser modificado por una compleja distribución de grupos sulfatos Es difícil clasificarlos por su gran variedad, es mejor considerarlos como un grupo diverso de glucoproteínas muy glucosiladas cuyas funciones dependen tanto de su proteína central como de sus cadenas de glucosaminoglucanos.
Dada su diversidad estructural los proteoglucanos también tienen una diversidad de funciones tanto en la matriz extracelular como en la célula.
En la matriz extracelular
• Mantienen hidratada la matriz extracelular
• Las cadenas de glucosaminoglucanos pueden generar geles de poros de diferente tamaño, por lo que pueden intervenir como filtro selectivo en la regulación del tráfico de moléculas y de células, seleccionándolas en función de su tamaño, su carga o ambas cosas.
• Los glucosaminoglucanos y proteoglucanos se asocian formando enormes complejos polímericos. También se asocian con otros elementos de la matriz extracelular como el colágeno y con redes proteicas de la lámina basal formado estructuras muy complejas.
• El agrecano rodea el cartílago y la ayuda a soportar las fuerzas de compresión
En la membrana plasmática
No todos los proteoglucanos son componentes secretados a la matriz extracelular. Algunos son componentes integrales de las membranas plasmáticas. Algunos actúan como correceptores que colaboran con los receptores de la superficie celular, tanto en la unión celular a la matriz extracelular como iniciando las respuestas de las células a algunas proteínas de señalización. Los más caracterizados son los sindícanos. Los proteoglucanos desempeñan un papel importante en la señalización celular ya que unen diversa moléculas de señalización. Pudiendo aumentar o disminuir su capacidad señalizadora.
Los proteoglucanos también se unen y regulan las actividades de otros tipos de proteínas de secreción, como enzimas proteolíticas y sus inhibidores. La unión del proteoglucanos podría afectar a la enzima por alguno de estos mecanismos. Se cree que los proteoglucanos actúan de todas estas maneras:
• Inmovilizando a la proteína cerca del lugar donde se secreta, restringiendo su alcance de acción.
• Bloqueando estéricamente la actividad de la proteína
• Proporcionando una reserva de proteína para su liberación posterior
• Protegiendo a la enzima frente a degradaciones proteolíticas, prolongando su acción
• Alterando o concentrando la proteína haciendo más efectiva su exposición a los receptores de superficie celular.
glicoproteínas
Las glicoproteínas o glucoproteínas son moléculas compuestas por una proteína unida a uno o varios hidratos de carbono, simples o compuestos. Tienen entre otras funciones el reconocimiento celular cuando están presentes en la superficie de las membranas plasmáticas (glucocálix).
El término glicoproteína se usa en general para referirse a una molécula de dimensiones específicas, integrada normalmente por uno o más oligosacáridos unidos de modo covalente a cadenas laterales específicas de polipéptidos. Suelen tener un mayor porcentaje de proteínas que de carbohidratos . Los términos proteoglicano y peptidoglicano designan agregados masivos formados por carbohidratos y proteínas o séptimos péptidos, para los cuales la palabra molécula no tiene significado preciso. Las particulas de proteoglicanos tienen un mayor porcentaje de carbohidratos que de proteínas.
Existen en todo tipo de organismos, aunque prevalecen sobre todo en los líquidos y en las células de los animales, en las que tienen muchas funciones. Se encuentran muy difundidas en las membranas de las células o en asociación como componentes de la cubierta superficial.
Son glicoproteínas varias hormonas, los anticuerpos, diversas enzimas, proteínas receptoras, proteínas de adhesión celular, factores de crecimiento, proteína de identificación celular, las proteína que confieren las características de los grupos sanguíneos, proteínas que dan estabilidad estructural a conjuntos plurimoleculares, etc.
Es lógico preguntarse cual sería la razón de la presencia del carbohidrato. Una propuesta es que la fijación de azúcares a una proteína es la etiqueta química com la que se identifican las proteínas destinadas a utilizarse fuera de la célula o en la trama membranosa de está. Así, las proteínas que se conservarán y usarán en el citoplasma de la célula no están glicosiladas.
Como grupo, las glicoproteínas manifiestan grandes diferencias en su contenido de carbohidratos, el cual fluctúa de menos del 1% hasta el 80% del peso total. Las que tienen más de 4% de carbohidrato se llaman en ocasiones mucoproteínas porque poseen una gran viscosidad. La unión covalente com el péptido se realiza mediante un enlace glicosídico con la cadena lateral de residuos de serina, treonina o asparagina. Los grupos oligosacáridos de los al grupo -OH de la serina y la treonina se llaman 'O-ligados', mientras que los fijos al grupo amida -NH2 de la asparagina se llaman 'N-ligados'. El número de grupos oligosacáridos por molécula de proteína es variable, pero todos los grupos de la molécula sueldo ser idénticos. Los azúcares más comunes en tales oligosacáridos son D-galactosa, D-glucosa, D-manosa, L-fucosa, N-acetil-D-glucosamina, etc.
glucolípidos
Los glucolípidos (o glicolípidos) o glucoesfingolípidos (o glicoesfingolípidos) son esfingolípidos compuestos por una ceramida (esfingosina + ácido graso) y un glúcido de cadena corta; carecen de grupo fosfato. Los glucolípidos forman parte de la bicapa lipídica de la membrana celular; la parte glucídica de la molécula está orientada hacia el exterior de la membrana plasmática y es un componente fundamental del glicocálix, donde actúa en el reconocimiento celular y como receptores antigénicos.
Entre los principales glúcidos que forman parte de los glucolípidos encontramos a la galactosa, manosa, fructosa, glucosa, N-acetilglucosamina, N-acetilgalactosamina y el ácido siálico.
Dependiendo del glucolípido, la cadena glucídica puede contener, en cualquier lugar, entre uno y quince monómeros de monosacárido. Al igual que la cabeza de fosfato de un fosfolípido, la cabeza de carbohidrato de un glucolípido es hidrofílica, y las colas de ácidos grasos son hidrofóbicas. En solución acuosa, los glucolípidos se comportan de manera similar a los fosfolípidos.
• Cerebrósidos. Los cerebrósidos tienen un único azúcar unido mediante enlace β-glucosídico al grupo hidroxilo de la ceramida; los que tienen galactosa se denominan galactocerebrósidos (como la frenosina) y se encuentran de manera característica a las membranas plasmáticas de células del tejido nervioso; los que contienen glucosa (glucocerebrósidos) se hallan en las membranas plasmáticas de células de tejidos no nerviosos. Los sulfátidos poseen una galactosa esterificada con sulfato en el carbono 3.
• Globósidos. Los globósidos son glucoesfingolípidos con oligosacáridos neutros unidos a la ceramida.
• Gangliósidos. Son los esfingolípidos más complejos en virtud de contener cabezas polares muy grandes formadas por unidades de oligosacáridos cargadas negativamente ya que poseen una o más unidades de ácido N-acetilneuramínico o ácido siálico que tiene una carga negativa a pH 7. Los gangliósidos se diferencian de los anteriores por poseer este ácido. Están concentrados en gran cantidad en las células ganglionares del sistema nervioso central, especialmente en las terminaciones nerviosas. Los gangliósidos constituyen el 6% de los lípidos de membrana de la materia gris del cerebro humano y se hallan en menor cantidad en las membranas de la mayoría de los tejidos animales no nerviosos. Se presentan en la zona externa de la membrana y sirven para reconocer las células, por lo tanto se les considera receptores de membrana. Su nombre se debe a que se aislaron por primera vez de la membrana de las mitocondrias de las células ganglionares.
Ácido graso
Un ácido graso es una biomolécula orgánica de naturaleza lipídica formada por una larga cadena hidrocarbonada lineal, de número par de átomos de carbono, en cuyo extremo hay un grupo carboxilo. Cada átomo de carbono se une al siguiente y al precedente por medio de un enlace covalente sencillo o doble. Al átomo de su extremo le quedan libres tres enlaces que son ocupados por átomos de hidrógeno (H3C-). Los demás átomos tienen libres dos enlaces, que son ocupados igualmente por átomos de hidrógeno ( ... -CH2-CH2-CH2- ...).
En general (aunque a veces no), podemos escribir un ácido graso genérico como R-COOH, en donde R es la cadena hidrocarbonada que identifica al ácido en particular.
Los ácidos grasos forman parte de los fosfolípidos y glucolípidos, moléculas que constituyen la bicapa lipídica de todas las membranas celulares. En los mamíferos, incluido el ser humano, la mayoría de los ácidos grasos se encuentran en forma de triglicéridos, moléculas donde los extremos carboxílico (-COOH) de tres ácidos grasos se esterifican con cada uno de los grupos hidroxilos (-OH) del glicerol (glicerina, propanotriol); los triglicéridos se almacenan en el tejido adiposo (grasa).
los ácidos grasos constan de una cadena alquílica con un grupo carboxil (–COOH) terminal; la fórmula básica de una molécula completamente saturada es CH3–(CH2)n–COOH. Los ácidos grasos de los mamíferos tienen estructuras relativamente sencillas, pero los de otros organismos pueden ser muy complejos, con anillos ciclopropano o abundantes ramificaciones.[1Son frecuentes los ácidos grasos insaturados (con dobles enlaces), casi siempre de configuración cis; cuando hay más de un doble enlace por molécula, siempre están separados por un grupo metileno (–CH2–). Los ácidos grasos comunes en los seres vivos tienen un número par de átomos de carbono, aunque algunos organismos sintetizan ácidos grasos con un número impar de carbonos. Algunos animales, incluido el ser humano, también producen ácidos grasos ramificados, con uno o varios grupos metilo (–CH3) a lo largo de la cadena, como es el caso de las estructuras de ecolocalización de los cetáceos en que se hallan grandes cantidades de ácido isovalérico.[1
• Ácidos grasos saturados. Son ácidos grasos sin dobles enlaces entre carbonos; tienden a formar cadenas extendidas y a ser sólidos a temperatura ambiente, excepto los de cadena corta.
o Cadena corta (volátiles)
Ácido butírico (ácido butanoico)
Ácido isobutírico (ácido 2-metilpropionico)
Ácido valérico (ácido pentanoico)
Ácido isovalérico (ácido 3-metilbutanoico)
o Cadena larga:
Ácido mirístico, 14:0 (ácido tetradecanoico)
Ácido palmítico, 16:0 (ácido hexadecanoico)
Ácido esteárico, 18:0 (ácido octadecanoico)
• Ácidos grasos insaturados. Son ácidos grasos con dobles enlaces entre carbonos; suelen ser líquidos a temperatura ambiente.
Ácido oleico cis y trans
•
o Ácidos grasos monoinsaturados. Son ácidos grasos insaturados con un solo doble enlace.
Ácido oleico, 18:1(9) (ácido cis-9-octadecenoico)
o Ácidos grasos poliinsaturados. Son ácidos grasos insaturados con varios dobles enlaces.
Ácido linoleico, 18:2(9,12) (ácido cis, cis-9,12-octadecadienoico) ( es un ácido graso esencial)
Ácido linolénico, 18:3(9,12,15) (ácido cis-9,12,15-octadecatrienoico) (es un ácido graso esencial)
Ácido araquidónico, 20:4(5,8,11,14) (ácido cis-5,8,11,14-eicosatetraenoico) (es un ácido graso esencial)
o Ácidos grasos cis. Son ácidos grasos insaturados en los cuales los dos átomos de hidrógeno del doble enlace están en el mismo lado de la molécula, lo que le confiere un "codo" en el punto donde está el doble enlace; la mayoría de los ácidos grasos naturales poseen configuración cis.
o Ácidos grasos trans. Son ácidos grasos insaturados en los cuales los dos átomos de hidrógeno están uno a cada lado del doble enlace, lo que hace que la molécula sea rectilínea; se encuentra principalmente en alimentos industrializados que han sido sometidos a hidrogenación, con el fin de solidificarlos (como la margarina).
acilglicéridos
Los acilglicéridos o acilgliceroles son ésteres de ácidos grasos con glicerol, formados mediante una reacción de condensación llamada esterificación. Una molécula de glicerol (glicerina) puede reaccionar con hasta tres moléculas de ácidos grasos, puesto que tiene tres grupos hidroxilo.
Las cadenas carbonadas de los ácidos que reaccionan con el glicerol, pueden ser saturadas o insaturadas. Si son saturadas, no hay ningún doble enlace carbono-carbono, y se dice que está "saturada" porque la cadena posee todos los átomos de hidrógeno que puede llegar a acomodar.
Según el número de ácidos grasos que se unan a la molécula de glicerina, existen tres tipos de acilgliceroles:
• Monoacilglicéridos. Sólo existe un ácido graso unido a la molécula de glicerina. Son los precursores de los siguientes.
• Diacilglicéridos. La molécula de glicerina se une a dos ácidos grasos; son los precursores de los triglicéridos.
• Triacilglicéridos. También se llaman triglicéridos, puesto que la glicerina está unida a tres ácidos grasos.
Grasas simple o neutra
Son lípidos simples formados por glicerol esterificado por uno, dos, o tres ácidos grasos, en cuyo caso: monoacilglicérido, diacilglicérido o triacilglicérido respectivamente. Clasificación. Atendiendo a la temperatura de fusión se clasifican en: A) Aceites. Si los ácidos grasos son Insaturados o de cadena corta o ambas cosas a la vez, la molécula resultante es líquida a temperatura ambiente y se denomina aceite. Acilglicéridos, grasas simples o neutras.
Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas, la mayoría biomoléculas, compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno, que tienen como característica principal el ser hidrofóbicas o insolubles en agua y sí en disolventes orgánicos como la bencina, el alcohol, el benceno y el cloroformo. En el uso coloquial, a los lípidos se les llama incorrectamente grasas, ya que las grasas son sólo un tipo de lípidos procedentes de animales. Los lípidos cumplen funciones diversas en los organismos vivientes, entre ellas la de reserva energética (triglicéridos), la estructural (fosfolípidos de las bicapas) y la reguladora (esteroides).
Los Lípidos también funcionan para el desarrollo de la Materia gris, el metabolismo y el crecimiento.
Los lípidos son un grupo muy heterogéneo que usualmente se clasifican en dos grupos, atendiendo a que posean en su composición ácidos grasos (lípidos saponificables) o no lo posean (lípidos insaponificables).
Lípidos saponificables
Simples. Lípidos que sólo contienen carbono, hidrógeno y oxígeno.
Acilglicéridos. Cuando son sólidos se les llama grasas y cuando son líquidos a temperatura ambiente se llaman aceites.
Céridos (ceras)
Complejos. Son los lípidos que además de contener en su molécula carbono, hidrógeno y oxígeno, también contienen otros elementos como nitrógeno, fósforo, azufre u otra biomolécula como un glúcido. A los lípidos complejos también se les llama lípidos de membrana pues son las principales moléculas que forman las membranas celulares.
Fosfolípidos
Fosfoglicéridos
Fosfoesfingolípidos
Glucolípidos
Cerebrósidos
Gangliósidos
Lípidos insaponificables
Terpenoides
Esteroides
Eicosanoides
LÍPIDOS COMPLEJOS
Son lípidos saponificables en cuya estructura molecular además de carbono, hidrógeno y oxígeno, hay también nitrógeno,fósforo, azufre o un glúcido.
Son las principales moléculas constitutivas de la doble capa lipídica de la membrana, por lo que también se llaman lípidos de membrana. Son tammbién moléculas anfipáticas.
Fosfolípidos
Se caracterizan pr presentar un ácido ortofosfórico en su zona polar. Son las moléculas más abundantes de la membrana citoplasmática.
Céridos
Los céridos, también llamados ceras, se forman por la unión de un ácido graso de cadena larga (de 14 a 36 átomos de carbono) con un monoalcohol, también de cadena larga (de 16 a 30 átomos de carbono), mediante un enlace éster. El resultado es una molécula completamente apolar, muy hidrófoba, ya que no aparece ninguna carga y su estructura es de tamaño considerable.
Esta característica permite que la función típica de las ceras consista en servir de impermeabilizante. El revestimiento de las hojas, frutos, flores o talos jóvenes, así como los tegumentos de muchos animales, el pelo o las plumas está recubierto de una capa cérea para impedir la pérdida o entrada (en animales pequeños) de agua.
Esteroide
Los esteroides son derivados del núcleo del ciclopentanoperhidrofenantreno o esterano que se compone de carbono e hidrógeno formando cuatro anillos fusionados, tres hexagonales y uno pentagonal; posee 17 átomos de carbono. En los esteroides esta estructura básica se modifica por adición de diversos grupos funcionales, como carbonilos e hidroxilos (hidrófilos) o cadenas hidrocarbonadas (hidrófobas).
Estructura química
El núcleo de esterano es bastante rígido con una estructura prácticamente plana. Las sustancias derivadas de este núcleo posee grupos metilo (-CH3) en las posiciones 10 y 13 que representan los carbonos 18 y 19, así como un carbonilo o un hidroxilo en el carbono 3; generalmente existe también una cadena hidrocarbonada lateral en el carbono 17; la longitud de dicha cadena y la presencia de metilos, hidroxilos o carbonilos determina las diferentes estructuras de estas sustancias.[1
Los proteoglicanos son una gran familia de glicoproteínas formadas por un núcleo proteico al que se encuentran unidos covalentemente un tipo especial de polisacáridos denominados glicosilaminoglicanos (GAG).
Los proteoglicanos se encuentran unidos a la membrana celular en contacto con la matriz extracelular. Actúan como moduladores de señales en procesos de comunicación entre la célula y su entorno.
Muchas enfermedades hereditarias (como el síndrome de Simpson-Golabi-Behmel o el síndrome de Ehlers-Danlos) están asociadas a fallos en la biosíntesis de proteoglicanos o de GAG.
Clasificación según el tipo de GAG
Atendiendo al tipo de glucosaminoglucano que se encuentre unido a la proteína, los proteoglicanos se pueden clasificar en:
• Proteoglicanos tipo heparán sulfato: el GAG es de tipo heparán sulfato, es decir, formado por repeticiones de un disacárido formado por N-acetilglucosamina y ácido glucurónico unidos mediante un enlace β1→4.
• Proteoglicanos tipo condroitín sulfato
• Las cadenas de polisacáridos son muy rígidas e hidrofílicas por lo que tienden a ocupar grandes volúmenes en relación a su masa formado geles: su elevada carga negativa hace que atraiga grandes números de cationes sobre todo Na+ que, debido a su capacidad osmótica hace que se retengan grandes cantidades de agua en la matriz extracelular, produciendo una presión de turgencia que capacita a la matriz a oponerse a fuerzas de compresión Salvo el ácido hialurónico los demás glucosaminoglucanos están unidos covalentemente a una proteína formando proteoglucanos. La cadena de proteína es sintetizada en ribosomas unido a la membrana acumulándose en la luz del retículo endoplásmico. La unión del glucosaminoglucanos a la proteína tiene lugar en el Golgi.
• En principio los proteoglucanos poseen una heterogeneidad potencial casi ilimitada. Cada proteína central varía mucho en cuanto al número y al tipo de cadenas de glucosaminoglucanos que se une a ellas. Además en cada glucosaminoglucano el patrón repetitivo de los disacáridos puede ser modificado por una compleja distribución de grupos sulfatos Es difícil clasificarlos por su gran variedad, es mejor considerarlos como un grupo diverso de glucoproteínas muy glucosiladas cuyas funciones dependen tanto de su proteína central como de sus cadenas de glucosaminoglucanos.
Dada su diversidad estructural los proteoglucanos también tienen una diversidad de funciones tanto en la matriz extracelular como en la célula.
En la matriz extracelular
• Mantienen hidratada la matriz extracelular
• Las cadenas de glucosaminoglucanos pueden generar geles de poros de diferente tamaño, por lo que pueden intervenir como filtro selectivo en la regulación del tráfico de moléculas y de células, seleccionándolas en función de su tamaño, su carga o ambas cosas.
• Los glucosaminoglucanos y proteoglucanos se asocian formando enormes complejos polímericos. También se asocian con otros elementos de la matriz extracelular como el colágeno y con redes proteicas de la lámina basal formado estructuras muy complejas.
• El agrecano rodea el cartílago y la ayuda a soportar las fuerzas de compresión
En la membrana plasmática
No todos los proteoglucanos son componentes secretados a la matriz extracelular. Algunos son componentes integrales de las membranas plasmáticas. Algunos actúan como correceptores que colaboran con los receptores de la superficie celular, tanto en la unión celular a la matriz extracelular como iniciando las respuestas de las células a algunas proteínas de señalización. Los más caracterizados son los sindícanos. Los proteoglucanos desempeñan un papel importante en la señalización celular ya que unen diversa moléculas de señalización. Pudiendo aumentar o disminuir su capacidad señalizadora.
Los proteoglucanos también se unen y regulan las actividades de otros tipos de proteínas de secreción, como enzimas proteolíticas y sus inhibidores. La unión del proteoglucanos podría afectar a la enzima por alguno de estos mecanismos. Se cree que los proteoglucanos actúan de todas estas maneras:
• Inmovilizando a la proteína cerca del lugar donde se secreta, restringiendo su alcance de acción.
• Bloqueando estéricamente la actividad de la proteína
• Proporcionando una reserva de proteína para su liberación posterior
• Protegiendo a la enzima frente a degradaciones proteolíticas, prolongando su acción
• Alterando o concentrando la proteína haciendo más efectiva su exposición a los receptores de superficie celular.
glicoproteínas
Las glicoproteínas o glucoproteínas son moléculas compuestas por una proteína unida a uno o varios hidratos de carbono, simples o compuestos. Tienen entre otras funciones el reconocimiento celular cuando están presentes en la superficie de las membranas plasmáticas (glucocálix).
El término glicoproteína se usa en general para referirse a una molécula de dimensiones específicas, integrada normalmente por uno o más oligosacáridos unidos de modo covalente a cadenas laterales específicas de polipéptidos. Suelen tener un mayor porcentaje de proteínas que de carbohidratos . Los términos proteoglicano y peptidoglicano designan agregados masivos formados por carbohidratos y proteínas o séptimos péptidos, para los cuales la palabra molécula no tiene significado preciso. Las particulas de proteoglicanos tienen un mayor porcentaje de carbohidratos que de proteínas.
Existen en todo tipo de organismos, aunque prevalecen sobre todo en los líquidos y en las células de los animales, en las que tienen muchas funciones. Se encuentran muy difundidas en las membranas de las células o en asociación como componentes de la cubierta superficial.
Son glicoproteínas varias hormonas, los anticuerpos, diversas enzimas, proteínas receptoras, proteínas de adhesión celular, factores de crecimiento, proteína de identificación celular, las proteína que confieren las características de los grupos sanguíneos, proteínas que dan estabilidad estructural a conjuntos plurimoleculares, etc.
Es lógico preguntarse cual sería la razón de la presencia del carbohidrato. Una propuesta es que la fijación de azúcares a una proteína es la etiqueta química com la que se identifican las proteínas destinadas a utilizarse fuera de la célula o en la trama membranosa de está. Así, las proteínas que se conservarán y usarán en el citoplasma de la célula no están glicosiladas.
Como grupo, las glicoproteínas manifiestan grandes diferencias en su contenido de carbohidratos, el cual fluctúa de menos del 1% hasta el 80% del peso total. Las que tienen más de 4% de carbohidrato se llaman en ocasiones mucoproteínas porque poseen una gran viscosidad. La unión covalente com el péptido se realiza mediante un enlace glicosídico con la cadena lateral de residuos de serina, treonina o asparagina. Los grupos oligosacáridos de los al grupo -OH de la serina y la treonina se llaman 'O-ligados', mientras que los fijos al grupo amida -NH2 de la asparagina se llaman 'N-ligados'. El número de grupos oligosacáridos por molécula de proteína es variable, pero todos los grupos de la molécula sueldo ser idénticos. Los azúcares más comunes en tales oligosacáridos son D-galactosa, D-glucosa, D-manosa, L-fucosa, N-acetil-D-glucosamina, etc.
glucolípidos
Los glucolípidos (o glicolípidos) o glucoesfingolípidos (o glicoesfingolípidos) son esfingolípidos compuestos por una ceramida (esfingosina + ácido graso) y un glúcido de cadena corta; carecen de grupo fosfato. Los glucolípidos forman parte de la bicapa lipídica de la membrana celular; la parte glucídica de la molécula está orientada hacia el exterior de la membrana plasmática y es un componente fundamental del glicocálix, donde actúa en el reconocimiento celular y como receptores antigénicos.
Entre los principales glúcidos que forman parte de los glucolípidos encontramos a la galactosa, manosa, fructosa, glucosa, N-acetilglucosamina, N-acetilgalactosamina y el ácido siálico.
Dependiendo del glucolípido, la cadena glucídica puede contener, en cualquier lugar, entre uno y quince monómeros de monosacárido. Al igual que la cabeza de fosfato de un fosfolípido, la cabeza de carbohidrato de un glucolípido es hidrofílica, y las colas de ácidos grasos son hidrofóbicas. En solución acuosa, los glucolípidos se comportan de manera similar a los fosfolípidos.
• Cerebrósidos. Los cerebrósidos tienen un único azúcar unido mediante enlace β-glucosídico al grupo hidroxilo de la ceramida; los que tienen galactosa se denominan galactocerebrósidos (como la frenosina) y se encuentran de manera característica a las membranas plasmáticas de células del tejido nervioso; los que contienen glucosa (glucocerebrósidos) se hallan en las membranas plasmáticas de células de tejidos no nerviosos. Los sulfátidos poseen una galactosa esterificada con sulfato en el carbono 3.
• Globósidos. Los globósidos son glucoesfingolípidos con oligosacáridos neutros unidos a la ceramida.
• Gangliósidos. Son los esfingolípidos más complejos en virtud de contener cabezas polares muy grandes formadas por unidades de oligosacáridos cargadas negativamente ya que poseen una o más unidades de ácido N-acetilneuramínico o ácido siálico que tiene una carga negativa a pH 7. Los gangliósidos se diferencian de los anteriores por poseer este ácido. Están concentrados en gran cantidad en las células ganglionares del sistema nervioso central, especialmente en las terminaciones nerviosas. Los gangliósidos constituyen el 6% de los lípidos de membrana de la materia gris del cerebro humano y se hallan en menor cantidad en las membranas de la mayoría de los tejidos animales no nerviosos. Se presentan en la zona externa de la membrana y sirven para reconocer las células, por lo tanto se les considera receptores de membrana. Su nombre se debe a que se aislaron por primera vez de la membrana de las mitocondrias de las células ganglionares.
Ácido graso
Un ácido graso es una biomolécula orgánica de naturaleza lipídica formada por una larga cadena hidrocarbonada lineal, de número par de átomos de carbono, en cuyo extremo hay un grupo carboxilo. Cada átomo de carbono se une al siguiente y al precedente por medio de un enlace covalente sencillo o doble. Al átomo de su extremo le quedan libres tres enlaces que son ocupados por átomos de hidrógeno (H3C-). Los demás átomos tienen libres dos enlaces, que son ocupados igualmente por átomos de hidrógeno ( ... -CH2-CH2-CH2- ...).
En general (aunque a veces no), podemos escribir un ácido graso genérico como R-COOH, en donde R es la cadena hidrocarbonada que identifica al ácido en particular.
Los ácidos grasos forman parte de los fosfolípidos y glucolípidos, moléculas que constituyen la bicapa lipídica de todas las membranas celulares. En los mamíferos, incluido el ser humano, la mayoría de los ácidos grasos se encuentran en forma de triglicéridos, moléculas donde los extremos carboxílico (-COOH) de tres ácidos grasos se esterifican con cada uno de los grupos hidroxilos (-OH) del glicerol (glicerina, propanotriol); los triglicéridos se almacenan en el tejido adiposo (grasa).
los ácidos grasos constan de una cadena alquílica con un grupo carboxil (–COOH) terminal; la fórmula básica de una molécula completamente saturada es CH3–(CH2)n–COOH. Los ácidos grasos de los mamíferos tienen estructuras relativamente sencillas, pero los de otros organismos pueden ser muy complejos, con anillos ciclopropano o abundantes ramificaciones.[1Son frecuentes los ácidos grasos insaturados (con dobles enlaces), casi siempre de configuración cis; cuando hay más de un doble enlace por molécula, siempre están separados por un grupo metileno (–CH2–). Los ácidos grasos comunes en los seres vivos tienen un número par de átomos de carbono, aunque algunos organismos sintetizan ácidos grasos con un número impar de carbonos. Algunos animales, incluido el ser humano, también producen ácidos grasos ramificados, con uno o varios grupos metilo (–CH3) a lo largo de la cadena, como es el caso de las estructuras de ecolocalización de los cetáceos en que se hallan grandes cantidades de ácido isovalérico.[1
• Ácidos grasos saturados. Son ácidos grasos sin dobles enlaces entre carbonos; tienden a formar cadenas extendidas y a ser sólidos a temperatura ambiente, excepto los de cadena corta.
o Cadena corta (volátiles)
Ácido butírico (ácido butanoico)
Ácido isobutírico (ácido 2-metilpropionico)
Ácido valérico (ácido pentanoico)
Ácido isovalérico (ácido 3-metilbutanoico)
o Cadena larga:
Ácido mirístico, 14:0 (ácido tetradecanoico)
Ácido palmítico, 16:0 (ácido hexadecanoico)
Ácido esteárico, 18:0 (ácido octadecanoico)
• Ácidos grasos insaturados. Son ácidos grasos con dobles enlaces entre carbonos; suelen ser líquidos a temperatura ambiente.
Ácido oleico cis y trans
•
o Ácidos grasos monoinsaturados. Son ácidos grasos insaturados con un solo doble enlace.
Ácido oleico, 18:1(9) (ácido cis-9-octadecenoico)
o Ácidos grasos poliinsaturados. Son ácidos grasos insaturados con varios dobles enlaces.
Ácido linoleico, 18:2(9,12) (ácido cis, cis-9,12-octadecadienoico) ( es un ácido graso esencial)
Ácido linolénico, 18:3(9,12,15) (ácido cis-9,12,15-octadecatrienoico) (es un ácido graso esencial)
Ácido araquidónico, 20:4(5,8,11,14) (ácido cis-5,8,11,14-eicosatetraenoico) (es un ácido graso esencial)
o Ácidos grasos cis. Son ácidos grasos insaturados en los cuales los dos átomos de hidrógeno del doble enlace están en el mismo lado de la molécula, lo que le confiere un "codo" en el punto donde está el doble enlace; la mayoría de los ácidos grasos naturales poseen configuración cis.
o Ácidos grasos trans. Son ácidos grasos insaturados en los cuales los dos átomos de hidrógeno están uno a cada lado del doble enlace, lo que hace que la molécula sea rectilínea; se encuentra principalmente en alimentos industrializados que han sido sometidos a hidrogenación, con el fin de solidificarlos (como la margarina).
acilglicéridos
Los acilglicéridos o acilgliceroles son ésteres de ácidos grasos con glicerol, formados mediante una reacción de condensación llamada esterificación. Una molécula de glicerol (glicerina) puede reaccionar con hasta tres moléculas de ácidos grasos, puesto que tiene tres grupos hidroxilo.
Las cadenas carbonadas de los ácidos que reaccionan con el glicerol, pueden ser saturadas o insaturadas. Si son saturadas, no hay ningún doble enlace carbono-carbono, y se dice que está "saturada" porque la cadena posee todos los átomos de hidrógeno que puede llegar a acomodar.
Según el número de ácidos grasos que se unan a la molécula de glicerina, existen tres tipos de acilgliceroles:
• Monoacilglicéridos. Sólo existe un ácido graso unido a la molécula de glicerina. Son los precursores de los siguientes.
• Diacilglicéridos. La molécula de glicerina se une a dos ácidos grasos; son los precursores de los triglicéridos.
• Triacilglicéridos. También se llaman triglicéridos, puesto que la glicerina está unida a tres ácidos grasos.
Grasas simple o neutra
Son lípidos simples formados por glicerol esterificado por uno, dos, o tres ácidos grasos, en cuyo caso: monoacilglicérido, diacilglicérido o triacilglicérido respectivamente. Clasificación. Atendiendo a la temperatura de fusión se clasifican en: A) Aceites. Si los ácidos grasos son Insaturados o de cadena corta o ambas cosas a la vez, la molécula resultante es líquida a temperatura ambiente y se denomina aceite. Acilglicéridos, grasas simples o neutras.
Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas, la mayoría biomoléculas, compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno, que tienen como característica principal el ser hidrofóbicas o insolubles en agua y sí en disolventes orgánicos como la bencina, el alcohol, el benceno y el cloroformo. En el uso coloquial, a los lípidos se les llama incorrectamente grasas, ya que las grasas son sólo un tipo de lípidos procedentes de animales. Los lípidos cumplen funciones diversas en los organismos vivientes, entre ellas la de reserva energética (triglicéridos), la estructural (fosfolípidos de las bicapas) y la reguladora (esteroides).
Los Lípidos también funcionan para el desarrollo de la Materia gris, el metabolismo y el crecimiento.
Los lípidos son un grupo muy heterogéneo que usualmente se clasifican en dos grupos, atendiendo a que posean en su composición ácidos grasos (lípidos saponificables) o no lo posean (lípidos insaponificables).
Lípidos saponificables
Simples. Lípidos que sólo contienen carbono, hidrógeno y oxígeno.
Acilglicéridos. Cuando son sólidos se les llama grasas y cuando son líquidos a temperatura ambiente se llaman aceites.
Céridos (ceras)
Complejos. Son los lípidos que además de contener en su molécula carbono, hidrógeno y oxígeno, también contienen otros elementos como nitrógeno, fósforo, azufre u otra biomolécula como un glúcido. A los lípidos complejos también se les llama lípidos de membrana pues son las principales moléculas que forman las membranas celulares.
Fosfolípidos
Fosfoglicéridos
Fosfoesfingolípidos
Glucolípidos
Cerebrósidos
Gangliósidos
Lípidos insaponificables
Terpenoides
Esteroides
Eicosanoides
LÍPIDOS COMPLEJOS
Son lípidos saponificables en cuya estructura molecular además de carbono, hidrógeno y oxígeno, hay también nitrógeno,fósforo, azufre o un glúcido.
Son las principales moléculas constitutivas de la doble capa lipídica de la membrana, por lo que también se llaman lípidos de membrana. Son tammbién moléculas anfipáticas.
Fosfolípidos
Se caracterizan pr presentar un ácido ortofosfórico en su zona polar. Son las moléculas más abundantes de la membrana citoplasmática.
Céridos
Los céridos, también llamados ceras, se forman por la unión de un ácido graso de cadena larga (de 14 a 36 átomos de carbono) con un monoalcohol, también de cadena larga (de 16 a 30 átomos de carbono), mediante un enlace éster. El resultado es una molécula completamente apolar, muy hidrófoba, ya que no aparece ninguna carga y su estructura es de tamaño considerable.
Esta característica permite que la función típica de las ceras consista en servir de impermeabilizante. El revestimiento de las hojas, frutos, flores o talos jóvenes, así como los tegumentos de muchos animales, el pelo o las plumas está recubierto de una capa cérea para impedir la pérdida o entrada (en animales pequeños) de agua.
Esteroide
Los esteroides son derivados del núcleo del ciclopentanoperhidrofenantreno o esterano que se compone de carbono e hidrógeno formando cuatro anillos fusionados, tres hexagonales y uno pentagonal; posee 17 átomos de carbono. En los esteroides esta estructura básica se modifica por adición de diversos grupos funcionales, como carbonilos e hidroxilos (hidrófilos) o cadenas hidrocarbonadas (hidrófobas).
Estructura química
El núcleo de esterano es bastante rígido con una estructura prácticamente plana. Las sustancias derivadas de este núcleo posee grupos metilo (-CH3) en las posiciones 10 y 13 que representan los carbonos 18 y 19, así como un carbonilo o un hidroxilo en el carbono 3; generalmente existe también una cadena hidrocarbonada lateral en el carbono 17; la longitud de dicha cadena y la presencia de metilos, hidroxilos o carbonilos determina las diferentes estructuras de estas sustancias.[1
Disacáridos de interés biológico
la maltosa o azúcar de malta es un disacárido formado por dos glucosas unidas por un enlace glucosídico producido entre el oxigeno del primer carbón anomérico (proveniente de -OH) de una glucosa y el oxígeno perteneciente al cuarto carbón de la otra. Por ello este compuesto también se llama alfa glucopiranosil(1-4)alfa glucopiranosa. Al producirse dicha unión se desprende una molécula de agua y ambas moléculas de glucosa quedan unidas mediante un oxígeno monocarbonílico que actúa como puente.
La maltosa presenta en su estructura el OH hemiacetálico por lo que es un azúcar reductor, da la reacción de Maillard y la reacción de Benedict.A la maltosa se le llama también azúcar de malta, ya que aparece en los granos de cebada germinada. Se puede obtener mediante la hidrólisis del almidón y glucógeno. Su fórmula es C12H22O11.
La isomaltosa es un azúcar doble (disacárido) formado por dos glucosas unidas por los grupos hidroxilo del carbono 1 en posición alfa de una glucosa y del carbono 6 de la otra glucosa. Por ello este compuesto también se llama alfa-D- glucopiranosil(1-6)alfa-D- glucopiranosa. Al producirse dicha unión se desprende una molécula de agua y ambas glucosas quedan unidas mediante un oxígeno monocarbonílico que actúa como puente. La isomaltosa aparece en los granos de cebada germinada. Se puede obtener mediante la hidrólisis del almidón y Glucógeno. Su fórmula es C12H22O11.
La terminacion OSA en el ultimo monosacarido de la formula semidesarrollada se da porque tiene un grupo oxidrilo libre, en otras palabras reduce el reactivo de Fehling; y por deduccion la terminacion OSIDO se da cuando no tiene un grupo oxidrilo libre, es decir no reduce el licor de fehling.
La celobiosa es un azúcar doble (disacárido) formado por dos glucosas unidas por los grupos hidroxilo del carbono 1 en posición beta de una glucosa y del carbono 4 de la otra glucosa. Por ello este compuesto también se llama beta glucopiranosil(1-4) beta glucopiranosa. Al producirse dicha unión se desprende una molécula de agua y ambas glucosas quedan unidas mediante un oxígeno monocarbonílico que actúa como puente. La celobiosa aparece en la hidrólisis de la celulosa. Su fórmula es C12H22O11.
La lactosa (beta-D-galactopiranosil-D-glucopiranosa) es un disacárido formado por la unión de una molécula de glucosa y otra de galactosa. Concretamente intervienen una ß-galactopiranosa y una ß-glucopiranosa unidas por los carbonos 1 y 4 respectivamente. Al formarse el enlace entre los dos monosacáridos se desprende una molécula de agua. Además, este compuesto posee el hidroxilo hemiacetálico, por lo que da la reacción de Benedict.
A la lactosa se la llama también azúcar de la leche, ya que aparece en la leche de las hembras de los mamíferos en una proporción del 4 al 5%. La leche de camella, por ejemplo, es rica en lactosa. En los humanos es necesaria la presencia de la enzima lactasa para la correcta absorción de la lactosa. Cuando el organismo no es capaz de asimilar correctamente la lactosa aparecen diversas molestias cuyo origen se denomina intolerancia a la lactosa.
Cristaliza con una molécula de agua de hidratación, con lo que su fórmula es: C12H22O11•H2O, luego se la puede también llamar lactosa monohidrato. La masa molar de la lactosa monohidrato es 360.32 g/mol. La masa molar de la lactosa anhidra es 342.30 g/mol
La sacarosa o azúcar común es un disacárido formado por alfa-glucopiranosa y beta-fructofuranosa.
Su nombre químico es:
alfa-D-glucopiranosil(1->2)-beta-D-fructofuranósido.
Su fórmula química es:(C12H22O11)
Es un disacárido que no tiene poder reductor sobre el reactivo de Fehling y el reactivo de Tollens.
El azúcar de mesa es el edulcorante más utilizado para endulzar los alimentos y suele ser sacarosa. En la naturaleza se encuentra en un 20% del peso en la caña de azúcar y en un 15% del peso de la remolacha azucarera, de la que se obtiene el azúcar de mesa. La miel también es un fluido que contiene gran cantidad de sacarosa parcialmente hidrolizada.
Sacarosa (azúcar de mesa) es un disacárido de glucosa y fructosa. Se sintetiza en plantas, pero no en animales superiores. Contiene 2 átomos de carbono anomérico libre, puesto que los carbonos anoméricos de sus dos unidades monosacáridos constituyentes se hallan unidos entre sí, covalentemente mediante un enlace O-glucosídico. Por esta razón, la sacarosa no es un azúcar reductor y tampoco posee un extremo reductor.
Su nombre abreviado puede escribirse como Glc(a -1à 2)Fru o como Fru(b 2à 1)Glc. La sacarosa es un producto intermedio principal de la fotosíntesis, en muchas plantas constituye la forma principal de transporte de azúcar desde las hojas a otras partes de la planta. En las semillas germinadas de plantas, las grasas y proteínas almacenadas se convierten en sacarosa para su transporte a partir de la planta en desarrollo.
Una curiosidad de la sacarosa es que es triboluminiscente, que produce luz mediante una acción mecánica.
El enlace que une los dos monosacáridos es de tipo O-glucosídico. Además, dicho enlace es dicarbonílico ya que son los dos carbonos reductores de ambos monosacáridos los que forman el enlace. alfa(1-2) de alfa-D-glucosa y beta-D-fructosa
La enzima encargada de hidrolizar este enlace es la sacarasa, también conocida como invertasa ya que la sacarosas es llamada también azúcar invertido.
a sacarosa es el edulcorante más utilizado en el mundo industrializado, aunque ha sido en parte reemplazada en la preparación industrial de alimentos por otros endulzantes tales como jarabes de glucosa, o por combinaciones de ingredientes funcionales y endulzantes de alta intensidad.
Generalmente se extrae de la caña de azúcar, de la remolacha o del maíz y entonces es purificada y cristalizada. Otras fuentes comerciales (menores) son el sorgo dulce y el jarabe de arce.
La extensa utilización de la sacarosa se debe a su poder endulzante y sus propiedades funcionales como consistencia; por tal motivo es importante para la estructura de muchos alimentos incluyendo panecillos y galletas, nieve y sorbetes, además es auxiliar en la conservación de alimentos; así que es común en mucha de la llamada comida basura.
Polisacáridos
El almidón es un polisacárido de reserva alimenticia predominante en las plantas, constituido por amilosa y amilopectina. Proporciona el 70-80% de las calorías consumidas por los humanos de todo el mundo. Tanto el almidón como los productos de la hidrólisis del almidón constituyen la mayor parte de los carbohidratos digestibles de la dieta habitual. Del mismo modo, la cantidad de almidón utilizado en la preparación de productos alimenticios, sin contar el que se encuentra presente en las harinas usadas para hacer pan y otros productos de panadería.
Los almidones comerciales se obtienen de las semillas de cereales, particularmente de maíz (Zea mays), trigo (Triticum spp.), varios tipos de arroz (Oryza sativa), y de algunas raíces y tubérculos, particularmente de patata (Solanum tuberosum), batata (Ipomoea batatas) y mandioca (Manihot esculenta). Tanto los almidones como los almidones modificados tienen un número enorme de posibles aplicaciones en los alimentos, que incluyen las siguientes: adhesivo, ligante, enturbiante, formador de películas, estabilizante de espumas, agente anti-envejecimiento de pan, gelificante, glaseante, humectante, estabilizante, texturizante y espesante.
El almidón se diferencia de todos los demás carbohidratos en que, en la naturaleza se presenta como complejas partículas discretas (gránulos). Los gránulos de almidón son relativamente densos, insolubles y se hidratan muy mal en agua fría. Pueden ser dispersados en agua, dando lugar a la formación de suspensiones de baja viscosidad que pueden ser fácilmente mezcladas y bombeadas, incluso a concentraciones mayores del 35%.
Panqueque de "sago" con almidón de maíz.
El trigo, el centeno (Secale cereale) y la cebada (Hordeum vulgare) tienen dos tipos de granos de almidón: los grandes lenticulares y los pequeños esféricos. En la cebada, los granos lenticulares se forman durante los primeros 15 días después de la polinización. Los pequeños gránulos, representando un total de 88% del número de granos, aparecen a los 18-30 días posteriores a la polinización.
Los almidones de los cereales contienen pequeñas cantidades de grasas. Los lípidos asociados al almidón son, generalmente, lípidos polares, que necesitan disolventes polares tales como metanol-agua, para su extracción. Generalmente el nivel de lípidos en el almidón cereal, está entre 0.5 y 1%. Los almidones no cereales no contienen esencialmente lípidos.
Químicamente es una mezcla de dos polisacáridos muy similares, la amilosa y la amilopectina; contienen regiones cristalinas y no cristalinas en capas alternadas. Puesto que la cristalinidad es producida por el ordenamiento de las cadenas de amilopectina, los gránulos de almidón céreo tienen parecido grado de cristalinidad que los almidones normales. La disposición radial y ordenada de las moléculas de almidón en un gránulo resulta evidente al observar la cruz de polarización (cruz blanca sobre un fondo negro) en un microscopio de polarización cuando se colocan los polarizadores a 90° entre sí. El centro de la cruz corresponde con el hilum, el centro de crecimiento de gránulo.
La amilosa es el producto de la condensación de D-glucopiranosas por medio de enlaces glucosídicos a(1,4), que establece largas cadenas lineales con 200-2500 unidades y pesos moleculares hasta de un millón; es decir, la amilosa es una a-D-(1,4)-glucana cuya unidad repetitiva es la a-maltosa. Tiene la facilidad de adquirir una conformación tridimensional helicoidal, en la que cada vuelta de hélice consta de seis moléculas de glucosa. El interior de la hélice contiene sólo átomos de hidrógeno, y es por tanto lipofílico, mientras que los grupos hidroxilo están situados en el exterior de la hélice. La mayoría de los almidones contienen alrededor del 25% de amilosa. Los dos almidones de maíz comúnmente conocidos como ricos en amilosa que existen comercialmente poseen contenidos aparentes de masa alrededor del 52% y del 70-75%.
La amilopectina se diferencia de la amilosa en que contiene ramificaciones que le dan una forma molecular a la de un árbol; las ramas están unidas al tronco central (semejante a la amilosa) por enlaces a-D-(1,6), localizadas cada 15-25 unidades lineales de glucosa. Su peso molecular es muy alto ya que algunas fracciones llegan a alcanzar hasta 200 millones de daltones. La amilopectina constituye alrededor del 75% de los almidones más comunes. Algunos almidones están constituidos exclusivamente por amilopectina y son conocidos como céreos. La amilopectina de papa es la única que posee en su molécula grupos éster fosfato, unidos más frecuentemente en una posición O-6, mientras que el tercio restante lo hace en posición O-3.
Glucógeno
El glucógeno es un polisacárido de reserva energética de los animales, formado por cadenas ramificadas de glucosa; es soluble en agua, en la que forma dispersiones coloidales. Abunda en el hígado y en el músculo.
Su estructura puede parecerse a la de amilopectina del almidón, aunque mucho más ramificada que ésta. Está formada por varias cadenas que contienen de 12 a 18 unidades de α-glucosas formadas por enlaces glucosídicos 1,4; uno de los extremos de esta cadena se une a la siguiente cadena mediante un enlace α-1,6-glucosídico, tal y como sucede en la amilopectina.
Una sola molécula de glucógeno puede contener más de 120.000 moléculas de glucosa.
La importancia de que el glucógeno sea una molécula tan ramificada es debido a que:
1. La ramificación aumenta su solubilidad.
2. La ramificación permite la abundancia de residuos de glucosa no reductores que van a ser los lugares de unión de las enzimas glucógeno fosforilasa y glucógeno sintetasa, es decir, las ramificaciones facilitan tanto la velocidad de síntesis como la de degradación del glucógeno.
El glucógeno es el polisacárido de reserva energética en los animales que se almacena en el hígado (10% de la masa hepática) y en los músculos (1% de la masa muscular) de los vertebrados. Además, pueden encontrarse pequeñas cantidades de glucógeno en ciertas células gliales del cerebro.
Gracias a la capacidad de almacenamiento de glucógeno, se reducen al máximo los cambios de presión osmótica que la glucosa libre podría ocasionar tanto en el interior de la célula como en el medio extracelular.
Cuando el organismo o la célula requieren de un aporte energético de emergencia, como en los casos de tensión o alerta, el glucógeno se degrada nuevamente a glucosa, que queda disponible para el metabolismo energético.
En el hígado la conversión de glucosa almacenada en forma de glucógeno a glucosa libre en sangre, está regulada por la hormona glucagón y adrenalina. El glucógeno hepático es la principal fuente de glucosa sanguínea, sobre todo entre comidas. El glucógeno contenido en los músculos es para abastecer de energía el proceso de contracción muscular.
El glucógeno se almacena dentro de vacuolas en el citoplasma de las células que lo utilizan para la glucólisis. Estas vacuolas contienen las enzimas necesarias para la hidrólisis de glucógeno a glucosa.
celulosa
La celulosa es un polisacárido compuesto exclusivamente de moléculas de glucosa; es pues un homopolisacárido (compuesto por un solo tipo de monosacárido); es rígido, insoluble en agua, y contiene desde varios cientos hasta varios miles de unidades de β-glucosa. La celulosa es la biomolécula orgánica más abundante ya que forma la mayor parte de la biomasa terrestre.
La celulosa es un polisacárido estructural en las plantas ya que forma parte de los tejidos de sostén. La pared de una célula vegetal joven contiene aproximadamente un 40% de celulosa; la madera un 50 %, mientras que el ejemplo más puro de celulosa es el algodón con un porcentaje mayor al 90%.
A pesar de que está formada por glucosas, los animales no pueden utilizar la celulosa como fuente de energía, ya que no cuentan con la enzima necesaria para romper los enlaces β-1,4-glucosídicos, es decir, no es digerible por los animales; sin embargo, es importante incluirla en la dieta humana (fibra dietética) porque al mezclarse con las heces, facilita la digestión y defecación, así como previene los malos gases.
En el intestino de los rumiantes, de otros herbívoros y de termitas, existen microorganismos, muchos metanógenos, que poseen una enzima llamada celulasa que rompe el enlace β-1,4-glucosídico y al hidrolizarse la molécula de celulosa quedan disponibles las glucosas como fuente de energía.
Hay microorganismos (bacterias y hongos) que viven libres y también son capaces de hidrolizar la celulosa. Tienen una gran importancia ecológica, pues reciclan materiales celulósicos como papel, cartón y madera. De entre ellos, es de destacar el hongo Trichoderma reesei, capaz de producir cuatro tipos de celulasas: las 1,4-β-D-glucancelobiohirolasas CBH i y CBH II y las endo-1,4-β-D-glucanasa EG I y EG II. Mediante técnicas biotecnológicas se producen esas enzimas que pueden usarse en el reciclado de papel, disminuyendo el coste económico y la contaminación.
La quitina es uno de los componentes principales de las paredes celulares de los hongos, del resistente exoesqueleto de los artrópodos (arácnidos, crustáceos, insectos) y algunos otros animales (quetas de anélidos, perisarco de cnidarios). La primera persona que consiguió describir correctamente su estructura química fue Albert Hofmann.
La quitina es un polisacárido compuesto de unidades de N-acetilglucosamina (exactamente, N-acetil-D-glucos-2-amina). Éstas están unidas entre sí con enlaces β-1,4, de la misma forma que las unidades de glucosa componen la celulosa. Así, puede pensarse en la quitina como en celulosa con el grupo hidroxilo de cada monómero reemplazado por un grupo de acetilamina. Esto permite un incremento de los enlaces de hidrógeno con los polímeros adyacentes, dándole al material una mayor resistencia.
Es el segundo polímero natural más abundante después de la celulosa. Es usada como agente floculante para tratamiento de agua, como agente para curar heridas, como espesante y estabilizador en alimentos y medicamentos, como resina de intercambio iónico. Es altamente insoluble en agua y en solventes orgánicos debido a los enlaces de hidrógeno que presenta la molécula. La quitina se vuelve soluble en ácidos inorgánicos diluidos cuando pierde el acetilo del grupo acetilamino, convirtiéndose en quitosana.
Contrario a lo que generalmente se piensa, la quitina no forma parte de las conchas de los moluscos gasterópodos. Éstas están formadas por una combinación de nácar, conquiolina, aragonito y carbonato de calcio.
El término quitina deriva de la palabra griega chiton χιτών, que significa túnica, haciendo referencia a su dureza.
Las pectinas son una mezcla de polímeros ácidos y neutros muy ramificados. Constituyen el 30% del peso seco de la pared celular primaria de células vegetales. En presencia de aguas forman geles. Determinan la porosidad de la pared, y por tanto el grado de disponibilidad de los sustratos de las enzimas implicadas en las modificaciones de la misma. Las pectinas también proporcionan superficies cargadas que regulan el pH y el balance iónico. Las pectinas tienen tres dominios principales: homogalacturonanos, ramnogalacturonano I y ramnogalacturonano II.
La pectina se ha venido utilizando como absorbente intestinal desde hace muchos años. Además, se le han atribuido ciertos efectos beneficiosos para la prevención del cáncer, sobre todo colorrectal. Recientemente un equipo de investigadores halló en estudios de laboratorio que ciertos componentes de la pectina se unen y, quizás, inhiben una proteína que facilitaría la diseminación del cáncer en el organismo. Al parecer, ciertos azúcares en la pectina se unen a la galectina 3, una proteína sobre la superficie de las células tumorales que favorece el crecimiento celular y se disemina en el organismo.[1]
Esa unión, a la vez, permitiría que la pectina inhiba la galectina-3 y, por lo tanto, retrase o incluso revierta la diseminación de las células tumorales.
Agar-agar o agar es una sustancia gelatinosa derivada de algas marinas.
El medio de cultivo es un polisacárido sin ramificaciones obtenido de la pared celular de varias especies de algas rojas de los géneros Gelidium, Euchema y Gracilaria entre otros actuando como pigmento que da un color característico a cada una. La palabra agar viene del malayo agar-agar, que significa jalea.
Químicamente el agar es un polímero de subunidades de galactosa; en realidad es una mezcla heterogénea de dos clases de polisacáridos: agaropectina y agarosa.[1] Aunque ambas clases de polisacáridos comparten el mismo esqueleto de galactosa, la agaropectina está modificada con grupos ácidos, tales como sulfato y piruvato. Los polisacáridos de agar sirven como la estructura primaria de la pared celular de las algas. Disuelto en agua caliente y enfriado se vuelve gelatinoso. Su uso principal es como medio de cultivo en microbiología, otros usos son como laxante, espesante para sopas, gelatinas vegetales, helados y algunos postres y como agente aclarador de la cerveza.
También es conocido por los siguientes nombres: gelosa, gelosina, gelatina vegetal, gelatina china, gelatina japonesa, cola de pescado japonesa, etc.
que se utiliza en la mayoría de los medios de cultivo ya que además no tiene valor nutritivo para los microorganismos. El agar nutritivo es usado como medio de cultivo para el crecimiento de bacterias y hongos, pero no para virus (aunque los virus bacteriófagos crecen frecuentemente en bacterias cultivadas en agar).
Esta alga tiene su origen en los mares del sur de África. Es incoloro, insípido y absorbe agua en cantidades de 200 y 300 veces su peso, formando una gelatina. También hay un producto comercial denominado "agar-agar". Se utiliza entre otras cosas como estabilizador de algunos alimentos y comestibles y para la realización de gelatinas.
Su poder gelificante es su gran baza pues, con muy poco polvo de gelatina en una proporción de agua abundante, da lugar a una gelatina muy dura y compacta; en caliente gelifica, a diferencia de la gelatina de colas de pescado que tiene que estar completamente fría para que cuaje.
También cabe destacar que gelifica zumos de frutas exóticas (como la piña) y que la gelatina normal no puede gelificar por la acidez de éstos zumos.
Por otra parte también se puede utilizar en la fabricacion de gomitas.
No hace efecto para gelatinizar en contacto con productos grasos, como caldos sin desgrasar o productos aceitosos.
Para hacer gelatinas rígidas se deben de añadir a caldos hirviendo 16 gramos por litro, y para gelatinas más blandas para base de platos añadir 6 gramos y 5 hojas de cola de pescado por litro; tiene que cocer bien para que no aparezca el agar-agar en forma de puntos.
Glúcidos asociados a otras moléculas
Heterósidos
Los heterósidos son el resultado de la condensación de una o varias osas (azúcares simples), con una estructura no glucídica llamada genina o aglicona.
Los enlaces osa-genina pueden ser cuatro:
• 0-heterósido: R-OH–HO-osa.
• S-heterósido: R-SH–HO-osa.
• N-heterósido: R-NH–HO-osa.
• C-heterósido: R-CH–HO-osa.
Como se nombran los heterosidos
Se usa la expresión heterósido o glicósido para todos en general, reservando la designación de “glucósidos” para los heterósidos en que la osa es la glucosa, y se denomina ramnósidos a aquellos en que la osa es la ramnosa y así sucesivamente.
Como se descomponen los heterósidos:
Los heterósidos se descomponen por hidrólisis, es decir por medio de un ácido o por la acción de enzimas.
La parte glucídica de los heterósidos es muy diversa y juega su rol a nivel de la actividad farmacológica, ya que cambia la solubilidad y la absorción digestiva.
La solubilidad de los heterósidos es muy variable, pero la mayoría, son solubles en agua y soluciones hidroalcohólicas y otros en acetona, acetato de etilo y cloroformo, pero insolubles en éter. Las geninas son insolubles en agua.
Por lo general la extracción de se hace con agua y/o alcoholes.
Su acción farmacológica es muy diversa y bastante definida, sin embargo hay que resaltar que aunque la acción farmacológica concreta se debe a la genina, la parte glucídica es fundamental para su acción ya que incide en la solubilidad y absorción del heterósido.
Los heterósidos se pueden clasificar de la siguiente forma:
• Heterosidos fenolicos monociclicos
• heterosidos cumarinicos
• heterosidos flavonicos
• heterosidos antocianicos
• taninos
• heterosidos antraquinonicos
• saponosidos
• heterosidos cardiotonicos
• heterosidos azufrados
• heterosidos cianogeneticos
No obstante, las geninas de los seis primeros grupos también pueden encontrarse en las plantas en forma libre.
la maltosa o azúcar de malta es un disacárido formado por dos glucosas unidas por un enlace glucosídico producido entre el oxigeno del primer carbón anomérico (proveniente de -OH) de una glucosa y el oxígeno perteneciente al cuarto carbón de la otra. Por ello este compuesto también se llama alfa glucopiranosil(1-4)alfa glucopiranosa. Al producirse dicha unión se desprende una molécula de agua y ambas moléculas de glucosa quedan unidas mediante un oxígeno monocarbonílico que actúa como puente.
La maltosa presenta en su estructura el OH hemiacetálico por lo que es un azúcar reductor, da la reacción de Maillard y la reacción de Benedict.A la maltosa se le llama también azúcar de malta, ya que aparece en los granos de cebada germinada. Se puede obtener mediante la hidrólisis del almidón y glucógeno. Su fórmula es C12H22O11.
La isomaltosa es un azúcar doble (disacárido) formado por dos glucosas unidas por los grupos hidroxilo del carbono 1 en posición alfa de una glucosa y del carbono 6 de la otra glucosa. Por ello este compuesto también se llama alfa-D- glucopiranosil(1-6)alfa-D- glucopiranosa. Al producirse dicha unión se desprende una molécula de agua y ambas glucosas quedan unidas mediante un oxígeno monocarbonílico que actúa como puente. La isomaltosa aparece en los granos de cebada germinada. Se puede obtener mediante la hidrólisis del almidón y Glucógeno. Su fórmula es C12H22O11.
La terminacion OSA en el ultimo monosacarido de la formula semidesarrollada se da porque tiene un grupo oxidrilo libre, en otras palabras reduce el reactivo de Fehling; y por deduccion la terminacion OSIDO se da cuando no tiene un grupo oxidrilo libre, es decir no reduce el licor de fehling.
La celobiosa es un azúcar doble (disacárido) formado por dos glucosas unidas por los grupos hidroxilo del carbono 1 en posición beta de una glucosa y del carbono 4 de la otra glucosa. Por ello este compuesto también se llama beta glucopiranosil(1-4) beta glucopiranosa. Al producirse dicha unión se desprende una molécula de agua y ambas glucosas quedan unidas mediante un oxígeno monocarbonílico que actúa como puente. La celobiosa aparece en la hidrólisis de la celulosa. Su fórmula es C12H22O11.
La lactosa (beta-D-galactopiranosil-D-glucopiranosa) es un disacárido formado por la unión de una molécula de glucosa y otra de galactosa. Concretamente intervienen una ß-galactopiranosa y una ß-glucopiranosa unidas por los carbonos 1 y 4 respectivamente. Al formarse el enlace entre los dos monosacáridos se desprende una molécula de agua. Además, este compuesto posee el hidroxilo hemiacetálico, por lo que da la reacción de Benedict.
A la lactosa se la llama también azúcar de la leche, ya que aparece en la leche de las hembras de los mamíferos en una proporción del 4 al 5%. La leche de camella, por ejemplo, es rica en lactosa. En los humanos es necesaria la presencia de la enzima lactasa para la correcta absorción de la lactosa. Cuando el organismo no es capaz de asimilar correctamente la lactosa aparecen diversas molestias cuyo origen se denomina intolerancia a la lactosa.
Cristaliza con una molécula de agua de hidratación, con lo que su fórmula es: C12H22O11•H2O, luego se la puede también llamar lactosa monohidrato. La masa molar de la lactosa monohidrato es 360.32 g/mol. La masa molar de la lactosa anhidra es 342.30 g/mol
La sacarosa o azúcar común es un disacárido formado por alfa-glucopiranosa y beta-fructofuranosa.
Su nombre químico es:
alfa-D-glucopiranosil(1->2)-beta-D-fructofuranósido.
Su fórmula química es:(C12H22O11)
Es un disacárido que no tiene poder reductor sobre el reactivo de Fehling y el reactivo de Tollens.
El azúcar de mesa es el edulcorante más utilizado para endulzar los alimentos y suele ser sacarosa. En la naturaleza se encuentra en un 20% del peso en la caña de azúcar y en un 15% del peso de la remolacha azucarera, de la que se obtiene el azúcar de mesa. La miel también es un fluido que contiene gran cantidad de sacarosa parcialmente hidrolizada.
Sacarosa (azúcar de mesa) es un disacárido de glucosa y fructosa. Se sintetiza en plantas, pero no en animales superiores. Contiene 2 átomos de carbono anomérico libre, puesto que los carbonos anoméricos de sus dos unidades monosacáridos constituyentes se hallan unidos entre sí, covalentemente mediante un enlace O-glucosídico. Por esta razón, la sacarosa no es un azúcar reductor y tampoco posee un extremo reductor.
Su nombre abreviado puede escribirse como Glc(a -1à 2)Fru o como Fru(b 2à 1)Glc. La sacarosa es un producto intermedio principal de la fotosíntesis, en muchas plantas constituye la forma principal de transporte de azúcar desde las hojas a otras partes de la planta. En las semillas germinadas de plantas, las grasas y proteínas almacenadas se convierten en sacarosa para su transporte a partir de la planta en desarrollo.
Una curiosidad de la sacarosa es que es triboluminiscente, que produce luz mediante una acción mecánica.
El enlace que une los dos monosacáridos es de tipo O-glucosídico. Además, dicho enlace es dicarbonílico ya que son los dos carbonos reductores de ambos monosacáridos los que forman el enlace. alfa(1-2) de alfa-D-glucosa y beta-D-fructosa
La enzima encargada de hidrolizar este enlace es la sacarasa, también conocida como invertasa ya que la sacarosas es llamada también azúcar invertido.
a sacarosa es el edulcorante más utilizado en el mundo industrializado, aunque ha sido en parte reemplazada en la preparación industrial de alimentos por otros endulzantes tales como jarabes de glucosa, o por combinaciones de ingredientes funcionales y endulzantes de alta intensidad.
Generalmente se extrae de la caña de azúcar, de la remolacha o del maíz y entonces es purificada y cristalizada. Otras fuentes comerciales (menores) son el sorgo dulce y el jarabe de arce.
La extensa utilización de la sacarosa se debe a su poder endulzante y sus propiedades funcionales como consistencia; por tal motivo es importante para la estructura de muchos alimentos incluyendo panecillos y galletas, nieve y sorbetes, además es auxiliar en la conservación de alimentos; así que es común en mucha de la llamada comida basura.
Polisacáridos
El almidón es un polisacárido de reserva alimenticia predominante en las plantas, constituido por amilosa y amilopectina. Proporciona el 70-80% de las calorías consumidas por los humanos de todo el mundo. Tanto el almidón como los productos de la hidrólisis del almidón constituyen la mayor parte de los carbohidratos digestibles de la dieta habitual. Del mismo modo, la cantidad de almidón utilizado en la preparación de productos alimenticios, sin contar el que se encuentra presente en las harinas usadas para hacer pan y otros productos de panadería.
Los almidones comerciales se obtienen de las semillas de cereales, particularmente de maíz (Zea mays), trigo (Triticum spp.), varios tipos de arroz (Oryza sativa), y de algunas raíces y tubérculos, particularmente de patata (Solanum tuberosum), batata (Ipomoea batatas) y mandioca (Manihot esculenta). Tanto los almidones como los almidones modificados tienen un número enorme de posibles aplicaciones en los alimentos, que incluyen las siguientes: adhesivo, ligante, enturbiante, formador de películas, estabilizante de espumas, agente anti-envejecimiento de pan, gelificante, glaseante, humectante, estabilizante, texturizante y espesante.
El almidón se diferencia de todos los demás carbohidratos en que, en la naturaleza se presenta como complejas partículas discretas (gránulos). Los gránulos de almidón son relativamente densos, insolubles y se hidratan muy mal en agua fría. Pueden ser dispersados en agua, dando lugar a la formación de suspensiones de baja viscosidad que pueden ser fácilmente mezcladas y bombeadas, incluso a concentraciones mayores del 35%.
Panqueque de "sago" con almidón de maíz.
El trigo, el centeno (Secale cereale) y la cebada (Hordeum vulgare) tienen dos tipos de granos de almidón: los grandes lenticulares y los pequeños esféricos. En la cebada, los granos lenticulares se forman durante los primeros 15 días después de la polinización. Los pequeños gránulos, representando un total de 88% del número de granos, aparecen a los 18-30 días posteriores a la polinización.
Los almidones de los cereales contienen pequeñas cantidades de grasas. Los lípidos asociados al almidón son, generalmente, lípidos polares, que necesitan disolventes polares tales como metanol-agua, para su extracción. Generalmente el nivel de lípidos en el almidón cereal, está entre 0.5 y 1%. Los almidones no cereales no contienen esencialmente lípidos.
Químicamente es una mezcla de dos polisacáridos muy similares, la amilosa y la amilopectina; contienen regiones cristalinas y no cristalinas en capas alternadas. Puesto que la cristalinidad es producida por el ordenamiento de las cadenas de amilopectina, los gránulos de almidón céreo tienen parecido grado de cristalinidad que los almidones normales. La disposición radial y ordenada de las moléculas de almidón en un gránulo resulta evidente al observar la cruz de polarización (cruz blanca sobre un fondo negro) en un microscopio de polarización cuando se colocan los polarizadores a 90° entre sí. El centro de la cruz corresponde con el hilum, el centro de crecimiento de gránulo.
La amilosa es el producto de la condensación de D-glucopiranosas por medio de enlaces glucosídicos a(1,4), que establece largas cadenas lineales con 200-2500 unidades y pesos moleculares hasta de un millón; es decir, la amilosa es una a-D-(1,4)-glucana cuya unidad repetitiva es la a-maltosa. Tiene la facilidad de adquirir una conformación tridimensional helicoidal, en la que cada vuelta de hélice consta de seis moléculas de glucosa. El interior de la hélice contiene sólo átomos de hidrógeno, y es por tanto lipofílico, mientras que los grupos hidroxilo están situados en el exterior de la hélice. La mayoría de los almidones contienen alrededor del 25% de amilosa. Los dos almidones de maíz comúnmente conocidos como ricos en amilosa que existen comercialmente poseen contenidos aparentes de masa alrededor del 52% y del 70-75%.
La amilopectina se diferencia de la amilosa en que contiene ramificaciones que le dan una forma molecular a la de un árbol; las ramas están unidas al tronco central (semejante a la amilosa) por enlaces a-D-(1,6), localizadas cada 15-25 unidades lineales de glucosa. Su peso molecular es muy alto ya que algunas fracciones llegan a alcanzar hasta 200 millones de daltones. La amilopectina constituye alrededor del 75% de los almidones más comunes. Algunos almidones están constituidos exclusivamente por amilopectina y son conocidos como céreos. La amilopectina de papa es la única que posee en su molécula grupos éster fosfato, unidos más frecuentemente en una posición O-6, mientras que el tercio restante lo hace en posición O-3.
Glucógeno
El glucógeno es un polisacárido de reserva energética de los animales, formado por cadenas ramificadas de glucosa; es soluble en agua, en la que forma dispersiones coloidales. Abunda en el hígado y en el músculo.
Su estructura puede parecerse a la de amilopectina del almidón, aunque mucho más ramificada que ésta. Está formada por varias cadenas que contienen de 12 a 18 unidades de α-glucosas formadas por enlaces glucosídicos 1,4; uno de los extremos de esta cadena se une a la siguiente cadena mediante un enlace α-1,6-glucosídico, tal y como sucede en la amilopectina.
Una sola molécula de glucógeno puede contener más de 120.000 moléculas de glucosa.
La importancia de que el glucógeno sea una molécula tan ramificada es debido a que:
1. La ramificación aumenta su solubilidad.
2. La ramificación permite la abundancia de residuos de glucosa no reductores que van a ser los lugares de unión de las enzimas glucógeno fosforilasa y glucógeno sintetasa, es decir, las ramificaciones facilitan tanto la velocidad de síntesis como la de degradación del glucógeno.
El glucógeno es el polisacárido de reserva energética en los animales que se almacena en el hígado (10% de la masa hepática) y en los músculos (1% de la masa muscular) de los vertebrados. Además, pueden encontrarse pequeñas cantidades de glucógeno en ciertas células gliales del cerebro.
Gracias a la capacidad de almacenamiento de glucógeno, se reducen al máximo los cambios de presión osmótica que la glucosa libre podría ocasionar tanto en el interior de la célula como en el medio extracelular.
Cuando el organismo o la célula requieren de un aporte energético de emergencia, como en los casos de tensión o alerta, el glucógeno se degrada nuevamente a glucosa, que queda disponible para el metabolismo energético.
En el hígado la conversión de glucosa almacenada en forma de glucógeno a glucosa libre en sangre, está regulada por la hormona glucagón y adrenalina. El glucógeno hepático es la principal fuente de glucosa sanguínea, sobre todo entre comidas. El glucógeno contenido en los músculos es para abastecer de energía el proceso de contracción muscular.
El glucógeno se almacena dentro de vacuolas en el citoplasma de las células que lo utilizan para la glucólisis. Estas vacuolas contienen las enzimas necesarias para la hidrólisis de glucógeno a glucosa.
celulosa
La celulosa es un polisacárido compuesto exclusivamente de moléculas de glucosa; es pues un homopolisacárido (compuesto por un solo tipo de monosacárido); es rígido, insoluble en agua, y contiene desde varios cientos hasta varios miles de unidades de β-glucosa. La celulosa es la biomolécula orgánica más abundante ya que forma la mayor parte de la biomasa terrestre.
La celulosa es un polisacárido estructural en las plantas ya que forma parte de los tejidos de sostén. La pared de una célula vegetal joven contiene aproximadamente un 40% de celulosa; la madera un 50 %, mientras que el ejemplo más puro de celulosa es el algodón con un porcentaje mayor al 90%.
A pesar de que está formada por glucosas, los animales no pueden utilizar la celulosa como fuente de energía, ya que no cuentan con la enzima necesaria para romper los enlaces β-1,4-glucosídicos, es decir, no es digerible por los animales; sin embargo, es importante incluirla en la dieta humana (fibra dietética) porque al mezclarse con las heces, facilita la digestión y defecación, así como previene los malos gases.
En el intestino de los rumiantes, de otros herbívoros y de termitas, existen microorganismos, muchos metanógenos, que poseen una enzima llamada celulasa que rompe el enlace β-1,4-glucosídico y al hidrolizarse la molécula de celulosa quedan disponibles las glucosas como fuente de energía.
Hay microorganismos (bacterias y hongos) que viven libres y también son capaces de hidrolizar la celulosa. Tienen una gran importancia ecológica, pues reciclan materiales celulósicos como papel, cartón y madera. De entre ellos, es de destacar el hongo Trichoderma reesei, capaz de producir cuatro tipos de celulasas: las 1,4-β-D-glucancelobiohirolasas CBH i y CBH II y las endo-1,4-β-D-glucanasa EG I y EG II. Mediante técnicas biotecnológicas se producen esas enzimas que pueden usarse en el reciclado de papel, disminuyendo el coste económico y la contaminación.
La quitina es uno de los componentes principales de las paredes celulares de los hongos, del resistente exoesqueleto de los artrópodos (arácnidos, crustáceos, insectos) y algunos otros animales (quetas de anélidos, perisarco de cnidarios). La primera persona que consiguió describir correctamente su estructura química fue Albert Hofmann.
La quitina es un polisacárido compuesto de unidades de N-acetilglucosamina (exactamente, N-acetil-D-glucos-2-amina). Éstas están unidas entre sí con enlaces β-1,4, de la misma forma que las unidades de glucosa componen la celulosa. Así, puede pensarse en la quitina como en celulosa con el grupo hidroxilo de cada monómero reemplazado por un grupo de acetilamina. Esto permite un incremento de los enlaces de hidrógeno con los polímeros adyacentes, dándole al material una mayor resistencia.
Es el segundo polímero natural más abundante después de la celulosa. Es usada como agente floculante para tratamiento de agua, como agente para curar heridas, como espesante y estabilizador en alimentos y medicamentos, como resina de intercambio iónico. Es altamente insoluble en agua y en solventes orgánicos debido a los enlaces de hidrógeno que presenta la molécula. La quitina se vuelve soluble en ácidos inorgánicos diluidos cuando pierde el acetilo del grupo acetilamino, convirtiéndose en quitosana.
Contrario a lo que generalmente se piensa, la quitina no forma parte de las conchas de los moluscos gasterópodos. Éstas están formadas por una combinación de nácar, conquiolina, aragonito y carbonato de calcio.
El término quitina deriva de la palabra griega chiton χιτών, que significa túnica, haciendo referencia a su dureza.
Las pectinas son una mezcla de polímeros ácidos y neutros muy ramificados. Constituyen el 30% del peso seco de la pared celular primaria de células vegetales. En presencia de aguas forman geles. Determinan la porosidad de la pared, y por tanto el grado de disponibilidad de los sustratos de las enzimas implicadas en las modificaciones de la misma. Las pectinas también proporcionan superficies cargadas que regulan el pH y el balance iónico. Las pectinas tienen tres dominios principales: homogalacturonanos, ramnogalacturonano I y ramnogalacturonano II.
La pectina se ha venido utilizando como absorbente intestinal desde hace muchos años. Además, se le han atribuido ciertos efectos beneficiosos para la prevención del cáncer, sobre todo colorrectal. Recientemente un equipo de investigadores halló en estudios de laboratorio que ciertos componentes de la pectina se unen y, quizás, inhiben una proteína que facilitaría la diseminación del cáncer en el organismo. Al parecer, ciertos azúcares en la pectina se unen a la galectina 3, una proteína sobre la superficie de las células tumorales que favorece el crecimiento celular y se disemina en el organismo.[1]
Esa unión, a la vez, permitiría que la pectina inhiba la galectina-3 y, por lo tanto, retrase o incluso revierta la diseminación de las células tumorales.
Agar-agar o agar es una sustancia gelatinosa derivada de algas marinas.
El medio de cultivo es un polisacárido sin ramificaciones obtenido de la pared celular de varias especies de algas rojas de los géneros Gelidium, Euchema y Gracilaria entre otros actuando como pigmento que da un color característico a cada una. La palabra agar viene del malayo agar-agar, que significa jalea.
Químicamente el agar es un polímero de subunidades de galactosa; en realidad es una mezcla heterogénea de dos clases de polisacáridos: agaropectina y agarosa.[1] Aunque ambas clases de polisacáridos comparten el mismo esqueleto de galactosa, la agaropectina está modificada con grupos ácidos, tales como sulfato y piruvato. Los polisacáridos de agar sirven como la estructura primaria de la pared celular de las algas. Disuelto en agua caliente y enfriado se vuelve gelatinoso. Su uso principal es como medio de cultivo en microbiología, otros usos son como laxante, espesante para sopas, gelatinas vegetales, helados y algunos postres y como agente aclarador de la cerveza.
También es conocido por los siguientes nombres: gelosa, gelosina, gelatina vegetal, gelatina china, gelatina japonesa, cola de pescado japonesa, etc.
que se utiliza en la mayoría de los medios de cultivo ya que además no tiene valor nutritivo para los microorganismos. El agar nutritivo es usado como medio de cultivo para el crecimiento de bacterias y hongos, pero no para virus (aunque los virus bacteriófagos crecen frecuentemente en bacterias cultivadas en agar).
Esta alga tiene su origen en los mares del sur de África. Es incoloro, insípido y absorbe agua en cantidades de 200 y 300 veces su peso, formando una gelatina. También hay un producto comercial denominado "agar-agar". Se utiliza entre otras cosas como estabilizador de algunos alimentos y comestibles y para la realización de gelatinas.
Su poder gelificante es su gran baza pues, con muy poco polvo de gelatina en una proporción de agua abundante, da lugar a una gelatina muy dura y compacta; en caliente gelifica, a diferencia de la gelatina de colas de pescado que tiene que estar completamente fría para que cuaje.
También cabe destacar que gelifica zumos de frutas exóticas (como la piña) y que la gelatina normal no puede gelificar por la acidez de éstos zumos.
Por otra parte también se puede utilizar en la fabricacion de gomitas.
No hace efecto para gelatinizar en contacto con productos grasos, como caldos sin desgrasar o productos aceitosos.
Para hacer gelatinas rígidas se deben de añadir a caldos hirviendo 16 gramos por litro, y para gelatinas más blandas para base de platos añadir 6 gramos y 5 hojas de cola de pescado por litro; tiene que cocer bien para que no aparezca el agar-agar en forma de puntos.
Glúcidos asociados a otras moléculas
Heterósidos
Los heterósidos son el resultado de la condensación de una o varias osas (azúcares simples), con una estructura no glucídica llamada genina o aglicona.
Los enlaces osa-genina pueden ser cuatro:
• 0-heterósido: R-OH–HO-osa.
• S-heterósido: R-SH–HO-osa.
• N-heterósido: R-NH–HO-osa.
• C-heterósido: R-CH–HO-osa.
Como se nombran los heterosidos
Se usa la expresión heterósido o glicósido para todos en general, reservando la designación de “glucósidos” para los heterósidos en que la osa es la glucosa, y se denomina ramnósidos a aquellos en que la osa es la ramnosa y así sucesivamente.
Como se descomponen los heterósidos:
Los heterósidos se descomponen por hidrólisis, es decir por medio de un ácido o por la acción de enzimas.
La parte glucídica de los heterósidos es muy diversa y juega su rol a nivel de la actividad farmacológica, ya que cambia la solubilidad y la absorción digestiva.
La solubilidad de los heterósidos es muy variable, pero la mayoría, son solubles en agua y soluciones hidroalcohólicas y otros en acetona, acetato de etilo y cloroformo, pero insolubles en éter. Las geninas son insolubles en agua.
Por lo general la extracción de se hace con agua y/o alcoholes.
Su acción farmacológica es muy diversa y bastante definida, sin embargo hay que resaltar que aunque la acción farmacológica concreta se debe a la genina, la parte glucídica es fundamental para su acción ya que incide en la solubilidad y absorción del heterósido.
Los heterósidos se pueden clasificar de la siguiente forma:
• Heterosidos fenolicos monociclicos
• heterosidos cumarinicos
• heterosidos flavonicos
• heterosidos antocianicos
• taninos
• heterosidos antraquinonicos
• saponosidos
• heterosidos cardiotonicos
• heterosidos azufrados
• heterosidos cianogeneticos
No obstante, las geninas de los seis primeros grupos también pueden encontrarse en las plantas en forma libre.
Las sales minerales son moléculas inorgánicas de fácil ionización en presencia de agua y que en los seres vivos aparecen tanto precipitadas como disueltas.
Las sales minerales disueltas en agua siempre están ionizadas. Estas sales tienen función estructural y funciones de regulación del pH, de la presión osmótica y de reacciones bioquímicas, en las que intervienen iones específicos. Participan en reacciones químicas a niveles electrolíticos.
Precipitadas
Constituyen estructuras sólidas:
• Silicatos: caparazones de algunos organismos (diatomeas), espículas de algunas esponjas y estructura de sostén en algunos vegetales (gramíneas).
• Carbonato cálcico: caparazones de algunos protozoos marinos, esqueletos externos de corales, moluscos y artrópodos, así como estructuras duras.
• Fosfato de calcio: esqueleto de vertebrados.
En forma precipitada, las sales minerales, forman estructuras duras, que proporcionan estructura o protección al ser que las posee.
Disueltas
Las sales disueltas en agua manifiestan cargas positivas o negativas. Los cationes más abundantes en la composición de los seres vivos son Na+, K+, Ca2+, Mg2+... Los aniones más representativos en la composición de los seres vivos son Cl−, PO43−, CO32−... Las sales disueltas en agua pueden realizar funciones tales como:
• Mantener el grado de salinidad.
• Amortiguar cambios de pH, mediante el efecto tampón.
• Controlar la contracción muscular
• Producir gradientes electroquímicos
• Estabilizar dispersiones coloidales.
• Intervienen en el equilibrio osmótico.
Asociadas a moléculas orgánicas
Dentro de este grupo se encuentran las fosfoproteínas, los fosfolípidos y fosfoglicéridos
Los iones de las sales pueden asociarse a moléculas, realizando funciones que tanto el ión como la molécula no realizarían por separado.
De tal manera que las sales minerales estan asociadas a las móléculas orgánicas y suborganicas.
mutarrotación
La mutarrotación es un fenómeno de isomerización que ocurre en monosacáridos referido a la rotación que sufre el carbono anomérico al pasar de un confórmero al otro. Puede pasar de un enlace de carbono alfa a uno beta, o viceversa. En la serie "D",por convencion si la disposicion del OH es hacia arriba lo llamamos beta, si es hacia abajo lo denominamos alfa, ocurriendo lo contrario en la serie "L", donde el OH hacia arriba indica el confórmero alfa, y hacia abajo, el beta. Para pasar de un estado al otro debe pasar primero por el estado de cadena abierta.
Por tratarse de una rotación de sustituyentes que sufre el carbono anomérico al pasar de un confórmero al otro, se concluye que el compuesto cambia su actividad óptica. El compuesto el original y resultante son isomeros opticos entre si.
Nomenclatura píranos y furanos
1. HETEROCICLOS COMPUESTOS ORGÁNICOS CÍCLICOS CARBOCÍCLICOS HETEROCICLICOS Epóxidos Lactamas Lactonas Eteres cíclicos Aminas cíclicas aromáticas Hemiacetal cíclico
2. HETEROCICLOS Epóxido Eter cíclico de 3 miembros Lactona
3. HETEROCICLOS
4. NATURALEZA DEL HETEROÁTOMO PREFIJOS OXO (para Oxígeno) TIO (para Azufre) AZA (para Nitrógeno) Nomenclatura de HETEROCICLOS MULTIPLICIDAD DEL MISMO HETEROÁTOMO PREFIJO ADICIONAL di (dos) tri (tres), etc. DOS O MÁS HETEROÁTOMOS DISTINTOS O > S > N (O y N) OXO + AZA Oxazo (S y N) TIO + AZA Tiazo
5. Raíz y terminación (sufijo) Anillos con Nitrógeno Anillos sin Nitrógeno Tamaño del anillo Raíz Insaturados a Saturados Insaturados a Saturados 3 -ir- -irina -iridina -irena -oxirano 4 -et- -eta -etidina -ete -etano 5 -ol- -ol -olidina -ol -olano 6 -in- -ina b -in -ano 7 -ep- -epina- b -epin -epano 8 -oc- -ocina b -ocin -ocano 9 -on- -onina b -onin -onano 10 -ec- -ecina b -ecin -ecano
6. Nomenclatura de HETEROCICLOS Observar que el sufijo se modifica ligeramente cuando no hay nitrógeno en el anillo heterocíclico Insaturados a -irina -eta -ol -ina -epina- -ocina -onina -ecina Insaturados a -irena -ete -ol -in -epin -ocin -onin -ecin
7. Nomenclatura de HETEROCICLOS La numeración del anillo comienza con el heteroátomo de mayor prioridad y prosigue alrededor del anillo para dar los números menores posibles a otros heteroátomos o sustituyentes. O > S > N
8. TIO + AZA + OL Anillos con Nitrógeno Anillos sin Nitrógeno Tamaño del anillo Raíz Insaturados a Saturados Insaturados a Saturados 3 -ir- -irina -iridina -irena -oxirano 4 -et- -eta -etidina -ete -etano 5 -ol- -ol -olidina -ol -olano
9. OXO+ AZA + OL Anillos con Nitrógeno Anillos sin Nitrógeno Tamaño del anillo Raíz Insaturados a Saturados Insaturados a Saturados 3 -ir- -irina -iridina -irena -oxirano 4 -et- -eta -etidina -ete -etano 5 -ol- -ol -olidina -ol -olano
10. OXO + TIO + OLANO Anillos con Nitrógeno Anillos sin Nitrógeno Tamaño del anillo Raíz Insaturados a Saturados Insaturados a Saturados 3 -ir- -irina -iridina -irena -oxirano 4 -et- -eta -etidina -ete -etano 5 -ol- -ol -olidina -ol -olano
11. TIO + IRENA Anillos con Nitrógeno Anillos sin Nitrógeno Tamaño del anillo Raíz Insaturados a Saturados Insaturados a Saturados 3 -ir- -irina -iridina -irena -oxirano 4 -et- -eta -etidina -ete -etano 5 -ol- -ol -olidina -ol -olano
12. TIO + AZA + EPINA b Se expresa con el prefijo “perhidro” unido al nombre del compuesto insaturado correspondiente Anillos con Nitrógeno Anillos sin Nitrógeno Tamaño del anillo Raíz Insaturados a Saturados Insaturados a Saturados 6 -in- -ina b -in -ano 7 -ep- -epina- b -epin -epano 8 -oc- -ocina b -ocin -ocano
13. OXO + EPINA Anillos con Nitrógeno Anillos sin Nitrógeno Tamaño del anillo Raíz Insaturados a Saturados Insaturados a Saturados 6 -in- -ina b -in -ano 7 -ep- -epina- b -epin -epano 8 -oc- -ocina b -ocin -ocano
14. AZA + EPINA Anillos con Nitrógeno Anillos sin Nitrógeno Tamaño del anillo Raíz Insaturados a Saturados Insaturados a Saturados 6 -in- -ina b -in -ano 7 -ep- -epina- b -epin -epano 8 -oc- -ocina b -ocin -ocano
15. Muchos de los sistemas de anillos heterociclos comunes tienen nombres triviales que se retienen en la nomenclatura sistemática. AZA+IN DI+AZA+OL DI+AZA+IN DI+AZA+OL Anillos con Nitrógeno Anillos sin Nitrógeno Tamaño del anillo Raíz Insaturados a Saturados Insaturados a Saturados 3 -ir- -irina -iridina -irena -oxirano 4 -et- -eta -etidina -ete -etano 5 -ol- -ol -olidina -ol -olano 6 -in- -ina b -in -ano
16. En los sistemas policíclicos según las siguientes reglas: Se elige el nombre del heteroanillo como el compuesto básico y se añade como prefijo el nombre del anillo unido a él. benzotiazol benzotiofeno (benzopirrol) Indol
17. Al elegir el anillo básico o fundamental cuando hay dos ó más heteroanillos presentes, se da la preferencia al anillo que contenga nitrógeno con respecto al anillo que contenga oxígeno (y al oxígeno con respecto al azufre). N > O > S OXO+OL (FURANO) TIO+OL (TIOFENO) tieno [2,3- b ] furano ( no furo[ 2,3- b ]tiofeno)
18. Nomenclatura de HETEROCICLOS Se prefiere el componente que abarque el mayor número de anillos 7 H -pirazino[2,3- c ]carbazol ( no 7 H -indolo[3,2-f]quinoxalina) carbazol pirazina indol quinoxalina
19. FURANO PIRANO 2H- furo [3,2- b ] pirano ( no 2H- pirano [3,2- b ]furano) Nomenclatura de HETEROCICLOS
20. Nomenclatura de HETEROCICLOS Pirrolo[3,2- b ]acridina quinolina indol
21. Se prefiere el componente de mayor número de heteroátomos : Nomenclatura de HETEROCICLOS OXO + AZA + IN
22. Nomenclatura de HETEROCICLOS Se prefiere el componente conteniendo la mayor variedad de heteroátomos imidazol tiazol
23. Nomenclatura de HETEROCICLOS Si hay que elegir entre componentes con el mismo tamaño de ciclo y el mismo tipo de heteroátomo se elige como el heterociclo base aquel que tenga menor numeración de los heteroátomos antes de la fusión. pirazina piridazina
24. Nomenclatura de HETEROCICLOS Si la posición de fusión está ocupada por un heteroátomo, los nombres de los anillos componentes a fusionar son elegidos como aquellos que contengan el heteroátomo. imidazol tiazol Se usan prefijos como furo, imidazo , isoquino, pirido, pirimido, quino y tieno.
25. Nomenclatura de HETEROCICLOS Reglas de numeración Dar el menor número a los heteroátomos
26. Nomenclatura de HETEROCICLOS Reglas de numeración Dar el menor número a los heteroátomos en el orden de preferencia usual Tieno [2,3- b ] furano
27. Nomenclatura de HETEROCICLOS Haga corresponder a los átomos comunes a dos o tres anillos la numeración más baja triazol tiadiazol Mayor variación
28. Nomenclatura de HETEROCICLOS triazina imidazol NO NO
29. Dé a los átomos de hidrógeno (“hidrógenos indicados”) las posiciones más bajas posibles Nomenclatura de HETEROCICLOS IMIDAZOL DIOXOL
30. 2,5,7,8-tetrametilcroman-6-ol citosina 1H-imidazo[4,5-b]pirazina Nomenclatura de HETEROCICLOS
Aldosas y Cetosas
Una aldosa es un monosacárido (un glúcido simple) cuya molécula contiene un grupo aldehído, es decir, un carbonilo en el extremo de la misma. Su fórmula química general es CnH2nOn (n>=3). Los carbonos se numeran desde el grupo aldehído (el más oxidado de la molécula) hacia abajo. Con solo 3 átomos de carbono, el gliceraldehído es la más simple de todas las aldosas.
Las aldosas isomerizan a cetosas en la transformación de Lobry-de Bruyn-van Ekenstein (lectura en inglés). Las aldosas difieren de las cetosas en que tienen un grupo carbonilo al final de la cadena carbonosa, mientras que el grupo carbonilo de las cetosas lo tienen en el medio.
La representación lineal, sin embargo, no es propia de las aldosas disueltas en agua u otro solvente, ya que éstas se encuentran en su mayor parte (cerca del 99%), en su forma cíclica, donde el grupo aldehído forma un enlace hemiacetal con un grupo hidroxilo, generalmente el quinto o el sexto, con la consecuente eliminación de una molécula de agua.
La detección de aldosas en el laboratorio puede realizarse mediante el test de Seliwanoff, que si bien es para detectar cetosas, un resultado negativo indicará la presencia de aldosas en la muestra.
Una cetosa es un monosacárido con un grupo cetona por molécula.
Con tres átomos de carbono, la dihidroxiacetona es la más simple de todas las cetosas, y es el único que no tiene actividad óptica. Las cetosas pueden isomerizar en aldosas cuando el grupo carbonilo se encuentra al final de la molécula. Este tipo de moléculas se denominan azúcares reducidos.
Con el fin de determinar si un compuesto pertenece al grupo de las cetosas o de las aldosas se suele llevar a cabo una reacción química denominada test de Seliwanoff.
Enlace N - glucosídico
La formación del nucleosido va a ser diferente dependiendo de la base nitrogenada que intervenga; la diferencia reside en que nitrógeno de la base nitrogenada interviene en la formación del enlace N- glucosídico:
• Si la base es Pirimidinica (C, T, U): el enlace se establece entre el N1 de la base y el C1' del azúcar.
Enlace
N1 N - glucosidico
N1
H !
+H2O
O
CH2OH OH CH2OH
H
H H
OH ? OH ?
-D-pentosa
enlace O-glicosídico
En el ámbito de los glúcidos, el enlace O-glicosídico es el enlace para unir monosacáridos con el fin de formar disacáridos o polisacáridos.
Mediante este enlace se unen dos monosacáridos según el siguiente esquema:
Explicación basada en el esquema
La primera molécula que se ve es un monosacárido α, D,glucosa —es α porque el -OH del carbono (C) anomérico (C nº1 en el esquema) está hacia abajo— y la , D, glucosa.
En el enlace O-glucosídico reaccionan los grupos -OH (hidroxilo) del C anomérico del primer monosácarido con un -OH de otro C del otro monosacárido (ya sea C anomérico o no) formando un disacárido y una molécula de agua. El proceso es realmente una condensación, se le denomina deshidratación por la característica de la pérdida de la molécula de agua. (Al igual que en la formación del enlace peptídico).
Dependiendo si la reacción de los -OH provengan de los dos C anómericos el disacárido será dicarbonílico y no tendrá poder reductor. Mientras que si participan los -OH de un C anomérico y de otro C no anomérico, el disacárido será monocarbonílico y tendrá poder reductor —ya que tendrá el -OH de un C anómerico libre.
Al final del proceso ambos monosacáridos quedarán unidos por un oxígeno (O), de ahí que el enlace se llame O-glicosídico.
Nomenclatura
Para nombrar el disacárido obtenido se nombra de está manera:
• Se escribe el primer monosacárido implicado añadiéndole la terminación -osil.
• Se escribe entre paréntesis y con una flecha los carbonos cuyos -OH intevienen en el proceso (X → X`).
• Se escribe el segundo monosacárido. Si el enlace es dicarbonílico terminado en -ósido, si el enlace es monocarbonílico terminado en -osa.
Así el ejemplo del esquema será: α, D glucopiranosil (1 → 4) α, D glucopiranosa alfa(1.4)
Hay 3 tipos más de enlace glicosídico alfa 1.4, alfa 1.6 y beta 1.4.
Disacárido reductor y no reductor
Los disacáridos o azúcares dobles son un tipo de hidratos de carbono, o carbohidratos, formados por la condensación (unión) de dos monosacáridos iguales o distintos mediante enlace O-glucosídico (con pérdida de una molécula de agua), mono o dicarbonílico, que además puede ser α o β en función del -OH hemiacetal o hemicetal. Los disacáridos más comunes son:
• Sacarosa: Formada por la unión de una glucosa y una fructosa. A la sacarosa se le llama también azúcar común. No tiene poder reductor.
• Lactosa: Formada por la unión de una glucosa y una galactosa. Es el azúcar de la leche. Tiene poder reductor
• Maltosa, Isomaltosa, Trehalosa, Celobiosa: Formadas todas por la unión de dos glucosas, son diferentes dependiendo de la unión entre las glucosas. Todas ellas tienen poder reductor, salvo la Trehalosa.
El carácter reductor se da en un disacárido si uno de los monosacáridos que lo forman tiene su carbono anomérico (o carbonílico) libre, es decir, si este carbono no forma parte del enlace O-glucosídico. Dicho de otra forma, si el enlace O-glucosídico es monocarbonílico el disacárido resultante será reductor (Maltosa, Celobiosa, etc.), mientras que si el enlace O-glicosídico es dicarbónílico el disacárido resultante será no reductor (Sacarosa, Trehalosa).
La fórmula empírica de los disacáridos es C12H22O11. El enlace covalente entre dos monosacáridos provoca la eliminación de un átomo de hidrógeno de uno de los monosacáridos y de un grupo hidroxilo del otro monosacárido, de forma que en conjunto podemos decir que se elimina una molécula de agua (H2O) que se libera al medio de reacción.
En la mucosa del tubo digestivo del ser humano existen unas enzimas llamadas disacaridasas, que hidrolizan el enlace glucosídico que une a los dos monosacáridos, para su absorción intestinal.
reductores
En ellos, el carbono anomérico de un monosacárido reacciona con un OH alcohólico de otro. La Figura de la izquierda representa a la lactosa, cuyo segundo azúcar (la glucosa) presenta libre su carbono anomérico, y por lo tanto seguirá teniendo propiedades reductoras, y podrá presentar el fenómeno de la mutarrotación. A la hora de nombrarlos sistemáticamente, se considera monosacárido principal al que conserva su carbono anomérico libre, y se le antepone como sustituyente (entre paréntesis) el monosacárido que aporta su carbono anomérico al enlace glicosídico.
A este grupo pertenecen la maltosa, la isomaltosa, la gentibiosa, la celobiosa y la lactosa:
La maltosa (molécula de la tabla inferior) está formada por dos glucosas unidas por el OH del C1 en posición de una y el OH del C4 de otra. Su nombre sistemático es 4-O-(-D-glucopiranosil)-D-glucopiranosa, o abreviado, G(14)G. No existe como tal en la Naturaleza, y se obtiene a partir de la hidrólisis del almidón (un polisacárido de reserva en vegetales).
no reductor
En ellos, el carbono anomérico de un monosacárido reacciona con el carbono anomérico del otro monosacárido. El ejemplo representado en la figura de la izquierda corresponde a la sacarosa. En este caso, el enlace no es, estrictamente hablando, acetálico, ya que están reaccionando dos OH hemiacetálicos. Como no queda ningún carbono anomérico libre, estos disacáridos no podrán presentar mutarrotación.
A la hora de nombrarlos sistemáticamente hay dos opciones, ya que podemos considerar cualquiera de los dos monosacáridos como principal.
A este grupo pertenecen los disacáridos sacarosa y trehalosa:
La sacarosa (a la derecha) es el azúcar común o azúcar de caña. Es la forma usual de reserva hidrocarbonada de muchas plantas y se encuentra en el néctar de las flores, de forma que es un componente básico para la elaboración de la miel. Está formada por glucosa y fructosa unidas ambas por sus carbonos anoméricos. En forma abreviada se expresa como G(12)F. Para nombrarlo sistemáticamente hay dos opciones:
• -D-glucopiranosil--D-fructofuranósido (considerando la fructosa como monosacárido principal)
• -D-fructofuranosil)--D-glucopiranósido (si consideramos la glucosa como monosacárido principal).
La trehalosa es un disacárido no reductor de -D-glucopiranosa: G(11)G.
Las sales minerales disueltas en agua siempre están ionizadas. Estas sales tienen función estructural y funciones de regulación del pH, de la presión osmótica y de reacciones bioquímicas, en las que intervienen iones específicos. Participan en reacciones químicas a niveles electrolíticos.
Precipitadas
Constituyen estructuras sólidas:
• Silicatos: caparazones de algunos organismos (diatomeas), espículas de algunas esponjas y estructura de sostén en algunos vegetales (gramíneas).
• Carbonato cálcico: caparazones de algunos protozoos marinos, esqueletos externos de corales, moluscos y artrópodos, así como estructuras duras.
• Fosfato de calcio: esqueleto de vertebrados.
En forma precipitada, las sales minerales, forman estructuras duras, que proporcionan estructura o protección al ser que las posee.
Disueltas
Las sales disueltas en agua manifiestan cargas positivas o negativas. Los cationes más abundantes en la composición de los seres vivos son Na+, K+, Ca2+, Mg2+... Los aniones más representativos en la composición de los seres vivos son Cl−, PO43−, CO32−... Las sales disueltas en agua pueden realizar funciones tales como:
• Mantener el grado de salinidad.
• Amortiguar cambios de pH, mediante el efecto tampón.
• Controlar la contracción muscular
• Producir gradientes electroquímicos
• Estabilizar dispersiones coloidales.
• Intervienen en el equilibrio osmótico.
Asociadas a moléculas orgánicas
Dentro de este grupo se encuentran las fosfoproteínas, los fosfolípidos y fosfoglicéridos
Los iones de las sales pueden asociarse a moléculas, realizando funciones que tanto el ión como la molécula no realizarían por separado.
De tal manera que las sales minerales estan asociadas a las móléculas orgánicas y suborganicas.
mutarrotación
La mutarrotación es un fenómeno de isomerización que ocurre en monosacáridos referido a la rotación que sufre el carbono anomérico al pasar de un confórmero al otro. Puede pasar de un enlace de carbono alfa a uno beta, o viceversa. En la serie "D",por convencion si la disposicion del OH es hacia arriba lo llamamos beta, si es hacia abajo lo denominamos alfa, ocurriendo lo contrario en la serie "L", donde el OH hacia arriba indica el confórmero alfa, y hacia abajo, el beta. Para pasar de un estado al otro debe pasar primero por el estado de cadena abierta.
Por tratarse de una rotación de sustituyentes que sufre el carbono anomérico al pasar de un confórmero al otro, se concluye que el compuesto cambia su actividad óptica. El compuesto el original y resultante son isomeros opticos entre si.
Nomenclatura píranos y furanos
1. HETEROCICLOS COMPUESTOS ORGÁNICOS CÍCLICOS CARBOCÍCLICOS HETEROCICLICOS Epóxidos Lactamas Lactonas Eteres cíclicos Aminas cíclicas aromáticas Hemiacetal cíclico
2. HETEROCICLOS Epóxido Eter cíclico de 3 miembros Lactona
3. HETEROCICLOS
4. NATURALEZA DEL HETEROÁTOMO PREFIJOS OXO (para Oxígeno) TIO (para Azufre) AZA (para Nitrógeno) Nomenclatura de HETEROCICLOS MULTIPLICIDAD DEL MISMO HETEROÁTOMO PREFIJO ADICIONAL di (dos) tri (tres), etc. DOS O MÁS HETEROÁTOMOS DISTINTOS O > S > N (O y N) OXO + AZA Oxazo (S y N) TIO + AZA Tiazo
5. Raíz y terminación (sufijo) Anillos con Nitrógeno Anillos sin Nitrógeno Tamaño del anillo Raíz Insaturados a Saturados Insaturados a Saturados 3 -ir- -irina -iridina -irena -oxirano 4 -et- -eta -etidina -ete -etano 5 -ol- -ol -olidina -ol -olano 6 -in- -ina b -in -ano 7 -ep- -epina- b -epin -epano 8 -oc- -ocina b -ocin -ocano 9 -on- -onina b -onin -onano 10 -ec- -ecina b -ecin -ecano
6. Nomenclatura de HETEROCICLOS Observar que el sufijo se modifica ligeramente cuando no hay nitrógeno en el anillo heterocíclico Insaturados a -irina -eta -ol -ina -epina- -ocina -onina -ecina Insaturados a -irena -ete -ol -in -epin -ocin -onin -ecin
7. Nomenclatura de HETEROCICLOS La numeración del anillo comienza con el heteroátomo de mayor prioridad y prosigue alrededor del anillo para dar los números menores posibles a otros heteroátomos o sustituyentes. O > S > N
8. TIO + AZA + OL Anillos con Nitrógeno Anillos sin Nitrógeno Tamaño del anillo Raíz Insaturados a Saturados Insaturados a Saturados 3 -ir- -irina -iridina -irena -oxirano 4 -et- -eta -etidina -ete -etano 5 -ol- -ol -olidina -ol -olano
9. OXO+ AZA + OL Anillos con Nitrógeno Anillos sin Nitrógeno Tamaño del anillo Raíz Insaturados a Saturados Insaturados a Saturados 3 -ir- -irina -iridina -irena -oxirano 4 -et- -eta -etidina -ete -etano 5 -ol- -ol -olidina -ol -olano
10. OXO + TIO + OLANO Anillos con Nitrógeno Anillos sin Nitrógeno Tamaño del anillo Raíz Insaturados a Saturados Insaturados a Saturados 3 -ir- -irina -iridina -irena -oxirano 4 -et- -eta -etidina -ete -etano 5 -ol- -ol -olidina -ol -olano
11. TIO + IRENA Anillos con Nitrógeno Anillos sin Nitrógeno Tamaño del anillo Raíz Insaturados a Saturados Insaturados a Saturados 3 -ir- -irina -iridina -irena -oxirano 4 -et- -eta -etidina -ete -etano 5 -ol- -ol -olidina -ol -olano
12. TIO + AZA + EPINA b Se expresa con el prefijo “perhidro” unido al nombre del compuesto insaturado correspondiente Anillos con Nitrógeno Anillos sin Nitrógeno Tamaño del anillo Raíz Insaturados a Saturados Insaturados a Saturados 6 -in- -ina b -in -ano 7 -ep- -epina- b -epin -epano 8 -oc- -ocina b -ocin -ocano
13. OXO + EPINA Anillos con Nitrógeno Anillos sin Nitrógeno Tamaño del anillo Raíz Insaturados a Saturados Insaturados a Saturados 6 -in- -ina b -in -ano 7 -ep- -epina- b -epin -epano 8 -oc- -ocina b -ocin -ocano
14. AZA + EPINA Anillos con Nitrógeno Anillos sin Nitrógeno Tamaño del anillo Raíz Insaturados a Saturados Insaturados a Saturados 6 -in- -ina b -in -ano 7 -ep- -epina- b -epin -epano 8 -oc- -ocina b -ocin -ocano
15. Muchos de los sistemas de anillos heterociclos comunes tienen nombres triviales que se retienen en la nomenclatura sistemática. AZA+IN DI+AZA+OL DI+AZA+IN DI+AZA+OL Anillos con Nitrógeno Anillos sin Nitrógeno Tamaño del anillo Raíz Insaturados a Saturados Insaturados a Saturados 3 -ir- -irina -iridina -irena -oxirano 4 -et- -eta -etidina -ete -etano 5 -ol- -ol -olidina -ol -olano 6 -in- -ina b -in -ano
16. En los sistemas policíclicos según las siguientes reglas: Se elige el nombre del heteroanillo como el compuesto básico y se añade como prefijo el nombre del anillo unido a él. benzotiazol benzotiofeno (benzopirrol) Indol
17. Al elegir el anillo básico o fundamental cuando hay dos ó más heteroanillos presentes, se da la preferencia al anillo que contenga nitrógeno con respecto al anillo que contenga oxígeno (y al oxígeno con respecto al azufre). N > O > S OXO+OL (FURANO) TIO+OL (TIOFENO) tieno [2,3- b ] furano ( no furo[ 2,3- b ]tiofeno)
18. Nomenclatura de HETEROCICLOS Se prefiere el componente que abarque el mayor número de anillos 7 H -pirazino[2,3- c ]carbazol ( no 7 H -indolo[3,2-f]quinoxalina) carbazol pirazina indol quinoxalina
19. FURANO PIRANO 2H- furo [3,2- b ] pirano ( no 2H- pirano [3,2- b ]furano) Nomenclatura de HETEROCICLOS
20. Nomenclatura de HETEROCICLOS Pirrolo[3,2- b ]acridina quinolina indol
21. Se prefiere el componente de mayor número de heteroátomos : Nomenclatura de HETEROCICLOS OXO + AZA + IN
22. Nomenclatura de HETEROCICLOS Se prefiere el componente conteniendo la mayor variedad de heteroátomos imidazol tiazol
23. Nomenclatura de HETEROCICLOS Si hay que elegir entre componentes con el mismo tamaño de ciclo y el mismo tipo de heteroátomo se elige como el heterociclo base aquel que tenga menor numeración de los heteroátomos antes de la fusión. pirazina piridazina
24. Nomenclatura de HETEROCICLOS Si la posición de fusión está ocupada por un heteroátomo, los nombres de los anillos componentes a fusionar son elegidos como aquellos que contengan el heteroátomo. imidazol tiazol Se usan prefijos como furo, imidazo , isoquino, pirido, pirimido, quino y tieno.
25. Nomenclatura de HETEROCICLOS Reglas de numeración Dar el menor número a los heteroátomos
26. Nomenclatura de HETEROCICLOS Reglas de numeración Dar el menor número a los heteroátomos en el orden de preferencia usual Tieno [2,3- b ] furano
27. Nomenclatura de HETEROCICLOS Haga corresponder a los átomos comunes a dos o tres anillos la numeración más baja triazol tiadiazol Mayor variación
28. Nomenclatura de HETEROCICLOS triazina imidazol NO NO
29. Dé a los átomos de hidrógeno (“hidrógenos indicados”) las posiciones más bajas posibles Nomenclatura de HETEROCICLOS IMIDAZOL DIOXOL
30. 2,5,7,8-tetrametilcroman-6-ol citosina 1H-imidazo[4,5-b]pirazina Nomenclatura de HETEROCICLOS
Aldosas y Cetosas
Una aldosa es un monosacárido (un glúcido simple) cuya molécula contiene un grupo aldehído, es decir, un carbonilo en el extremo de la misma. Su fórmula química general es CnH2nOn (n>=3). Los carbonos se numeran desde el grupo aldehído (el más oxidado de la molécula) hacia abajo. Con solo 3 átomos de carbono, el gliceraldehído es la más simple de todas las aldosas.
Las aldosas isomerizan a cetosas en la transformación de Lobry-de Bruyn-van Ekenstein (lectura en inglés). Las aldosas difieren de las cetosas en que tienen un grupo carbonilo al final de la cadena carbonosa, mientras que el grupo carbonilo de las cetosas lo tienen en el medio.
La representación lineal, sin embargo, no es propia de las aldosas disueltas en agua u otro solvente, ya que éstas se encuentran en su mayor parte (cerca del 99%), en su forma cíclica, donde el grupo aldehído forma un enlace hemiacetal con un grupo hidroxilo, generalmente el quinto o el sexto, con la consecuente eliminación de una molécula de agua.
La detección de aldosas en el laboratorio puede realizarse mediante el test de Seliwanoff, que si bien es para detectar cetosas, un resultado negativo indicará la presencia de aldosas en la muestra.
Una cetosa es un monosacárido con un grupo cetona por molécula.
Con tres átomos de carbono, la dihidroxiacetona es la más simple de todas las cetosas, y es el único que no tiene actividad óptica. Las cetosas pueden isomerizar en aldosas cuando el grupo carbonilo se encuentra al final de la molécula. Este tipo de moléculas se denominan azúcares reducidos.
Con el fin de determinar si un compuesto pertenece al grupo de las cetosas o de las aldosas se suele llevar a cabo una reacción química denominada test de Seliwanoff.
Enlace N - glucosídico
La formación del nucleosido va a ser diferente dependiendo de la base nitrogenada que intervenga; la diferencia reside en que nitrógeno de la base nitrogenada interviene en la formación del enlace N- glucosídico:
• Si la base es Pirimidinica (C, T, U): el enlace se establece entre el N1 de la base y el C1' del azúcar.
Enlace
N1 N - glucosidico
N1
H !
+H2O
O
CH2OH OH CH2OH
H
H H
OH ? OH ?
-D-pentosa
enlace O-glicosídico
En el ámbito de los glúcidos, el enlace O-glicosídico es el enlace para unir monosacáridos con el fin de formar disacáridos o polisacáridos.
Mediante este enlace se unen dos monosacáridos según el siguiente esquema:
Explicación basada en el esquema
La primera molécula que se ve es un monosacárido α, D,glucosa —es α porque el -OH del carbono (C) anomérico (C nº1 en el esquema) está hacia abajo— y la , D, glucosa.
En el enlace O-glucosídico reaccionan los grupos -OH (hidroxilo) del C anomérico del primer monosácarido con un -OH de otro C del otro monosacárido (ya sea C anomérico o no) formando un disacárido y una molécula de agua. El proceso es realmente una condensación, se le denomina deshidratación por la característica de la pérdida de la molécula de agua. (Al igual que en la formación del enlace peptídico).
Dependiendo si la reacción de los -OH provengan de los dos C anómericos el disacárido será dicarbonílico y no tendrá poder reductor. Mientras que si participan los -OH de un C anomérico y de otro C no anomérico, el disacárido será monocarbonílico y tendrá poder reductor —ya que tendrá el -OH de un C anómerico libre.
Al final del proceso ambos monosacáridos quedarán unidos por un oxígeno (O), de ahí que el enlace se llame O-glicosídico.
Nomenclatura
Para nombrar el disacárido obtenido se nombra de está manera:
• Se escribe el primer monosacárido implicado añadiéndole la terminación -osil.
• Se escribe entre paréntesis y con una flecha los carbonos cuyos -OH intevienen en el proceso (X → X`).
• Se escribe el segundo monosacárido. Si el enlace es dicarbonílico terminado en -ósido, si el enlace es monocarbonílico terminado en -osa.
Así el ejemplo del esquema será: α, D glucopiranosil (1 → 4) α, D glucopiranosa alfa(1.4)
Hay 3 tipos más de enlace glicosídico alfa 1.4, alfa 1.6 y beta 1.4.
Disacárido reductor y no reductor
Los disacáridos o azúcares dobles son un tipo de hidratos de carbono, o carbohidratos, formados por la condensación (unión) de dos monosacáridos iguales o distintos mediante enlace O-glucosídico (con pérdida de una molécula de agua), mono o dicarbonílico, que además puede ser α o β en función del -OH hemiacetal o hemicetal. Los disacáridos más comunes son:
• Sacarosa: Formada por la unión de una glucosa y una fructosa. A la sacarosa se le llama también azúcar común. No tiene poder reductor.
• Lactosa: Formada por la unión de una glucosa y una galactosa. Es el azúcar de la leche. Tiene poder reductor
• Maltosa, Isomaltosa, Trehalosa, Celobiosa: Formadas todas por la unión de dos glucosas, son diferentes dependiendo de la unión entre las glucosas. Todas ellas tienen poder reductor, salvo la Trehalosa.
El carácter reductor se da en un disacárido si uno de los monosacáridos que lo forman tiene su carbono anomérico (o carbonílico) libre, es decir, si este carbono no forma parte del enlace O-glucosídico. Dicho de otra forma, si el enlace O-glucosídico es monocarbonílico el disacárido resultante será reductor (Maltosa, Celobiosa, etc.), mientras que si el enlace O-glicosídico es dicarbónílico el disacárido resultante será no reductor (Sacarosa, Trehalosa).
La fórmula empírica de los disacáridos es C12H22O11. El enlace covalente entre dos monosacáridos provoca la eliminación de un átomo de hidrógeno de uno de los monosacáridos y de un grupo hidroxilo del otro monosacárido, de forma que en conjunto podemos decir que se elimina una molécula de agua (H2O) que se libera al medio de reacción.
En la mucosa del tubo digestivo del ser humano existen unas enzimas llamadas disacaridasas, que hidrolizan el enlace glucosídico que une a los dos monosacáridos, para su absorción intestinal.
reductores
En ellos, el carbono anomérico de un monosacárido reacciona con un OH alcohólico de otro. La Figura de la izquierda representa a la lactosa, cuyo segundo azúcar (la glucosa) presenta libre su carbono anomérico, y por lo tanto seguirá teniendo propiedades reductoras, y podrá presentar el fenómeno de la mutarrotación. A la hora de nombrarlos sistemáticamente, se considera monosacárido principal al que conserva su carbono anomérico libre, y se le antepone como sustituyente (entre paréntesis) el monosacárido que aporta su carbono anomérico al enlace glicosídico.
A este grupo pertenecen la maltosa, la isomaltosa, la gentibiosa, la celobiosa y la lactosa:
La maltosa (molécula de la tabla inferior) está formada por dos glucosas unidas por el OH del C1 en posición de una y el OH del C4 de otra. Su nombre sistemático es 4-O-(-D-glucopiranosil)-D-glucopiranosa, o abreviado, G(14)G. No existe como tal en la Naturaleza, y se obtiene a partir de la hidrólisis del almidón (un polisacárido de reserva en vegetales).
no reductor
En ellos, el carbono anomérico de un monosacárido reacciona con el carbono anomérico del otro monosacárido. El ejemplo representado en la figura de la izquierda corresponde a la sacarosa. En este caso, el enlace no es, estrictamente hablando, acetálico, ya que están reaccionando dos OH hemiacetálicos. Como no queda ningún carbono anomérico libre, estos disacáridos no podrán presentar mutarrotación.
A la hora de nombrarlos sistemáticamente hay dos opciones, ya que podemos considerar cualquiera de los dos monosacáridos como principal.
A este grupo pertenecen los disacáridos sacarosa y trehalosa:
La sacarosa (a la derecha) es el azúcar común o azúcar de caña. Es la forma usual de reserva hidrocarbonada de muchas plantas y se encuentra en el néctar de las flores, de forma que es un componente básico para la elaboración de la miel. Está formada por glucosa y fructosa unidas ambas por sus carbonos anoméricos. En forma abreviada se expresa como G(12)F. Para nombrarlo sistemáticamente hay dos opciones:
• -D-glucopiranosil--D-fructofuranósido (considerando la fructosa como monosacárido principal)
• -D-fructofuranosil)--D-glucopiranósido (si consideramos la glucosa como monosacárido principal).
La trehalosa es un disacárido no reductor de -D-glucopiranosa: G(11)G.
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