Química_metabolismo_ Carbohidratos

Química de Carbohidratos

Harry Alices-Villanueva, Ph.D.

Monosacáridos y Disacáridos • Los CHO’s (carbidratos)se existen como mpnpsacáridos o como polímeros conteniendo unidades de monosacáridos. • Los monosacáridos son moléculas polihidroxilicas (--OH) de 3 a 10 o mas átomos de cabonos. • Contienen un grupo aldehído (--CHO): aldosas o un grupo cetónico (--C=O): cetosas.

Exhiben Isomerismo • Los CHO’s contienen centros de simetría o carbonos asímetricos y por lo tanto exhiben isomerismo. • La designación D o L se basa en la configuración de gliceraldehído. • En mamíferos predomina isomero D. • La configuración de cada carbono individual se denota S o R.

Proyección Fisher • Una representación en dos dimensiones de una estructura 3D donde los enlaces horizontales se asumen proyectan hacia la parte atrás del papel y aquellos verticales hacia el frente.

Proyección Fisher

Proyección Fisher

Ambos isómeros son imágenes de espejo.

Equilibrio • La forma de cadena abierta de los CHO’s estás en equilibrio con su forma cíclica. • Se forma un enlace intramolecular entre el grupo carbonilo (-C=O) y un grupo hidroxilo (--OH) formando un hemiacetal, en el caso de aldosas. • Las cetosas forman hemicetales. • Ambos casos resultan en la fomración de un anillo.

Formación de acetales y cetales

Los anillos se clasifican como α o β dependiendo de la posición del grupo –OH en el carbono #1.

Isomeros de fructosa

Reacciones • El grupo hemiacetal reacciona con agentes oxidantes tales como la solución Fehling. • Reciben el nombre de azúcares reductores.

¿Oxidación o reducción, ah..?

Reducción vs. Oxidación • Oxidación – – – –

Ganar oxígeno Perder electrones Perder hidrógeno Incrementar el valor del número de oxidación.

• Reducción – – – –

Perder oxigeno Ganar electrones Perder hidrógeno Disminuir el valor del número de oxidación.

Disacáridos

Polisacáridos

Amilopectina

Celulosa

Metabolismo de Carbohidratos

Glucolisis

Metabolismo anaérobico de piruvato

Músculo • Cuando no existen cantidades adecuadas de oxígeno, por ejemplo en una célula muscular bajo ejercicio vigoroso, el piruvato producido por glucolisis se convierte a lactato. • Esta reacción restaura el NAD+ consumido en el paso #6 de glucolisis, pero está ruta libera mucho menso energía que la oxidación total.

Metabolismo anaérobico de Piruvato • En algunos organismos que pueden crecer anaerobicamente, Saccharomyces cerevisiaes, piruvato es convertido vía acetaldehído a dióxido de carbono y etanol. De nuevo, esta ruta regenera NAD= a partir de NADH, según es requerido para que glucolisis pueda continuar.

Destino de piruvato

Producción de AcetilCoA

Ciclo de Krebs

Resultado neto del ciclo: una vuelta del ciclo produce tres NADH, un GTP y un FADH2 y libera dos moléculas de CO2

Moléculas Precursoras • Glucolisis y el ciclo del ácido cítrico proveen los precursores necesarios para sintetizar muchas moléculas biológicas importantes. Aminoácidos, nucleótidos, lípidos, azúcares, y otras moleculas sirven a su vez como precursores para las muchas macromoléculas de la célula.

Energía • Fotosintesis utiliza la energía de la luz solar para producir carbohidratos y otras moléculas orgánicas. Estas moléculas a su vez sirven como alimento a otros organismos. • Muchos de estos organismos llevan a cabo respiración, un proceso que utiliza O2 y CO2 de los mismos átomos de carbono tomados como CO2 y convertidos a azúcares mediante fotosintesis. • En el proceso los organismos que respiran obtienen la energía química de enlaces que necesitan para poder vivir.

Energía • Se cree que las primeras células que existieron en la Tierra eran incapaz de incurrir en fotosíntesis o en respiración celular. • No obstante, fotosíntesis debe haber precedido respiración ya que hay fuerte evidencia que se requirieron millones de años de fotosíntesis antes de que el O2 fuera liberado en suficientes cantidades para crear la atmósfera rica en oxígeno requerida para el proceso de respración. La atmósfera terrestre hoy día contiene 20% de O2

12H20 + 6CO2

C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

Fosforilación Oxidativa (ATP)

Enzima ATP’ase

Inhibidores de Fosforilación Oxidativa Name

Function

Site of Action

Rotenone

e– transport inhibitor

Complex I

Amytal

e– transport inhibitor

Complex I

Antimycin A

e– transport inhibitor

Complex III

Cyanide

e– transport inhibitor

Complex IV

Carbon Monoxide

e– transport inhibitor

Complex IV

Azide

e– transport inhibitor

Complex IV

2,4,-dinitrophenol

Uncoupling agent

transmembrane H+ carrier

Pentachlorophenol

Uncoupling agent

transmembrane H+ carrier

Oligomycin

Inhibits ATP synthase

OSCP fraction of ATP synthase