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TEMA 3

FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA

CARBOHIDRATOS

CONSTITUYENTES DE LA CÉLULA

compuestos poliméricos de alto peso molecular: proteínas, ácidos nucleícos,

polisacáridos, lípidos

otros materiales de almacenamiento: grasas, polihidroxubutirato y glicógeno

célula

Pared celular Polisacáridos, proteínas y lípidos

Citoplasma Proteínas en forma de enzimas

Núcleo Ácidos nucleícos en forma de ADN

Otros metabolitos sales inorgánicas: NH4+, PO4

3-, K+, Ca2+, Na+, SO42-

Intermedios: piruvato, acetato

vitaminas

50% carbohidratos,

20% oxígeno,

4% nitrógeno,

8% hidrógeno,

3% fósforo,

1% azufre

Trazas de K+, Na+,Ca2+,Mg2+,Cl- y vitaminas

BACTERIA

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NIVELES DE ESTUDIO

Y COMPRENSIÓN

MOLECULAR: Biología molecular, Bioquímica

CELULAR: Biología celular, Microbiología

POBLACION: Microbiología, Ecología

PRODUCCION: Ingeniería de Bioprocesos

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CARBOHIDRATOS

Biomoléculas mas abundantes en la tierra

Cada año, mediante fotosíntesis, las plantas y

algas convierten mas de 100 billones de toneladas

de CO2 y H2O en azucares que luego polimerizan

en polisacáridos como celulosa y almidón.

CO2 + H2O CH2O + O2 Fotosíntesis

Respiración

Luz

Energía

CARBOHIDRATOS

Principal fuente de energía en la mayoría de los

organismos.

La oxidación de carbohidratos es la fuente de

energía de muchas células no fotosintéticas

Juegan un papel importante como compuestos

estructurales y de almacenamiento en las células,

Rol crítico en la modulación de señales químicas

en plantas y animales

EL almidón y los azucares son la base de la dieta

humana en muchas partes del mundo

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CARBOHIDRATOS

Son polihidroxi- aldehídos o cetonas compuestos de C, H

y O

Aldehídos: aldosas (CHO)

Cetonas: cetosas (COH)

Formula Empírica:

CnH2nOn = (CH2O)n n>3

Algunos contienen N, P, S

CARBOHIDRATOS Monosacáridos:

Carbohidratos mas pequeños

unidad simple de polihidroxi- aldehído o cetona.

Mas abundante: D-Glucosa

Oligosacáridos Cadenas cortas de monosacáridos unidas por enlaces glucosídicos (2-12

unidades)

Mas abundante: disacáridos (2 unidades) Ej. Sacarosa

Polisacáridos Largas cadenas desde >12 hasta cientos o miles de unidades de

monosacáridos

Lineales o ramificados

Mas abundantes: Celulosa, almidón

Halócidos: solo monosacáridos

Heterósidos: fracción no glucídica

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CLASIFICACIÓN DE LOS

MONOSACÁRIDOS

Grupo funcional

Aldehído el grupo carbonilo se encuentra al final de la cadena ALDOSA

Cetona el grupo carbonilo se encuentra en cualquier otra posición de la cadena CETOSA

GLICERALDEHIDO DIHIDROXICETONA

ALDOSAS CETOSAS

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D-GLUCOSA D-FRUCTOSA

Una Aldohexosa Una cetohexosa

Isomería:

Esteroisómeros: D-glucosa a (abajo) o b(arriba)

Especulares: dextro (D) o levo (L).

*Carbono Quiral.

Mutarotación:

aparición del segundo isómero en una solución donde sólo había uno

Mezcla racémica (no actúa con la luz polarizada).

UN POQUITO DE ORGÁNICA

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Proyección de Fisher

Fórmulas de Perspectiva

ISOMEROS

Isómeros

constitucionales Esteroisómeros

Configuracional Conformacional

Enantiómeros

Imágenes especulares

no superponibles

Diasteroisómeros

Esteroisómeros que no son

imágenes especulares

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Espejo

Sedoheptulosa Heptose 7

Alosa, Altrosa,

Fructosa, Galactosa,

Glucosa, Gulosa,

Idosa, Manosa,

Sorbosa, Talosa,

Tagatosa

Hexose 6

Arabinosa, Ribosa,

Ribulosa, Xilosa,

Xilulosa, Lixosa

Pentosas 5

Eritrosa, Treosa Tetrosas 4

Ejemplos Categoría Numero de

Carbonos

CLASIFICACIÓN DE LOS

MONOSACÁRIDOS

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D-ALDOSAS

MONOSACÁRIDOS

TRES CARBONOS

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CUATRO CARBONOS

CINCO CARBONOS

PENTOSAS

ALDOPENTOSAS

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ESTRUCTURAS DE CINCO CARBONOS COMPONENTES

ESENCIALES DEL ADN Y ARN.

D-Ribosa 2- Deoxi-D-Ribosa

D-Ribosa 2- Deoxi-D-Ribosa

ALDOPENTOSAS

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L

SEIS CARBONOS

HEXOSAS

ALDOHEXOSAS

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D-GLUCOSA

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D - CETOSAS

MONOSACÁRIDOS

FRUCTOSA

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DISACARIDOS

Disacárido Descripción Componentes

sucrosa azúcar común glucosa 1α→2 fructosa

maltosa producto de la hidrólisis

del almidón glucosa 1α→4 glucosa

trehalosa se encuentra en los

hongos glucosa 1α→1 glucosa

lactosa el azúcar principal de la

leche galactosa 1β→4 glucosa

melibiosa se encuentra en plantas

leguminosas galactosa 1α→6 glucosa

celobiosa En las plantas, monómero

de la celulosa glucosa 1β→4 glucosa

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MALTOSA α-D-Glucopiranosil-(1 →4)-D-Glucopiranosa

SACAROSA β-D-Glucosa + β-D-Fructosa

β-D-Fructofuranosil.α-D-Glucopiranosido Fru (β2→1α) Glc

TREALOSA α-D-Glucosa + α-D-Glucosa

α-D-Glucopiranosil-α-D-Glucopiranosido Glc (α1→1α)

LACTOSA β-D-Glucosa + β-D-Galactosa

β-D-Galactopiranosil-(1-4)- β-D-Glucopiranosido Gal (β1→4)Glc

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POLISACÁRIDOS

HOMOPOLISACARIDOS HETEROPOLISACARIDOS

LINEAL RAMIFICADO LINEAL

2 MONÓMEROS

RAMIFICADO

MÚLTIPLES

MONÓMEROS

CELULOSA :

Homopolímero lineal de unidades

de glucosa unidas por enlaces

β1-4 Glucosídicos.

Mas abundante en la naturaleza

40-50% de la biomasa es celulosa

Una molécula contiene mas de

104 residuos de glucosa

Longitudes de 6-8 nm

PM 1-2 x 106 Da

ALMIDÓN :

Homopolímero de la Glucosa

Polisacárido de reserva

Amilosa : lineal , 200-300

residuos de glucosa unidos por

enlaces α1-4 Glucosídicos

Amilopectina: ramificado, 20-25

residuos unidos entre si por

enlaces α1-4 y unidos a la

cadena lineal por enlaces α1-6

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HOMOPOLÍMERO: D-GLUCOSA ENLACES β1-4

MONOMERO: CELOBIOSA

CELULOSA

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Fibras de celulosa de la pared

celular del alga Chaetomorfa

ALMIDÓN

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Aspecto con el objetivo de 100X de la endodermis y tejido de

transfusión. Pueden observarse granos de almidón (amarillo) en el

interior de las células de la endodermis

http://virtual.ujaen.es/atlas/hojapino/hojapino100x2almidon.htm

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QUITINA

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GLUCOSAMINOGLICANOS

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GLUCOPROTEÍNAS:

-1 al +30% son C.H

predomina la proteína.

Mayor parte de las proteínas expuestas extracelularmente.

Proteínas de la superficie externa de las células animales.

Mayor parte de proteínas secretadas.

Mayor parte de las proteínas plasmáticas.

Forman el glucocálix(cubierta extracelular).

PROTEOGLUCANOS

Polisacáridos (95%

del peso) más

proteínas.

Substancia básica o

cemento intracelular

=> rellena el espacio

intracelular de la

mayor parte de los

tejidos.