CARBOHIDRATOS Y PROTEINAS

Facultad de Ciencias BiológicasEscuela de Universidad Nacional de Trujillo

Biología ALVA CASTAÑEDA, MARCO ANTONIOASUNCIÓN ALVAREZ, DINA ELIZABETHMENDOZA AMAYA, SOFIA CAROLINA

CARBOHIDRATOS

Constituyen las biomoléculas más abundantes en la naturaleza

Químicamente, son polihidroxi-aldehídos o polihidroxi-cetonas

Azúcar y almidón como combustibles para entregar energía en organismos no fotosintéticos.

Polímeros insolubles como elementos estructurales y protectores de bacterias, células vegetales y animales.

Complejos unidos a proteínas y lípidos como señales intracelulares para localización de estos glicoconjugados.

Polisacáridos largas cadenas de cientos de unidades, lineares (celulosa) o ramificadas (almidón, glicógeno).

Monosacáridos azúcares simples formados por una unidad: Glucosa, Fructosa, Galactosa.

Oligosacáridos cadenas cortas de monosacáridos (dos mínimo) unidos a través de enlaces glicosídicos Disacáridos: sacarosa o azúcar común, lactosa.

Todos los monosacáridos y disacáridos se denominan con el sufijo “osa”

CLASES DE CARBOHIDRATOS

Los carbohidratos son derivados aldehídicos o cetónicos de alcoholes polihídricos (con varios hidroxilos), comprenden entonces, alcoholes cetónicos, alcoholes aldehídicos y sus derivados  

La glucosa es la única aldosa que aparece en forma libre en la naturaleza como monosacárido.

existen muchos otros monosacáridos (D-gliceraldehído, D-Ribosa y D-Galactosa), que son importantes componentes de otras biomoléculas. Las azúcares L son mucho menos abundantes en la naturaleza que las D.

HEXOSA

La glucosa es la unica aldosa que aparece en forma libre en la naturaleza como monosacárido. A pesar de ello, existen muchos otros monosacáridos (D-gliceraldehído, D-Ribosa y D-Galactosa), que son importantes componentes de otras biomoléculas. Las azúcares L son mucho menos abundantes en la naturaleza que las D.

Dos posibles formas de sillaForma 1

Forma 2

Familia glucosa

Oxidacion de la glucosa

Lo usual es que forme parte de cadenas de almidón o disacáridos. Pertenece al grupo de los carbohidratos denominados simples o monosacáridos. Su molécula posee 6 átomos de carbono (hexosas), por lo que pertenece al subgrupo de las aldohexosas que son de alto interés biológico.

MaltosaEstos azúcares pueden ser metabolizados con la adición de moléculas de agua. Es fácilmente separables en moléculas simples de glucosa para su rápida utilización por el cuerpo. La maltosa puede ser obtenida a partir de los almidones. Los almidones son desagregados en sus componentes simples mediante la enzima amylase salivar que en la boca los convierte en dextrinas, almidones de cadena corta, las cuales a su vez mediante la intervención de la enzima amylase pancreática es transformada en maltosa en el intestino grueso con el apoyo de la enzima maltase, la que finalmente es sintetizada en glucosa en las paredes

instestinales

Abreviaturas para algunos monosacaridos y sus derivados

FUNCIONES DE LOS GLUCIDOS

Cumplen 3 funciones básicas:

La principal función es aportar energía al organismo. De todos los nutrientes que potencialmente pueden aportar energía, son los glúcidos los que producen la combustión más limpia, que no presentan residuos tóxicos como el amoníaco, que resulta de quemar proteína

Una porción pequeña se emplea en construir moléculas más complejas, junto con grasas y las proteínas.

Otra porción se utiliza para conseguir quemar de una forma más limpia las proteínas y grasas que se usan como fuente de energía.

 

Estos azúcares pueden ser metabolizados con la adición de moléculas de agua. Para separar la lactosa de la leche y ser asimilada se necesita la acción de un enzima llamada lactasa, que separa la lactosa en el instestino grueso en sus componentes más simples: la fructosa y la galactosa.Alerta:  Normalmente el enzima lactasa para separar la lactosa de la leche está presente sólo durante la lactancia, por lo es causa de que muchas personas tengan problemas para digerir la leche especialmente de otro origen que la materna.

Estructuraas y roles de algunos polisacaridos

Prácticamente la totalidad de los glúcidos que consumimos son transformados en glucosa y absorbidos por el intestino. Posteriormente pasan al hígado donde son transformados a glucógeno, que es una sustancia de reserva de energía para ser usada en los períodos en que no hay glucosa disponible (entre comidas). Según se va necesitando, el glucógeno se convierte en glucosa, que pasa a la sangre para ser utilizada en los diferentes tejidos

El Glucógeno

 Cuando tomamos cualquier alimento rico en glúcidos, los niveles de glucosa en sangre se incrementan progresivamente según se van digiriendo y asimilando los almidones y azúcares que contienen. La velocidad a la que se digieren y asimilan los diferentes alimentos depende del tipo de nutrientes que lo componen, de la cantidad de fibra presente y de la composición del resto de alimentos presentes en el estómago e intestino durante la digestión. Para valorar estos aspectos de la digestión se ha definido el índice glucémico de un alimento como la relación entre el área de la curva de la absorción de 50 gr. de glucosa pura a lo largo del tiempo, con la obtenida al ingerir la misma cantidad de dicho alimento. Este índice es de gran importancia para los diabéticos, ya que deben evitar las subidas rápidas de glucosa en sangre.

El índice glucémico

Los glúcidos deben aportar el 55 ó 60 por ciento de las calorías de la dieta. Sería posible vivir durante meses sin tomar carbohidratos, pero se recomienda una cantidad mínima de unos 100 gr. diarios, para evitar una combustión inadecuada de las proteínas y las grasas (que produce amoniaco y cuerpos cetónicos en la sangre) y pérdida de proteínas estructurales del propio cuerpo. La cantidad máxima de glúcidos que podemos ingerir sólo está limitado por su valor calórico y nuestras necesidades energéticas, es decir, por la obesidad que podamos tolerar.  

Necesidades diarias de glúcidos  

La función principal de los carbohidratos es aportar energía, pero también tienen un papel importante en:

La estructura de los órganos del cuerpo y las neuronas.

La definición de la identidad biológica de una persona, como por ejemplo su grupo sanguíneo.

Los carbohidratos en el cuerpo

 Enzimas: glucosa fosforilasa, desramificante y fosfoglucomutasa.fosforolisis del glucógeno para dar glucosa-1-fosfatoLa glucosa-1-fosfato se isomeriza a glucosa-6-fosfatoLa glucosa-6-fosfato puede ser utilizada en la glucólisis, la vía de las

pentosas fosfato o para mantener la glicemia (concentración fisiológica de glucosa en sangre)

En el proceso se lleva a cabo una cascada de fosforilaciones generada por la síntesis de cAMP.

 La unión alfa,1-6 detiene a la fosforilasa, en ese momento actúa una

enzima con doble actividad, por una parte es transferasa, desprende las tres unidades de glucosa terminales de la rama y las transfiere a otra rama de glucógeno, posteriormente utiliza su actividad de amilo-1,6-glucosidasa hidrolizando el residuo en posición 1,6 con el cual trabaja la fosforilasa.

 

Glucógenolisis

 El glucógeno es el polisacárido principal de reserva en las células animales, es equivalente al almidón de los vegetales. Abunda en el hígado, aproximadamente es el 10 % de su peso, en el músculo es de entre 1 y 2 % en los hepatocitos, hay gránulos que son agrupaciones de moleéculas simples muy ramificadas. A semejanza de la amilopectina resta formado por D-glucosa con enlaces alfa,1-4, pero esta mas ramificado y es mas compacto. Las ramificaciones están formadas por entre 8 y 12 residuos en posiciones alfa, 1-6. Esta macromolécula puede aislarse de los tejidos con soluciones calientes de KOH. El glucógeno se forma a partir de la unión de una unidad de glucosa a una proteína, la glucogenina que ayuda a estabilizar a la primera molécula de glucógeno para que se pueda dar el primer enlace alfa,1-4.

Glucógeno: 

  

La glucólisis fue la primera vía metabólica que se describió, Eduard Buchner en 1897 estudio la fermentación de la glucosa en extractos de levaduras. En 1941 Fritz Lipmann y Herman Kalkar describieron las funcioness de los compuestos de alta energía como el ATP en el metabolismo. Con la purificación de enzimas y experimentos en bacterias y levaduras se describieron las reacciones de esta vía metabólica. Las funciones de los cofactores como el NAD+ y de las moléculas fosforiladas, se describieron por primera vez en la glucólisis.

 

Glucólisis:

Amino Acidos y Proteínas

Introducción

Funciones de las Proteínas

Catálisis Enzimática

Transporte y Almacenamiento

Coordinación del Movimiento

Soporte Mecánico

Generación y Transmisión de Impulsos Nerviosos

Control del Crecimiento y Diferenciación

Amino Acidos

Grupo amino

Grupo ácidocarboxílico

H2N

R

O

OH

Amino Acidos

CO2H

H2N

-Amino ácido

CO2H

H2N

-Amino ácido

CO2H

H2N

-Amino ácido

CO2H

H2N

-amino ácido

Características Estructurales

-Amino Acido

CO2H

H

R

H2N

Configuración Relativa

CO2H

H

R

H2N

L-amino ácido

CO2H

NH2

R

H

D-Amino ácido

Configuración Absoluta(La Regla CORN)

CO-R-N

(S)-Amino Acido(L)-amino Acido

(R)-Amino Acido(D)-Amino Acido

Configuración Absoluta(Reglas de Cahn-Ingold-Prelog)

Amino acidos Proteinogénicos(Cadena hidrofóbica)

Glicina(gli) Alanina

(ala)

Valina(val) Leucina

(leu)

CO2H

H

H

H2N

CO2H

HH2N

CO2H

HH2N

CO2H

HH2N

Prolina(pro)

Amino acidos Proteinogénicos(Cadena hidrofóbica)

Isoleucina(ile)

Metionina(met)

CO2H

HH2N

CO2H

HH2N

S

O

OHN

H

Amino acidos Proteinogénicos(Cadena Aromática)

Fenilalanina(fen)

Triptofano(trp)

CO2H

HH2N

CO2H

HH2N

N

H

Amino acidos Proteinogénicos(Cadena con Cadena Polar)

Serina(ser)

Treonina(tre)

Tirosina(tir)

CO2H

HH2N

OH

CO2H

HH2N

OH

CO2H

HH2N

OH

Asparagina(asn)

Glutamina(gln)

Amino acidos Proteinogénicos(Cadena con Cadena Polar)

Cisteina(cis)

CO2H

HH2N

NH2

O

CO2H

HH2N

SH

CO2H

HH2N

NH2O

Amino acidos Proteinogénicos(Cadena Acida)

Acido Aspártico(asp)

Acido Glutámico(glu)

CO2H

HH2N

OH

O

CO2H

HH2N

OHO

Amino acidos Proteinogénicos(Cadena Básica)

Histidina(his)

Arginina(arg)

Lisina(lis)

CO2H

HH2N

NH2

CO2H

HH2N

N

H

NH2

NH

CO2H

HH2N

N

N

H

Enlace Peptídico

el grupo carboxilo de un aminoácido se combina con el grupo aamínoácido siguiente, con pérdida de una molécula de agua H2O

y recordemos que esa combinación se llama unión peptídica.

Union peptidica

Estructura Primaria

glicina-alanina-glicina(gli-ala-gli)

H2NN

O

H

N

O

H

OH

O

La estructura primaria es la secuencia de aa. de la proteína. Nos indica qué aas. componen la cadena polipeptídica y el orden en que dichos aas. se encuentran. La función de una proteína depende de su secuencia y de la forma que ésta adopte.

Estructura primaria - HexoquinasaEstructura primaria - Hexoquinasa

5 10 15 20 25 30 1 A A S X D X S L V E V H X X V F I V P P X I L Q A V V S I A 31 T T R X D D X D S A A A S I P M V P G W V L K Q V X G S Q A 61 G S F L A I V M G G G D L E V I L I X L A G Y Q E S S I X A 91 S R S L A A S M X T T A I P S D L W G N X A X S N A A F S S 121 X E F S S X A G S V P L G F T F X E A G A K E X V I K G Q I 151 T X Q A X A F S L A X L X K L I S A M X N A X F P A G D X X 181 X X V A D I X D S H G I L X X V N Y T D A X I K M G I I F G 211 S G V N A A Y W C D S T X I A D A A D A G X X G G A G X M X 241 V C C X Q D S F R K A F P S L P Q I X Y X X T L N X X S P X 271 A X K T F E K N S X A K N X G Q S L R D V L M X Y K X X G Q 301 X H X X X A X D F X A A N V E N S S Y P A K I Q K L P H F D 331 L R X X X D L F X G D Q G I A X K T X M K X V V R R X L F L 361 I A A Y A F R L V V C X I X A I C Q K K G Y S S G H I A A X 391 G S X R D Y S G F S X N S A T X N X N I Y G W P Q S A X X S 421 K P I X I T P A I D G E G A A X X V I X S I A S S Q X X X A 451 X X S A X X A

Estructura Secundaria(Hélice )

La estructura secundaria es la disposición de la secuencia de aminoácidos en el espacio.Los aas., a medida que van siendo enlazados durante la sintesis de proteinas

Estructura Secundaria(Hélice )

Estructura Secundaria(Hoja paralela)

Estructura Secundaria(Hoja antiparalela)

Estructura secundaria - hélice

Estructura secundaria - hoja

Estructura secundaria - vuelta

Estructura terciaria - Hexoquinasa

La estructura terciaria informa sobre la disposición de la estructura secundaria de un polipéptido al plegarse sobre sí misma originando una conformación globular. En definitiva, es la estructura primaria la que determina cuál será la secundaria y por tanto la terciaria.. Esta conformación globular facilita la solubilidad en agua y así realizar funciones de transporte , enzimáticas , hormonales, etc. 

Estructura cuaternaria Hemoglobina

Esta estructura informa de la unión , mediante enlaces débiles ( no covalentes) de varias cadenas polipeptídicas con estructura terciaria, para formar un complejo proteico. Cada una de estas cadenas polipeptídicas recibe el nombre de protómero.

Sitio activo de la enzima con el sustrato

Estructura 3D de la enzima con el sustrato

 

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 2.Foster-Powell, K., Brand Miller, J. (1995), International tables of glycaemic index. American Journal of Clinical Nutrition. 62: 871S-93S.

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Bibliografía: