Semana 25CARBOHIDRATOS“Monosacáridos”
2015Licda. Corina Marroquín
O.
BIOQUIMICA
La ciencia que se ocupa de los constituyentes químicos de las células vivas y de las
reacciones y procesos que experimentan.
RELACIÓN CON LA MEDICINA:
Mediante la bioquímica podemos diagnosticar:
Enfermedades comoDIABETES, ARTERIOSCLEROSIS.
MEDICINA PREVENTIVA: También nos podemos anticiparnos a algunas
enfermedades, considerando el aspecto nutricional. Esto es
teniendo una alimentación balanceada.
BIOMOLECULAS
CARBOHIDRATOS LIPIDOS PROTEINASACIDOS
NUCLEICOS
CARBOHIDRATOS
Son compuestos formados por C, H, O. Son llamados también sacáridos. Son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas.
FORMULA GENERAL: Cn(H2O)n
CARBOHIDRATOS
POLIHIDROXIALDEÍDOS POLIHIDROXICETONAS
Alimentos ricos en carbohidratos
CARBOHIDRATOS
ORIGEN:
REINO VEGETAL: Los carbohidratos son principales componentes del tejido vegetal en 60 a 90%. (Síntesis a partir del dióxido de carbono del aire y agua del suelo).
REINO ANIMAL: Los tejidos animales contienen menos (menos de 1% en el hombre) y no lo sintetiza, lo obtiene del tejido vegetal.
Funciones Biológicas y Celulares.
Fuente y almacenamiento de energía.
Elementos estructurales y de protección.
Reconocimiento y adhesión de células.
Unión covalente a proteínas y lípidos determinan localización celular y destino metabólico.
CLASIFICACION DE LOS CARBOHIDRATOS
SEGUN SUS PRODUCTOS DE HIDRÓLISIS ACIDA
MONOSACARIDOS, o azúcares simples, no pueden fragmentarse en moléculas más pequeñas por hidrólisis.
OLIGOSACARIDOS, originan de 2 a 10 monosacáridos.
En especial se estudia los DISACARIDOS.
POLISACARIDOS, polímero con más de 10 unidades de sacárido.
MONOSACARIDOSCaracterísticas.
Una sola unidad de aldosa o cetosa. Cristales blancos solubles en agua. Reductores (Reducen el Cu+2 a Cu+1 en la Reacción de Benedict)
Dulces Primer fuente de energía.
CLASIFICACION -MONOSACARIDOS
GRUPO FUNCIONAL
ALDOSAS contienen grupo aldehído.
CETOSAS contienen grupo cetónico.
D-GlucosaD-Glucosa(aldosa)(aldosa)
D-FructosaD-Fructosa( cetohexosa)( cetohexosa)
CLASIFICACION -MONOSACARIDOS
POR EL NUMERO DE ATOMOS DE CARBONO
TRIOSAS, 3 C TETROSAS, 4 C PENTOSAS, 5 C HEXOSAS, 6 C
ALDOSAS
CETOSAS
MONOSACARIDOS IMPORTANTES“TRIOSAS”
GLICERALDEHÍDO y DIHIDROXICETONA, se encuentran en células vegetales y participan en el metabolismo de los
carbohidratos.
CHO
CHOH
CH2OH
CH2OH
C
CH2OH
O
glyceraldehyde(an aldotriose)
dihydroxyacetone (a ketotriose)
gliceraldehído
(una aldotriosa)
dihidroxicetona
(una cetotriosa)
MONOSACARIDOS IMPORTANTES“PENTOSAS”
La D-RIBOSA y D-2-DESOXIRIBOSA son las pentosas más abundantes en el mundo biológico.
Son esenciales para construir los bloques de acidos nucléicos, D-ribosa en ARN, D-2-desoxiribosa en ADN.
La Ribosa también está en el metabolismo de carbohidratos y es componente de coenzimas.
D-ribose 2-deoxy-D-ribose
CHO
C
C
C
CH2OH
OH
OH
OH
H
H
H
CHO
C
C
C
CH2OH
H
OH
OH
H
H
H
(an aldopentose)D-ribosa
(una aldopentosa)
D-2-desoxiribosa
MONOSACARIDOS IMPORTANTES“HEXOSAS”
La D-GLUCOSA es la hexosa más abundante y es también conocida como Dextrosa. Abunda en las frutas. Su poder edulcorante es 25% menor que la sacarosa.
La GALACTOSA, no se encuentra en estado libre en la naturaleza. Proviene de la hidrólisis de la lactosa. Importante en los glucolípidos (cerebro y mielina).
La FRUCTOSA, es la única cetohexosa en la naturaleza. Está en frutas dulces y miel de abeja.
D-glucose(an aldohexose)
CHO
C
C
C
C
OH
H
OH
H
HO
H
H OH
CH2OH
CHO
C
C
C
C
OH
H
H
H
HO
HO
H OH
CH2OH
CH2OH
C
C
C
C
O
H
OH
HO
H
H OH
CH2OH
D-galactose D-fructose(a ketohexose)(C-4 diastereomer of glucose)
D-glucosa
(una aldohexosa)
D-galactosa
(aldohexosa)
D-fructosa
(una cetohexosa)
D-manosa
(una aldohexosa)
L- fucosa es sintetizada a partir de D-glucosa.
El C6 es CH3 en vez de CH2.
FORMULAS ESTRUCTURALES
LINEAL LINEAL
(Proyección de Fischer)(Proyección de Fischer)
Es un plano bidimensional.
El esqueleto de carbonos se escribe en forma vertical.
El grupo aldehído en la parte superior.
El hidrógeno y el hidroxilo de cada carbono se representan a la izquierda y a la derecha.
D-glucosa
FORMULA LINEAL A CÍCLICA
FORMULAS ESTRUCTURALES
MANOSA
FORMULAS HEMIACETALICAS
CICLICA (HAWORTH)CICLICA (HAWORTH) La fórmula cíclica se
representa como lámina hexagonal plana con bordes sombreados hacia el observador.
No aparecen los carbonos anulares ni los hidrógenos enlazados directamente a ellos.
Todo grupo de átomos representados a la derecha de la proyección de Fischer aparece abajo del plano del anillo y todo grupo a la izquierda aparece arriba del plano.
O
OHOH
OH
CH2OH
HO
O
OH
OH
CH2OHOH
HO
-D-glucopyranose -D-glucopyranose
* *
-D-glucopiranosa -D-glucopiranosa
• Si dos estructuras anulares, difieren en difieren en el carbono 1el carbono 1, en el hidrógeno y el grupo hidroxilo, son anómerosanómeros.
• El hidroxilo abajo del plano es un isómero isómero , y arriba del plano es ..
1
2
3
4
5
6
Ciclación de la fructosa
CICLACION DE LA GLUCOSA Y LA FRUCTOSA.
Ciclación de la glucosa 16
1
6
L-gliceraldehído
D-gliceraldehído
PROYECCION DE FISCHER“CONFIGURACION RELATIVA D Y L”
Las aldohexosas que tienen el OH del lado derecho del penúltimo carbono, llevan la designación D.
Y las que tienen el OH del lado izquierdo en el penúltimo carbono, llevan designación L:
D-gliceraldehído L-gliceraldehído
Los más abundantes en la naturaleza son los de configuración D
CH2OH
HO H
HO H
HHO
O
C H
CH2OH
HO H
OHH
O
C H
CH2OH
H OH
H OH
HO H
O
CH2OH
L-ribosa L-treosa D-fructosa
CONFIGURACIÓN D y L
Estructuras cíclicas de los Monosacáridos
Los anillos hemiacetálicos o hemicetálicos de seis miembros son llamados PiranosasPiranosas, por el heterociclo PiranoPirano
Los de cinco miembros son llamados Furanosas Furanosas, por el heterociclo FuranoFurano.
PiranoPirano
FuranoFurano
Carbono Quiral o Asimétrico
El número total de posibles isómeros ópticos para una molécula con más de un centro asimétrico se utiliza: 2n
Ej: Si se tiene cuatro carbonos quirales en una aldohexosa. Esto lleva a la posibilidad de 16 isómeros. Nombres diferentes designan a cada uno de estos isómeros.
“Es un carbono que tiene cuatro grupos diferentes unidos a él. Todo azucar que tiene carbonos quirales tiene actividad óptica.
Carbono Quiral o Asimetrico
El no. De estructuras distintas se calcula 2n donde n=no. De carbonos quirales.
4 C quirales = 16 estructuras tridimensionales distintas.Aquí sólo se representan las formas D.Una hexosa cíclica posee 5 C quirales.
Un carbono quiral dos estructuras tridimensionales distintas.Todos los monosacátidos tienen actividad óptica con excepción de
La dihidroxicetona pues no tiene carbonos quirales.
ISOMEROSISOMEROS
ISÓMEROS ESTRUCTURALESISÓMEROS ESTRUCTURALES ESTEREOISÓMEROSESTEREOISÓMEROS
Isómeros Cis-TransIsómeros Cis-TransIsómeros con
centros asimétricosu “OPTICOS”
Isómeros con centros asimétricos
u “OPTICOS”
EnántiomerosEnántiomeros
DiaestereoisómerosDiaestereoisómeros
ESTEREOISOMEROS
Son moléculas que difieren entre sí únicamente por la orientación de átomos en
el espacio.
Todas las hexosas son estereoisomeros.
Todos estos son Estereoisómeros.
ISOMERIA OPTICA
ISOMERIA OPTICAISOMERIA OPTICA
Compuestos que poseen propiedades físicas y químicas casi idénticas pero difieren respecto de su interacción con la luz polarizada en un plano.
ACTIVIDAD OPTICAACTIVIDAD OPTICACapacidad de una sustancia para hacer girar el plano de luz polarizada.
ISOMERIA OPTICA
POLARIMETROPOLARIMETRO
Instrumento que detecta y mide los efectos de las diversas sustancias sobre la luz polarizada en un plano
LUZ POLARIZADA EN UN LUZ POLARIZADA EN UN PLANOPLANO
Es un rayo de luz (movimiento ondulatorio electromagnético) transmitido de modo que pase en un solo plano.
PolarímetroPolarímetro
ISOMEROS OPTICOSRotación óptica.Rotación óptica.Medida dada por el ángulo entre los planos de polarización inicial y final.
Un monosacárido (D) gira el plano de la luz polarizada en el sentido de las agujas del reloj, es dextrógiro (+). El mismo monosacarido (L) provoca rotación en el sentido contrario al de las agujas del reloj, es levógiro (-), se dice que son enantiomeros.
Este fenómeno asociado a sustancias quirales se conoce como actividad óptica.
MUTARROTACION
Es un proceso que se da cuando los azúcares cuando se encuentran en solución acuosa y se
ciclan formando formas alfa y beta.
Convierte continuamente ambos anómeros alfa y beta y en la cadena abierta y de vuelta
en un hemiacetal cíclico. En equilibrio una solución de glucosa contiene anómero
36% y anómero 64%.
Mutarrotación de la glucosa en solución acuosa.
Mutarrotación
O
OHOH
OH
CH2OH
HO
O
OH
OH
CH2OHOH
HO
-D-glucopyranose -D-glucopyranose
* *
CHOOH
OH
OH
CH2OH
HO
open form (0.02%)
(36%) (64%)-D-glucopiranosa
(36%)
-D-glucopiranosa
(64%)
Cadena abierta
(0.02%)
ENANTIOMEROS
• Isómeros ópticos que son imágenes especulares.
• Tienen propiedades físicas y químicas idénticas, hacen girar la luz polarizada en un plano el mismo número de grados pero en direcciones opuestas.
ENANTIOMEROS
DIAESTEREOISOMEROS
Clase de estereoisómeros que no son imágenes especulares.
Todas las propiedades físicas de los diasteroisómeros suelen ser distintas.
EPIMEROS
H—C═O │ H—C—OH │HO—C—H │HO—C—H │ H—C—OH │ CH2OH
D-galactosa
H—C═O │HO—C—H │HO—C—H │ H—C—OH │ H—C—OH │ CH2OH
D-manosa
H—C═O │ H—C—OH │HO—C—H │ H—C—OH │ H—C—OH │ CH2OH
D-glucosa
1
2
3
4
5
6
Par de diaestereoisómeros que solo difieren en la configuración de un átomo de carbono.
• Ejemplo: D-manosa y D-galactosa son epímeros de la D-glucosa en el carbono 4 y carbono 2, respectivamente.
ANOMEROS
Estructuras anulares o cíclicas que difieren únicamente en la configuración del carbono carbonilo.
Carbono 1 para aldosas y carbono 2 para cetosas
α-D-Glucosaα-D-Glucosa β-D-Glucosaβ-D-Glucosa
REACCIONES QUIMICAS
MOLISCHMOLISCH(Reacción general para la identificación de carbohidratos)
Da un resultado positivo para carbohidratos de más de cuatro carbonos.
El H2SO4 concentrado deshidrata a los monosacaridos, convirtiéndolos en furfurales o hidroximetilfurfurales, que luego se condensan con el alfa-naftol para formar un producto púrpura.
Carbohidrato + -naftol Derivado del furfuralH2SO4
(Anillo púrpura)
REACCIONES QUIMICAS
BENEDICTBENEDICT(Reacción general para la identificación de Azucares reductores)
Usa solución alcalina de iones cúpricos Cu+2 (complejo), oxida a los carbohidratos, reduce el Cu+2 a Cu+1, como oxido cuproso.
Carbohidrato + Cu+2 Carbohidrato oxidado + Cu2O(Precipitado
rojo ladrillo)
HO H
H OH
H OH
CH2OH
D-Glucose
O
C H
OHCH
+ 2Cu2+HO H
H OH
H OH
CH2OH
O
C OH
OHCH
D-Gluconic acid
+ 2Cu2O
(blue) (red)
BENEDICTOXIDACIÓN DE GLUCOSA.
CARBOHIDRATO DULZURA RELATIVA
Sacarosa 100
Glucosa 70
Fructosa 170
Maltosa 30
Lactosa 16
Sacarina 40 000
Aspartame 30 000
Sucralosa 60 000
IMPORTANCIA DE LOS CARBOHIDRATOS COMO EDULCORANTES.
IMPORTANCIA DE LOS CARBOHIDRATOS.GRUPOS SANGUINEOS
N-ACETIL GLUCOSAMINAForma parte de los grupos
Sanguíneos.
Regenerador del cartílago.
DIABETES (Azúcar en la sangre, Diabetes de comienzo en la edad adulta, Diabetes
no insulinodependiente, Glucosa en la sangre)
Es una enfermedad en la que los niveles de glucosa (azúcar) de la sangre están muy altos.
Diabetes tipo 1, el cuerpo no produce insulina. Diabetes tipo 2, el tipo más común, el cuerpo
no produce o no usa la insulina adecuadamente.
La glucosa proviene de los alimentos que consume. La insulina es una hormona que ayuda a que la glucosa entre a las células para suministrarles energía. Sin suficiente insulina, la glucosa permanece en la sangre.
Niveles normales de glucosa en la sangre para personas : 70 a 90 mg/dL
SRI LANKA-COLOMBO