22/03/2013. Carbohidratos. Carbono Hidrogeno Oxígeno Fórmula gral. (CH 2 O)n. Monosacáridos (Monómeros) Disacáridos(Dímeros) Polsacáridos(Polímeros)

Transcripción

1 Carbohidratos Constituidos por los Elementos: Carbono idrogeno xígeno Fórmula gral. (C )n Se conocen tres grupos de carbohidratos: Monosacáridos (Monómeros) Disacáridos(Dímeros) Polsacáridos(Polímeros) Ejercicio: Identifique el tipo de carbohidrato de acuerdo al número de carbonos y grupo fuuncional característico A B 1

2 Recuerda que bjetos quirales Tienen el mismo número de átomos pero con arreglo espacial diferente Un átomo de carbono quiral tiene sus cuatro enlaces con grupos diferentes Todos los carbohidratos, excepto la dihidroxiacetona poseen uno o más átomos de carbono asimétricos Las posibilidades de estereoisomería aumentan conforme el número de átomos de carbono es mayor, es igual a n, donde n es el número de centros asimétricos Cuántos esteroisómeros tendrán las aldosas de 6 carbonos? La configuración del carbono 5 determina la designación D Las aldosas de 6-C tienen 4 carbonos asimétricos. ay 16 esteroisómeros (8 azúcares D- y 8 azúcares L-).

3 Propiedades físicas: 1. Los monosacráridos son sólidos blancos, cristalinos, hidrosolubles y de sabor generalmente dulce.. Su propiedad física más importante es la capacidad de desviar el plano de la luz polarizada o poder rotatorio, debido a la ausencia de planos de simetría en su moléculas. 3. Cuando se disuelve en agua un monosacárido cristalino es frecuente ver que su poder rotatorio varía gradualmente con el tiempo hasta alcanzar un valor estable. Este cambio gradual del poder rotatorio recibe el nombre de mutarrotación 3

4 Cando esta reacción se lleva a cabo entre el grupo aldehido del carbono 1 y el grupo alcohol del carbono 5 de la molécula de glucosa también se forma un hemiacetal D-glucosa Configuración α el se encuentra a la derecha del carbono anomérico* Configuración β el se encuentra a la izquierda del carbono anomérico * * * α-d-glucosa β-d-glucosa Proyecciones de Fischer de tres formas de la glucosa. Las formas α y β pueden interconvertirse a través de la forma de cadena abierta α-d-glucosa D-glucosa 6 β-d-glucosa 0 D = D = D = +19 Mutarrotación: cambio óptico de la glucosa en solución hasta llegar al equilibrio (+ 5.7 ) En el equilibrio = 35% forma y 65% forma. 4

5 5

6 Debido a la naturaleza tetraédrica de los enlaces de carbono, se propone una configuración de los azúcares de tipo pirano más adecuada es en forma de silla o bote dependiendo del azúcar. La representación en silla del anillo de glucopiranosa se considera más adecuada que la proyección cíclica de aworth. Dos alternativas de conformación de silla de la -D-glucopiranosa. 6

7 Cuál será el nombre correcto para estos carbohidratos? A B C D A) D-fructosa (R. Fischer) B) α -D-fructofuranosa C) α-d-glucosa o α-d-glucopiranosa D) β-d-glucosa o β -D-glucopiranosa Enlace glucosídico El hidroxilo anomérico y un hidroxilo de otro azucar o algún otro compuesto pueden enlazarse, por eliminación de una molécula de agua: R- + -R' R--R' + Por ejemplo, cuando el metanol reacciona con el hidroxilo anomérico de la glucosa para formar un metil glucosido. Nombres? α D-glucopiranosa α D- metil glucopiranosa Enlace glicosídico Cuando dos monosacáridos se unen para formar un Disacárido. La reacción es similar a la condensación. Se elimina una molécula de agua. ay tres tipos de disacáridos importantes: 1. Sacarosa. Lactosa 3. Maltosa 7

8 Sacarosa, azúcar de mesa común, formada por la unión glucosídica entre los hidroxilos anoméricos de la glucosa y fructosa. Se conoce como Azúcar invertido --- cuando se pone la sacarosa en solución, hay un cambio de rotación, de dextrorrotatoria (+66.5 ) a levorrotatoria (-19.8 ).. Lactosa, azúcar de la leche, formada de galactosa y glucosa, con enlaces β(1 4) del anomérico de la galactosa. Para nombrar los disacáridos Se considera monosacárido principal al que conserva su carbono anomérico libre. y se le antepone como sustituyente (dentro de un paréntesis) el monosacárido que utiliza el carbono anomérico en el enlace glucosídico, con la terminación sil 4--( D glucopiranosil) -D-glucopiranosa En forma abreviada : G (1 4 ) G 4--(β D glucopiranosil) -D-glucopiranosa En forma abreviada : G (1β 4 ) G 8

9 --( D glucopiranosil) β D- fructofuranosa En forma abreviada : G (1 β) F 4--(β D galactopiranosil) -Dglucopiranosa En forma abreviada : Ga (1β 4 ) G Polisacáridos C 6 C C C C amylose Las plantas almacenan glucosa como amilosa y amilopectina que juntos constituyen los que se conoce como almidón. El almacenamiento de glucosa en forma polimérica disminuye el efecto osmótico sobre la célula. Amilosa es un polímero de glucosa con enlaces (1 4). Presenta una forma helicoidal El residuo terminal con un carbono anomérico C1 que no esta en enlace glucosídico se conoce como terminal reductor. -Amilosa. Cadenas largas de unidades de glucosa sin ramificar. En forma de hélice De pesos moleculares variables hasta

10 La Amilopectina se disuelve en agua hirviendo, dando origen a disoluciones coloidales, opalescentes, que son estables a temperatura ambiente y dan color rojo violáceo con el iodo. Glucógeno, el principal polímero de reserva de las células animales (hígado y músculo esquelético), similar en estructura a la amilopectina. Aunque con mayor número de ramificaciones ( 1 cada 1 unidades lineales) con enlaces de tipo (1 6). Esta propiedad de alta ramificación permite la rápida liberación de las unidades de glucosa cuando se requiere ( ejercicio muscular) Con iodo da color rojo-naranja C 6 C C C cellulose C Celulosa, el polisacárido estructural más abundante del las células vegetales, se localiza en paredes celulares. Son largas cadenas lineales de glucosa unidas por enlaces (1 4). Las cadenas, de glucosa adoptan una conformación extendida formando microfibrillas insolubles Es una sustancia de difícil degradación en el tracto intestinal de la mayoría de los animales, a excepción de los rumiantes que tienen en el rumen abundantes poblaciones microbianas capaces de hidrolizarla con un sistema enzimático conocido como celulasa. 10

11 Celulosa: el biopolímero más abundante. Aprox tons/año son sintetizados y degradados Constituye de 40-50% del peso seco de la madera Polímero cristalino de glucosa. Degradado por hongos y bacterias Cellulosa Celobiosa Glucosa Fibras de celulosa de paredes celulares del alga Chaetomorpha melagonium. BIDEGRADACIÓN CELULSA: cadenas de unidades de glucosa, unidas por enlaces glucosídicos ß 1,4 Celobiohidrolasa (CB) Endo ß 1,4 glucanasa (EBG) CB EBG EBG EBG Celobiosa Celotriosa etc. ß 1,4 glucosidasa Es un homopolisacárido lineal de unidades de n-acetil β D- glucosamina Igual que la celulosa, desempeña un papel estructural, con una notable resistencia mecánica pues las cadenas individuales se mantienen por enlaces de puentes de. Se encuentra en exoesqueletos de los invertebrados como insectos y crustáceos (langostas, camarón, cucarachas, etc.) y también en paredes celuares de diversas algas y hongos 11

12 mureina Paredes celulares de bacterias: Staphylococcus, Streptococcus, Bacillus peptidoglicano Ver enlace g/microbelibrary/files/ccimag es/articleimages/spencer/spe ncer_cellwall.html Los grupos sanguíneos humanos A, B, AB, y dependen del tipo de oligosacárido de una glicoproteina superficial de los eritrocitos (glóbulos rojos). Los antígenos A y B son diferentes del, por la adición de un monosacárido extra : N-acetilgalactosamina o Galactosa 1

13 Función: Detoxificación En muchos casos, los organismos deben encargarse de eliminar compuestos tóxicos que son muy poco solubles en agua, y que tienden a acumularse en tejidos con un alto contenido lipídico como el cerebro o el tejido adiposo. Estos compuestos pueden ser de diversa procedencia: Son productos de rutas metabólicas, que hay que eliminar o neutralizar de la forma más rápida posible (bilirrubina, hormonas esteroideas, etc.) Producidos por otros organismos (los llamados metabolitos secundarios:toxinas vegetales, antibióticos, etc.) compuestos de procedencia externa (xenobióticos: fármacos, drogas, insecticidas, pesticidas, aditivos alimentarios, etc.) Una forma de deshacerse de estos compuestos es conjugarlos con un derivado de la glucosa: el ácido glucurónico para hacerlos más solubles en agua y así eliminarlos fácilmente por la orina o por otras vías. xidación y reducción del Carbono # de átomos 0 # de átomos C- 3 -C- -C= -C =C= 1 1 # de oxidación C

14 Propiedades químicas : Los monosacáridos tienen propiedades correspondientes al grupo carbonilo y al grupo hidroxilo. a) Capacidad reductora.- Aunque las aldosas tienen su grupo carbonilo habitualmente enmascarado por el enlace hemiacetálico, son capaces de reducir en caliente y en medio alcalino el cobre. Este es el fundamento de las clásicas reacciones de Fehling y Benedict entre otras. Solución de Benedict (g/l): 17.4 g CuS 4.5, 173 g de citrato de sodio y 100 g de carbonato de sodio anhidro. D-Glucosa Ácido glucónico En un tubo de ensayo se vierten 5 ml de reactivo de Benedict y se calienta a ebullición. Se añaden 8 gotas de disolución del azúcar y se hierve un minuto Color [azúcar] mg/l azul 0 Azul-verde 50 verde 500 amarillo 1000 naranja 000 Las cetosas también tienen propiedades reductoras en medio alcalino por su fácil isomerización a través de formas enólicas intermedias a aldosas. 14

15 tras reacciones de Identificación de azúcares Reactivo de Tollens Ag(N 3 ) Espejo de plata Ag lactona Espectrofotometría: -Reducción de ácido 3, 5 dinitro salicílico -Antrona Los extremos de la cadena carbonada de los monosacáridos pueden oxidarse para dar ácidos carboxílicos Así se obtienen: C oxidado Ácidos aldónicos 1 Ácidos urónicos terminal Ácidos aldáricos ambos extremos Nombres?? D-Glucosa Glucónico Glucurónico Glucárico Con la reducción del grupo carbonilo se forman alditoles (polioles de cadena abierta) que a veces han perdido el carácter asimétrico, por lo que ya no desviarán la luz polarizada. A nivel fisiológico solo el glicerol y ribitol son de gran importancia biológica, que se forman a partir de gliceraldehido y ribosa. NaB 4 glicerol gliceraldehido NaB 4 ribitol ribosa 15