tener libres los grupos carbonilo, pierden su carácter reductor.

Transcripción

1 LOS GLÚCIDOS Son biomoléculas orgánicas formadas mayoritariamente por C, O y H, de hecho, tradicionalmente han recibido el nombre de HIDRATOS DE CARBONO por la proporción de los componentes de su fórmula empírica. Son polímeros cuya unidad estructural son los monosacáridos u osas. El carácter reductor que presentan los glúcidos más sencillos se refiere a su capacidad para oxidarse, y fundamentalmente, a la presencia del grupo carbonilo en su molécula. Isomería: De forma general, dos compuestos son isómeros cuando presentan la misma fórmula molecular, pero distintas propiedades físico-químicas. En los glúcidos esta propiedad determina su clasificación y nomenclatura. La estereoisimería son las distintas conformaciones en el espacio que adquiere una molécula que contenga uno o varios carbonos asimétricos. En general, una molécula con n carbonos asimétricos, dará lugar a 2 estereoisómeros. Por convención, se ha determinado que, en los monosacáridos, los estereoisómeros que difieren únicamente en la posición del grupo hidroxi (-OH) del carbono asimétrico más alejado del grupo carbonilo, se denominen: o Isómero D: si está colocado a la derecha en la fórmula lineal. o Isómero L: si está colocado a la izquierda en la fórmula lineal. Carbono hemiacetal o hemicetal: En disolución acuosa, las aldotetrosas y todos los monosacáridos con 5 carbonos o más en su molécula, forman estructuras cíclicas, en las que el grupo carbonilo, forma un enlace covalente con el oxígeno del penúltimo carbono. Esto genera la aparición de una estereoisomería adicional, la configuración en el espacio del carbono carbonílico ó anomérico, α y β. 1

2 Enlace O-glucosídico: Síntesis por condensación o deshidratación. Enlace covalente que se establece entre dos grupos hidroxilo de diferentes monosacáridos, dando lugar a la formación de un puente de oxígeno, y la liberación de una molécula de agua. Siempre interviene al menos, uno de los carbonos anoméricos de las dos moléculas de monosacáridos que lo van a formar, de forma que: - si interviene un solo carbono anomérico: enlace monocarbonílico. - Intervienen los dos carbonos carbonílicos: enlace dicarbonílico. Al no tener libres los grupos carbonilo, pierden su carácter reductor. 2

3 Dependiendo de la posición en la que se encuentre el grupo -OH del carbono anomérico del primer monosacárido, los enlaces pueden ser: - α: fácilmente hidrolizable. Presentes mayoritariamente en los glúcidos de reserva. - β: se hidroliza con dificultad. Presente en los glúcidos que tiene función estructural. Los glúcidos, azúcares, o hidratos de carbono, son biomoléculas orgánicas formadas por átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno - la combinación de tan solo estos tres elementos da lugar a una gran variedad de azúcares distintos -, aunque excepcionalmente, pueden estar constituidos también por N, S y P. Desde el punto de vista químico, se puede decir que los glúcidos son polihidroxialdehidos y polihidroxicetonas. En cuanto a su clasificación, de una forma sencilla, si nos referimos únicamente a las cadenas, más o menos largas, formadas por los monómeros o unidades fundamentales de este grupo de biomoléculas, podemos agruparlos en tres categorías: Monosacáridos. Son solubles en agua y tienen sabor dulce. Están formados por una sola molécula de glúcido. Pueden tener entre tres y siete átomos de carbono. Son ejemplos característicos la glucosa, con seis átomos de carbono y presente en algunas frutas como las uvas; la fructosa, con cinco átomos de carbono y con el mayor poder edulcorante, o la galactosa que no se encuentra como azúcar libre en ningún alimento. Algunos derivados de estas moléculas tienen gran importancia biológica: desoxiazúcares y aminoazúcares. Disacáridos. Se forman a partir de la unión de dos monosacáridos. Son solubles en agua y también poseen sabor dulce. Podemos citar tres ejemplos característicos y bastante relacionados con nuestra alimentación: la sacarosa, es el azúcar de mesa y está formada por una molécula de glucosa y otra de fructosa; la lactosa, es el azúcar característico y de leche y lo integran una molécula de glucosa y otra de galactosa; la maltosa, formada por dos moléculas de glucosa. Polisacáridos. Son insolubles en agua y carecen de sabor dulce. Están constituidos por numerosas moléculas de azúcares sencillos, y en ocasiones moléculas distintas. 3

4 Son ejemplos característicos el almidón y la celulosa, que solo se encuentran en las plantas, y el glucógeno y la quitina, exclusivos del reino animal (la quitina también puede encontrarse en las paredes celulares de algunos hongos). El agar y la lignina son también moléculas de este tipo. En cuanto a su función biológica, los glúcidos pueden ser energéticos, - bien como metabolitos iniciales, intermedios o finales de procesos biológicos tan importantes como la respiración celular o la fotosíntesis, bien como reserva energética - estructurales: o 4

5 Glúcidos energéticos. Se queman en la respiración celular para obtener energía. Son azúcares energéticos todos los monosacáridos y disacáridos así como el almidón y el glucógeno. La glucosa es un azúcar energético de consumo inmediato, mientras que el glucógeno y el almidón son azúcares de reserva. El glucógeno se almacena en el hígado y en el tejido muscular y el almidón en determinadas estructuras de las plantas (hojas, tallos, raíces, tubérculos y frutos). Glúcidos estructurales. Su principal misión es la de formar estructuras de resistencia o de protección. Los glúcidos estructurales suelen ser polisacáridos. La celulosa es característica de las plantas, participando en la composición de las paredes celulares y en los vasos conductores que forman el xilema y el floema de los vegetales superiores. La quitina se encuentra presente en el exoesqueleto de los artrópodos, aportando rigidez. La aportación de algunos heterosidos es fundamental. Principales glúcidos PENTOSAS MONOSACÁRIDOS TRIOSAS Aldotriosa Cetotriosa TETROSAS Eritrosa Teosa Eritrulosa Fructosa Ribosa Desoxirribosa Ribulosa Arabinosa EXOSAS Glucosa Manosa Galactosa HEPTOSAS Xilosa DISACÁRIDOS POLISACÁRIDOS Sacarosa, Lactosa, Maltosa, Celobiosa Almidón, Celulosa, Glucógeno, Quitina, Dextranos, Pectina, Agar 5

6 PRÁCTICAS DE LABORATORIO Reconocimiento de azúcares reductores Una de las propiedades más destacadas de los monosacáridos es su poder reductor, que se debe a la presencia de un grupo carbonilo(c=o) libre en su molécula. Este grupo carbonilo puede ser un aldehído (-CHO) o una cetona (-CO-). Este poder reductor se pone de manifiesto al utilizar el reactivo de Fehling, ya que los azúcares que no presentan este grupo libre no pueden reaccionar con el citado reactivo. El reactivo de Fehling consta de dos soluciones que se mezclan en el mismo momento de realizarse la prueba. La solución A es sulfato cúprico alcalino y tiene un color azul claro; la solución B es tartrato sodopotásico e hidróxido potásico, es incolora y estabiliza los iones cúpricos alcalinos. La glucosa reduce el ión cúprico de las sales de cobre, que es de un color azul intenso en medio alcalino. Al ganar un electrón, pasa de cúprico a cuproso, adquiriendo un inconfundible color rojo ladrillo. Este cambio de color pone de manifiesto el poder reductor de ciertos azúcares. MATERIAL Material de vidrio Otros materiales Reactivos y disolventes Muestras Tubos de ensayo Mechero Reactivo de Fehling Soluciones de glucosa, fructosa y Pipetas graduadas Pinzas de madera (Soluciones A y B) sacarosa. Vaso de Gradilla Agua precipitado Rotulador permanente PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Poner en cuatro tubos de ensayo 3 ml de las soluciones de glucosa, fructosa y sacarosa respectivamente y en otro 3 ml de agua que nos servirá como control. Rotular cada uno de los tubos. Añadir a cada tubo 1 ml de la solución de Fehling A. Añadir a cada tubo 1 ml de la solución de Fehling B. Agitar suavemente y calentar al baño maría. 6

7 RESULTADOS Muestra Color Poder reductor Glucosa Rojo + Fructosa Rojo + Sacarosa Azul - Agua (control) Azul - Se podrá apreciar que glucosa y fructosa poseen poder reductor (+) ya que ha habido cambio de color. La sacarosa y el agua, por el contrario, no tienen dicho poder. Hidrólisis de disacáridos Como hemos comprobado en la experiencia anterior, algunos disacáridos, como por ejemplo la sacarosa, carecen de poder reductor, pero procediendo a su hidrólisis se puede comprobar como los monosacáridos resultantes recuperan esta capacidad. El ácido clorhídrico nos permitirá hidrolizar la sacarosa en los dos monosacáridos que la componen, la glucosa y la fructosa, que si tienen poder reductor. MATERIAL Material de vidrio Otros materiales Reactivos y disolventes Muestras Tubos de ensayo Mechero Ácido clorhídrico Soluciones de sacarosa. Pipetas graduadas Pinzas de madera HCl al 5% Agua Vaso de precipitado Gradilla Reactivo de Fehling (Soluciones A y B) PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Disolver sacarosa en agua. Poner en un tubo de ensayo 3 ml de la solución de sacarosa y en otro, que servirá como control, 3 ml de agua. Rotular cada uno de ellos. Añadir a ambos tubos unas gotas de ácido clorhídrico al 5%, calentar ligeramente y esperar unos minutos. Añadir a cada tubo 1 ml de la solución de Fehling A. Añadir a cada tubo 1 ml de la solución de Fehling B. Agitar suavemente y calentar al baño maría. 7

8 Puede añadirse un tercer tubo de ensayo que contenga la solución de sacarosa y en éste hacer la prueba de Fehling para comparar el resultado con el obtenido en la hidrólisis. RESULTADOS Muestra Color Poder reductor Sacarosa + HCl (Hidrolizada en glucosa y fructosa) Rojo + Agua (control) Azul - Tener en cuenta que la sacarosa, al hidrolizarse, da lugar a los monosacáridos glucosa y fructosa, que presentan poder reductor por poseer grupos carbonilos libres. Detección de polisacáridos Algunos polisacáridos como el almidón son capaces de incorporar iones yoduro en su estructura espacial, originando una coloración más o menos intensa (azul violeta), que pone de manifiesto su presencia. El polisacárido almidón es una mezcla de amilosa y amilopectina. La amilosa reacciona con pequeñas cantidades de yodo y da una coloración azul violeta intensa. La solución pierde su tonalidad al ser calentada y la vuelve a recuperar al enfriarse. MATERIAL Material de vidrio Otros materiales Reactivos y disolventes Muestras Cuentagotas Solución de lugol Patatas Vídrios de reloj Arroz Legumbres Pan Fiambre Aperitivos Frutas 8

9 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Se colocan pequeñas cantidades de cada una de las muestras sobre vidrios de reloj (las legumbres partidas por la mitad). Se coloca encima de cada una de ellas una gota de lugol. Se esperan unos segundos y se observan los resultados. RESULTADOS Muestra Color Presencia de almidón Patata Azul violáceo oscuro + Arroz Azul violáceo oscuro + Legumbres Azul violáceo oscuro + Pan Azul violáceo oscuro + Fiambre Azul violáceo oscuro + Jamón tipo York Miel - Carne Miel - Pescado Miel - Aperitivos Azul violáceo oscuro + Frutas Azul violáceo oscuro + Otros... La aparición de un color azul violeta intenso pone de manifiesto la presencia de almidón en las muestras analizadas. 9