Carbohidratos: Son biopolímeros o biomoléculas que se encuentran distribuidas ampliamente en la naturaleza

Transcripción

1 Carbohidratos: Son biopolímeros o biomoléculas que se encuentran distribuidas ampliamente en la naturaleza Existen dos tipos de carbohidratos: simples y complejos, los primeros son compuestos de una o dos moléculas y saben más dulces ya que por su tamaño pueden empezarse a digerir desde la saliva, estos se encuentran en alimentos como azúcar de mesa, mieles, jaleas, chocolate y mermeladas así como en frutas y verduras. (monosacáridos) Los carbohidratos de tipo complejo, son cadenas más largas de moléculas, debido a esto su sabor no es dulce ya que se no se digieren desde la boca, estos se encuentran en alimentos como pan, arroz, papa, elote, camote, pasta, tortillas y todos los derivados de los granos (polisacáridos)

2 Los monosacáridos son sustancias blancas, con sabor dulce, cristalizables y solubles en agua. Se oxidan fácilmente, transformándose en ácidos, por lo que se dice que poseen poder reductor (cuando ellos se oxidan, reducen a otra molécula). LS MNSACÁRIDS Los monosacáridos son moléculas sencillas que responden a la fórmula general (C )n. Están formados por 3, 4, 5, 6 ó 7 átomos de carbono. Químicamente son polialcoholes, es decir, cadenas de carbono con un grupo - cada carbono, en los que un carbono forma un grupo aldehído o un grupo cetona. Se clasifican atendiendo al grupo funcional (aldehído o cetona) en aldosas, con grupo aldehído, y cetosas, con grupo cetónico. Cuando aparecen carbonos asimétricos, presentan distintos tipos de isomería. Algunos de ellos pueden presentar su estructura ciclada.

3 Clasificación de los monosacáridos Aldosas (polihidroxialdehídos) Monosacáridos cetosas (polihidroxicetonas) grupo aldehído en el carbono # grupo ceto en carbono # C C n n =,, 3, 4, etc. Número de carbonos quirales n =,, 3, etc. Número de carbonos quirales C n C carbonos no quirales 3 carbonos no quirales n aldosa Número total de carbonos n cetosa Número total de carbonos 3 4 aldotriosa aldotetrosa aldopentosa aldohexosa + = 3 + = = = 6 3 cetotetrosa cetopentosa cetohexosa + 3 = = = 6

4 Los monosacáridos se nombran atendiendo al número de carbonos que presenta la molécula: Triosas: tres carbonos Tetrosas: cuatro carbonos Pentosas: cinco carbonos exosas: seis carbonos eptosas: siete carbonos

5 Configuraciones D y L en monosacáridos (Enantiómeros) Enantiómeros: imágenes especulares no superponibles D-(+)-Glucosa L-(-)-Glucosa R Enantiómeros C (Imágenes especulares) C S 3 S 3 R C C último de carbono quiral a la derecha último de carbono quiral a la izquierda C C C 3 R 4 C R 3 3 espejo C S 4 C 3 R C C Carbono quiral: cuatro sustituyentes diferentes

6 Los isómeros especulares, llamados también enantiómeros, o enantiomorfos, o isómeros quirales, son moléculas que tienen los grupos - de todos los carbonos asimétricos, en posición opuesta, reflejo de la otra molécula isómera. C C L - Eritrosa

7 Configuración de las D-aldosas Aldotriosa C C D-(+)-Gliceraldehído D-(-)-Eritrosa C C Aldotetrosas D-(-)-treosa C C Aldopentosas C C C C Aldopentosas C C C C Aldohexosas D-(-)-Ribosa D-(-)-Arabinosa D-(+)-Xilosa D-(-)-Lixosa C C C C C C C C C C C C C C C C D-(+)-Alosa D-(+)-Altrosa D-(+)-Glucosa D-(+)-Manosa D-(-)-Gulosa D-(-)-Idosa D-(+)-Galactosa D-(+)-Talosa

8 Epímeros Un par de aldosas diasterómeras que solo difieren en configuración al carbono Epímeros: difieren únicamente en la estereoquímica de un solo carbono, los demas carbonos quirales tienen la misma configuración C C R S Epímeros en el carbono C C D-(+)-Glucosa Diastereómero I D-(+)-Manosa Diastereómero II diasterómeros: son estereoisómeos que no son imágenes especulares

9 Isomería óptica Cuando se hace incidir un plano de luz polarizada sobre una disolución de monosacáridos que poseen carbonos asimétricos el plano de luz se desvía. Si la desviación se produce hacia la derecha se dice que el isómero es dextrógiro y se representa con el signo (+). Si la desviación es hacia la izquierda se dice que el isómero es levógiro y se representa con el signo ( - ). Esta cualidad es independiente de su pertenencia a la serie D o L

10 Las formas isómeras de la glucosa difieren en muchas de sus propiedades, y en particular en su capacidad en desviar el plano de giro de la luz polarizada, dado que tienen distinta configuración en un carbono asimétrico Enantiómeros C C C - C - D - (+) - Glucosa Dextrógira L - (-) - Glucosa Levógira

11 Configuración de las D-cetosas C D-(+)-Eritrulosa cetotetrosa C D-(+)-Ribulosa cetohexosas C C cetopentosas C C D-(-)-Xilulosa C C C C C C C C D-(+)-Psicosa D-(-)-Fructosa D-(+)-Sorbosa D-(-)-Tagatosa

12 Ciclación En disolución, los monosacáridos pequeños se encuentran en forma lineal, mientras que las moléculas más grandes ciclan su estructura. La estructura lineal recibe el nombre de Proyección de Fischer; la estructura ciclada de Proyección de aworth. En la representación de aworth la cadena carbonada se cicla situada sobre un plano. Los radicales de la cadena se encuentran por encima o por debajo de ese plano. La estructura ciclada se consigue en aldopentosas y hexosas. El enlace de ciclación se genera entre el carbono que posee el grupo funcional y el carbono asimétrico más alejado del grupo funcional. Cuando el carbono tiene un grupo aldehído, como grupo funcional, el enlace recibe el nombre de hemiacetálico. Cuando el carbono tiene un grupo cetona, como grupo funcional, el enlace recibe el nombre de hemicetálico.

13 Ciclización de una D-aldohexosa a una piranosa (proyecciones de aworth y de silla) D-(+)-Glucosa en forma de hemiacetal C C = 6 C C + 6 C C + 6 C Conformación de silla los - de los carbonos, 3, 4 y el carbono 6 estan en posición ecuatorial = 4 6 C Proyección de aworth todos los de los carbonos, 3, y 4 y el carbono 6 son verticales 6 C alfa o beta D-(+)-glucopiranosa

14 C D-Glucosa -D-glucopiranosa C

15 Ciclación de la glucosa (forma piranosa) Ciclación de la fructosa (forma furanosa)

16 Ciclización de una D-cetohexosa a una furanosa (proyecciones de aworth y de silla). D-(-)-Fructosa en forma de un hemicetal C C 6 3 C 4 = 5 C C + 6 C 5 4 C C C 6 -C 5 4 Conformación de silla de una D-cetohexosa los de los carbonos 3 y 4 estan en posición axial, el carbono 6 no tiene 3 C - + Proyección de aworth los estan en posición vertical 6 C C alfa o beta D-(-)-Fructofuranosa

17 La molécula ciclada puede adquirir el aspecto de un pentágono o de un hexágono. Los monosacáridos ciclados con aspecto de pentágono reciben el nombre de Furanosas. Los monosacáridos ciclados con aspecto de hexágono reciben el nombre de Piranosas

18 Al no ser plano el anillo de piranosa, puede adoptar dos conformaciones en el espacio. La forma "cis" o de nave (bote) y la "trans" o de silla

19 Mutarrotación: anómeros α y β (Diastereómeros) D-(+)-Glucosa en solución acuosa contiene una mezcla en equilibrio de los anómeros alfa y beta a través de la forma intermedia de cadena abierta Anómero alfa menos estable C C C C Anómero beta más estable alfa D-(+)-glucopiranosa (36%) Rotación óptica = +.0 o + C C beta D-(+)-Glucopiranosa (64%) Rotación óptica = +8.7 o Mezcla en equilibrio (alfa + beta) Rotación óptica = o α-glucosa β -glucosa Equilibrio Rotación específica,0 8,7 5,7

20 Ciclización de las proyecciones de Fischer a hemiacetales cíclicos de Fischer C C D-glucosa C C reacción entre el del C-5 y el carbonilo protonado del aldehído nuevo carbono quiral C + C hemiacetal cíclico C C anómero alfa anómero beta C C La beta-d-glucosa y la alfa D-glucosa cíclicas son isómeros llamados Anómeros puesto que son diastereómeros que difieren en la configuración del carbono

21 Derivados de los monosacáridos al reaccionar con fenilhidrazina, por oxidación, reducción y con enzimas N-N Reactivo en exceso Br / N 3 NaB 4 enzimas y + C=N-N-C 6 5 C C C C N-N-C 6 5 C C C C C osazona ácido aldónico ácido aldárico alditol ácido urónico

22 Disacáridos: Son oligosacáridos formados por dos monosacáridos. Son solubles en agua, dulces y cristalizables. Pueden hidrolizarse y ser reductores cuando el carbono anomérico de alguno de sus componentes no está implicado en el enlace entre los dos monosacáridos. La capacidad reductora de los glúcidos se debe a que el grupo aldehído o cetona puede oxidarse dando un ácido.

23 Maltosa.- Es el azúcar de malta. Grano germinado de cebada que se utiliza en la elaboración de la cerveza. Se obtiene por hidrólisis de almidón y glucógeno. Posee dos moléculas de glucosa unidas por enlace tipo alfa (-4). Isomaltosa.- Se obtiene por hidrólisis de la amilopectina y glucógeno. Se unen dos moléculas de glucosa por enlace tipo alfa (-6)

24 Celobiosa.- No se encuentra libre en la naturaleza. Se obtiene por hidrólisis de la celulosa. y está formado por dos moléculas de glucosa unidas por enlace beta (-4). Lactosa.- Es el azúcar de la leche de los mamíferos. Así, por ejemplo, la leche de vaca contiene del 4 al 5% de lactosa. Se encuentra formada por la unión beta (-4) de la beta -D-galactopiranosa (galactosa) y la alfa-d-glucopiranosa (glucosa)

25 Formación del enlace glucosídico entre una molécula de galactosa y una de glucosa Sacarosa.- Es el azúcar de consumo habitual, se obtiene de la caña de azúcar y remolacha azucarera. Es el único disacárido no reductor, ya que los dos carbonos anoméricos de la glucosa y fructosa están implicados en el enlace Glucosídico (-alfa,-beta )

26 Enlaces glucosidicos en la formación de disacaridos

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28 Resumen del tema 4: carbohidratos Estructura y Nomenclatura Isomería Ciclización (mutarrotación) Propiedades químicas: derivados Proyecciones: Fischer, aworth, silla Disacáridos