BIOQUÍMICA UNIDAD I CLASE#1

Transcripción

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2 Los carbohidratos: Son compuestos polihidroxilados, que contienen además un grupo aldehído o una cetona y aunque son los compuestos orgánicos más abundantes en la tierra, en el ser humano solo constituyen el 1% del cuerpo; son ingeridos a través de los alimentos y almacenados como glucógeno en el hígado, músculos y utilizado como combustible celular y de mucha importancia para la estructura de huesos y cartílagos. El 55% de la energía diaria que necesita el organismo humano debe provenir de carbohidratos ya sea obtenidos de alimentos ricos en almidón como las pastas, o de glúcidos tipo azúcar; estos últimos por su actividad altamente oxidante (las dietas con muchas calorías o con mucha glucosa aceleran el envejecimiento celular. Caloría: cantidad de energía química que puede ser liberada como calor cuando la comida es metabolizada. Carbohidratos 4 calorías por gramo. Grasa 9 calorías por gramo 1. Actúan como almacén de energía 2. Son el producto inmediato de la fotosíntesis E + CO2 + H2O Glucosa 3. El proceso inverso permite aprovechar la energía de los enlaces químicos. Definición: el termino carbohidrato surge porque los azúcares tienen fórmula molecular Cn (H2O)n lo cual indica que los átomos de carbono están combinados con moléculas de agua de alguna manera, es por eso que reciben el nombre de carbohidratos. La definición moderna comprende: polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas o sustancias que al hidrolizarse producen estos compuestos. Composición: contienen principalmente C, H y O por lo que fueron conocidos como hidratos de carbono, actualmente, se sabe que existen muchos y muy importantes carbohidratos que en su estructura contienen N y S. Clasificación: los carbohidratos se clasifican de acuerdo al resultado de las hidrólisis, es decir al número de compuestos más sencillos que se pueden formar producto de la hidrólisis.

3 MONOSACÁRIDOS: compuestos que por hidrólisis no pueden producir moléculas más pequeñas. Eje: glucosa, fructosa. Propiedades: Son solubles en agua, dulces, cristalinos y blancos. Cuando son atravesados por luz polarizada desvían el plano de vibración de esta. Estructura e isomerías. Los azúcares más pequeños pueden escribirse por proyección en el plano (Proyección de Fischer) DISACÁRIDOS: por hidrólisis producen dos monosacáridos eje. Sacarosa (azúcar común) H 3 O glucosa + fructosa Calor Los monosacáridos y los disacáridos son muy solubles en H2O y la mayoría tienen sabor dulce. POLISACÁRIDOS: por hidrólisis producen muchas moléculas de monosacáridos; a los polisacáridos de 3 a 10 unidades a veces se les llama oligosacáridos. Almidón H3O + más de 1000 glucosa Calor Celulosa H3O + más de 1000 glucosa Calor

4 NOMENCLATURA DE CARBOHIDRATOS La mayor parte de los azúcares tienen nombres propios específicos como glucosa, fructosa, galactosa, manosa. El número de átomos de carbonos en los azúcares es generalmente de 3 a 7 y se designan por los términos triosa, (3C), tetrosa (4C), pentosa (5C) etc. 1. El número de carbonos se indica por el prefijo tri, tetra, penta, hexa. 2. Se emplea el sufijo OSA como designación genérica para todos los monosacáridos. 3. Si el azúcar contiene un grupo cetona o un grupo aldehído se usa el término cetosa o aldosa. Fórmulas generales: Aldosas HC=O (CHOH)n Cetosas C=O (CHOH)n n = 1,2,3,4 n = 1,2,3. ESTEREOISÓMEROS: proyecciones de Fischer Las estructura de los carbohidratos se representan por lo común empleando proyecciones de Fischer en honor al químico en carbohidratos quien recibió un premio Nóbel por su demostración de la estructura de la glucosa. En las proyecciones de Fischer se colocan las estructuras en posición vertical en forma de cruces y cada intercepción de rectas indican un centro quiral, en la parte superior se coloca la parte de la molécula más oxidada, las líneas horizontales apuntan al observador y las otras hacia adentro.

5 Fischer en 1902 decidió en forma arbitraria que la fórmula del gliceraldehído cuyo grupo OH en el carbono asimétrico se localiza a la derecha es el isómero Dextrógiro (D) y a su imagen especular le asigno (L). Debido a la forma en que los monosacáridos se sintetizan en la naturaleza sucede que todos tienen la misma configuración estereoquímica que el D-gliceraldehído.

6 En general un azúcar D es aquel que posee la misma configuración en el penúltimo átomo de carbono al igual que el D-gliceraldehído. la mayor parte de los azúcares naturales tienen la configuración D, la familia de las D-aldosas se encuentran en la naturaleza HC=O HCOH HC=O HOCH D-(+) gliceraldehído Serie D de los azúcares L-(-) gliceraldehído Serie L de los azúcares PRINCIPALES MONOSACÁRIDOS ALDOSAS, CETOSAS Triosas: Destacan el D-gliceraldehído y la dihidroxiacetona. Pentosas: La D-ribosa forma parte del ácido ribonucleico y la 2-desoxirribosa del desoxirribonucleico. En la D-ribulosa destaca su importancia en la fotosíntesis. Hexosas: La D-Glucosa se encuentra libre en los seres vivos. Es el más extendido en la naturaleza, utilizándolo las células como fuente de energía. La D-fructosa se encuentra en los frutos y la D-Galactosa en la leche. Monosacáridos: Triosas: Existen dos triosas importantes: D-gliceraldehído HC=O HCOH Dihidróxiacetona C=O

7 Aldopentosas: Existen dos aldopentosas de suma importancia HC=O HCOH HCOH HCOH (D-Ribosa) HC=O HCH HCOH HCOH (D-Desoxirribosa) Aldohexosas: existen 3 aldohexosas de forma natural 1. Glucosa: el azúcar más abundante en la naturaleza se le conoce como dextrosa, es un polvo blanco (cristalino) y de sabor dulce, se encuentra en casi todas las frutas dulces, en la madera, en raíces, en la espiga de cereales y en la sangre. 2. Galactosa: forma parte de la lactosa o azúcar de la leche, presente en cuerpo proteico, cerebro. 3. Manosa: azúcar de sabor dulce diasterómero de la glucosa. La Manosa es un azúcar simple (monosacárido) que se encuentra formando parte de algunos polisacáridos de las plantas (como el manano, el glucomanano,...), y en algunas glucoproteínas animales. Pertenece al grupo de las hexosas, que son monosacáridos (glúcidos simples) formados por una cadena de seis átomos de carbono. Su fórmula general es C6H12O6. Su principal función es producir energía. Su fórmula empírica es igual a la de la glucosa, aunque se difiere de esta por ser un epímero de la glucosa en el Carbono num.2, es decir, que el grupo de alcohol de este carbono está dirigido hacia la izquierda (en la fórmula lineal, en la forma cíclica se encuentra dirigida hacia arriba).

8 Función fisiológica: estructura de polisacáridos HC=O HCOH HOCH HOCH HCOH HC=O HCOH HOCH HCOH HCOH HC=O HOCH HOCH HCOH HCOH D(+)Galactosa D(+)Glucosa D(+)Manosa Epímeros; Son diasterómeros que sólo difieren en la configuración de uno de los carbonos. Cetosa: la D-fructosa es la cetohexosa más importante. Es un isómero funcional de las aldohexosas. D-fructosa C=O HOCH HCOH HCOH

9 Forma cíclica de los azúcares Hemiacetales. Los alcoholes reaccionan rápida y reversiblemente con cetonas y aldehídos para formar Hemiacetales. O R-C H + ROH OH R C H OR Si el grupo OH y el grupo C=O se encuentran en la misma molécula puede ocurrir una adición intramolecular lo que conduce a la formación de un hemiacetal cíclico los cuales son estables cuando tienen de 5 a 6 miembros. D-Glucosa El anillo se forma por la adición del grupo OH del carbono 5 con el grupo carbonilo del C1 Conversión de Haworth Cuando un tipo de proyección se convierte en otro, debe recordarse que un grupo OH que está a la derecha en una proyección de Fischer estará abajo en una proyección de Haworth. En consecuencia un grupo OH a la izquierda en Fischer quedará arriba en las estructuras de Haworth. En el caso de los D-azucares el grupo

10 CH2 OH terminal siempre estará arriba en una proyección de Haworth y en el caso de los L-azúcares dicho grupo estará abajo. Anómeros alfa y beta de monosacáridos; a causa de la reacción de ciclización sucede lo siguiente. 1. Cuando un monosacárido de cadena abierta se cierra a una forma furanosa o piranosa se produce un nuevo centro quiral en lo que anteriormente era el grupo carbonilo 2. Los dos diasterómeros producidos se llaman anómeros y el centro hemiacetálico se conoce como centro o carbono anomérico. 3. El anómero con el grupo -OH de C1 en posición trans respecto al sustituyente CH2 OH en C5 se llama anómero alfa 4. El anómero con el grupo OH del C1 en posición cis respecto al sustituyente CH2 OH en C5 se llama anómero beta. 5. El anillo puede ser pentagonal o furanósico (por su semejanza al furano), o hexagonal o piranóxico (por su semejanza al pirano). Una fructosa ciclada será una fructofuranosa y una glucopiranosa será el caso de la glucosa. Las formas cíclicas pueden ser representadas dándole un sentido tridimensional de acuerdo con la formulación de Haworth. D- glucosa alfa-d-glucopiranosa + beta D-glucopiranosa 36% 64% α-d-glucopiranosa + β- D-glucopiranosa El cerebro consume 140 grs. de glucosa por día. Si el nivel de glucosa desciende, como ocurre en casos de ayuno prolongado, utiliza como fuente de energía los cuerpos cetónicos procedentes de la oxidación de ácidos grasos en el hígado.

11 Los grupos que presentan seis miembros presentan la siguiente estructura: Los que presentan cinco miembros adquieren la siguiente estructura: TRABAJO EN CASA: Investigue qué alimentos contienen carbohidratos y cuáles son los carbohidratos presentes en ellos.