GLÚCIDOS Prof. Anarella Gatto Revisada 2016
Griego: glikis : dulce. Los glúcidos son una de las 3 principales clases de nutrientes. Representan una de las más importantes fuentes de energía en la dieta. Son producidos por plantas a partir de dióxido de carbono, agua y energía a través del proceso llamado fotosíntesis. Los animales y el hombre son incapaces de sintetizar glúcidos, a diferencia de las plantas. La mayor parte de los glúcidos que consumimos deben ser glúcidos complejos como los que se encuentran en los cereales, no los azúcares simples ya que no dan saciedad. Cuando comemos más de lo que podemos aprovechar, se almacenan pequeñas cantidades de glúcidos en el hígado y en los tejidos musculares en forma de glucógeno. Si el exceso es considerable, los glúcidos se convierten en grasa y se almacenan como triglicéridos. Contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Son POLIHIDROXIALDEHÍDOS o POLIHIDROXICETONAS.
GLÚCIDOS FUNCIONES: De reserva Estructural
Cómo los clasificamos? Aldosas (polihidroxialdehído) 3 a 6 átomos de carbono Ej.D(+)glucosa NO HIDROLIZABLES (monosas o monosacáridos) Cetosas (polihidroxicetonas) 3 a 6 átomos de carbono Ej. (-)fructosa CLASIFICACIÓN DE GLÚCIDOS Oligosacáridos Holósidos (por hidrólisis dan osas) (por hidrólisis dan 2 a 10 mol de osas) Polisacáridos HIDROLIZABLES (ósidos) (por hidrólisis dan n mol de osas) Heterósidos (por hidrólisis dan osas y otros compuestos glucídicos)
CLASIFICACIÓN No hidrolizables: son los glúcidos más sencillos llamados monosacáridos, monosas u osas. Hidrolizables: Mediante hidrólisis se obtienen 2 o más monosacáridos, nombrándose: Nombre Monosacáridos obtenidos por hidrólisis Disacáridos 2 Trisacáridos 3 Oligosacáridos 4 a 10 Polisacáridos Más de 10 HIDRÓLISIS: reacción donde intervienen moléculas de agua provocando la rotura de enlaces y como consecuencia la descomposición.
Polihidroxialdehídos y Polihidroxicetonas
MONOSACÁRIDOS Son las unidades fundamentales de los glúcidos. No son hidrolizables. Consisten en una sola unidad de polihidroxialdehído o polihidroxicetona. La mayoría tienen sabor dulce. Si el grupo carbonilo se halla en un extremo de la cadena carbonada, el monosacárido recibe el nombre de ALDOSA; si el grupo se encuentra en cualquier otra posición se denomina CETOSA. RIBOSA GLUCOSA ARABINOSA
XILOSA MANOSA RIBULOSA GALACTOSA FRUCTOSA
Polihidroxialdehídos y Polihidroxicetonas
Monosacáridos
GLUCOSA Se encuentra en uvas, cebollas, tomates, miel (30%), etc, y es el principal producto de la fotosíntesis en las plantas. Es un polihidroxialdehído con 6 átomos de carbono. Tiene 4 carbonos quirales por lo que presenta 16 estereoisómeros (8 formas D y 8 formas L).
CONFORMACIONES DE LA GLUCOSA CÍCLICA Los monosacáridos con 5 o más átomos de C en su cadena suelen encontrarse en solución acuosa en forma de estructuras cíclicas (en anillo), en las que el grupo carbonilo ha formado un enlace covalente con el oxígeno de un grupo hidroxilo perteneciente a la misma cadena.
CONFORMACIONES DE LA GLUCOSA CÍCLICA
CONFORMACIONES DE LA GLUCOSA CÍCLICA
CONFORMACIONES DE LA GLUCOSA CÍCLICA
CONFORMACIONES DE LA FRUCTOSA CÍCLICA
FÓRMULAS DE PROYECCIÓN de la GLUCOSA: FISCHER HAWORTH
ESTEREOISOMERÍA Todos los monosacáridos excepto la dihidroxicetona contienen uno o más átomos de carbono asimétricos (QUIRALES) y por lo tanto se encuentran en formas isoméricas ópticamente activas. Formas D y L: el carbono quiral más distante del grupo carbonilo se compara con el carbono quiral del gliceraldehído que se usa por convención. D-gliceraldehído L-gliceraldehído D-glucosa L-glucosa
ESTEREOISOMERÍA Todos los monosacáridos excepto la dihidroxicetona contienen uno o más átomos de carbono asimétricos (QUIRALES) y por lo tanto se encuentran en formas isoméricas ópticamente activas. Formas D y L: el carbono quiral más distante del grupo carbonilo se compara con el carbono quiral del gliceraldehído que se usa por convención. D-gliceraldehído L-gliceraldehído D-glucosa L-glucosa
ISOMERÍA ESPACIAL Espacial: Geométrica: Cis-trans: coinciden en la función química y en la posición del grupo funcional, difieren en la ubicación de los sustituyentes respecto al doble enlace. óptica: estereoisómeros, en los cuales los átomos están unidos en el mismo orden, pero están orientados de forma distinta en el espacio. Sólo se diferencian por la orientación espacial de sus átomos. EJEMPLOS:
ISOMERÍA ESPACIAL Espacial: Geométrica:
ISOMERÍA ESPACIAL Espacial: Óptica
ISOMERÍA ÓPTICA ENANTIOMERÍA Las moléculas no superponibles con sus imágenes especulares son quirales (todo grupo de puntos cuya imagen en espejo no puede hacerse coincidir consigo misma). Un compuesto cuyas moléculas son quirales puede existir como enantiómero; un compuesto cuyas moléculas son aquirales no puede existir como enantiómero. Un átomo de carbono unido a 4 grupos diferentes es un centro quiral.
ISOMERÍA ÓPTICA ENANTIOMERÍA Los isómeros especulares no superponibles se llaman enantiómeros. Los enantiómeros tienen propiedades físicas idénticas, exceptuando la dirección de rotación del plano de la luz polarizada y propiedades químicas idénticas, excepto frente a reactivos ópticamente activos.
ISOMERÍA ÓPTICA ENANTIOMERÍA Los estereoisómeros que no son imágenes especulares entre sí se denominan diasteroisómeros. Tienen propiedades químicas similares, puesto que son de la misma familia, pero esas propiedades no son idénticas. Tienen propiedades físicas diferentes, también difieren en la rotación específica.
ISOMERÍA ÓPTICA Qué son epímeros? ENANTIOMERÍA Cuando dos azúcares difieren sólo en la configuración de uno de sus átomos de carbono se dice que son azúcares epímeras. Los epímeros son, pues, diasterómeros. Por ejemplo D-Glucosa y D-Manosa son epímeras con respecto al carbono 2, mientras que D-Glucosa y D-Galactosa lo son con respecto al carbono 4:
ISOMERÍA ÓPTICA Qué son anómeros? ENANTIOMERÍA El monosacárido cíclico existe, entonces, como dos estereoisómeros diferentes, llamados anómeros y designados con las letras (alfa) y ß (beta).
ISOMERÍA ÓPTICA Qué son anómeros? ENANTIOMERÍA
ISOMERÍA ÓPTICA ACTIVIDAD ÓPTICA. LUZ POLARIZADA en un PLANO: La luz puede ser considerada como un fenómeno ondulatorio, cuyas vibraciones son perpendiculares a la dirección de su desplazamiento. Hay un nº infinito de planos que pasan por la línea de propagación y la luz ordinaria vibra en todos estos planos. La luz polarizada en un plano es la luz cuyas vibraciones ocurren en uno solo de los planos posibles. La luz ordinaria se convierte en polarizada haciéndola pasar a través de una lente hecha del material conocido como Polaroid o trozos de calcita (una forma cristalina particular del CaCO 3 ).
ISOMERÍA ÓPTICA ACTIVIDAD ÓPTICA. LUZ POLARIZADA en un PLANO: Una sustancia ópticamente activa es la que rota el plano de la luz polarizada. Cuando se hace pasar luz polarizada, vibrando en un plano determinado, por una sustancia ópticamente activa, emerge vibrando en un plano diferente. Si no afecta el plano de polarización se dice que el compuesto es ópticamente inactivo. Si la rotación del plano es hacia la derecha (en el sentido del reloj) la sustancia es dextrógira (+), si es hacia la izquierda es levógira (-). La magnitud de la rotación depende de cuántas moléculas sean interceptadas por la luz a su paso por el tubo. La rotación específica es el nº observado de grados si se emplea un tubo de 10 cm de largo y si el compuesto examinado está presente en la cantidad de 1g/mL. Es una propiedad característica de cada compuesto. Se deben citar la temperatura y la longitud de onda de la luz empleada.
Desviación de la luz
ISOMERÍA ÓPTICA Qué propiedades exhiben los anómeros? ENANTIOMERÍA Por ser diasterómeros, los anómeros exhiben diferentes propiedades físicas. Por ejemplo, la rotación específica del anómero alfa es [a] = + 112.2 ; la del anómero ß es [a] = + 18.7. Los puntos de fusión son de 146 C para el primero y 148-155 C para el último, lo que implica que cada anómero existe independiente del otro. De hecho, ambos se pueden aislar como sólidos cristalinos puros.
ISOMERÍA ÓPTICA ENANTIOMERÍA Una mezcla de partes iguales o cantidades equimoleculares de enantiómeros se denomina modificación racémica (±). Una modificación racémica es ópticamente inactiva.
ISOMERÍA ÓPTICA ENANTIOMERÍA Un compuesto meso es aquel cuya moléculas son superponibles a sus imágenes especulares, a pesar de contener centros quirales. Es ópticamente inactivo por compensación interna. Nº de isómeros ópticos activos: 2 n, siendo n el número de carbonos quirales diferentes.
Disacáridos Consta de 2 monosacáridos unidos covalentemente por un enlace glicosídico. Un grupo hidroxilo de un monosacárido reacciona con el C-1 (carbono anomérico) del otro. Son hidrolizables. Al formarse en enlace se separa una molécula de agua del conjunto de dos unidades de monosacárido.
Disacáridos MALTOSA: Azúcar de malta. Se usa en alimentos para niños y en la leche malteada. Es fundamental en la elaboración de la cerveza. Dos residuos de a-d-glucosa con enlace a(1-4).
Disacáridos MALTOSA: H 2 O
Disacáridos LACTOSA: Azúcar de la leche Se encuentra presente en la leche de los mamíferos. En la leche humana 5 a 8 g por cada 100 g de leche, y en la de vaca de 4 a 6 g. Comercialmente se obtiene como subproducto al fabricar el queso. Da lugar a b-d-galactosa y a-d-glucosa por hidrólisis.
Disacáridos LACTOSA: H 2 O
Disacáridos SACAROSA: Azúcar de mesa. Se obtiene de la caña de azúcar y de la remolacha azucarera. Da lugar a a-d-glucosa y b-d-fructosa por hidrólisis.
Disacáridos SACAROSA: H 2 O De toda la producción mundial de azúcar aprox. 120 millones de ton al año, el 70% procede de la caña de azúcar y el 30% de la remolacha azucarera.
Disacáridos CELOBIOSA: Se obtiene de la hidrólisis de la celulosa. Da lugar a dos unidades de b-d-glucosa por hidrólisis.
Disacáridos CELOBIOSA: H 2 O
Polisacáridos Complejos Muchas variedades de monosacáridos unidos covalentemente por enlace glicosídico. Son hidrolizables en glúcidos más sencillos. La mayoría de los glúcidos naturales se encuentran en forma de polisacáridos.
Polisacáridos Complejos En una dieta equilibrada se necesita ingerir un 55% de glúcidos (40 % polisacáridos dan más saciedad- y un 15 % de monosacáridos/ disacáridos)
Polisacáridos Complejos ALMIDÓN: Es la forma más importante de reserva de glúcidos de las plantas. Contiene dos tipos de polímeros de glucosa, amilosa y amilopectina. Casi todos los almidones son una mezcla de un polisacárido lineal, la AMILOSA (soluble), y un polisacárido ramificado la AMILOPECTINA (insoluble). Presenta enlace a(1-4).
Polisacáridos Complejos
ALMIDÓN EN ALIMENTOS
Polisacáridos Complejos CELULOSA: Es el polisacárido más abundante, y la fuente de celulosa más pura es el algodón. Da lugar a b- D-glucosa por hidrólisis completa y su hidrólisis parcial da celobiosa. Es insoluble en agua. Los seres humanos no pueden digerirla, (fibra en la dieta).
Polisacáridos Complejos GLUCÓGENO: Es el polisacárido de reserva más importante en las células animales. Al igual que la amilopectina, el glucógeno es un polímero con subunidades de glucosa unidas por enlaces a(1-4) y ramificaciones del tipo a(1-6), pero el glucógeno está más ramificado y es más compacto que el almidón. El glucógeno es especialmente abundante en el hígado
GLÚCIDOS REDUCTORES Los monosacáridos pueden ser oxidados por agentes relativamente suaves como los iones férrico (Fe 3+) y cúprico (Cu 2+ ). En estas reacciones el carbono carbonílico se oxida a ácido carboxílico. Estos glúcidos capaces de reducir iones férricos o cúpricos se llaman REDUCTORES. Se realiza en ensayo de Fehling.
GLÚCIDOS REDUCTORES
GLÚCIDOS REDUCTORES En el caso de los disacáridos, el extremo de la cadena que contiene el carbono anomérico libre (que no forma parte del enlace glucosídico) se conoce como el extremo reductor de la cadena. Los enlaces glucosídicos se hidrolizan con facilidad por acción de ácidos (pero son resistentes a la hidrólisis básica).