Hidratos de Carbono PDF

HIDRATOS DE CARBONO 1 Glúcidos Estos compuestos responden a la fórmula general: Cx (H2O)y 2  ❏ Abundan en tejidos vegetales, en los ❏ Los hidratos de carbono, cuales...

HIDRATOS DE CARBONO 1 Glúcidos Estos compuestos responden a la fórmula general: Cx (H2O)y 2  ❏ Abundan en tejidos vegetales, en los ❏ Los hidratos de carbono, cuales forman los elementos fibrosos de también llamados su estructura y los compuestos de reserva carbohidratos o glúcidos, energética. También se encuentran son importantes ampliamente distribuidos en tejidos componentes de los seres animales, disueltos en los humores vivos. orgánicos, y en complejas moléculas con diversas funciones. ❏ Los vegetales sintetizan hidratos de carbono a partir de CO2 y H2O captando energía lumínica en un proceso denominado fotosíntesis. ❏ En la alimentación humana, los Estos glúcidos son ingeridos por animales, y en gran parte carbohidratos son los principales utilizados como combustible. proveedores de energía. En una dieta equilibrada, los hidratos de carbono deben aportar entre 50 y 60% del total de calorías. 3  Químicamente son: ➔ Polihidroxialdehídos ➔ Polihidroxicetonas Es decir, que son compuestos con una función aldehído o cetona y varias funciones alcohólicas. 4 Glúcidos Todos son ópticamente activos, excepto la dihidroxiacetona. 5 Clasificación: Triosa MONOSACÁRIDOS Tetrosa Pentosa Disacáridos OLIGOSACÁRIDOS Trisacáridos Homopolisacáridos POLISACÁRIDOS Heteropolisacáridos 6  ★ Compuestos formados por un MONOSACÁRIDOS polihidroxialdehído o polihidroxicetona. O AZÚCARES SIMPLES ★ Se obtienen como cristales de color blanco, solubles en agua. ★ Los más simples son las triosas, de las cuales existen una aldotriosa (gliceraldehído) y una cetotriosa (dihidroxiacetona). ★ Son sustancias reductoras, particularmente en medio alcalino. El grupo carbonilo es el responsable de esta propiedad. Algunas reacciones de reconocimiento utilizadas en laboratorio aprovechan esa capacidad reductora. 7  Actividad Óptica SI LA ROTACIÓN ES CONTRARIA A LAS AGUJAS DEL RELOJ, SON (-) CAPACIDAD PARA DESVIAR SI LA ROTACIÓN SE EL PLANO DE UN HAZ DE PRODUCE EN EL SENTIDO DE LUZ POLARIZADA QUE LAS AGUJAS DEL RELOJ LOS ATRAVIESA UNA DISOLUCIÓN MONOSACÁRIDOS SON (+) ESTA CUALIDAD ES INDEPENDIENTE DE SU CARÁCTER D O L 8  Isomería ❖ En el gliceraldehído, el 2do carbono es asimétrico o quiral, es decir, es decir, sus cuatro valencias están saturadas de grupos funcionales diferentes, lo cual determina la existencia de dos isómeros ópticos. ❖ Uno de los isómeros desvía la luz polarizada en el sentido de las agujas del reloj, es dextrorrotatorio o dextrógiro y se lo designa con la letra D antes del nombre. El otro es levorrotatorio o levógiro y se lo denomina L. Ambos compuestos son enantiómeros, uno es la imagen especular del otro, son “antípodas ópticos”. 9  Configuración Relativa L y D ➔ El sentido se indica con el signo + o - que se conocen con un polarímetro. Todo azúcar donde el -OH del C quiral más alejado del C=O esté hacia la derecha será D. Si el -OH está hacia la izquierda será L. ➔ L y D no indican el sentido del giro del plano de polarización, sólo indica la posición relativa del - OH del gliceraldehído natural. 10 Serie “D” CETOSAS 11 Serie “D” ALDOSAS 12  FÓRMULA DE ROSANOFF El C=O se lo representa como un círculo y a los OH como ramificaciones laterales. Los extremos de la fórmula corresponde a CH2OH. 13 Formación de Hemiacetales ➔ Los glúcidos pueden admitir una forma cíclica con enlace hemiacetal cuando el carbonilo reacciona con el OH del C quiral más alejado de él (C5 en hexosas) (C4 en pentosas). UN HEMIACETAL SE OBTIENE CUANDO UN ➔ Al formarse el hemiacetal aparece un nuevo C ALDEHÍDO O UNA quiral (el que era carbonílico) denominado C CETONA anomérico, si el OH de dicho C, queda hacia la REACCIONAN CON UN ALCOHOL. derecha, el azúcar tendrá configuración α y si queda hacia la izquierda β. ➔ Estas formas de un mismo azúcar son “anómeros”, estos son epímeros que difieren en la configuración del C anomérico exclusivamente. 14 Formación de Hemiacetales: 15 Formación de Hemiacetales: ➔ Se genera un anillo heterocíclico de seis elementos. En ciertos casos, el hemiacetal se produce entre los carbonos 1 y 4, dando origen a un anillo de cinco elementos, cuatro carbonos y un oxígeno. Los anillos con ciclo hexagonal se consideran derivados del ciclo heterocíclico PIRANO y aquellos con anillo pentagonal, del FURANO. ◆ Por esto se refiere a formas PIRANOSA o FURANOSA de monosacáridos, según la conformación que adopten 16 Formación de Hemiacetales: 17  Fórmula en Perspectiva de Haworth Propuso representar los anillos pirano y furano de monosacáridos como un plano y considerar los elementos o grupos funcionales unidos a los carbonos del anillo, ubicados arribo o abajo de ese plano. La representación no es enteramente correcta, Se omiten los carbonos integrantes del anillo pues los átomos y se procura representar en relieve el lado del hexágono o del pentágono próximo al lector, integrantes del anillo no para dar sensación del plano visto en están, en realidad. perspectiva. situados en el mismo plano. 18  Fórmula en Perspectiva de Haworth En estas fórmulas, los anillos se representan como anillos planares con los distintos sustituyentes de los átomos de C proyectándose por encima y por debajo del anillo. Los sustituyentes que aparecen a la izquierda y derecha de la proyección de Fischer, en la fórmula de Haworth, aparecen hacia arriba y hacia abajo. Los anómeros α se representan con el OH del C anomérico hacia abajo y los anómeros β con dicho OH hacia abajo. 19  Derivados de Monosacáridos DESOXIAZÚCARES: Son derivados de monosacáridos por pérdida de oxígeno de uno de los grupos alcohólicos. 20  Derivados de Monosacáridos ÉSTERES FOSFÓRICOS: En muchas reacciones biológicas se producen ésteres de monosacáridos con ácido fosfórico. La formación de estos ésteres es denominada fosforilación. 21  Derivados de Monosacáridos ÉSTERES FOSFÓRICOS: En muchas reacciones biológicas se producen ésteres de monosacáridos con ácido fosfórico. La formación de estos ésteres es denominada fosforilación. 22  Derivados de Monosacáridos AMINOAZÚCARES: En ellos se ha sustituido un hidroxilo del monosacárido por un grupo amina. Forman parte de polisacáridos y glicolípidos complejos, frecuentemente están acetilados en el grupo amina. 23  ENLACE GLUCOSÍ DICO 24 25 La estructura de un enlace glucosídico se suele especificar escribiendo el tipo de enlace, α o β, siguiendo entre paréntesis por los números de los átomos de carbono implicados en él; el número que se escribe en primer lugar corresponde al átomo del carbono carbonílico. 26  ★ Compuestos por la unión de dos a diez monosacáridos que pueden ser OLIGOSACÁRIDOS separados por hidrólisis. ★ Se designan disacáridos, trisacáridos, tetrasacáridos, etc., según el número de unidades componentes. ★ Dentro de este grupo, los representantes de mayor interés son los disacáridos. ○ Se obtienen al estado cristalino. ○ Son solubles en agua. ○ En general, poseen sabor dulce. 27  MALTOSA Azúcar de la malta. Está formada por dos moléculas de ∝ D (+) glucosa, unidas por unión ∝ 1-4. El aldehído potencial de una de las glucosas queda libre; es por eso que es reductor. LACTOSA de 𝛃 D (+) glucosa y una 𝛃 D (+) galactosa, unidas Azúcar de la leche. Está formada por una molécula por unión 𝛃 1-4. El compuesto es reductor. SACAROSA D (+) glucosa y una 𝛃 D (-) fructosa, unidas por unión ∝ Azúcar de la caña. Está formada por una molécula de ∝ 1-2 / 𝛃 2-1. Ambos grupos, aldehído y cetona potenciales, están bloqueados y no tiene la capacidad reductora, 28  ★ Son moléculas de gran tamaño, POLISACÁRIDOS constituidas por la unión de numerosos monosacáridos dispuestos en cadenas lineales o ramificadas. ★ En general, son compuestos amorfos, insolubles en agua e insípidos. ★ Cumplen diversas funciones, sobre todo de reserva energética y estructural. ★ Pueden descomponerse, por hidrólisis de los enlaces glucosídicos entre residuos, en polisacáridos más pequeños, así también como en disacáridos o monosacáridos. 29  POLISACÁRIDOS HOMOPOLISACÁRIDOS HETEROPOLISACÁRIDOS ALMIDÓN GLICOSAMILGLICANOS GLUCÓGENO FIBRA DIETARIA CELULOSA PROTEOGLICANOS QUITINA PÉPTIDOGLICANOS GLICOPROTEÍNAS GLICOLÍPIDOS 30 HOMOPOLISACÁRIDOS 31  Reserva nutricia en vegetales, se deposita en las células formando gránulos cuya forma y tamaño varían según el vegetal de origen. Es el principal hidrato de carbono de la alimentación humana. ALMIDÓ Está compuesto por dos glucanos N diferentes, amilosa y amilopectina. No tiene capacidad reductora; las uniones glucosídicas en la molécula de amilosa o amilopectina bloquean las funciones aldehído potencial. 32  El almidón contiene alrededor del 20% de amilosa. Está compuesta por 1.000 a 1.500 unidades de D-glucosa, éstas se asocian por enlaces ALMIDÓ glucosídicos tipo α desde el carbono 1 de una glucosa al carbono 4 de la siguiente (enlace α N 1 - 4). amilosa Este tipo de unión permite una disposición helicoidal de la cadena, enrollada alrededor de un eje central (cada vuelta abarca 6 unidades de glucosa). En agua, tienden a asociarse y precipitar, razón por la cual no forman no forman 33 ALMIDÓ N amilosa 34  El almidón contiene alrededor del 80% de amilopectina. Tiene mayor tamaño molecular, lo cual implica la polimerización de más de 600.000 glucosas. La estructura básica es similar a la de amilosa, pero se ALMIDÓ distingue por poseer ramificaciones. Las ramificaciones son cadenas lineales de unas 24 a N 26 glucosas unidas entre sí por enlaces α 1 - 4, que se amilopectina unen a la cadena central por enlaces α 1 - 6. Éstas están separadas entre sí por unas 10 unidades de glucosa de la cadena sobre la cual se insertan. Cuando el almidón se calienta en agua, la amilopectina forma dispersiones de gran viscosidad.Los numerosos grupos de hidroxilos en la superficie de la molécula atraen agua y forman un gel estable. 35  ALMIDÓ N amilopectina 36 ALMIDÓ N 37  Es un polisacárido de reserva en células animales. El hígado y músculos son los más ricos en glucógeno. Es almacenado en citoplasma, constituidas por alrededor de 55.000 unidades de glucosa. Es un polímero de α-D-glucosas muy semejante a la amilopectina. Las ramificaciones están separadas por menos de diez unidades de glucosa de GLUCÓGENO la cadena a a la cual se insertan. Como su estructura es muy compacta debido a la proximidad de las ramificaciones, no forma geles, pues no queda espacio para retener agua. No tiene capacidad reductora. 38 GLUCÓGENO 39  Es un glucano con funciones estructurales en vegetales; es uno de los componentes principales de paredes celulares. Está constituida por más de 10.000 unidades de glucosa unidas mediante enlaces glucosídicos β 1 - 4. Su estructura es lineal, no posee CELULOSA ramificaciones. Las hebras de celulosa se agrupan paralelamente en haces que forman microfibrillas de gran resistencia física. Los jugos digestivos humanos no poseen enzimas capaces de catalizar la hidrólisis de 40 CELULOSA 41  QUITINA Es muy abundante en la naturaleza, ya que constituye el exoesqueleto de artrópodos tales como insectos y crustáceos. Está formada por N- acetil-D- glucosaminas unidas entre sí por enlaces glucosídicos β 1- 4. 42