biomoleculas semana 25 -2021

BIOMOLECULASSemana 25 -2021

Licda. Isabel Fratti de Del Cid

Diapositivas con gráficas. imágenes , tablas y estructuras proporcionadas por la Licda.

Lilian Guzmán Melgar

Biomoléculas Compuestos que son ó han sido producidos dentro

de un ser vivo, que puede ser del reino animal, vegetal, monera, protista ó fungi.

La fuente ú obtención de las biomoléculas es :

A-Natural : obtenido de organismos vivos ó muertos.

B- Sintético: a través de procedimientos de laboratorio.

C-Por ingeniería genética: introduciendo un vector dentro del ADN de una célula huésped.

Clasificación de las biomoléculasA-Inorgánicas : Se forman por procesos que experimenta la corteza terrestre ó la atmósfera, sin participación de células y luego pueden integrarse a las células ; o bien se producen dentro de la célula, pero sin estructuras carbonadas como base.

Ejemplo : NH3, H2S, H2O , CO2 ,

Algunos componentes de los seres vivos no están en forma de moléculas sino en forma iónica ( cationes carga + , aniones carga - )

CO3-2, NH4

+ , Cl-, Na+, Ca+2 , HCO3- , H2PO4

-

Licda. Lilian Guzmán Melgar 4

B- Orgánicas

Tienen como base estructuras o cadenas carbonadas:Principalmente son Carbohidratos, Lípidos, Proteínas, Ácidos Nucleicos .

En menor cantidad : vitaminas, hormonas, mensajeros, neurotransmisores, intermediarios metabólicos, receptores celulares.

Tamaño Biomoléculas Varían de tamaño, algunas son pequeñas y

atraviesan con facilidad las membranas biológicas. Otras son polímeros, con pesos moleculares altos, de gran tamaño, no atraviesan las membranas a menos que usen sistemas de transporte especializados. Ej:

Proteínas

Acidos nucleícos

Polisacáridos

En éstos casos, se les conoce como “macromoléculas” ó “Biopolímeros”

Componentes de los polímeros

Si el polímero está formado de la misma unidad

monomérica, se conocen como “Homopolímeros” :

Ej: Almidón, Glucógeno, Celulosa : formados

de la repetición de glucosa en cientos ó miles deveces.

Si se hallan formados de unidades diferentes, seconocen como “Heteropolímeros”: ejemploProteínas, ácidos nucleicos yheteropolisacáridos

Compuestos que se definen como polihidroxialdehídosó polihidroxicetonas (aldehídos o cetonaspolihidroxilados) o sustancias que produzcan estoscompuestos por hidrólisis.

FORMULA GENERAL

7

(CH2O)n

Donde n≥ 3

Llamados azucares simples, no experimentanhidrólisis ( ni por métodos químicos ó enzimáticos).Es decir no se hidrolizan en unidades menores

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Clasificación Por el Número de Carbonos:

CHO * CH2OH

H-C-OH C=O *

CH2OH CH2OH

GLICERALDEHIDO

*Aldotriosa : posee una

función aldehído y 3

carbonos

DIHIDROXIACETONA

*Cetotriosa : posee una

función cetona y 3 carbonos.

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Ejemplo de triosas son los monosacáridos más

pequeños que hay.

Estos son isómeros funcionales entre si, ambos poseen la misma

fórmula molecular: C3H6O3

CHO CHO

H-C-OH CH2

H-C-OH H-C-OH

H-C-OH H-C-OH

CH2OH CH2OH

D-RIBOSA

Aldopentosa

C5H10O5

Presente en

ARN

D-2-DESOXIRIBOSA ( falta un

oxígeno en la posición 2)

Aldopentosa

C5H10O4

Presente en ADN

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Ejemplo de monosacáridos (hexosas C6H12O6)

CHO CHO CHO CH2OH

H-C-OH HO-C-H H-C-OH C=O

HO-C-H HO-C-H HO-C-H HO-C-H

H-C-OH H-C-OH HO-C-H H-C-OH

H-C-OH H-C-OH H -C-OH H-C-OH

CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH

D-GLUCOSA*

Aldohexosa

C6H12O6

D-MANOSA*

Aldohexosa

C6H12O6

D-GALACTOSA*

Aldohexosa

C6H12O6

D-FRUCTOSA

Cetohexosa

C6H12O6

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A-Lineales o de FischerEn las proyecciones de Fischer el carbono más oxidado :(función aldehído ó cetona) se coloca en la parte superior(Carbono #1 para aldosas y C#2 para cetosas ) y el resto de lacadena se dibuja hacia abajo proyectando a la izquierda yderecha los grupos unidos a los carbonos

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D-GLUCOSA.

La letra «D» indica que el

penúltimo radical –OH en la cadena

esta colocado hacia la derecha.

CHO

H-C-OH

HO-C-H

H-C-OH

H-C-OH

CH2OH

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Son cíclicas. si poseen cinco miembros reciben el nombre

de furanosas ( similares al furano un pentágono) y

si son de seis, se llaman piranosas ( similares el pirano

un hexágono). Los radicales –OH que en las estructuras

de Fischer aparecen a la derecha, en las fórmulas de

Haworth se colocan hacia abajo y los que están a la

izquierda se colocan hacia arriba.

- D-Glucosa - D-glucopiranosa

Al formarse las estructuras hemiacétalicas ( en caso de las aldosas) ó Hemicetálicas ( en caso de cetosas) tanto lineales ó cíclicas, se forma un -OH en el carbono carbonilo ;conocido como « Carbono anomérico « (C#1en las aldosas y C#2 en las cetosas). Si el radical -OH del carbono anomérico se coloca hacia la derecha en la formula lineal ( fórmulas de Fischer) o hacia abajo en la formula cíclica ( Fórmulas de Haworth), se dice que es el

ANOMERO - Si el radical –OH del carbono anomérico, queda a la izquierda en la forma lineal (fórmula de Fischer) o hacia arriba en la cíclica ( fórmulas de Haworth), se dice que es el

ANOMERO –b

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H O

C

H OH

C

H-C-OH H-C-OH

HO-C-H HO-C-H O

H-C-OH H-C-OH

H-C-OH H-C

CH2OH CH2OH

Estructuras hemiacetálicas, se forman al unirse generalmente el C

#1 con el C # 5 en el caso de las aldohexosas. Si el radical OH del

C# 1 queda a la derecha, se dice que es un anómero

Anómero

H O

C

HO H

C

H-C-OH H-C-OH

HO-C-H HO-C-H O

H-C-OH H-C-OH

H-C-OH H-C

CH2OH CH2OH

Estructuras hemiacetálicas, se forman al unirse generalmente el C

#1 con el C # 5 en el caso de las aldohexosas. Si el radical OH del

C# 1 queda a la izquierda, se dice que es un anómero β.

Anómero β

-D (+)Glucopiranosa b-D- (+)Glucopiranosa

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ANOMERO ANOMERO b


Comparación entre las diferentes formas para representar a

la glucosa

24

-D (-)Fructofuranosa

β-D(-)Fructofuranosa

25

b-D-Galactosa-D-Galactosab-D-Manosa-D-Manosa

b-D-Glucosa-D-Glucosa

b-D(+)Manopiranosa-D (+)Manopiranosa -D(+)Galactopiranosa b-D(+)Galactopiranosa

b-D(+)Glucopiranosa-D (+)Glucopiranosa

ISOMEROS

ISOMEROS

ESTRUCTURALESESTEREOISOMEROS

OPTICOSGEOMETRICOS

(CIS Y TRANS)

ENANTIÓMEROS DIASTERÓISOMEROS

Isómeros que son idénticos respecto a estructura pero difieren en la forma en que se orientan los átomos o grupos de átomos en el espacio. Si se prueban haciendo uso de un polarímetro, desviaran el plano de luz polarizado de forma diferente y característica de cada uno, lo cual sirve para identificarlos. Si las estructuras, entre ellas son imágenes en el espejo, uno del otro y no pueden superponerse, se llaman « enantiómeros». Si no cumplen con ésta condición, se llamaran «diasteroisomeros».

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Isomeros ópticos que son imágenes especulares que nopueden ser superpuestos. Los enantiómeros tienepropiedades físicas idénticas, excepto la rotación de laluz polarizada.

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Isómeros ópticos cuyas imágenes especulares no secorresponden entre si ( no son imágenes en el espejo).Es decir no son enantiomeros entre si.

Los diasteroisómeros pueden diferir en todas suspropiedades físicas incluso en sus rotaciones especificas.

Pueden exhibir el mismo tipo de propiedad química,pero la velocidad con que reaccionen puede ser distinta.

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COOH COOH

H-C-OH HO-C-H

HO-C-H HO-C-H

COOH COOH

Es el que se halla unido a cuatro grupos o átomosdiferentes.

Si el carbono está unido a dos ó mas átomos dehidrógeno (-CH2- ó –CH3) o posee uniones dobles, NOpuede ser quiral o asimétrico.

30

H

CH3-CH2-C-CH2-CH2-CH3

CH3

Carbono Quiral

Capacidad de una sustancia de desviar el plano de luzpolarizada. Si la sustancia al ser probada en un polarímetro,desvía el plano de luz polarizada se dice que es “ópticamenteactiva” ó que posee actividad óptica. Si una sustancia no desvíala luz polarizada, no posee actividad óptica y es “ópticamenteinactiva”.Si la sustancia desvía la luz polarizada a la derecha se dice quees DEXTROGIRA (+). El signo ( + ), es la forma escrita, quetenemos para indicar que el compuesto desvía la luzpolarizada a la derecha.Si la sustancia desvía la luz polarizada hacia la izquierda sedice que es LEVÓGIRA.(-) . El signo (-) es la forma escrita paraindicar que el compuesto desvía la luz polarizada a laizquierda.Los compuestos ópticamente activos, poseen por los menos uncarbono asimétrico o quiral.

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MONOSACARIDO

No. de carbonos asimétricos

(QUIRALES), presentes en las fórmulas

lineales o de Fischer ( mostrados con

asterisco)

Ejemplo

ALDOTRIOSAS 1 Gliceraldehido

ALDOTETROSAS 2 Treosa

ALDOPENTOSAS 3 Ribosa

ALDOHEXOSAS 4 Galactosa

CETOHEXOSAS 3 Fructosa

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CH2OH

C=O

HO-C-H

H-C-OH

H-C-OH

CH2OH

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

Instrumento que se usa para medir la desviación de un plano deluz polarizada producida por un compuesto ópticamente activo.

Luz PolarizadaLa luz cuyas vibraciones están en un mismo plano.

La luz que vibra en todos los planos posibles es NO POLARIZADA. Alpasar por un prisma polarizador y al vibrar en un solo plano se diceque es LUZ POLARIZADA.

33

Si una sustancia es atravesada por un haz de luz polarizada,y la desvia, es porque posee carbonos asimétricos(carbonos quirales)y se dice que es “opticamente activa”.El único Carbohidrato que no posee carbonosasimétricos y por lo tanto es ópticamente inactivo es ladihidroxicetona .

furanosa se refiere a que la forma cíclica es pentagonal y la piranosaes hexagonal.

34

36

NOTA: Las formas D y L no indican si el compuesto esdextrógiro ó levógiro.Por ejemplo la D-Ribosa es Levógira, igual que la D-Fructosa es levógira. Para indicar esto usamos un signo (-).La D-Glucosa y la D-Galactosa son dextrógiras, lo que seindica con signo ( +)D ( -) Ribofuranosa D-(+) GlucopiranosaD (- )Fructofuranosa D-(+) GalactopiranosaLa palabra furanosa se refiere a que la forma cíclica espentagonal y la piranosa es hexagonal.La D indica si el radical OH del penúltimo Carbono en laformula de Fischer se halla a la derecha.

Monosacáridos que sólo difieren en la posición delradical -OH en uno ( y solo uno) de los átomos decarbono asimétricos en la molécula. ( no se incluye elcarbono anomérico). En ese carbono, el radical -OHestá a la derecha y en el otro monosacarido en elmismo carbono. El radical –OH está a la izquierda enlas formulas lineales de Fischer ; ó arriba ó abajo en lasfórmulas cíclicas de Haworth. En el caso de lasaldohexosas, se puede presentar epimeria en el C#2,C#3, C#4.

Los epímeros que se verán en ésta clase son :

Glucosa- Manosa ( epímeros en el carbono #2)

Glucosa- Galactosa ( epímeros en el carbono #4 )37

O H

C

O H

C

O H

C

H-C-OH H-C-OH HO-C-H

HO-C-H HO-C-H HO-C-H

HO-C-H H-C-OH H-C-OH

H-C-OH H-C-OH H-C-OH

CH2OH CH2OH CH2OH

D-GALACTOSA D-GLUCOSA D-MANOSA

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EPIMEROS

En el carbono No.4EPIMEROS

En el carbono No 2

Consiste en un cambio gradual de la rotación óptica de una sustancia, hasta alcanzar un valor estable, éste proceso lo exhiben los monosacáridos y los disacáridos que poseen un carbono anomérico libre. Ejs : Glucosa, Fructosa, Galactosa, Manosa, Lactosa. En el caso de la

SACAROSA, debido a que sus dos carbonos anóméricosse hallan formando el enlace glucósido entre la glucosa ( en el C#1 carbono anomérico) y fructosa

( en el C#2 carbono anomérico) para formar el Enlace -1,2), NO PRESENTA MUTARROTACIÓN. Ya que los carbonos anoméricos se hallan formando dicho enlace.

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Identifica a los carbohidratos y los diferencia de otras moléculas

orgánicas. El H2SO4 concentrado, deshidrata a los carbohidratos

originando derivados del furfural. Estos se condensan con compuestos

fenólicos como el -naftol, originando sustancias quinonicas

coloreadas . La manifestación de la reacción es la formación de un

anillo violeta en la interfase de los reactivos añadidos.

44

OH

CARBOHIDRATO + H2SO4 + DERIVADO

DE FURFURAL

-NAFTOL (VIOLETA O MARRON)

Reacción de Benedict : Diferencia a azúcares reductores ( Benedict +) y azúcares no reductores ( Benedict -). Usa una solución

que entre otros componentes, posee Cu +2, el cual se reduce a Cu+

formando un precipitado rojo-naranja ( color ladrillo ) debido al Cu2O y el carbohidrato se oxida. Note el grupo aldehído de la glucosa se oxida a

un grupo carboxílico.

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CARBOHIDRATO + Cu+2 CARBOHIDRATO OXIDADO + Cu2OAZUL ROJO

LADRILLO

NaOH

Continuación de Benedict. Nota: el carbohidrato, se oxida y el ión cobre se reduce

de Cu+2 Cu +1 . El óxido cuproso ( Cu2O) que se

forma da una coloración y precipitado de color naranja a rojo ladrillo y si dice que es Benedict (+) y el carbohidrato se clasifica como reductor. La sacarosa es un azúcar NO reductor, en tanto que la glucosa, fructosa, lactosa, maltosa son azúcares reductores ).

En azúcares NO reductores permanece el color celeste azul del reactivo de Benedict.

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GLUCOSA Benedict +

FRUCTOSA Benedict +

SACAROSA Benedict -


1. Indique si las siguientes Estructuras de Haworth

corresponden a, un Hemicetal o Hemiacetal y señale el

carbono en el que se forma éste.

a)

b)


2. Señale con un círculo e indique cuántos carbonos quirales tiene en

total las siguientes estructuras.

a) _______ b) _______ c) _______

d) ______ e) ______ f) ______

D-glucose(an aldohexose)

CHO

C

C

C

C

OH

H

OH

H

HO

H

H OH

CH2OH

CHO

C

C

C

C

OH

H

H

H

HO

HO

H OH

CH2OH

CH2OH

C

C

C

C

O

H

OH

HO

H

H OH

CH2OH

D-galactose D-fructose(a ketohexose)(C-4 diastereomer of glucose)

CHO

CHOH

CH2OH

CH2OH

C

CH2OH

O

glyceraldehyde(an aldotriose)

dihydroxyacetone (a ketotriose)


CHO

C

C

C

C

OH

H

OH

H

HO

H

H OH

CH2OH

CHO

C

C

C

C

OH

H

H

H

HO

HO

H OH

CH2OH

CH2OH

C

C

C

C

O

H

OH

HO

H

H OH

CH2OH


D-ribose 2-deoxy-D-ribose

CHO

C

C

C

CH2OH

OH

OH

OH

H

H

H

CHO

C

C

C

CH2OH

H

OH

OH

H

H

H

(an aldopentose)


3. Elabore el “enantiómero” de los siguientes monosacáridos y escriba el

nombre.

a)

D-Galactosa


CHO

C

C

C

C

OH

H

OH

H

HO

H

H OH

CH2OH

CHO

C

C

C

C

OH

H

H

H

HO

HO

H OH

CH2OH

CH2OH

C

C

C

C

O

H

OH

HO

H

H OH

CH2OH



4. Elabore el “epímero” de los siguientes monosacáridos y escriba el nombre.

a)

Epímero en el carbono 4

b)

Epímero en el carbono 2

D-Glucosa D-Glucosa


CHO

C

C

C

C

OH

H

OH

H

HO

H

H OH

CH2OH

CHO

C

C

C

C

OH

H

H

H

HO

HO

H OH

CH2OH

CH2OH

C

C

C

C

O

H

OH

HO

H

H OH

CH2OH



CHO

C

C

C

C

OH

H

OH

H

HO

H

H OH

CH2OH

CHO

C

C

C

C

OH

H

H

H

HO

HO

H OH

CH2OH

CH2OH

C

C

C

C

O

H

OH

HO

H

H OH

CH2OH



5. Elabore el “anómero” de los siguientes monosacáridos y escriba el nombre.

a)

b)

-D-Galactosa -D-Fructosa

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