Semana 25CARBOHIDRATOS“Monosacáridos”

2015Licda. Corina Marroquín

O.

BIOQUIMICA

La ciencia que se ocupa de los constituyentes químicos de las células vivas y de las

reacciones y procesos que experimentan.

RELACIÓN CON LA MEDICINA:

Mediante la bioquímica podemos diagnosticar:

Enfermedades comoDIABETES, ARTERIOSCLEROSIS.

MEDICINA PREVENTIVA: También nos podemos anticiparnos a algunas

enfermedades, considerando el aspecto nutricional. Esto es

teniendo una alimentación balanceada.

BIOMOLECULAS

CARBOHIDRATOS LIPIDOS PROTEINASACIDOS

NUCLEICOS

CARBOHIDRATOS

Son compuestos formados por C, H, O. Son llamados también sacáridos. Son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas.

FORMULA GENERAL: Cn(H2O)n

CARBOHIDRATOS

POLIHIDROXIALDEÍDOS POLIHIDROXICETONAS

Alimentos ricos en carbohidratos

CARBOHIDRATOS

ORIGEN:

REINO VEGETAL: Los carbohidratos son principales componentes del tejido vegetal en 60 a 90%. (Síntesis a partir del dióxido de carbono del aire y agua del suelo).

REINO ANIMAL: Los tejidos animales contienen menos (menos de 1% en el hombre) y no lo sintetiza, lo obtiene del tejido vegetal.

Funciones Biológicas y Celulares.

Fuente y almacenamiento de energía.

Elementos estructurales y de protección.

Reconocimiento y adhesión de células.

Unión covalente a proteínas y lípidos determinan localización celular y destino metabólico.

CLASIFICACION DE LOS CARBOHIDRATOS

SEGUN SUS PRODUCTOS DE HIDRÓLISIS ACIDA

MONOSACARIDOS, o azúcares simples, no pueden fragmentarse en moléculas más pequeñas por hidrólisis.

OLIGOSACARIDOS, originan de 2 a 10 monosacáridos.

En especial se estudia los DISACARIDOS.

POLISACARIDOS, polímero con más de 10 unidades de sacárido.

MONOSACARIDOSCaracterísticas.

Una sola unidad de aldosa o cetosa. Cristales blancos solubles en agua. Reductores (Reducen el Cu+2 a Cu+1 en la Reacción de Benedict)

Dulces Primer fuente de energía.

CLASIFICACION -MONOSACARIDOS

GRUPO FUNCIONAL

ALDOSAS contienen grupo aldehído.

CETOSAS contienen grupo cetónico.

D-GlucosaD-Glucosa(aldosa)(aldosa)

D-FructosaD-Fructosa( cetohexosa)( cetohexosa)

CLASIFICACION -MONOSACARIDOS

POR EL NUMERO DE ATOMOS DE CARBONO

TRIOSAS, 3 C TETROSAS, 4 C PENTOSAS, 5 C HEXOSAS, 6 C

ALDOSAS

CETOSAS

MONOSACARIDOS IMPORTANTES“TRIOSAS”

GLICERALDEHÍDO y DIHIDROXICETONA, se encuentran en células vegetales y participan en el metabolismo de los

carbohidratos.

CHO

CHOH

CH2OH

CH2OH

C

CH2OH

O

glyceraldehyde(an aldotriose)

dihydroxyacetone (a ketotriose)

gliceraldehído

(una aldotriosa)

dihidroxicetona

(una cetotriosa)

MONOSACARIDOS IMPORTANTES“PENTOSAS”

La D-RIBOSA y D-2-DESOXIRIBOSA son las pentosas más abundantes en el mundo biológico.

Son esenciales para construir los bloques de acidos nucléicos, D-ribosa en ARN, D-2-desoxiribosa en ADN.

La Ribosa también está en el metabolismo de carbohidratos y es componente de coenzimas.

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)D-ribosa

(una aldopentosa)

D-2-desoxiribosa

MONOSACARIDOS IMPORTANTES“HEXOSAS”

La D-GLUCOSA es la hexosa más abundante y es también conocida como Dextrosa. Abunda en las frutas. Su poder edulcorante es 25% menor que la sacarosa.

La GALACTOSA, no se encuentra en estado libre en la naturaleza. Proviene de la hidrólisis de la lactosa. Importante en los glucolípidos (cerebro y mielina).

La FRUCTOSA, es la única cetohexosa en la naturaleza. Está en frutas dulces y miel de abeja.

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)

D-glucosa

(una aldohexosa)

D-galactosa

(aldohexosa)

D-fructosa

(una cetohexosa)

D-manosa

(una aldohexosa)

L- fucosa es sintetizada a partir de D-glucosa.

El C6 es CH3 en vez de CH2.

FORMULAS ESTRUCTURALES

LINEAL LINEAL

(Proyección de Fischer)(Proyección de Fischer)

Es un plano bidimensional.

El esqueleto de carbonos se escribe en forma vertical.

El grupo aldehído en la parte superior.

El hidrógeno y el hidroxilo de cada carbono se representan a la izquierda y a la derecha.

D-glucosa

FORMULA LINEAL A CÍCLICA

FORMULAS ESTRUCTURALES

GALACTOSA

MANOSA

FORMULAS HEMIACETALICAS

CICLICA (HAWORTH)CICLICA (HAWORTH) La fórmula cíclica se

representa como lámina hexagonal plana con bordes sombreados hacia el observador.

No aparecen los carbonos anulares ni los hidrógenos enlazados directamente a ellos.

Todo grupo de átomos representados a la derecha de la proyección de Fischer aparece abajo del plano del anillo y todo grupo a la izquierda aparece arriba del plano.

O

OHOH

OH

CH2OH

HO

O

OH

OH

CH2OHOH

HO

-D-glucopyranose -D-glucopyranose

* *

-D-glucopiranosa -D-glucopiranosa

• Si dos estructuras anulares, difieren en difieren en el carbono 1el carbono 1, en el hidrógeno y el grupo hidroxilo, son anómerosanómeros.

• El hidroxilo abajo del plano es un isómero isómero , y arriba del plano es ..

1

2

3

4

5

6

Ciclación de la fructosa

CICLACION DE LA GLUCOSA Y LA FRUCTOSA.

Ciclación de la glucosa 16

1

6

L-gliceraldehído

D-gliceraldehído

PROYECCION DE FISCHER“CONFIGURACION RELATIVA D Y L”

Las aldohexosas que tienen el OH del lado derecho del penúltimo carbono, llevan la designación D.

Y las que tienen el OH del lado izquierdo en el penúltimo carbono, llevan designación L:

D-gliceraldehído L-gliceraldehído

Los más abundantes en la naturaleza son los de configuración D

CH2OH

HO H

HO H

HHO

O

C H

CH2OH

HO H

OHH

O

C H

CH2OH

H OH

H OH

HO H

O

CH2OH

L-ribosa L-treosa D-fructosa

CONFIGURACIÓN D y L

Estructuras cíclicas de los Monosacáridos

Los anillos hemiacetálicos o hemicetálicos de seis miembros son llamados PiranosasPiranosas, por el heterociclo PiranoPirano

Los de cinco miembros son llamados Furanosas Furanosas, por el heterociclo FuranoFurano.

PiranoPirano

FuranoFurano

Carbono Quiral o Asimétrico

El número total de posibles isómeros ópticos para una molécula con más de un centro asimétrico se utiliza: 2n

Ej: Si se tiene cuatro carbonos quirales en una aldohexosa. Esto lleva a la posibilidad de 16 isómeros. Nombres diferentes designan a cada uno de estos isómeros.

“Es un carbono que tiene cuatro grupos diferentes unidos a él. Todo azucar que tiene carbonos quirales tiene actividad óptica.

Carbono Quiral o Asimetrico

El no. De estructuras distintas se calcula 2n donde n=no. De carbonos quirales.

4 C quirales = 16 estructuras tridimensionales distintas.Aquí sólo se representan las formas D.Una hexosa cíclica posee 5 C quirales.

Un carbono quiral dos estructuras tridimensionales distintas.Todos los monosacátidos tienen actividad óptica con excepción de

La dihidroxicetona pues no tiene carbonos quirales.

ISOMEROSISOMEROS

ISÓMEROS ESTRUCTURALESISÓMEROS ESTRUCTURALES ESTEREOISÓMEROSESTEREOISÓMEROS

Isómeros Cis-TransIsómeros Cis-TransIsómeros con

centros asimétricosu “OPTICOS”

Isómeros con centros asimétricos

u “OPTICOS”

EnántiomerosEnántiomeros

DiaestereoisómerosDiaestereoisómeros

ESTEREOISOMEROS

Son moléculas que difieren entre sí únicamente por la orientación de átomos en

el espacio.

Todas las hexosas son estereoisomeros.

Todos estos son Estereoisómeros.

ISOMERIA OPTICA

ISOMERIA OPTICAISOMERIA OPTICA

Compuestos que poseen propiedades físicas y químicas casi idénticas pero difieren respecto de su interacción con la luz polarizada en un plano.

ACTIVIDAD OPTICAACTIVIDAD OPTICACapacidad de una sustancia para hacer girar el plano de luz polarizada.

ISOMERIA OPTICA

POLARIMETROPOLARIMETRO

Instrumento que detecta y mide los efectos de las diversas sustancias sobre la luz polarizada en un plano

LUZ POLARIZADA EN UN LUZ POLARIZADA EN UN PLANOPLANO

Es un rayo de luz (movimiento ondulatorio electromagnético) transmitido de modo que pase en un solo plano.

PolarímetroPolarímetro

ISOMEROS OPTICOSRotación óptica.Rotación óptica.Medida dada por el ángulo entre los planos de polarización inicial y final.

Un monosacárido (D) gira el plano de la luz polarizada en el sentido de las agujas del reloj, es dextrógiro (+). El mismo monosacarido (L) provoca rotación en el sentido contrario al de las agujas del reloj, es levógiro (-), se dice que son enantiomeros.

Este fenómeno asociado a sustancias quirales se conoce como actividad óptica.

MUTARROTACION

Es un proceso que se da cuando los azúcares cuando se encuentran en solución acuosa y se

ciclan formando formas alfa y beta.

Convierte continuamente ambos anómeros alfa y beta y en la cadena abierta y de vuelta

en un hemiacetal cíclico. En equilibrio una solución de glucosa contiene anómero

36% y anómero 64%.

Mutarrotación de la glucosa en solución acuosa.

Mutarrotación

O

OHOH

OH

CH2OH

HO

O

OH

OH

CH2OHOH

HO

-D-glucopyranose -D-glucopyranose

* *

CHOOH

OH

OH

CH2OH

HO

open form (0.02%)

(36%) (64%)-D-glucopiranosa

(36%)

-D-glucopiranosa

(64%)

Cadena abierta

(0.02%)

ENANTIOMEROS

• Isómeros ópticos que son imágenes especulares.

• Tienen propiedades físicas y químicas idénticas, hacen girar la luz polarizada en un plano el mismo número de grados pero en direcciones opuestas.

ENANTIOMEROS

DIAESTEREOISOMEROS

Clase de estereoisómeros que no son imágenes especulares.

Todas las propiedades físicas de los diasteroisómeros suelen ser distintas.

EPIMEROS

H—C═O │ H—C—OH │HO—C—H │HO—C—H │ H—C—OH │ CH2OH

D-galactosa

H—C═O │HO—C—H │HO—C—H │ H—C—OH │ H—C—OH │ CH2OH

D-manosa

H—C═O │ H—C—OH │HO—C—H │ H—C—OH │ H—C—OH │ CH2OH

D-glucosa

1

2

3

4

5

6

Par de diaestereoisómeros que solo difieren en la configuración de un átomo de carbono.

• Ejemplo: D-manosa y D-galactosa son epímeros de la D-glucosa en el carbono 4 y carbono 2, respectivamente.

ANOMEROS

Estructuras anulares o cíclicas que difieren únicamente en la configuración del carbono carbonilo.

Carbono 1 para aldosas y carbono 2 para cetosas

α-D-Glucosaα-D-Glucosa β-D-Glucosaβ-D-Glucosa

REACCIONES QUIMICAS

MOLISCHMOLISCH(Reacción general para la identificación de carbohidratos)

Da un resultado positivo para carbohidratos de más de cuatro carbonos.

El H2SO4 concentrado deshidrata a los monosacaridos, convirtiéndolos en furfurales o hidroximetilfurfurales, que luego se condensan con el alfa-naftol para formar un producto púrpura.

Carbohidrato + -naftol Derivado del furfuralH2SO4

(Anillo púrpura)

REACCIONES QUIMICAS

BENEDICTBENEDICT(Reacción general para la identificación de Azucares reductores)

Usa solución alcalina de iones cúpricos Cu+2 (complejo), oxida a los carbohidratos, reduce el Cu+2 a Cu+1, como oxido cuproso.

Carbohidrato + Cu+2 Carbohidrato oxidado + Cu2O(Precipitado

rojo ladrillo)

HO H

H OH

H OH

CH2OH

D-Glucose

O

C H

OHCH

+ 2Cu2+HO H

H OH

H OH

CH2OH

O

C OH

OHCH

D-Gluconic acid

+ 2Cu2O

(blue) (red)

BENEDICTOXIDACIÓN DE GLUCOSA.

CARBOHIDRATO DULZURA RELATIVA

Sacarosa 100

Glucosa 70

Fructosa 170

Maltosa 30

Lactosa 16

Sacarina 40 000

Aspartame 30 000

Sucralosa 60 000

IMPORTANCIA DE LOS CARBOHIDRATOS COMO EDULCORANTES.

IMPORTANCIA DE LOS CARBOHIDRATOS.GRUPOS SANGUINEOS

N-ACETIL GLUCOSAMINAForma parte de los grupos

Sanguíneos.

Regenerador del cartílago.

DIABETES (Azúcar en la sangre, Diabetes de comienzo en la edad adulta, Diabetes

no insulinodependiente, Glucosa en la sangre)

Es una enfermedad en la que los niveles de glucosa (azúcar) de la sangre están muy altos.

Diabetes tipo 1, el cuerpo no produce insulina. Diabetes tipo 2, el tipo más común, el cuerpo

no produce o no usa la insulina adecuadamente.

La glucosa proviene de los alimentos que consume. La insulina es una hormona que ayuda a que la glucosa entre a las células para suministrarles energía. Sin suficiente insulina, la glucosa permanece en la sangre.

Niveles normales de glucosa en la sangre para personas : 70 a 90 mg/dL

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