tema 6 glúcids
TRANSCRIPT
Principis immediats orgànics
TEMA 6: GLÚCIDS O CARBOHIDRATS
1.- INTRODUCCIÓ
• Són biomolècules que responen a una fórmula general de tipus CnHnOn.
• Quantitativament són els compostos més abundants a la Biosfera i
constitueixen el principal component de l’alimentació animal.
• Químicament són polialcohols amb un grup aldehid o cetona.
• Se’ls ha denominat HIDRATS DE CARBONI perquè alguns responen a la
fórmula general Cn(H2O)m, i SUCRES pel seu sabor dolç, encara que
només els de baixa massa molecular tenen aquesta característica.
Grup aldehidGrup cetona
2.- CLASSIFICACIÓ
Atenent a la seva complexitat els glúcids es classifiquen en:
A) MONOSACÀRIDS: són els més senzills. No són hidrolitzables; és a dir,
no es poden descompondre per hidròlisi en altres glúcids més
simples.
B) OLIGOSACÀRIDS: compostos per uns pocs monosacàrids mitjançant
un enllaç covalent que s’anomena GLUCOSÍDIC o GLICOSÍDIC.
C) POLISACÀRIDS: són resultants de la polimerització de molts
monosacàrids gràcies a l’enllaç O-glucosídic. Tenen un alt pes molecular,
la qual cosa els fa insolubles en aigua al major percentatge.
D) GLÚCIS ASSOCIATS A ALTRES TIPUS DE MOLÈCULES: substàncies amb
una partícula glucídica i una no glucídica.
3.- MONOSACÀRIDS O OSES• Són glúcids amb un número de carbonis (C) que va de 3 a 8.
• Podem trobar dos tipus:
- ALDOSES: quan tenen un grup aldehid terminal.(-CHO)
- CETOSES: quan tenen un grup cetona, normalment en el C2. (-
C=O)
PROPIETATS FÍSIQUES I QUÍMIQUES
FÍSIQUES: Són sòlids, incolors o blancs, cristal·lins, solubles en aigua i
són dolços. Són polars com els grups hidroxil, per això són molt solubles
en aigua, perquè estableixen enllaços polars amb les molècules d’aigua.
QUÍMIQUES: El grup carbonil redueix fàcilment els compostos de Cu
(Fehling) i de Ag oxidant-se i passant a grup àcid. Aquesta propietat és
característica d’aquestes substàncies i permet reconèixer la seva
presència perquè produeix un canvi en el color del reactiu de Fehling.
Cu++__________Cu+ (de blau a vermell)
CLASSIFICACIÓ:
Per anomenar-los, es col·loca el prefix que indica el número d’àtoms de C
que contenen més la terminació «osa». Cada grup de monosacàrids inclou
dues sèries: l’aldosa i la cetosa. Així un monosacàrid amb 6C i funció
d’aldehid serà una ALDOHEXOSA; i si té 4C i funció cetona, serà una
CETOTETROSA.....
Ex. Trioses, tetroses,…
3 àtoms de C (TRIOSES):
Tindríem l’ALDOTRIOSA o I la CETOTRIOSA o
DIHIDROXIACETONA
GLICERALDÈHID (amb grup aldehid)
4 àtoms de C (TETROSES):
ALDOTETROSES: ERITROSA , TREOSA CETOTETROSA :
ERITRULOSA
5 àtoms de C (PENTOSES):
ALDOPENTOSES: RIBOSA, XILOSA, CETOSES: RIBULOSA,
XILULOSA
ARABINOSA, LIXOSA
Un compost d’alt interès biològic és el que s'obté substituint a la ribosa en
el C2 un OH per un H, donant lloc a la DESOXIRIBOSA. La ribosa forma part
de l’ARN, mentre que la desoxiribosa forma part de l’ADN.
6 àtoms de C (HEXOSES):
ALDOHEXOSES: GLUCOSA, GALACTOSA CETOHEXOSES:
FRUCTOSA...
MANOSA ....
Des del punt de vista biològic, els monosacàrids de més de 6 àtoms de
carboni no són gaire importants.
FÓRMULA LINEAL DELS MONOSACÀRIDSDIASTEROISOMERIA:
Les fórmules lineals dels monosacàrids s’escriuen amb el carboni 1, el
carboni que duu la funció aldehid o el carboni més proper a la funció
cetona, en la part superior i la resta dels carbonis en ordre descendent.
Els monosacàrids tenen àtoms de carboni
asimètrics (carbonis que presenten els
seus 4 substituents diferents) per la qual
cosa presenten DIASTEROISOMERIA
(isòmers òptics). Aquests es diferencien per
la col·locació dels H i OH de cada carbono
asimètric a un costat i l’altre de l’esquelet
carbonat de la molècula.
El nombre d’isòmers òptics, per a un
monosacàrid ve donat per la fórmula 2n, on n
és el nombre de carbonis asimètrics que hi ha
a la molècula.
La glucosa té 4 àtoms de C asimètrics,
aleshores tindrà 24= 16 isòmers òptics.Dels 2n isòmers possibles d’un monosacàrid,
la meitat pertanyen a la sèrie D, i l’altra
meitat són les seves imatges especulars i
pertanyen a la sèrie L .
Els monosacàrids que tenen el OH de l’últim carboni asimètric a la dreta
pertanyen a la forma D, mentre que els que el tenen a l’esquerra
pertanyen a la L.
En els éssers vius només apareix una de les dues formes, per conveni
es va decidir que fos la D.
CICLACIÓ DE LA MOLÈCULA- HEMIACETAL INTRAMOLECULAR:
Si les aldopentoses i les hexoses es dissolen en aigua, o si formen part
de disacàrids o polisacàrids, el grup carbonil (-C=O) reacciona amb un
grup hidroxil (-C-H-O) del carboni 4 (en les aldopentoses) i del carboni 5
(en les hexoses), formant-se un HEMIACETAL (reacció d’un alcohol i un
aldehid) o un HEMICETAL (reacció un alcohol i una cetona) i la molècula
forma un cicle.
Segons la PROJECCIÓ DE HAWORTH els cicles es representen amb el pla
de l’anell perpendicular al pla d’escriptura, els carbonis 2 i 3 dirigits cap
endavant, el carboni 5 i l’oxigen de l’anell, dirigits cap endarrere (mirar
pàg. 33).
Els OH que en la fórmula lineal estaven a la dreta, es posen a sota del
pla i els que estaven a l’esquerra, es posen cap a dalt.
En les formes D el –CH2OH es posa per damunt i en la L per sota.
Si les fórmules cícliques formen un anell pentagonal es denominen
FURANOSES, i si formen un anell hexagonal es denominen PIRANOSES.
A més a més, si el radical –OH està oposat al radical –CH2OH, es
denominaria amb la lletra α i si els dos radicals estan en el mateix pla, es
denominarien amb la lletra ß.
NOMENCLATURA MONOSACÀRIDS:
Per a nombrar a la forma cíclica de un monosacàrid, s’indica en primer lloc
si és a o
ß, a continuació si és D o L i, per últim, el nom del monosacàrid i el tipus
d’anell. Per exemple:
EXEMPLES DE MONOSACÀRIDS D’INTERÈS BIOLÒGIC
GLUCOSA: Substància molt difosa tant en
els vegetals com en els animals. Forma
part de molts disacàrids i polisacàrids.
És una important font d’energia de les
cèl·lules. Algunes cèl·lules com les
neurones i els glòbuls vermells depenen
exclusivament d’ella com a font d’energia.
En la sang hi ha un 1 g/l de glucosa.
En la natura, la glucosa es troba lliure en els fruits madurs, com ara el
raïm; també es troba al citoplasma i en el medi intern dels animals.
La glucosa s’uneix per formar polímers, formant-se polisacàrids amb
funció de reserva energètica, com el MIDÓ en els vegetals i el GLICOGEN
en els animals; o amb funció estructural, com la CEL·LULOSA en les
plantes.
FRUCTOSA: Cetohexosa. Substància molt
difosa entre les plantes, sobre tot en el seu
fruit, i en la mel. En el fetge es transforma
en glucosa; com que aquesta
transformació alenteix la pujada de
glucosa en la sang, se sol utilitzar per
substituir la sacarosa en els aliments per a
diabètics.
Amb la glucosa forma el disacàrid
SACAROSA.
Es troba en forma cíclica pentagonal.RIBOSA: Aldopentosa. Forma part de moltes
substàncies orgàniques de gran interès
biològic, com l’ATP i l’ARN.
DESOXIRIBOSA: Derivada de la ribosa. Li falta
el grup alcohol en el carboni 2. Forma part de
l’ADN.
GALACTOSA: Junt a la glucosa forma la
LACTOSA, el disacàrid de la llet.
N-ACETILGLUCOSAMINA: Derivat de la glucosa.
Es troba en les parets dels bacteris i és també el
monòmer que forma el polisacàrid QUITINA,
present a l'exosquelet dels insectes i les parets
cel·lulars de molts fongs.
4.- OLIGOSACÀRIDS
Els oligosacàrids estan formats per la unió de 10 o menys de 10
monosacàrids mitjançant un enllaç O-GLICOSÍDIC.
Així , si reaccionen els –OH del carboni anomèric (primer carboni en la
forma cíclica) d’un monosacàrid amb altre –OH d’un altre monosacàrid,
ambdues substàncies quedaran unides mitjançant un enllaç O-
GLICOSÍDIC. Com a conseqüència de la unió es forma un DISACÀRID i
una molècula d’aigua:
L’-OH o els –OH que intervenen en la unió poden trobar-se o bé en forma
a o en forma ß, que donarà lloc a substàncies diferents:
Els oligosacàrids es troben junt a lípids i proteïnes, en la membrana
plasmàtica on actuen com a receptors de moltes substàncies i com a
molècules que serveixen per a que les cèl·lules es reconeguin entre sí.
La hidròlisi dels oligosacàrids proporciona els corresponents monosacàrids:
4.1.- ELS DISACÀRIDS:
Els disacàrids són glúcids formats per la unió de 2 monosacàrids.
Els disacàrids són substàncies amb propietats similars als monosacàrids
(sòlids, cristal·lins, blancs, solubles en aigua i dolços).
Hi ha dos tipus d’enllaç O-GLICOSÍDIC:
1) ENLLAÇ MONOCABONÍLIC: si enllaç s’estableix entre el C carbonílic
(constitueix el grup aldehid o cetona) del 1r monosacàrid i un carboni no
carbonílic del 2n monosacàrid. En aquest cas com queda lliure el C
carbonílic del 2n monosacàrid, el disacàrid que es forma té la capacitat de
reduir el reactiu de Fehling. Exemples de disacàrids : MALTOSA,
CEL·LOBIOSA i LACTOSA.
2) ENLLAÇ DICARBONÍLIC: si enllaç s’estableix entre els dos carbonis
carbonílics dels 2 monosacàrids. En aquest cas, com no queda lliure cap C
carbonílic, aleshores el disacàrid resultant no té la capacitat de reduir el
reactiu de Fehling.
Exemples de disacàrids: SACAROSA.
DISACÀRIDS D’INTERÈS BIOLÒGIC
SACAROSA: formada per la unió d’una
unides pels -0H dels carbonis carbonílics i, per la qual cosa, no és
reductora. És el sucre de taula. Es troba en la canya de sucre i la
remolatxa.
LACTOSA: formada per la unió de És
reductora. Es troba a la llet dels mamífers. Durant la digestió, la lactosa
s’hidrolitza per l’enzim lactasa.
Si després de la lactància, els nens deixen de prendre llet durant un temps
prolongat, poden perdre la capacitat de produir lactasa i, com a
conseqüència, el seu organisme ja no pot hidrolitzar la lactosa. Per aquest
motiu, si prenen llet o derivats làctics poden tenir trastorns digestius.
MALTOSA: formada per la unió de 2 D-glucoses unides per un enllaç
És reductora. En la industria s'obté per hidròlisi del midó i del glucogen.
Apareix en la germinació de l’ordi (cebada) utilitzada en la fabricació de la
cervesa. Torrada s’utilitza com a succedani del cafè (malta).
CEL·LOBIOSA: formada per dues D-GLUCOSES unides per enllaç
És reductora. I s'obté per hidròlisi de la cel·lulosa. No es troba lliure a la
natura.
5.- POLISACÀRIDS
Els polisacàrids es formen per la unió de molts monosacàrids (a partir de
10 fins a uns quants milers), units per enllaços O-GLICOSÍDICS amb la
pèrdua d’una molècula d’aigua per cada enllaç que es formi.
CARACTERÍSTIQUES GENERALS:
Els polisacàrids són substàncies insípides, amorfes i insolubles en aigua.
No tenen caràcter reductor.
TIPUS DE POLISACÀRIDS:
1) HOMOPOLISACÀRIDS: formats per la unió d’un tipus de monosacàrid.
2) HETEROPOLISACÀRIDS: formats per la unió de més d’un tipus de
monosacàrid.
(mirar quadre pàgina 37)
Com veiem en aquest quadre té importància saber si l’enllaç entre
monosacàrids és ß o a.
IMPORTÀNCIA ß o a (HOMOPOLISACÀRIDS): Els homopolisacàrids que presenten l’enllaç és ß-GLICOSÍDIC fan una
FUNCIÓ ESTRUCTURAL en els éssers vius, ja que aquest tipus d’enllaç
possibilita estructures moleculars molt estables i perdurables, perquè la
major part dels éssers vius no tenen els enzims necessaris per trencar-lo
i no el poden descompondre en molècules més petites. Per exemple, la
CEL·LULOSA i la QUITINA.
Els homopolisacàrids que presenten l’enllaç a-GLICOSÍDIC fan una
FUNCIÓ DE RESERVA ENERGÈTICA, degut a que la majoria dels éssers
vius tenen els enzims necessaris per trencar aquest enllaç i obtenir
molècules més petites. Per exemple, el MIDÓ i el GLICOGEN.
POLISACÀRIDS D’INTERÈS BIOLÒGIC
MIDÓ: polisacàrid amb funció de reserva energètica. És sintetitzat pels
vegetals. S’acumula en forma de grànuls de midó dins de la cèl·lula
vegetal, a l’interior dels plasts.
Està format per la unió de dos tipus de polímers: l’amilosa (30%) i
l’amilopectina (70%), els dos polímers estan constituïts per un polímer
de maltoses unides per mitjà d’enllaços . La molècula adopta
una forma d’hèlix.
Les principals fonts de midó són les llavors dels cereals (blat, blat de moro
i arròs), dels llegums i el tubercles (patata i moniato). A partir del midó les
plantes poden obtenir energia sense necessitat de rebre llum, i això els
permet dur a terme processos com la germinació de les llavors.
GLUCOGEN O GLICOGEN: és el polisacàrid de reserva energètica en
animals. Es troba al fetge i en els músculs on s’hidrolitza transformant-se
en glucosa (això sol passar quan els organismes necessiten energia
extra).
La seva estructura és similar al midó (està format per polímers de
maltoses unides per enllaços ), encara que més ramificat i amb
un pes molecular més alt.
CEL·LULOSA: és el polisacàrid amb funció estructural dels vegetals, per
això forma part de la paret cel·lular d’aquests tipus de cèl·lules. Aquesta
paret constitueix una mena d’estoig, en el qual queda tancada la cèl·lula, i
persisteix després de la mort cel·lular.
Les fibres vegetals (cotó, lli, cànem, espart…) i l’interior del tronc dels
arbres estan formats, bàsicament, per parets de cèl·lules mortes. El cotó
és gairebé cel·lulosa pura, mentre que la fusta està constituïda en un 50%
per cel·lulosa.
La cel·lulosa és un polímer de glucoses unides per mitjà d’enllaços
. Cada parella de molècules de glucosa formen la CEL·LOBIOSA i cada
polímer té de 150 a 5000 molècules de cel·lobiosa, formant cadenes
moleculars no ramificades.
L’aparell digestiu dels animals (excloent-ne algunes espècies) no té
enzims capaços de trencar l’enllaç i, per tant, els animals no
poden aprofitar la cel·lulosa com a font d’energia. Els insectes xilofags,
com els tèrmits, i els herbívors remugants (vaca, ovella, cabra, camell,
etc) aprofiten la cel·lulosa gràcies als microorganismes simbiòtics del
tracte digestiu.
QUITINA: està formada per un derivat nitrogenat de la glucosa: la N-acetil-
glucosamina.
La quitina és el component essencial de l'exosquelet dels artròpodes. En els
crustacis es troba impregnada de carbonat càlcic, fet que augmenta la seva
duresa.
HETEROPOLISACÀRIDS:
Si recordem, els heteropolisacàrids són polisacàrids que per hidròlisi
donen lloc a dos o més tipus de monosacàrids o derivats d’aquests.
Els més importants són: PECTINA, AGAR i GOMA ARÀBIGA.
PECTINA: es troba a la paret cel·lular dels teixits vegetals. És molt
abundant en la poma, pera, pruna i codony. Té una gran capacitat
gelificant que s’aprofita per preparar melmelades.
AGAR: es troba a les algues vermelles. És molt hidròfil i s’utilitza en
microbiologia per preparar medis de cultiu i en la preparació industrial
d’aliments.
GOMA ARABIGA: és una substància secretada per les plantes que els
serveix per tancar les ferides que se puguin produir. S’utilitza com a
goma d’enganxar.
6.- GLÚCIDS ASSOCIATS A ALTRES TIPUS DE MOLÈCULES
o HETEROSIDS: unió monosacàrids o oligosacàrids amb altres molècules
no glucídiques de baix pes molecular. Destaquem :
- ANTOCIANÒSIDS: color de les flors
- TANNÒSIDS: en els arbres
- ESTREPTOMICINA: antibiòtic extret d’un fong.
o PEPTIDOGLICANS: unió de monosacàrids amb aminoàcids. És el
component principal de la paret bacteriana.
o PROTEOGLICANS: unió polisacàrids i una petita fracció proteica.
Destaquem:
- ACID HIALURÒNIC: forma la matriu extracel·lular de teixits
conjuntiu, cartilaginós i ossi. També abunda a les articulacions (líquid
sinovial) i a l’humor vitri de l’ull.
- HEPARINA: es troba en la substància intercel·lular principalment al
fetge i al pulmó. Actua com a anticoagulant. També és present a la saliva
d’animals hematòfags (sangoneres, mosquits, vampirs, etc). En medicina,
s’utilitza per evitar la trombosi (formació de coàguls en els vasos
sanguinis).
o GLICOPROTEÏNES: unió de petita fracció glucídica i gran fracció proteica.
o GLICOLÍPIDS: unió monosacàrids o oligosacàrids amb lípids. Generalment
estan a la membrana cel·lular.