unidad 1. carbohidratos

8/17/2019 Unidad 1. Carbohidratos

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¿Que es un carbohidrato?

Son polihidroxi aldehídos o cetonas ocompuestos que conducen a ellos por hidrólisis

y sus derivados.

Introducción

Se denominan Hidratos de carbono porresponder muchos de ellos a la formula

empírica:

C (H2O)n


2/47

¿Que es un carbohidrato?

Se producen en la fotosíntesis. Las plantas verdes contienen clorofila que

capta de la luz solar la energía necesaria para

realizar el proceso:

Introducción

6 CO2 + H2O

C6(H2O)6 + 6 O2


3/47

¿Como se clasifican?

Introducción

C

a

r

b

o

h

i

d

ra

t

o

s

Azúcares

olisac!ridos"#$$ o m!s

unidades

%onosac!ridos

Oli&osac!ridos'

(2#$$ unidades)

isac!ridos'

Aldosas

Cetosas

* C riosas

6 C He,osas

- C .entosas

/ C tetrosas


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1. Los monosacáridos como la ribosa, la glucosa y la

fructosa, contienen sólo una molécula de azúcar. Unidadmínima de azúcar.

2. Los disacáridos consisten en dos moléculas de azúcar

simples unidas covalentemente a través de un tomo deo!ígeno. "#emplos$ la sacarosa %azúcar de ca&a', la

maltosa %azúcar de malta' y la lactosa %azúcar de la lec(e'.

). Los polisacáridos como la celulosa y el almidón y

glicógeno en los animales, contienen muc(as moléculas de

azúcar simples unidas entre sí.

L!S"#"!"$%


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Clasificación según n° de átomos de carbono y grupo funcional


6/47

!L&$S!S. S'("' &

01 de C 01 de C uir!licos 01 deestereois3meros( 4 5)

01 demonosac!ridosserie

0ombre

* # 2 # liceraldehido

/ 2 / 2 7ritrosa

reosa- * 8 / 9ibosa

Arabinosa:ilosa5i,osa

6 / #6 8 AlosaAltrosalucosa%anosaulosa;dosaalactosa

%anosa


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S'("' & &' L$S )$%$S!!("&$S


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Aldosas

Monosacáridos Estructura

*res carbonos: Aldotriosas

L (-)D (+)

CH2OH

OH HHO CC

CHOCHO

CH2OH

H

licerald


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5os azúcares son c=clicos debido a ue e,.erimentan una

reacci3n intranuclear entre los &ru.os OH 4 CHO formando

hemiacetales o cetales ciclicos estables'

Aldehido Alcohol Hemiacetal+

R OHCH O

R´

CH

OH

OR

R´

+

CR´

OH

ORR´

C

R´ O

R´

Cetona Alcohol Hemicetal+

R OH+



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*iclación de los monosacridos


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"n todas las aldosas

%pentosas o (e!osas' el

(emiacetal se produce

entre el alde(ído y el

alco(ol del último tomode carbono asimétrico.

+emiacetal$ función ue

se produce al reaccionar

un alco(ol con unalde(ído.

-igura$ grupos entre los

ue se forma el

(emiacetal en la glucosa.

C

C

C

C

C

C

O

O

O

O

O

O

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

/ara construir la fórmula cíclica 00.


12/47

C

C

C

C

C

C

O

O

O

O

O

O

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

C

C

C

C

C

C

O

O

O O

O

H

H-O

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

ransformación de una fórmula lineal en una cíclica


13/47

C

C

C

C

C

C

O

O

O

O

O

H

H

H

H

O H

H

H

H

H

H

H

H

1' ransformación de una fórmula lineal en una cíclica


14/47

C

C

C

C

C

C

O

O

O

O

O

H

H

H

H

O H

H

H

H

H

H

H

H

2' ransformación de una fórmula lineal en una cíclica


15/47

C

C

C

C

C

C

O

O

O

O

O

H

H

H

H

O H

H

H

H

H

H

H

H

)' ransformación de una fórmula lineal en una cíclica


16/47

C

C

C

C

C

C

O

O

O

O

O

H

H

H

H

O H

H

H

H

H

H

H

H

' ransformación de una fórmula lineal en una cíclica


17/47

C

C

C

C

C

C

O

O

O

O

O

H

H

H

H

O H

H

H

H

H

H

H

H

O

OH

H

OH

H

H

CH2OH

H

OH

C C

C

OH

H

C

C

/ara proyectar la fórmula cíclica de una aldo(e!osa según la proyección de Haworth, esto es perpendicular

al plano de escritura, el carbono 1 o carbono anomérico se coloca a la derec(a, los carbonos 2 y ) (acia

delante, el carbono a la izuierda y el carbono 3 y el o!ígeno del anillo (acia detrs.

Los 4+ ue en la fórmula lineal estaban a la derec(a se ponen por deba#o del plano y los ue estaban a la

izuierda se ponen (acia arriba. "n la formas el 5*+24+ se pone por encima y en las L por deba#o.

"l 4+ del carbono 1, 4+ hemiacetálico, 1 se pone (acia aba#o en las formas alfa y (acia arriba en las

beta.


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C

C

C

C

C

C

O

O

O

O

H

H

H

H

O H

H

H

H

H

H

H

O

O H

H

OH

CH2OH

H

C C

C

O H

H

C

/ara proyectar la fórmula cíclica de una ceto(e!osa según la proyección de Haworth, esto es perpendicular

al plano de escritura, el carbono 2, carbono anomérico, se coloca a la derec(a, los carbonos ) y (acia

delante, el carbono a la izuierda y el o!ígeno del anillo (acia detrs.

Los 4+ ue en la fórmula lineal estaban a la derec(a se ponen por deba#o del plano y los ue estaban a la

izuierda se ponen (acia arriba. "n la formas el 5*+24+ %carbono 6' se pone por encima y en las L por

deba#o."l 4+ hemicetálico se pone (acia aba#o en las formas alfa y (acia arriba en las formas beta.

CH2OH

O H


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&lucosa &luco.iranosa

CH

C OHH

C HHO

C OHH

CH

CH2OH

O

OHC

H O

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

&luco.iranosa

CHO

C OHH

C HHO

C OHH

CH

CH2OH

O

H

Anillo de 6 miembros Como el del .irano

.iranosas O

7structura c=clica



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fructosa fructofuranosa fructofuranosa

C

HOCH2 O

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OHCH2OH

CH2OH

H C

H OHC

HO HC

HO C

O

CH2OH

OH

H CH OHC

HO HC

HOCH2 C

O

Anillo de - miembros Como el del furano

furanosas O

7structura c=clica



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7structura en .ro4ecci3n de>ischer

O

CH2OH

H OH

HH

OH

OH

H

H

OH

CHO

C OHH

C HHO

C OHH

CH

CH2OH

O

H

7structura en .ro4ecci3n deHaorth

7structura c=clica


M á id E


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O

CH2OH

H OH

HH

OH

OH

H

H

OH


CHO

C OHH

C HHO

C OHH

CHOCH2

H

O

H

@na .ermutaci3n

;nersi3n en C-

7structura c=clica


M á id E


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os .ermutaciones

;&ual confi&uraci3n

CHO

C OHH

C HHO

C OHH

CHOCH2

H

H

O

O

CH2OH

H OH

HH

OH

OH

H

H

OH

7structura c=clica


M á id E


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5os sustitu4entes a la izuierda en >ischer

est!n hacia arriba en Haort

CHO

C OHH

C HHO

C OHH

CHOCH2

H

H

O

O

CH2OH

H OH

HH

OH

OH

H

H

OH

7structura c=clica



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- Las aldopentosas también tienen el potencial de formarhemiacetales cíclicos de miembros mediante la adicióndel hidroxilo del C-! al grupo carbonilo"

b# $orma piranosa

CHO

CH2OH

H OH

H OH

1

3

4

5

H OH2

H2C

O

HH

OH

H

OH

H

OH

1

3

4

5

2

O

HLa ciclación a la

forma piranosainvolucra este grupo

hidroxilo.

OH

OH

H

OH

H

OH

H

HO

O

H

OH

H

OH

H

OH

H

HO

α-D-Ribopiranosaβ-D-Ribopiranosa

3.3. Las formas cíclicas de los carbohidratos

α-D-Ribopiranosaβ-D-Ribopiranosa

M á id E t t


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Conformaci3n silla

O

CH2OH

H OH

HH

OH

OH

H

H

OH

7structura en .ro4ecci3n de

Haorth

O

HO

HO

HO OH

CH2OH

7structura c=clica


La representación de Ha,orth es una de las m-s usadas sin embargola conformación silla es la representación m-s real de las hexosasdebido a que en esta conformación el -ngulo interorbital es de /012de acuerdo con la hibridación sp3 de los carbonos que conforman elanillo.


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Los anillos de piranosa de miembros adoptan una

conformación tipo silla.

- %n la β-D-glucopiranosa todos los sustitu&entes distintosde hidrógeno se encuentran en ecuatorial' (ue es laconformación silla m)s estable. %n el isómero α sólo elgrupo hidroxilo anomérico se dispone en axial.



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- Dado (ue los anillos de miembros se encuentran

habitualmente menos tensionados (ue los de !' en ele(uilibrio las formas piranosa suelen encontrarse en ma&orcantidad (ue las furanosa & la concentración de la forma decadena abierta es bastante pe(ue*a.



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(epresentación de Ha,orth de los az4cares mas comunes


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'56"L"7("$ '% S$L6"$% !6$S! &' L$S!%$)'($S.

'n solución acuosa se genera un equilibrio de las tres formas delcarbohidrato en estudio: 'l anómero alfa al anómero beta y la estructuraabierta. Los porcenta8es relativos dependen de la estabilidad. La formaabierta en general est- en un muy ba8o porcenta8e pero suficiente paraexperimentar reacciones típicas de aldehídos y cetonas

La apertura de la cadena se produce por protonación del oxígeno hemiacet-lico y posterior recuperación del enlace carbonílico. 'l agua

del medio act4a como acido+base.


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)6*!(($*!"$%. ambio en la rotación específica experimentada por los az4cares en solución acuosa debido a la

formación de las tres estructuras alfa beta y abierta


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$9"&!"$%: ('!*"$ &' *$LL'%S

'l reactivo de *ollens se prepara en una solución alcalina de nitrato de plata es transparente eincolora. ;ara evitar la precipitación de iones de plata como oxido de plata a un pH alto se agreganunas gotas de una solución de amoniaco que forma con los iones plata un comple8o soluble en aguade diamina+plata


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$9"&!"? sal deSeignette @tartrato mixto de potasio y sodio? y solución de %a$H @#ehling 7?.!mbas se guardan separadas hasta el momento de su uso para evitar la precipitación del hidróxidode cobre@""?


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!z4car reductor. 6n az4car se clasifica como reductor si reacciona conel reactivo de fehling o *ollens reacciones características de laoxidación de carbonos carbonílicos.

*odos los monosac-ridos son reductores.;ara disac-ridos y otros carbohidratos se requiere que el az4car ensolución acuosa pueda generar el az4car de cadena abierta. &ebe existirun $H anomArico libre en la estructura para que esto ocurra.

('!"$% &' #'HL"%=


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$9"&!"$% &' L!S '*$S!S. La cetonas no se oxidan sinembargo las cetosas dan positiva la reacción de oxidación de#ehling y *ollens

"S$)'("B!"$%: La formación de un enol catalizada por base ocurre vía una reaccióncido5base entre el catalizador %4+5'y el compuesto carbonílico, ue actúa como un cido

prótico débil y dona a la base uno de sus (idrógenos generando agua %+54+' y el anión

enolato generado, capta el protón proporcionado por el agua, formndose el enol %7'.

/osteriormente el 4+ saca nuevamente un + cido, generndose un carbono carbonílico y

un carbanión en la misma molécula %7'. "l carbanion es estabilizado por la adicion del +

'nol@"?


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&"S!!("&$S


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Enlace glicosídico: Formación de disacáridos

'nlace glicosídico

anómero;Ardida de agua

&os unidades de az4car se unen por pArdida de unamolAcula de agua quedando unidas por un oxígeno. 'sta

unión se denomina enlace glicosídico.

/ )!L*$S!


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!z4car reductor

!z4car reductor

/. )!L*$S!

>. 'L$7"$S!


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!z4car reductor

!z4car no reductor

3. L!*$S!

C. S!!($S!

H"&(


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H"&(


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P8L&$0C0R&D8$

/. !L)"&$%>. 'L6L$S!

Polisacáridos


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Almid3n' 7st! formados .or dos

fracciones .olim


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!L)"&$% @!)"L$S!? E ('!*"$ L6=$L@solución de E$&$FG"?

La amilosa o almidonI

reacciona con lugolformando un comple8ocoloreado azul oscuro. !lcalentar la solución laconformación elicoidal delalmidon se modifica y lasolución se vuelve incolora.!l enfriarse la solución estaconformación se recuperagenerando nuevamente lacoloración azul


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H"&(. La hidrólisis -cida ocurre al agregar-cido a la solución y calentar

produciAndose unidades de glucosa. Lareacción se comprueba con el reactivode #ehling ya que las unidades deglucosa generadas si reacciona con

este reactivo


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La celulosa se forma por la unión de molAculas de J+glucopiranosa mediante enlacesJ+/C+$+glicosídicos. !l hidrolizarse totalmente se obtiene glucosa. La celulosa es una

larga cadena polimArica de peso molecular variable con un valor mínimo de nK >00unidades de glucopiranosa..

'L6L$S!

La celulosa tiene una estructura lineal o fibrosa en la que seestablecen m4ltiples puentes hidrógeno entre los $H de distintas

cadenas de glucosa haciAndolas impenetrables al agua lo que haceque sea insoluble en agua y originando fibras compactas queconstituyen las paredes celulares de las cAlulas vegetales.

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