BIOMOLECULAS Son las principales molculas de los seres
BIOMOLECULAS Son las principales moléculas de los seres vivos BIOMOLECULAS CARBOHIDRATOS LIPIDOS PROTEINAS ACIDOS NUCLEICOS 1
Semana 25 CARBOHIDRATOS (Monosacáridos) • Definición de Carbohidrato • Clasificación por el número de unidades estructurales Monosacáridos: (D-Gliceraldehído, D-Dihidroxicetona, D-ribosa, Ddesoxirribosa, D-Glucosa, D-Manosa, D- Galactosa, D-Fructosa, L-Fucosa) Disacáridos y Polisacáridos • Clasificación de Monosacáridos: por el número de carbonos y por el grupo funcional • Formulas estructurales: Lineal (Fischer), Configuración D y L Cíclica (Haworth), Hemiacetálica, Hemicetálica, Anómeros, • Carbono asimétrico ó quiral, Actividad óptica, Polarímetro, Luz polarizada, Mutarrotación, Estereoisómeros • Isómeros ópticos: Enantiómeros y Diastereoisómeros (epímeros) • Reacciones químicas: Molish y Benedict • Importancia biológica (L-fucosa en grupos sanguíneos) LABORATORIO 25: Propiedades físicas y químicas de Carbohidratos
Definición de Carbohidrato • Son ALDEHÍDOS ó CETONAS polihidroxilados. • Son la principal fuente de ENERGÍA para los seres vivos. • Están formados por C, H y O. Estudiaremos los siguientes monosacáridos: • D-Gliceraldehído, D-Dihidroxicetona, D-ribosa, Ddesoxirribosa, D-Glucosa, D-Manosa, D-Galactosa, D-Fructosa, L-Fucosa.
Clasificación de Carbohidratos # DE CARBONOS MONOSACARIDOS Una unidad CHO # de unidades estructurales Por el grupo funcional DISACARIDOS Dos unidades TRIOSAS 3 C TETROSAS 4 C PENTOSAS 5 C HEXOSAS 6 C ALDOSAS (aldehído) CETOSAS (Cetona) OLIGOSACARIDOS De 2 -10 unidades POLISACARIDOS Más de 10 unidades 4
MONOSACÁRIDOS: son azúcares simples que no se hidrolizan en moléculas más pequeñas. Están formados por cadenas no ramificadas, de 3 a 6 carbonos. Los monosacáridos más pequeños son: • Aldotriosa: • Cetotriosa: GLICERALDEHÍDO DIHIDROXICETONA
Aldopentosas Representación de los carbohidratos con Fórmulas estructurales Lineales o Proyecciones de Fischer. • RIBOSA: Forma parte del ARN • 2 -DESOXIRRBOSA: (no tiene oxígeno en el C#2) Forma parte del ADN
Aldohexosas
Cetohexosa
Configuraciónes D y L de los monosacáridos • Configuración D: es cuando el penúltimo carbono (de arriba hacia abajo) en la estructura de Fischer tiene el –OH del lado DERECHO. • Configuración L: es cuando el penúltimo carbono (de arriba hacia abajo) en la estructura de Fischer tiene el –OH del lado IZQUIERDO.
La mayoría de carbohidratos en la naturaleza se encuentran en forma D, por ejemplo la GLUCOSA ó DEXTROSA (el más importante en la naturaleza).
Fórmulas Estructurales Cíclicas ó de Haworth (otra forma en la que se presentan los carbohidratos) Se utilizan anillos de 5 y 6 lados donde los grupos –OH que aparecen a la derecha en una proyección de Fischer se dibujan hacia abajo del anillo y los -OH que están a la izquierda se dibujan hacia arriba del anillo. Formas que pueden adoptar los monosacáridos 5 lados (pentágono) FURANOSA 6 lados (hexágono) PIRANOSA 11
Estructuras HEMIACETÁLICAS y HEMICETÁLICAS de monosacáridos • Estas se forman a partir de estructura de Fischer, luego se forma el enlace hemiacetálico ó hemicetálic
Estructuras cíclicas de Haworth, se forman a partir de la estructura hemiacetálica ó hemicetálica.
Formación de la estructura cíclica en forma PIRANÓSIDA de la D-glucosa: 14
Formación de la estructura cíclica en forma FURANÓSIDA de la D-fructosa: 15
Anómeros alfa y beta Son isómeros de un mismo monosacárido. Se diferencian únicamente por la posición del –OH del carbono carbonilo (#1 en aldosas y #2 cetosas) cuando están en forma hemiacetálica, hemicetálica ó cíclica. • ANÓMERO α: en la forma hemiacetálica y hemicetálica presentan el –OH del C#1 ó C#2 a la DERECHA y en la forma cíclica tienen el –OH del C#1 ó C#2 hacia ABAJO. • ANÓMERO β: en la forma hemiacetálica y hemicetálica presentan el –OH del C#1 ó C#2 a la IZQUIERDA y en la forma cíclica tienen el –OH del C#1 ó C#2 hacia ARRIBA.
Anómeros de la D-glucopiranosa a-D-Glucopiranosa ANOMERO a b-D-Glucopiranosa ANOMERO b (Carbono anomérico es el C#1 ó #2, donde se forma el –OH anomérico α y β). 17
Anómeros de la D-fructofuranosa 18
Anómeros y de las formas cíclicas de Haworth de los principales monosacáridos -D-Manosa -D-Manopiranosa -D-Manosa D-Manopiranosa -D-Glucosa -D-Glucopiranosa -D-Galactosa -D-Galactopiranosa -D-Glucopiranosa 19
Carbono Asimétrico ó Quiral • Es el Carbono de una molécula que tiene sus 4 enlaces unidos a 4 diferentes átomos ó a 4 sustituyentes diferentes.
Carbonos Asimétricos ó Quirales en los monosacáridos MONOSACARIDO No. de carbonos asimétricos (QUIRALES) Ejemplo TRIOSAS 1 Gliceraldehido TETROSAS 2 Treosa PENTOSAS 3 Ribosa HEXOSAS 4 Glucosa 21
Actividad Óptica • Los compuestos ó moléculas que tienen por lo menos 1 carbono asimétrico ó quiral, tienen la capacidad de desviar la LUZ POLARIZADA, son ópticamente activos. Los compuestos que no presentan carbonos asimétricos ó quirales, son ópticamente inactivos. • La ACTIVIDAD ÓPTICA se mide con el aparato POLARÍMETRO. NO SE PUEDE VER EN LA FÓRMULA DEL COMPUESTO. El polarímetro indicará si el plano de luz polarizada se desvía ó gira hacia la izquierda o a la derecha.
Polarímetro Instrumento que se usa para medir la luz polarizada en un plano, producida por un compuesto ópticamente activo. 23
La luz se puede describir como una onda que vibra perpendicularmente a su dirección de propagación. La vibración puede ocurrir en un número infinito de planos en ángulos rectos respecto a la dirección en que avanza la luz. La LUZ NO POLARIZADA vibra en todos los planos posibles. Si se hace pasar por un prisma polarizador vibrará en un solo plano y será entonces LUZ POLARIZADA. 24
Si la luz polarizada se desvía al atravesar una solución de carbohidrato significa que tiene actividad óptica. El único carbohidrato que NO TIENE actividad óptica es la DIHIDROXICETONA. 25
Los monosacáridos según su actividad óptica pueden ser: • DEXTRÓGIROS (+): Si desvían la luz polarizada hacia la DERECHA. Ejemplo: D (+)-glucosa. • LEVÓGIROS (-): Si desvían la luz polarizada hacia la IZQUIERDA. Ejemplo: D (-) fructosa. (no confundir la actividad óptica con las configuraciones D y L)
Isómeros ISOMEROS ESTRUCTURALES ESTEREOISMEROS OPTICOS ENATIÓMEROS GEOMETRICOS (CIS Y TRANS) Diastereoisómeros EPIMEROS 27
Estereoisómeros: Isómeros con la misma fórmula molecular y estructural, solo se diferencian por la forma en que están orientados sus átomos en el espacio. Por ejemplo: las aldohexosas glucosa, manosa y galactosa. Isómeros Ópticos: Son isómeros (estereoisómeros) con la misma fórmula molecular y estructura, se diferencian en que son imagen de espejo y desvían la luz polarizada en diferentes magnitudes.
Enantiómeros: Son un tipo de isómeros ópticos (imagen de espejo no superponible) que se diferencian en que desvían la luz polarizada en la misma magnitud pero en direcciones opuestas. Ej: D-glucosa y L-glucosa. Diastereoisómeros: son un tipo de isómeros ópticos que no son enantiómeros (no son imagen de espejo). Epímeros: son isómeros ópticos que se diferencian en la ubicación espacial de un solo –OH de un C asimétrico. Ej: Glucosa y Galactosa son epímeros en el carbono #4 Glucosa y Manos son epímeros en el carbono #2.
Mutarrotación • La presentan todos los carbohidratos que tiene al menos 1 carbono anomérico libre (es el C que forma los anómeros α y β). • Consiste en la variación gradual de la rotación óptica de un carbohidratos hasta estabilizarse. • Todos los monosacáridos presentan mutarrotación porque todos forman anómeros (isómeros) α y β.
Reacciones Químicas Reacción de Molish Identifica a los carbohidratos y los diferencia de otras moléculas orgánicas. Esta reacción es característica y general para los carbohidratos. OH CARBOHIDRATO + H 2 SO 4 + -NAFTOL DERIVADO DE FURFURAL (VIOLETA O MARRON)) 32
REACCION DE MOLISH 33
Reacción de Benedict Clasifica los carbohidratos en REDUCTORES (Benedict +) y NO REDUCTORES (Benedict -). El Cu+2 se reduce a Cu +1 y forma un precipitado rojo ladrillo que identifica la reacción positiva. Se realiza en medio básico. CARBOHIDRATO + Cu+2 AZUL Na. OH CARBOHIDRATO OXIDADO + Cu 2 O ROJO LADRILLO 34
Reacción de Benedict GLUCOSA FRUCTOSA SACAROSA 35
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