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) QUÍMICA 2018 2
Semana 25 CARBOHIDRATOS MONOSACÁRIDOS Definición de Carbohidrato. Clasificación de carbohidratos por el número de unidades estructurales: Monosacáridos. Disacáridos. Polisacáridos Monosacáridos: D-Gliceraldehído, D-dihidroxicetona, D- ribosa, D-desoxirribosa, Dglucosa, D-manosa, D. galactosa, D-fructosa, L-fucosa (en grupos sanguíneos) Clasificación de monosacáridos: por número de carbonos y por grupo funcional. Propiedades físicas. Formulas estructurales: Lineales (Fischer). CÍclicas (Haworth). Configuración D y L Carbono asimétrico o quiral. Actividad óptica. Polarímetro, Luz polarizada, Mutarrotación Estereoisómeros. Isómeros ópticos: Enantiómeros y Diastereoisómeros. Epímeros. Anómeros. Reacciones químicas: Molish. Benedict Aplicación de los conceptos a la salud humana. Lecturas en el libro de texto del capítulo correspondiente y otras que se informe Laboratorio: Propiedades físicas y químicas de carbohidratos. 3
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. 4
Clasificación de Carbohidratos # DE CARBONOS MONOSACARIDOS Una unidad Por el grupo funcional CHO # de unidades estructurales 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 5
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 6
Los monosacáridos pueden existir en forma lineal y para representarlos se utilizan las Fórmulas estructurales Lineales o Proyecciones de Fischer. Aldopentosas • RIBOSA: Forma parte del ARN • 2 -DESOXIRRBOSA: (no tiene oxígeno en el C#2) Forma parte del ADN 7
Aldohexosas 8
Cetohexosa 9
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. • Las estructuras D y L de un mismo monosacárido son un tipo de Isómeros llamados ENANTIÓMEROS o IMAGEN DE ESPEJO. 10
La mayoría de carbohidratos en la naturaleza se encuentran en forma D, por ejemplo la GLUCOSA ó DEXTROSA (el más importante en la naturaleza). 11
L-FUCOSA (un ejemplo de monosacárido en forma L) Este monosacárido es un desoxiazúcar, le falta un oxígeno en la posición 6 Su formula molecular : C 6 H 12 O 5. Es uno de los sacáridos anclados en la membrana externa del eritrocito, que participan en la diferenciación de grupos sanguíneos. También se halla en la membranas externas de celulas de mamíferos, plantas, insectos. 12
Estructuras lineales y Cíclicas de la L -Fucosa 13
Los monosacáridos también pueden existir en formas cíclicas al formar enlaces hemiacetálicos o hemicetálicos y para representarlos se utilizan las estructuras cíclias de Haworth. Estructura de Fischer Estructura Hemiacetálica Enlace hemiacetálico 14
Fórmulas Estructurales Cíclicas ó de Haworth Se utilizan anillos de Furanosa de 5 lados y de Piranosa de 6 lados. Los grupos –OH que aparecen a la derecha en la fórmula 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 15
Estructuras cíclicas de Haworth Se forman a partir de la estructura hemiacetálica ó hemicetálica. Se pueden formar 2 tipos de estructuras: Anómero-α y Anómero-β. Las estructuras α y β de un mismo monosacárido son un tipo de Isómeros llamados Formas anoméricas ó Anómeros α y β. 16
Ejemplo: Formación de la estructura cíclica en forma PIRANÓSIDA de la D-glucosa: Se llama α-D-glucopiranosa 17
Ej: Formación de la estructura cíclica en forma FURANÓSIDA de la D-fructosa: Se llama β-D-fructofuranosa 18
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. 19
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). 20
Anómeros de la D-fructofuranosa 21
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 22
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. 23
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 24
Actividad Óptica • Los compuestos ó moléculas que tienen 1 o más carbonos asimétricos ó quirales, tienen actividad óptica que significa tener la capacidad de desviar la LUZ POLARIZADA. Los compuestos que no presentan carbonos asimétricos ó quirales no tiene actividad óptica. • 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. 25
Polarímetro Instrumento que se usa para medir la luz polarizada en un plano, producida por un compuesto ópticamente activo. 26
La luz no polarizada vibra perpendicularmente a su dirección de propagación. Si la luz se hace pasar por un prisma polarizador vibrará en un solo plano y será entonces LUZ POLARIZADA. 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. 27
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) Ejercicio: Interpretar el nombre -D+-Glucopiranosa 28
Isómeros ISOMEROS ESTRUCTURALES ESTEREOISMEROS OPTICOS ENATIÓMEROS GEOMETRICOS (CIS Y TRANS) Diastereoisómeros EPIMEROS 29
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, solo se diferencian en la forma en que desvían la luz polarizada. Pueden ser enantiómeros ó diastereoisómeros. 30
Enantiómeros: Son un tipo de isómeros ópticos con todos sus OH opuestos (imagen de espejo) que se diferencian únicamente en que desvían la luz polarizada en la misma magnitud pero en direcciones opuestas. Los monosacárido D y L son enantiómeros entre sí. Ejemplo: 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. 31
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. 33
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)) 34
REACCION DE MOLISH 35
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 36
Reacción de Benedict GLUCOSA FRUCTOSA SACAROSA 37
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