INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LA BIOQUÍMICA SEMANA 25 INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LA BIOQUÍMICA BIOQUÍMICA

QUÍMICA= CIENCIA QUE ESTUDIA LA MATERIA. BIOQUÍMICA BIOS= VIDA QUÍMICA= CIENCIA QUE ESTUDIA LA MATERIA. La bioquímica estudia desde la composición de la materia viva, su estructura, su función hasta su metabolismo y grado de organización. A las moléculas que forman parte de los seres vivos se les conoce como BIOMOLÉCULAS, las cuales son: PROTEÍNAS CARBOHIDRATOS ACIDOS NUCLÉICOS LIPIDOS

CARBOHIDRATOS Término que se utilizó para referirse a sustancias que existen en forma natural y con una composición de acuerdo a la fórmula Cn(H2O)n o sea carbono-hidrato.

El nombre CARBOHIDRATO se utiliza para designar a los compuestos que son ALDEHÍDOS O CETONAS polihidroxilados o sustancias que produzcan éstos compuestos por hidrólisis.

CLASIFICACIÓN POR PRODUCTOS DE HIDRÓLISIS ÁCIDA Monosacáridos: Azúcares simples, no pueden fragmentarse en moléculas mas pequeñas por hidrólisis. Oligosacáridos: Pocos azúcares, 2-10,pueden ser di, tri ó tetra sacáridos. Polisacáridos: (Muchos azúcares) más de 10 monosacáridos, pueden ser lineales o ramificados.

La palabra “sacárido” deriva del griego SAKCHAR = azúcar, dulzura. PROPIEDADES: MONO Y DISACÀRIDOS: la mayor parte son sólidos cristalinos, de sabor dulce y se disuelven fácilmente en agua. POLISACÁRIDOS: generalmente son compuestos amorfos, insolubles e insípidos con masas molares sumamente grandes.

Monosacáridos Llamados azúcares simples, son los que no pueden ser hidrolizados en moléculas más sencillas. Nomenclatura: Según el número de átomos de carbono que poseen: se indica el prefijo que le corresponde ( tri, tetra, pent..) y se le agrega el sufijo OSA que es la denominación genérica para todos los azúcares.

3 Carbonos= TRIOSA 4 Carbonos= TETROSA Triosas Hexosa

2. Según contengan el grupo ALDEHIDO ó CETONA: 2.1. Aldosas 2.2. Cetosas

Pentosas de importancia biológica: D-Ribosa 2-Desoxiribosa Hexosas de importancia biológica: D-Glucosa = hidrólisis del almidón D-Galactosa = hidrólisis de la Lactosa Ácidos NucléicosÁci

3. Además se puede combinar el grupo funcional con el número de átomos de Carbono . Aldehído= ALDO Cetona = CETO Cetohexosa Aldotriosa

FORMULAS ESTRUCTURALES DE LOS MONOSACÁRIDOS 1.FÓRMULA LINEAL DE FISHER: Representaciones de cadena abierta

FÓRMULA LINEAL DE FISHER: (nuevas tendencias)

CONFIGURACION D Y L D-Gliceraldehído L-Gliceraldehído

Galactosa Manosa

RIBOSA FRUCTOSA

L-Fucosa Es una aldosa de 6 carbonos Se puede encontrar en los N-glucanos  presentes en la superficie de las células de mamíferos, insectos y plantas. Existen dos características principales que distinguen a la fucosa de los demás azúcares de seis carbonos presentes en mamíferos: Ausencia de un grupo hidroxilo en el carbono 6. Estereoisómero de configuración L. En los glucanos que presentan fucosa en su estructura, esta puede presentarse como una modificación terminal o bien servir como un punto de anclaje para la unión de otros azúcares.

FÓRMULA HEMIACETÁLICA Ó HEMICETÁLICA: Los monosacáridos se condensan intramolecularmente y forman hemicetales o hemiacetales cíclicos. Reacciona el grupo Carbonilo (de Carbono 1 ó 2) con OH del Carbono No.5.

3 D-Fructosa 2 1

Según la reacción intramolecular ha sucedido lo siguiente: 1.Se forma un anillo de 6 (ó DE 5) átomos de Carbono y uno de Oxígeno. 2.El nuevo compuesto es isómero estructural del compuesto de cadena abierta.

3.Se tiene un nuevo carbono asimétrico (C #1) 4.Hay dos nuevos isómeros del compuesto anular. (Se tendrá una forma de cadena abierta y dos formas cíclicas β, ά)

CÍCLICA o ANILLO DE HAWORTH: 1.Forma que adoptan: PIRANOSA: Hexágono FURANOSA: Pentágono Éstos nombres se derivan de los éteres cíclicos sencillos : PIRANO Y FURANO

2. Las líneas representan planos: las gruesas representan un plano por encima del papel y las delgadas un plano por debajo.

3. En ellas no aparecen los átomos de Carbono ni los Hidrógeno unidos al Carbono. 4.Todo grupo de átomos representado a la derecha debe colocarse hacia abajo del plano del anillo y el de la izquierda hacia arriba del plano.

FUCOSA La fucosa es un monosacárido de seis carbonos con un grupo aldehído por lo que pertenece al grupo de las aldosas y dentro de este al de las desoxialdohexosas. La «función» de la fucosa es formar glucósidos (en algas y plantas) y polisacáridos y lípidos de la membrana o la matriz extracelular (en animales). Son esas moléculas las que cumplen una función, las que tienen un papel asignado en la economía del organismo en el que aparecen. Las funciones de esas moléculas mixtas de la membrana y la matriz pertenecen al campo de la comunicación intercelular. Aparece también en las membranas de los eritrocitos (glóbulos rojos).

Isómeros alfa y Beta FRUCTOSA El isómero alfa es aquel en que el grupo hidroxilo (unido al carbono anomérico) se encuentra abajo del plano del anillo; el beta tendrá el hidroxilo hacia arriba del plano.

Estereoisomería También llamada isomería espacial, en la cuál las moléculas poseen los mismos átomos e idénticos grupos funcionales. Por lo tanto difieren únicamente en la distribución espacial de los átomos o grupos de átomos.

ISÓMEROS ÓPTICOS Compuestos que presentan las mismas propiedades físicas y químicas pero desvían la luz polarizada de diferente forma. Son compuestos con la misma fórmula molecular pero diferente orientación en el espacio y por lo tanto diferente actividad óptica. La actividad óptica está determinada por el carbono asimétrico.

CARBONO ASIMÉTRICO O QUIRAL Se denomina así al átomo de Carbono que tiene cuatro grupos sustituyentes diferentes.

Una molécula es quiral si se puede escribir de dos formas, que sean una la imagen especular de la otra, asi como también tendrán uno o varios carbonos asimétricos o quirales.

POLARÍMETRO Y LUZ POLARIZADA Los monosacáridos poseen actividad óptica porque desvían la luz polarizada, la cuál se produce en un Polarímetro. A la derecha = DEXTRÓGIROS (+) A la izquierda = LEVÓGIROS (-)

Luz Polarizada Cuando se trata el rayo de luz de manera que solo se transmitan las ondas que van en un plano el rayo de luz es polarizado en un plano.

Él ángulo entre los planos de polarización inicial y final recibe el nombre de rotación óptica. El carbohidrato puede girar la luz polarizada a la derecha o izquierda. Si lo hace a la derecha se llamará DEXTRÓGIRO y se identificará asi: (+) Si lo hace a la izquierda se llamara LEVÓGIRO y se identificará asi: (-)

MUTARROTACIÓN: Es el cambio gradual de la rotación óptica, que continúa hasta que se establece el equilibrio. Es un fenómeno común en los monosacáridos y algunos disacáridos que pueden existir en las estructuras alfa y Beta.

Cuando se disuelve en agua la D-glucosa cristalina su poder rotatorio varía gradualmente con el tiempo, hasta alcanzar un valor estable (+52,5º). Este fenómeno se llama mutarrotación. Una mezcla en equilibrio de glucosa contiene 63% de isómero beta y 37% de alfa. Además se encuentra una traza de la forma de cadena abierta de aproximadamente 0.1%. Por lo tanto los monosacáridos cuentan con un grupo carbonilo potencial.

Ej.: D-Glucosa y L-Glucosa ENANTIÓMEROS Son isómeros ópticos cuyas imágenes especulares no se superponen. Propiedades físicas y químicas idénticas, hacen girar la luz polarizada el mismo número de grados pero en dirección opuesta. Ej.: D-Glucosa y L-Glucosa

DIAESTEREOISÓMEROS Son isómeros ópticos cuyas imágenes especulares no se corresponden entre sí. Tienen el mismo número de átomos pero no poseen las mismas propiedades físicas ni hacen girar la luz polarizada en la misma magnitud.

A y B son enantiomeros lo mismo que C y D.                              A y B son enantiomeros lo mismo que C y D. Pero A y C son diasteroisómeros lo mismo que A y D. También B y C como B y D son diasteroisomeros.

Ej: D- Glucosa y D-Manosa D-Glucosa y D-Galactosa EPIMEROS: Son diastereoisómeros pero que se diferencian en la orientación de un solo carbono. Tienen propiedades físicas y químicas diferentes. Ej: D- Glucosa y D-Manosa D-Glucosa y D-Galactosa

Se forman en la ciclación de los monosacáridos. ANÓMEROS: Se forman en la ciclación de los monosacáridos. Ej.: - D- Fructofuranosa - D-Fructofuranosa

PROPIEDADES QUÍMICAS TEST DE MOLISH: Es una reacción general para identificación de Carbohidratos, los cuáles con el ácido sulfúrico concentrado, presentan una deshidratación que conduce a la formación de un anillo de furfural, éste se condensa con el  naftol y se forma una sustancia de color púrpura o violeta, éste es conocido como derivado de furfural.

Carbohidrato + H2SO4 *  naftol Derivados de Furfural FURFURAL: aldehído aromático Carbohidrato + H2SO4 *  naftol Derivados de Furfural

Carbohidrato + Cu+2 Carbohidrato oxidado+ Cu2O REACCIÓN DE BENEDICT: Usa una solución alcalina que contiene un complejo de citrato de cobre (Cu+2 azul). Los azúcares que se oxidan con ésta solución reducen al ión cobre de Cu+2 a Cu+1 y se denominan azúcares reductores. Se produce un precipitado rojo ladrillo. Carbohidrato + Cu+2 Carbohidrato oxidado+ Cu2O

Fin