Semana 25 CARBOHIDRATOS “Monosacáridos” 2015 Licda. Corina Marroquín O.

BIOQUIMICA La ciencia que se ocupa de los constituyentes químicos de las células vivas y de las reacciones y procesos que experimentan. RELACIÓN CON LA MEDICINA: Mediante la bioquímica podemos diagnosticar: Enfermedades como DIABETES, ARTERIOSCLEROSIS. MEDICINA PREVENTIVA: También nos podemos anticiparnos a algunas enfermedades, considerando el aspecto nutricional. Esto es teniendo una alimentación balanceada.

FORMULA GENERAL: Cn(H2O)n CARBOHIDRATOS Son compuestos formados por C, H, O. Son llamados también sacáridos. Son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas. FORMULA GENERAL: Cn(H2O)n

CARBOHIDRATOS POLIHIDROXIALDEÍDOS POLIHIDROXICETONAS

Alimentos ricos en carbohidratos

CARBOHIDRATOS ORIGEN: REINO VEGETAL: Los carbohidratos son principales componentes del tejido vegetal en 60 a 90%. (Síntesis a partir del dióxido de carbono del aire y agua del suelo). REINO ANIMAL: Los tejidos animales contienen menos (menos de 1% en el hombre) y no lo sintetiza, lo obtiene del tejido vegetal.

Funciones Biológicas y Celulares. Fuente y almacenamiento de energía. Elementos estructurales y de protección. Reconocimiento y adhesión de células. Unión covalente a proteínas y lípidos determinan localización celular y destino metabólico.

CLASIFICACION DE LOS CARBOHIDRATOS SEGUN SUS PRODUCTOS DE HIDRÓLISIS ACIDA MONOSACARIDOS, o azúcares simples, no pueden fragmentarse en moléculas más pequeñas por hidrólisis. OLIGOSACARIDOS, originan de 2 a 10 monosacáridos. En especial se estudia los DISACARIDOS. POLISACARIDOS, polímero con más de 10 unidades de sacárido.

MONOSACARIDOS Características. Una sola unidad de aldosa o cetosa. Cristales blancos solubles en agua. Reductores (Reducen el Cu+2 a Cu+1 en la Reacción de Benedict) Dulces Primer fuente de energía.

CLASIFICACION -MONOSACARIDOS GRUPO FUNCIONAL ALDOSAS contienen grupo aldehído. CETOSAS contienen grupo cetónico. D-Glucosa (aldosa) D-Fructosa ( cetohexosa)

CLASIFICACION -MONOSACARIDOS POR EL NUMERO DE ATOMOS DE CARBONO TRIOSAS, 3 C TETROSAS, 4 C PENTOSAS, 5 C HEXOSAS, 6 C

ALDOSAS

CETOSAS

MONOSACARIDOS IMPORTANTES “TRIOSAS” gliceraldehído (una aldotriosa) dihidroxicetona (una cetotriosa) GLICERALDEHÍDO y DIHIDROXICETONA, se encuentran en células vegetales y participan en el metabolismo de los carbohidratos.

MONOSACARIDOS IMPORTANTES “PENTOSAS” D-ribosa (una aldopentosa) D-2-desoxiribosa La D-RIBOSA y D-2-DESOXIRIBOSA son las pentosas más abundantes en el mundo biológico. Son esenciales para construir los bloques de acidos nucléicos, D-ribosa en ARN, D-2-desoxiribosa en ADN. La Ribosa también está en el metabolismo de carbohidratos y es componente de coenzimas.

MONOSACARIDOS IMPORTANTES “HEXOSAS” D-glucosa (una aldohexosa) D-galactosa (aldohexosa) D-fructosa (una cetohexosa) D-manosa La D-GLUCOSA es la hexosa más abundante y es también conocida como Dextrosa. Abunda en las frutas. Su poder edulcorante es 25% menor que la sacarosa. La GALACTOSA, no se encuentra en estado libre en la naturaleza. Proviene de la hidrólisis de la lactosa. Importante en los glucolípidos (cerebro y mielina). La FRUCTOSA, es la única cetohexosa en la naturaleza. Está en frutas dulces y miel de abeja.

L- fucosa es sintetizada a partir de D-glucosa. El C6 es CH3 en vez de CH2.

FORMULAS ESTRUCTURALES LINEAL (Proyección de Fischer) Es un plano bidimensional. El esqueleto de carbonos se escribe en forma vertical. El grupo aldehído en la parte superior. El hidrógeno y el hidroxilo de cada carbono se representan a la izquierda y a la derecha. D-glucosa

FORMULA LINEAL A CÍCLICA

FORMULAS ESTRUCTURALES

GALACTOSA

MANOSA

FORMULAS HEMIACETALICAS CICLICA (HAWORTH) La fórmula cíclica se representa como lámina hexagonal plana con bordes sombreados hacia el observador. No aparecen los carbonos anulares ni los hidrógenos enlazados directamente a ellos. Todo grupo de átomos representados a la derecha de la proyección de Fischer aparece abajo del plano del anillo y todo grupo a la izquierda aparece arriba del plano. -D-glucopiranosa  -D-glucopiranosa Si dos estructuras anulares, difieren en el carbono 1, en el hidrógeno y el grupo hidroxilo, son anómeros. El hidroxilo abajo del plano es un isómero , y arriba del plano es .

CICLACION DE LA GLUCOSA Y LA FRUCTOSA. 1 2 3 4 5 6 Ciclación de la fructosa 6 1 Ciclación de la glucosa 6 1

PROYECCION DE FISCHER “CONFIGURACION RELATIVA D Y L” Las aldohexosas que tienen el OH del lado derecho del penúltimo carbono, llevan la designación D. Y las que tienen el OH del lado izquierdo en el penúltimo carbono, llevan designación L: D-gliceraldehído L-gliceraldehído Los más abundantes en la naturaleza son los de configuración D D-gliceraldehído L-gliceraldehído

CONFIGURACIÓN D y L L-ribosa L-treosa D-fructosa

Estructuras cíclicas de los Monosacáridos Los anillos hemiacetálicos o hemicetálicos de seis miembros son llamados Piranosas, por el heterociclo Pirano Los de cinco miembros son llamados Furanosas, por el heterociclo Furano. Pirano Furano

Carbono Quiral o Asimétrico “Es un carbono que tiene cuatro grupos diferentes unidos a él. Todo azucar que tiene carbonos quirales tiene actividad óptica. El número total de posibles isómeros ópticos para una molécula con más de un centro asimétrico se utiliza: 2n Ej: Si se tiene cuatro carbonos quirales en una aldohexosa. Esto lleva a la posibilidad de 16 isómeros. Nombres diferentes designan a cada uno de estos isómeros.

Carbono Quiral o Asimetrico

El no. De estructuras distintas se calcula 2n donde n=no El no. De estructuras distintas se calcula 2n donde n=no. De carbonos quirales. 4 C quirales = 16 estructuras tridimensionales distintas. Aquí sólo se representan las formas D. Una hexosa cíclica posee 5 C quirales.

Un carbono quiral dos estructuras tridimensionales distintas. Todos los monosacátidos tienen actividad óptica con excepción de La dihidroxicetona pues no tiene carbonos quirales.

Todas las hexosas son estereoisomeros. Son moléculas que difieren entre sí únicamente por la orientación de átomos en el espacio. Todas las hexosas son estereoisomeros.

Todos estos son Estereoisómeros.

ISOMERIA OPTICA ISOMERIA OPTICA Compuestos que poseen propiedades físicas y químicas casi idénticas pero difieren respecto de su interacción con la luz polarizada en un plano. ACTIVIDAD OPTICA Capacidad de una sustancia para hacer girar el plano de luz polarizada.

ISOMERIA OPTICA POLARIMETRO Instrumento que detecta y mide los efectos de las diversas sustancias sobre la luz polarizada en un plano LUZ POLARIZADA EN UN PLANO Es un rayo de luz (movimiento ondulatorio electromagnético) transmitido de modo que pase en un solo plano. Polarímetro

ISOMEROS OPTICOS Rotación óptica. Medida dada por el ángulo entre los planos de polarización inicial y final. Un monosacárido (D) gira el plano de la luz polarizada en el sentido de las agujas del reloj, es dextrógiro (+). El mismo monosacarido (L) provoca rotación en el sentido contrario al de las agujas del reloj, es levógiro (-), se dice que son enantiomeros. Este fenómeno asociado a sustancias quirales se conoce como actividad óptica.

MUTARROTACION Es un proceso que se da cuando los azúcares cuando se encuentran en solución acuosa y se ciclan formando formas alfa y beta. Convierte continuamente ambos anómeros alfa y beta y en la cadena abierta y de vuelta en un hemiacetal cíclico. En equilibrio una solución de glucosa contiene anómero 36% y anómero  64%.

Mutarrotación Mutarrotación de la glucosa en solución acuosa. -D-glucopiranosa (36%) -D-glucopiranosa (64%) Cadena abierta (0.02%)

ENANTIOMEROS Isómeros ópticos que son imágenes especulares. Tienen propiedades físicas y químicas idénticas, hacen girar la luz polarizada en un plano el mismo número de grados pero en direcciones opuestas.

ENANTIOMEROS

Clase de estereoisómeros que no son imágenes especulares. DIAESTEREOISOMEROS Clase de estereoisómeros que no son imágenes especulares. Todas las propiedades físicas de los diasteroisómeros suelen ser distintas.

EPIMEROS Par de diaestereoisómeros que solo difieren en la configuración de un átomo de carbono. Ejemplo: D-manosa y D-galactosa son epímeros de la D-glucosa en el carbono 4 y carbono 2, respectivamente. H—C═O │ H—C—OH HO—C—H CH2OH D-galactosa H—C═O │ H—C—OH HO—C—H CH2OH D-glucosa 1 2 3 4 5 6 H—C═O │ HO—C—H H—C—OH CH2OH D-manosa

ANOMEROS Estructuras anulares o cíclicas que difieren únicamente en la configuración del carbono carbonilo. Carbono 1 para aldosas y carbono 2 para cetosas α-D-Glucosa β-D-Glucosa

(Reacción general para la identificación de carbohidratos) REACCIONES QUIMICAS MOLISCH (Reacción general para la identificación de carbohidratos) Da un resultado positivo para carbohidratos de más de cuatro carbonos. El H2SO4 concentrado deshidrata a los monosacaridos, convirtiéndolos en furfurales o hidroximetilfurfurales, que luego se condensan con el alfa-naftol para formar un producto púrpura. Carbohidrato + -naftol Derivado del furfural H2SO4 (Anillo púrpura)

(Reacción general para la identificación de Azucares reductores) REACCIONES QUIMICAS BENEDICT (Reacción general para la identificación de Azucares reductores) Usa solución alcalina de iones cúpricos Cu+2 (complejo), oxida a los carbohidratos, reduce el Cu+2 a Cu+1, como oxido cuproso. Carbohidrato + Cu+2 Carbohidrato oxidado + Cu2O (Precipitado rojo ladrillo)

BENEDICT OXIDACIÓN DE GLUCOSA.

IMPORTANCIA DE LOS CARBOHIDRATOS COMO EDULCORANTES. DULZURA RELATIVA Sacarosa 100 Glucosa 70 Fructosa 170 Maltosa 30 Lactosa 16 Sacarina 40 000 Aspartame 30 000 Sucralosa 60 000

IMPORTANCIA DE LOS CARBOHIDRATOS. GRUPOS SANGUINEOS

Forma parte de los grupos N-ACETIL GLUCOSAMINA Forma parte de los grupos Sanguíneos. Regenerador del cartílago.

DIABETES (Azúcar en la sangre, Diabetes de comienzo en la edad adulta, Diabetes no insulinodependiente, Glucosa en la sangre) Es una enfermedad en la que los niveles de glucosa (azúcar) de la sangre están muy altos. Diabetes tipo 1, el cuerpo no produce insulina. Diabetes tipo 2, el tipo más común, el cuerpo no produce o no usa la insulina adecuadamente. La glucosa proviene de los alimentos que consume. La insulina es una hormona que ayuda a que la glucosa entre a las células para suministrarles energía. Sin suficiente insulina, la glucosa permanece en la sangre. Niveles normales de glucosa en la sangre para personas : 70 a 90 mg/dL

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