Licda. Isabel Fratti de Del Cid BIOMOLECULAS Semana 25 Licda. Isabel Fratti de Del Cid Diapositivas con gráficas. imágenes y estructuras proporcionadas por la Licda. Lilian Guzmán

Biomoléculas Son compuestos que son ó han sido producidos dentro de un ser vivo, que puede ser del reino animal, vegetal, monera, protista ó fungi. Actualmente la fuente ú obtención de las biomoléculas es : A-Natural : obtenido de organismos vivos ó muertos. B- Sintético: a través de procedimientos de laboratorio. C-Por ingenieria genética: introduciendo un vector dentro del ADN de la célula huésped.

Clasificación de las biomoléculas A-Inorgánicas : Se pueden obtener por procesos que experimenta la corteza terrestre ó la atmósfera, sin participación de células . O bién dentro de una célula. Ejemplo : NH3, H2S, H2O , CO2 B- Orgánicas : principalmente son Carbohidratos, Lípidos, Proteínas, Ácidos Nucleicos . En menor cantidad : vitaminas, hormonas, mensajeros, neurotransmisores, intermediarios metabólicos, receptores Nota : algunos componentes de los seres vivos y la corteza terrestre, no están en forma de moléculas sino en forma iónica: CO3-2, NH4+ , Cl-, Na+, Ca+2 , HCO3- , H2PO4 -

Tamaño Biomoléculas Las biomoéculas varían de tamaño , algunas de ellas son pequeñas y atraviesan con facilidad las membranas biológicas y otras son de naturaleza polimérica, con pesos moleculares altos: Ejemplo: Proteinas Acidos nucleícos Polisacáridos En éstos casos, se les conoce como “macromoléculas” ó “Biopolímeros”

Componentes de los polímeros Si el polímero está formado de la misma unidad monomérica, se conocen como “Homopolímeros” : Ej: Almidón, Glucógeno, Celulosa : formados de la repetición de glucosa en cientos ó miles de veces. Si se hallan formados de unidades diferentes, se conocen como “Heteropolímeros”: ejemplo Proteínas y ácidos nucleicos.

Carbohidratos Incluyen a una gran clase de compuestos que se definen como polihidroxialdehídos ó polihidroxicetonas son (aldehídos o cetonas polihidroxilados) o sustancias que produzcan estos compuestos por hidrólisis. Son una de las fuentes principales de energía para las plantas y los animales. En el caso de las plantas, también poseen función estructural. FORMULA EMPIRICA (CH2O)n

CHO Clasificación TRIOSAS 3C TETROSAS 4C PENTOSAS 5C HEXOSAS 6C # DE CARBONOS MONOSACARIDOS Una unidad Por el grupo funcional ALDOSAS (aldehído) CETOSAS (CETONA) # DE unidades esructurales CHO DISACARIDOS Dos unidades OLIGOSACARIDOS De 2-10 unidades POliSACARIDOS Más de 10 unidades

Monosacáridos Clasificación Por el Número de Carbonos: Llamados azucares simples, no experimentan hidrólisis. Es decir no se hidrolizan en unidades menores Clasificación Por el Número de Carbonos: 3 átomos de C TRIOSA 4 átomos de C TETROSA 5 átomos de C PENTOSA 6 átomos de C HEXOSA

Clasificación por la función GRUPO FUNCIONAL NOMBRE ALDEHIDO ALDOSA CETONA CETOSA

Ejemplo de monosacáridos : las triosas son los monosacáridos más pequeños que hay. CHO CH2OH H-C-OH C=O GLICERALDEHIDO aldotriosa DIHIDROXIACETONA cetotriosa

Monosacaridos CHO H-C-OH CH2 HO-C-H CH2OH RIBOSA DESOXIRIBOSA C5H10O4 Aldopentosa C5H10O5 DESOXIRIBOSA C5H10O4 GLUCOSA Aldohexosa C6H12O6

Continuación de monosacáridos (hexosas C6H12O6) CH2OH HO-C-H H-C-OH C=O H -C-OH D-MANOSA aldohexosa D-GALACTOSA D-FRUCTOSA cetohexosa

Formulas Estructurales Lineales o de Fischer En las proyecciones de Fischer el carbono que tiene la función aldehído ó cetona esta en la parte superior y el resto de la cadena se dibuja hacia abajo proyectando a la izquierda y derecha los grupos unidos a los carbonos CHO H-C-OH HO-C-H CH2OH D-GLUCOSA

H O C H OH H-C-OH HO-C-H HO-C-H O H-C CH2OH Estructuras hemiacetálicas,se forman al unirse generalmente el C #1 con el C # 5 en el caso de lasaldo hexosas. Si el radical OH del C# 1 queda a la derecha, se dice que es un anómero  y si queda a la izquierda se dice que es un anómero . H O C H OH H-C-OH HO-C-H HO-C-H O H-C CH2OH anómero

Estructuras Haworth Son cíclicas, si poseen cinco miembros reciben el nombre de furanosas ( similares al pentagono) y son de seis, se llaman piranosas ( similares a un hexágono). Los radicales –OH que en las estructuras de Fischer aparecen a la derecha se colocan hacia abajo y los que están a la izquierda se colocan hacia arriba. - D-Glucosa - D-glucopiranosa

Actividad Óptica Capacidad de una sustancia de girar el plano de la luz polarizada, entonces se dice que la sustancia es “opticamente activa” ó que posee actividad óptica. Por lo contrario, si una sustancia no desvía la luz polarizada no posee actividad óptica y es “opticamente inactiva”. Si la luz gira hacia la derecha la sustancia es DEXTROGIRA.(+) Si la luz gira hacia la izquierda la sustancia es LEVÓGIRA.(-)

CONFIGURACION D Y L Azúcar D es el que posee la misma configuración en el penúltimo carbono al que el D-gliceraldehído, es decir posee el penúltimo -OH del lado derecho. Los azúcares D son los de importancia biológica H O C H-C-OH CH2OH

Azúcar L- es el que posee la misma configuración en el penúltimo carbono que el L-gliceraldehído. Es decir el penúltimo –OH hacia la izquierda H O C HO-C-H CH2OH

Isomeros ISOMEROS ISOMEROS ESTEREOISMEROS ESTRUCTURALES GEOMETRICOS OPTICOS GEOMETRICOS (CIS Y TRANS) ENANTIÓMEROS DIASTERÓISOMEROS

Isomeros Ópticos Isómeros que son idénticos respecto a estructura excepto que difieren por desviar el plano de luz polarizada de forma diferente. Si son entre ellos imágenes en el espejo, uno del otro. Se conocen como enantiómeros CO2H CO2H H- C -OH HO- C -H CH3 CH3

Quiralidad Cualquier objeto que NO puede ser superpuesto en su imagen especular ( su imagen en el espejo) se llamado QUIRAL.

Esto también ocurre con las moléculas . Cualquier objeto que pueda superponerse a su imagen especular (su imagen en el espejo) se llama AQUIRAL. Esto también ocurre con las moléculas . Una molécula es aquiral si sus imágenes en el espejo pueden ser superpuestas. Entonces se trata del mismo compuesto. No son isómeros.

CARBONO QUIRAL Conocido como carbono asimétrico, es el que se halla unido a cuatro grupos o atomos diferentes. Si el carbono está unido a dos ó mas átomos de hidrógeno (-CH2- ó –CH3) o posee uniones dobles, NO puede ser quiral o asimétrico. H CH3-CH2-C-CH2-CH2-CH3 CH3 Carbono Quiral

Polarímetro Luz Polarizada Instrumento que se usa para medir la desviación de un plano de luz polarizada producida por un compuesto ópticamente activo. Luz Polarizada La luz cuyas vibraciones de campo eléctrico están en un mismo plano. La luz que vibra en todos los planos posibles es NO POLARIZADA. Al pasar por un prisma polarizador y al vibrar en un solo plano es LUZ POLARIZADA.

Si una sustancia es atravesada por un haz de luz polarizada, y la desvia, es porque posee carbonos asimétricos (carbonos quirales)y se dice que es “opticamente activa”. El único Carbohidrato que no posee carbonos asimétricos y por lo tanto es ópticamente inactivo es la dihidroxicetona .

Mutarrotación Cambio gradual de la rotación óptica el cual continua hasta que se establece un equilibrio. Es común para todos los monosacáridos y muchos disacáridos ( excepto sacarosa) Azúcar ROTACION ESPECIFICA a b Mezcla en equilibrio D- Glucosa +112 +19 +53 D- Fructosa -21 -133 -92 D- Galactosa +151 -53 +84 D- Manosa +30 -17 +14 D- Lactosa +90 +35 +55 D- Maltosa +168 +136

Enantiómeros Isomeros ópticos que son imágenes especulares que no pueden ser superpuestos. Los enantiómeros tiene propiedades físicas idénticas, excepto la rotación de la luz polarizada. COOH COOH HO- C –H H- C -OH CH3 CH3 Ácido Láctico dextro Ácido Láctico levo

Epímeros Isómeros ópticos que sólo difieren en la configuración absoluta de uno de los átomos de carbono asimétricos en la molécula. En el caso de los carbohidratos es la posición, de los radicales –OH, ( en uno está a la derecha y en el otro a la izquierda).

O H C O H H-C-OH HO-C-H CH2OH D-GALACTOSA D-GLUCOSA D-MANOSA EPIMEROS

Anómeros ANOMERO - a ANOMERO –b Al formarse las estructuras hemiacélicas, lineales ó cíclicas, se forma un _OH en el carbono carbonilo ( C#1 en las aldosas y el C#2 en las cetosas). Si éste se coloca hacia la derecha en la forma lineal o hacia abajo en la forma cíclica, se dice que es el ANOMERO - a Si el radical –OH queda a la izquierda en la forma lineal o hacia arriba en la cíclica, se dice que es el ANOMERO –b

Ejemplo del anómero α de una forma piranosida : α – D ( +)-glucopiranosa. CH2OH C O H H H C C OH OH H OH C C H OH Anómero -a a

CH2OH C O H H OH C C OH OH H H C C H OH Anómero -b b

Diasteroisomeros Isómeros ópticos cuyas imágenes especulares no se corresponden entre si ( no son imágenes en el espejo). Los diasteroisómeros no poseen propiedades físicas idénticas, ni hacen girar la luz polarizada en un plano en la misma magnitud. Pueden exhibir el mismo tipo de propiedad química, pero la velocidad con que reaccionen puede ser distinta. COOH H-C-OH HO-C-H

CARBOHIDRATO + H2SO4 +  DERIVADO Propiedades 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 + H2SO4 +  DERIVADO DE FURFURAL -NAFTOL (VIOLETA O MARRON)

Reacción de Benedict es una reacción de oxidación Se realiza en condiciones moderadamente alcalinas. + Cu 2+ complejo + Cu2O AZUL ROJO CARBOHIDRATO + Cu+2 CARBOHIDRATO OXIDADO + Cu2O AZUL ROJO NaOH HCOOH H-C-OH HO-C-H CH2OH CHO H-C-OH HO-C-H CH2OH NaOH

Continuación de Benedict. Nota: el carbohidrato, se oxida y el ión cobre se reduce de Cu+2  Cu +1 . El óxido cuproso ( Cu2O) que se forma da una coloración y precipitado de color naranja a rojo ladrillo y si dice que es Benedict (+) y el Carbohidrato se clasifica como reductor. La sacarosa es un azúcar NO reductor, en tanto que la glucosa, fructosa, lactosa, maltosa son azúcares reductores )