Son las principales moléculas de los seres vivos BIOMOLECULAS Son las principales moléculas de los seres vivos BIOMOLECULAS CARBOHIDRATOS LIPIDOS PROTEINAS ACIDOS NUCLEICOS

Semana 25 CARBOHIDRATOS (Monosacáridos) Definición de Carbohidrato Clasificación por el número de unidades estructurales Monosacáridos: (D-Gliceraldehído, D-Dihidroxicetona, D-ribosa, D-desoxirribosa, 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, D-desoxirribosa, D-Glucosa, D-Manosa, D-Galactosa, D-Fructosa, L-Fucosa.

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

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: GLICERALDEHÍDO Cetotriosa: DIHIDROXICETONA

Aldopentosas Representación de los carbohidratos con Fórmulas estructurales Lineales o Proyecciones de Fischer. 2-DESOXIRRBOSA: (no tiene oxígeno en el C#2) Forma parte del ADN RIBOSA: Forma parte del ARN

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).

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 : C6H12O5. 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. Licda. Lilian Guzmán Melgar

Estructuras lineales y Cíclicas de la L-Fucosa

Formas que pueden adoptar los monosacáridos 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

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:

Formación de la estructura cíclica en forma FURANÓSIDA de la D-fructosa:

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 b-D-Glucopiranosa ANOMERO a ANOMERO b (Carbono anomérico es el C#1 ó #2, donde se forma el –OH anomérico α y β).

Anómeros de la D-fructofuranosa

Anómeros  y  de las formas cíclicas de Haworth de los principales monosacáridos a-D-Manosa a-D-Galactosa b-D-Galactosa b-D-Manosa a-D-Manopiranosa a-D-Galactopiranosa b-D-Galactopiranosa bD-Manopiranosa a-D-Glucosa b-D-Glucosa b-D-Glucopiranosa a-D-Glucopiranosa

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

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.

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.

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.

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 Diastereoisómeros ISOMEROS ISOMEROS ESTEREOISMEROS ESTRUCTURALES ESTEREOISMEROS OPTICOS GEOMETRICOS (CIS Y TRANS) ENATIÓMEROS Diastereoisómeros EPIMEROS

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.

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

REACCION DE MOLISH

Se realiza en medio básico. 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 CARBOHIDRATO OXIDADO + Cu2O AZUL ROJO LADRILLO NaOH

Reacción de Benedict SACAROSA GLUCOSA FRUCTOSA