Licda. Isabel Fratti de Del Cid

Presentación del tema: "Licda. Isabel Fratti de Del Cid"— Transcripción de la presentación:

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

2 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 una célula huésped.

3 Clasificación de las biomoléculas
A-Inorgánicas : Se pueden obtener por procesos que experimenta la corteza terrestre ó la atmósfera, sin participación de células y luego pueden integrarse a las células ; o bien se producen dentro de la célula, pero sin estructuras carbonadas como base. 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 ( cationes carga + , aniones carga - ) CO3-2, NH4+ , Cl-, Na+, Ca+2 , HCO3- , H2PO4 -

4 Tamaño Biomoléculas Varían de tamaño, algunas son pequeñas y atraviesan con facilidad las membranas biológicas y otras son polímeros, con pesos moleculares altos, de gran tamaño, no atraviesan las membranas a menos que usen sistemas de transporte especializados. Ej: Proteínas Acidos nucleícos Polisacáridos En éstos casos, se les conoce como “macromoléculas” ó “Biopolímeros”

5 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 y heteropolisacáridos

6 Carbohidratos Incluyen a una 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 general (CH2O)n

7 Clasificación por número de carbonos, Número unidades estructurales y la función química que posee.
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 Polisacáridos Más de 10 unidades

8 Monosacáridos Clasificación Por el Número de Carbonos:
Llamados azucares simples, no experimentan hidrólisis ( ni por métodos químicos ó enzimáticos). 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

9 Clasificación por la función principal que posee
GRUPO FUNCIONAL PRINCIPAL NOMBRE ALDEHIDO ALDOSA CETONA CETOSA

10 Ejemplo de monosacáridos : las triosas son los monosacáridos más pequeños que hay.
CHO * CH2OH H-C-OH C=O * GLICERALDEHIDO *Aldotriosa : posee una función aldehído DIHIDROXIACETONA *Cetotriosa : posee una función cetona Estos son isómeros funcionales entre si, ambos poseen la misma fórmula molecular: C3H6O3

11 Ejemplo de Monosacáridos : pentosas presentes en ácidos nucleicos
CHO H-C-OH CH2 CH2OH D-RIBOSA Aldopentosa C5H10O5 Presente en ARN D-2-DESOXIRIBOSA ( falta un oxígeno en la posición 2) C5H10O4 Presente en ADN

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

13 Formulas Estructurales
A-Lineales o de Fischer En las proyecciones de Fischer el carbono más oxidado : (función aldehído ó cetona )se coloca en la parte superior (Carbono #1 para aldosas y C#2 para cetosas) 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

14 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 las aldohexosas. 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 

15 Anómeros ANOMERO - a ANOMERO –b
Al formarse las estructuras hemiacétlicas, 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 ( fórmulas de Fischer) o hacia abajo en la forma cíclica ( Fórmulas de Haworth), se dice que es el ANOMERO - a Si el radical –OH queda a la izquierda en la forma lineal (fórmula de Fischer) o hacia arriba en la cíclica ( fórmulas de Haworth), se dice que es el ANOMERO –b

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

17 Formación de las estructuras cíclicas, en forma piranosida de la D- glucosa

18 b-D- (+)Glucopiranosa
Formulas ciclicas ( Haworth)y nombres con que se identifican los anómeros de la glucosa. a-D (+)Glucopiranosa b-D- (+)Glucopiranosa ANOMERO a ANOMERO b

19 Formación de la estructura cíclica de la fructosa en forma de furanosa ( anillo de 5 miembros, similar a un pentágono.)

20 Formulas cíclicas (Haworth) con que se representan los anómeros de la fructosa.
 -D (-)Fructofuranosa  β-(-)Fructofuranosa

21 Fórmulas cíclicas ( Haworth), que representan a los anómeros  y  de los 3 principales monosacáridos a-D-Manosa a-D-Galactosa b-D-Galactosa b-D-Manosa a-D(+)Galactopiranosa b-D(+)Galactopiranosa a-D (+)Manopiranosa b-D(+)Manopiranosa a-D-Glucosa b-D-Glucosa b-D(+)Glucopiranosa a-D (+)Glucopiranosa

22 Clasificación de isómeros
ISOMEROS ISOMEROS ESTRUCTURALES ESTEREOISMEROS OPTICOS GEOMETRICOS (CIS Y TRANS) ENANTIÓMEROS DIASTERÓISOMEROS

23 Isómeros Ópticos Isómeros que son idénticos respecto a estructura excepto que difieren por desviar el plano de luz polarizada ( al ser probados en un polarímetro) de forma diferente. Si son entre ellos imágenes en el espejo, uno del otro y no pueden superponerse. Se conocen como enantiómeros. Si no cumplen con ésta condición, se llamaran diasteroisomeros.

24 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. Ejercicio: Escriba el enantiomero de la D-Galactosa.

25 Diasteroisomeros Isómeros ópticos cuyas imágenes especulares no se corresponden entre si ( no son imágenes en el espejo). Es decir no son enantiomeros entre si. Los diasteroisómeros pueden diferir en todas sus propiedades físicas incluso en sus rotaciones especificas. Pueden exhibir el mismo tipo de propiedad química, pero la velocidad con que reaccionen puede ser distinta. COOH H-C-OH HO-C-H

26 Analice las siguientes estructuras y diga que números son diasteroisomeros y cuales enantiomeros.
4 1 3 2

27 Actividad Óptica Capacidad de una sustancia de desviar el plano de luz polarizada. Se dice que la sustancia es “ópticamente activa” ó que posee actividad óptica. Por lo contrario, si una sustancia no desvía la luz polarizada no posee actividad óptica y es “ópticamente inactiva”. Si la sustancia desvía la luz polarizada a la derecha se dice que es DEXTROGIRA (+). El signo ( + ), es la forma escrita, que tenemos para indicar que el compuesto desvía la luz polarizada a la derecha. Si la sustancia desvía la luz polarizada hacia la izquierda se dice que es LEVÓGIRA.(-) . El signo (-) es la forma escrita para indicar que el compuesto desvía la luz polarizada a la izquierda. Los compuestos ópticamente activos, posee por los menos un carbono asimétrico o quiral.

28 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

29 Carbonos asimétricos en los monosacáridos
MONOSACARIDO No. de carbonos asimétricos (QUIRALES), presentes en las fórmulas lineales o de Fischer ( mostrados con asterisco) Ejemplo ALDOTRIOSAS 1 Gliceraldehido ALDOTETROSAS 2 Treosa ALDOPENTOSAS 3 Ribosa ALDOHEXOSAS 4 Galactosa CETOHEXOSAS Fructosa CH2OH C=O HO-C-H H-C-OH * * * * *

30 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 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 se dice que es LUZ POLARIZADA.

31 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 . furanosa se refiere a que la forma cíclica es pentagonal y la piranosa es hexagonal.

32 Ejemplo de polarímetros usados para medir el grado de desviación de la luz polarizada por compuestos ópticamente activos

33 NOTA: Las formas D y L no indican si el compuesto es dextrógiro ó levógiro.
Por ejemplo la D-Ribosa es Levógira, igual que la D- fructosa es levógira. Para indicar esto usamos un signo (-) D ( -) Ribofuranosa D-(+) Glucopiranosa D (- )Fructofuranosa D-(+) Galactopiranosa La palabra furanosa se refiere a que la forma cíclica es pentagonal y la piranosa es hexagonal. La D indica si el radical OH del penúltimo Carbono en la formula de Fischer se halla a la derecha.

34 Epímeros Isómeros ópticos que sólo difieren en la configuración absoluta de uno de los átomos de carbono asimétricos en la molécula. En los carbohidratos es la posición, de radicales –OH, EXCLUSIVAMENTE EN UNO DE SUS CARBONOS (en uno está a la derecha y en el otro a la izquierda en las formulas lineales de Fischer ; ó arriba ó abajo en las fórmulas cíclicas de Haworth). En el caso de las aldohexosas, se puede presentar epimeria en el C#2, C#3, C#4. Los epímeros que se verán en ésta clase son : Glucosa- Manosa ( epímeros en el carbono #2) Glucosa- Galactosa ( epímeros en el carbono #4 )

35 O H C O H H-C-OH HO-C-H CH2OH D-GALACTOSA D-GLUCOSA D-MANOSA EPIMEROS
En el carbono No.4 EPIMEROS En el carbono No 2 O H C O H H-C-OH HO-C-H CH2OH D-GALACTOSA D-GLUCOSA D-MANOSA

36 Mutarrotación: Al disolverse en agua un carbohidrato cristalino, su poder rotatorio, varia gradualmente con el tiempo, hasta alcanzar un valor estable, incluso éste valor puede diferir considerablemente del que tenia al principio. A este proceso se le conoce como mutarrotación y lo exhiben los monosacáridos y los disacáridos que poseen un carbono anomérico libre. LA SACAROSA, debido a que sus dos carbonos anóméricos se hallan formando el enlace glucósido entre la glucosa ( en el C#1 carbono anomérico) y fructosa ( en el C#2 carbono anomérico) Enlace -1,2), NO PRESENTA MUTARROTACIÓN. Ya que los carbonos anoméricos se hallan formando el enlace.

37 Ejemplo de la mutarrotación en la glucosa

38 Licda. Lilian Guzmán Melgar

39 Ejemplo de monosacáridos con configuración L
Ejemplo de monosacáridos con configuración L. La mayoría de carbohidratos se presentan en la naturaleza con configuración D, pero algunos como la L-fucosa, presentan configuración L. Este monosacárido es un desoxiazúcar. Le falta un oxígeno en la posición 6, su formula es 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 células de mamíferos, plantas, insectos.

40 Estructuras lineales ( Fischer) y Cíclicas ( Haworth) de la L-Fucosa

41 Propiedades Químicas : Reacción de Molisch
Identifica a los carbohidratos y los diferencia de otras moléculas orgánicas. El H2SO4 concentrado, deshidrata a los carbohidratos originando derivados del furfural Estos se condensan con compuestos fenólicos como el -naftol, originando sustancias quinonicas coloreadas . Se manifiesta en la interfase de los reactivos añadidos un anillo violáceo. OH CARBOHIDRATO + H2SO  DERIVADO DE FURFURAL -NAFTOL (VIOLETA O MARRON)

42 REACCION DE MOLISH

43 Reacción de Benedict : Clasifica a azúcares reductores
( Benedict +) y azúcares no reductores ( Benedict -). Usa una solución que entre otros componentes, posee Cu +2, el cual se reduce a Cu+ formando un precipitado rojo ladrillo debido al Cu2O y el carbohidrato se oxida. Note el grupo aldehído de la glucosa se oxida a un grupo carboxilico CARBOHIDRATO + Cu CARBOHIDRATO OXIDADO + Cu2O AZUL ROJO LADRILLO NaOH

44 Continuación de Benedict.
Nota: el carbohidrato, se oxida y el ión cobre se reduce de Cu+2  Cu 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 ). En azúcares NO reductores permanece el color celeste azul del reactivo de Benedict.

45 Forma como se ven los azúcares reductores y no reductores con la reacción de Benedict
GLUCOSA Benedict + FRUCTOSA Benedict + SACAROSA Benedict -