9. carbohidratos i
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CARBOHIDRATOS I
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DEFINICION• Los carbohidratos ó glúcidos son
polialcoholes con un grupo funcional carbonilo (aldehído o cetona)
• También reciben el nombre de hidratos de carbono, porque su fórmula empírica Cn(H2O)n parece corresponder a combinaciones de carbono con agua.
• Algunos son pequeños como la glucosa (180 D) y otros son grandes como el almidón (500.000 D)
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Definición
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Clasificación• Pueden clasificarse:
– Por la función no alcohólica: aldosas y cetosas– Por el resultado de la hidrólisis:
• Homopolisacáridos
• Heteropolisacáridos
• parte glucidica
• aglucón
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Funciones
• Energética: Fuente principal de energía en los seres vivos. Se acumula como polisacáridos:– Glucógeno: animales– Almidón: plantas
• Estructural: Forma parte de estructuras, dando sostén:– Pared vegetal: celulosa– Membrana plasmática: glucolípidos y glucoproteínas
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Ejemplos
glucosa
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Monosacáridos• Una sóla molécula, posee de 3-7 carbonos.• Propiedades físicas:
– Sólidos, cristalinos– Color blanco– Sabor dulce– Solubles en agua
• Propiedades químicas:– No son hidrolizables– Son reductores (se oxidan, pierden electrones frente
a otras moléculas que los aceptan y se reducen)
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Reacción de Fehling
• Podemos identificar la presencia de monosacáridos (o glúcidos reductores) en una solución con la reacción de Fehling
• Este reactivo contiene sales de cobre que se reducen de cúpricas (azul) a cuprosas (rojo)
• A su vez, los azúcares (aldehídos, cetonas) se oxidan para dar ácidos (-COOH)
monosacárido ácido
azul rojo
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Nomenclatura
• Su nombre termina en -osa– Nº de C: triosa, tetrosa, pentosa, hexosa,
heptosa– Tipo de función: aldosa o cetosa– Isomería óptica: (+) (dextrógiro) o (-) (levógiro)– Isomería espacial: D, L– Conformación espacial: pirano (hexagonal),
furano (pentagonal)– Anomería: (alfa), (beta)
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Nomenclatura
b
anomería
Isomería espacial
Isomería óptica
glucosa
Función carbonilo
Nº de carbonos
Conformación espacial
-D-(+)-aldohexo piran
terminación
osa
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Nomenclatura
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Nomenclatura
Ejemplo de polihidroxicetona: la fructosa
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Nomenclatura
ALDOTETROSA
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Isomería
: aldosa, cetosa
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Isomería
Cada carbono asimétrico presenta dos disposiciones espaciales (esteroisómeros) distintas
Esta propiedad se denomina quiralidad (derivado del griego quiros, «mano»).
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Isomería
El número de isómeros (enantiómeros) es de 2n, siendo “n” el número de carbonos asimétricos.
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Isomería• Veamos el caso de la glucosa:
No es asimétrico
No es asimétrico
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Isomería óptica
Estos son los 16 isómeros posibles en una aldohexosa
L- L- L- L- L- L- L- L-
EPÍMEROSENANTIÓMEROS
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Isomería• Dentro de los estereoisómeros se pueden diferenciar aquellos que
son imágenes especulares entre sí (denominados enantiomorfos o enantiómeros) y aquellos que no lo son (llamados epímeros). y sólo se diferencian en la configuración espacial de ÚN único átomo de carbono
• Por convenio, los estereoisómeros que, al escribir la fórmula plana, según la proyección de Fischer, tengan el grupo -OH del carbono asimétrico más alejado del carbono carbonílico (el penúltimo) a la derecha se denominan D. Si el –OH queda hacia la izquierda, se llaman L.
LOS ENANTIÓMEROS TIENEN EL MISMO NOMBRE, añadiendo “D” o “L”(Son el mismo compuesto)
LOS EPÍMEROS TIENEN DIFERENTE NOMBRE (Son compuestos diferentes)
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Isomería
• No existe relación entre la actividad óptica, dextrógira o levógira, y el carácter D o L de un determinado estereoisómero.
• Sin embargo, los seres vivos son capaces de diferenciarlos y, de hecho, solo utilizan uno de ellos.
SALVO ALGUNAS BACTERIAS, EN LA NATURALEZA TODOS LOS MONOSACÁRIDOS
SON DE TIPO “D”
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Isomería óptica• Dos enantiómeros tienen las mismas propiedades
físicas (punto de fusión, densidad, calor específico, etc.) porque son dos formas de la misma molécula
• Sin embargo, tienen actividades ópticas diferentes, ya que desvían el plano de luz polarizada hacia la derecha -isómero dextrógiro (+)- o hacia la izquierda –isómero levógiro (-).
• La mezcla equimolecular de ambos isómeros se llama RACÉMICO y no tiene actividad óptica neta.
Y TIENEN EL MISMO NOMBRE (glucosa, v.g.)
POR ELLOS SON ISÓMEROS OPTICOS
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Isomería óptica
Polarizador
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Isomería
+1 -2+1 -1 +3
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Ciclación de monosacáridos
• C1 en aldosas
• C2 en cetosas
• C4 en pentosas
• C5 en hexosas
Enlace hemiacetálico
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HO
Ciclación de monosacáridos
CONFIGURACIÓN PIRANO
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HO
Ciclación de monosacáridos
CONFIGURACIÓN FURANO
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Ciclación de monosacáridos• Como consecuencia de la ciclación, los
carbonos C1 y C5, se convierten en asimétricos, apareciendo dos formas isoméricas, que sólo difieren en la ordenación del C1 –aldosas- o C2 –cetosas: son los anómeros
(alfa): -OH hacia abajo del plano de la molécula (beta): - OH hacia arriba del plano de la molécula
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Ciclación de monosacáridos
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En todas las aldosas (pentosas o hexosas) el hemiacetal se produce entre el aldehído y el alcohol del último átomo de carbono asimétrico.
Hemiacetal: función que se produce al reaccionar un alcohol con un aldehído.
Figura: grupos entre los que se forma el hemiacetal en la D glucosa.
C
C
C
C
C
C
O
O
O
O
O
O
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
Para construir la fórmula cíclica …….
Paso a paso
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C
C
C
C
C
C
O
O
O
O
O
O
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
C
C
C
C
C
C
O
O
O O
O
H
H-O
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
Transformación de una fórmula lineal en una cíclica
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C
C
C
C
C
C
O
O
O
O
O
H
H
H
H
O H
H
H
H
H
H
H
H
1) Transformación de una fórmula lineal en una cíclica
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C
C
C
C
C
C
O
O
O
O
O
H
H
H
H
O H
H
H
H
H
H
H
H
2) Transformación de una fórmula lineal en una cíclica
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C
C
C
C
C
C
O
O
O
O
O
H
H
H
H
OH
H
H
H
H
H
H
H
3) Transformación de una fórmula lineal en una cíclica
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C
C
C
C
C
C
O
O
O
O
O
H
H
H
H
OH
H
H
H
H
H
H
H
4) Transformación de una fórmula lineal en una cíclica
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C
C
C
C
C
C
O
O
O
O
O
H
H
H
H
OH
H
H
H
H
H
H
H
O
OH
H
OH
H
H
CH2OH
H
OH
C C
C
OH
H
C
C
Para proyectar la fórmula cíclica de una aldohexosa según la proyección de Haworth, esto es perpendicular al plano de escritura, el carbono 1 o carbono anomérico se coloca a la derecha, los carbonos 2 y 3 hacia delante, el carbono 4 a la izquierda y el carbono 5 y el oxígeno del anillo hacia detrás.
Los OH que en la fórmula lineal estaban a la derecha se ponen por debajo del plano y los que estaban a la izquierda se ponen hacia arriba. En la formas D el -CH2OH se pone por encima y en las L por debajo.
El OH del carbono 1, OH hemiacetálico, 1 se pone hacia abajo en las formas alfa y hacia arriba en las beta.
1
1
5
5
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C
C
C
C
C
C
O
O
O
O
H
H
H
H
OH
H
H
H
H
H
H
O
OH
HOH
CH2OH
H
C C
C
OH
H
C
Para proyectar la fórmula cíclica de una cetohexosa según la proyección de Haworth, esto es perpendicular al plano de escritura, el carbono 2, carbono anomérico, se coloca a la derecha, los carbonos 3 y 4 hacia delante, el carbono 4 a la izquierda y el oxígeno del anillo hacia detrás.
Los OH que en la fórmula lineal estaban a la derecha se ponen por debajo del plano y los que estaban a la izquierda se ponen hacia arriba. En la formas D el -CH2OH (carbono 6) se pone por encima y en las L por debajo.
El OH hemicetálico se pone hacia abajo en las formas alfa y hacia arriba en las formas beta.
CH2OH
OH
2
2
5
5
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Formas de representaciónForma : OH a la dcha OH hacia
abajoForma : OH a la izda OH hacia arriba
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Otras formas de representación
FORMA TRANS (más estable) FORMA CIS
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Propiedades químicas
• Enolización: En medio alcalino los monosacáridos se interconvierten en la forma:
ALDOSA EPÍMERO CETOSA
O
Glucosa Manosa Fructosa
Las reacciones van a través de un intermediario inestable llamado ENOL
R- C=CHOH
OH
![Page 41: 9. carbohidratos I](https://reader035.vdocumento.com/reader035/viewer/2022062412/5882b4bb1a28abd75a8b6fa1/html5/thumbnails/41.jpg)
Propiedades químicas
• Oxidación-reducción: El grupo carbonilo es un grupo reductor y puede oxidarse dando ácidos; también puede reducirse dando alcoholes:
ALDOSA
Glucosa
CHO
CH2OH
COOH
CH2OH
Ej.: vitamina C
Ac. ALDONICO
(ac. glucónico)
OX
COOH
CHO
Ej.: en el ácido hialurónico
Ac. URÓNICO
(ac. glucurónico)
OX
OX
COOH
Poco interés biológico
Ac. ALDÁRICO
(ac. glucárico)
COOH
red
CH2OH
CH2OH
AZÚCAR-ALCOHOL
Sorbitol
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• Reacciones de sustituciónDerivados aminados
Propiedades químicas
CHO
CH2OH
HCOH + HNH2
CH2OH
CHOHCNH2
H2O H2O
Derivados N-acetilados
CH3- COOHCHO
CH2OH
HCNH- CO-CH3
HO- P = O
OH
OH
CHO
CH2O- PO3H2
HCOH
H2O
Ésteres fosfóricos
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![Page 44: 9. carbohidratos I](https://reader035.vdocumento.com/reader035/viewer/2022062412/5882b4bb1a28abd75a8b6fa1/html5/thumbnails/44.jpg)
• Glucemia normal (en ayunas):70-100 mg/100ml
• Hipoglucemia: <50-60 mg/100ml• Hiperglucemia:>125 mg/100ml
• En la fruta, miel,…• Unida a la glucosa
forma la sacarosa
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Derivados de monosacáridos
![Page 46: 9. carbohidratos I](https://reader035.vdocumento.com/reader035/viewer/2022062412/5882b4bb1a28abd75a8b6fa1/html5/thumbnails/46.jpg)
![Page 47: 9. carbohidratos I](https://reader035.vdocumento.com/reader035/viewer/2022062412/5882b4bb1a28abd75a8b6fa1/html5/thumbnails/47.jpg)