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Carbohidratos
Luis Huamn (Coordinador), Ral Loayza, Jos Gabriel Ortega
BIOQUMICA, BIOLOGA CELULAR Y MOLECULAR 1 (BB1)
ESCUELA DE MEDICINA UPC 2015-1
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Carbohidratos
Concepto 1:
Los carbohidratos son aldehdos o cetonas polihidroxi.
Concepto 2:
El enlace glucosdico es de tipo covalente.
Concepto 3:
Los carbohidratos forman parte de todos los
organismos vivientes.
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Concepto 1:
Los carbohidratos son
aldehdos o cetonas
polihidroxi.
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Carbohidratos - Funciones
Los compuestos orgnicos ms abundantes sobre la
Tierra.
Funciones:
Almacenan energa qumica (Almidn y Glucgeno).
Estructura de apoyo de las plantas (Celulosa)
Paredes celulares bacterianas (Peptidoglucano)
Exoesqueleto de Artrpodos (Quitina)
Componente de cidos nucleicos (Ribosa y Desoxirribosa)
Pequeos carbohidratos median la comunicacin de clula
a clula en la membrana del plasma.
Tipos de sangre A, B, O determinados mediante
carbohidratos especficos de vinculacin de membranas.
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Carbohidratos - Caractersticas
A menudo se hace referencia a los carbohidratos
como sacridos debido al sabor dulce de los
miembros ms simples de la familia (los azcares)
Latn: saccharum = azcar
Muchos miembros de esta clase tienen la frmula
Cn(H2O)m (hidratos de carbono)
Los carbohidratos son:
Polihidroxialdehdos
Polihidroxicetonas
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Carbohidratos - Clasificacin
Los carbohidratos pueden clasificarse en Monosacridos,
Oligosacridos y Polisacridos:
a disaccharide a trisaccharide
a cyclic oligosaccharide
a polysaccharide
disacrido trisacrido
Oligosacrido
cclico
poliscarido
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Monosacridos - Caractersticas
Azcares simples.
Clasificados segn:
Nmero de carbonos
Los prefijos tri-, tetra-, penta-, etc., indican el nmero de tomos de
carbono en la cadena.
Pentosa: C5H10O5 Hexosa: C6H12O6
Naturaleza del grupo carbonilo
Aldehdo o Cetona
El sufijo -osa indica que una molcula es un carbohidrato.
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Monosacridos - Estructura
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Pruebas para diferenciar aldehdos de cetonas
R-CHO + 2[ Ag(NH3)2 ]+ + 3(OH)-
Aldehdo Reactivo de Tollens
R-COO- + 2Ag + 2H2O + 4NH3
Espejo de plata
R-CHO + [ 2Cu+2 + 2(OH)- ] R-COOH + Cu2O
Aldehdo Reactivo de Benedict Rojo ladrillo
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Estructuras qumicas de los carbohidratos
Estructura de lneas y cuyas
Proyeccin de
Fisher
Conformacin
de Haworth Conformacin
en silla
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Formacin de estructura de Haworth
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Estructura y clasificacin de monosacridos
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Configuracin D y L en los monosacridos
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Formacin de y azcares
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CHO
CHOH
CH2OH
CH2OH
C
CH2OH
O
glyceraldehyde(an aldotriose)
dihydroxyacetone (a ketotriose)
Nota: la dihidroxiacetona no tiene centro quiral y no es pticamente activa.
Sin embargo, el gliceraldehdo tiene un carbono quiral y puede existir como
un par de enantimeros.
*
gliceraldehdo
(una aldotriosa)
dihidroxiacetona
(una cetotriosa)
Monosacridos - Triosas
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D-ribose 2-deoxy-D-ribose
CHO
C
C
C
CH2OH
OH
OH
OH
H
H
H
CHO
C
C
C
CH2OH
H
OH
OH
H
H
H
(an aldopentose)
D-ribosa y 2-desoxi-D-ribosa son las pentosas ms abundantes
en el mundo biolgico.
Son los elementos bsicos esenciales de los cidos nucleicos.
D-ribosa en ARN, 2-desoxi-D-ribosa en ADN.
D- ribosa
(aldopentosa)
2- desoxi-D-ribosa
Monosacridos - Pentosas
-
D-glucose(an aldohexose)
CHO
C
C
C
C
OH
H
OH
H
HO
H
H OH
CH2OH
CHO
C
C
C
C
OH
H
H
H
HO
HO
H OH
CH2OH
CH2OH
C
C
C
C
O
H
OH
HO
H
H OH
CH2OH
D-galactose D-fructose(a ketohexose)(C-4 diastereomer of glucose)
Las tres hexosas ms abundantes en el mundo biolgico son
D-glucosa, D-galactosa y D-fructosa.
D- glucosa
(aldohexosa)
D- galactosa (C4 diastereoismero de la glucosa)
D- fructosa
(cetohexosa)
Monosacridos - Hexosas
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Principales formas en equilibrio en solucin acuosa:
CH2OH
C
C
C
C
O
H
OH
HO
H
H OH
CH2OH
O CH2OH
OH
HO
OH
HO
O OH
CH2OH
HO
OH
HO
O OHHOCH2
CH2OH
OH
HOHO
OH
OH
HOCH2 CH2OHOopen-chain form (0.01%)
-D-fructopyranose (57%)
-D-fructofuranose (31%)
-D-fructopyranose (3%)
-D-fructofuranose (9%)
**
**
-D-fructopiranosa
(3%)
-D-fructofuranosa
(9%)
-D-fructofuranosa
(31%)
-D-fructopiranosa
(57%)
Forma de cadena
abierta (0.01%)
Monosacridos - Fructosa
-
Mutarrotacin de la glucosa
O
OH
OH
OH
CH2OH
HO
O
OH
OH
CH2OH
OH
HO
-D-glucopyranose -D-glucopyranose
* *
CHO
OH
OH
OH
CH2OH
HO
open form (0.02%)
(36%) (64%)
Forma abierta
(0.02%)
-D-glucopiranosa
(64%)
-D-glucopiranosa
(36%)
Monosacridos - Glucosa
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Concepto 2:
El enlace glucosdico es
de tipo covalente.
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Enlaces glucosdicos
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Reacciones de condensacin e hidrlisis
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glucosa glucosa maltosa agua
2 monosacridos un disacrido
Formacin de un disacrido
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Reaccin de deshidratacin (Condensacin)
Glucosa
Maltosa
Fructosa Sucrosa
Glucosa Glucosa
Deshidratacin para
formar maltosa
Deshidracin para
formar sucrosa
14 glycosidic
linkage
12 glycosidic
linkage
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Reaccin de hidratacin (Hidrlisis)
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Concepto 3:
Los carbohidratos
forman parte de todos
los organismos
vivientes.
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MALTOSA = Glucosa + Glucosa
SACAROSA = Glucosa + Fructosa
LACTOSA = Glucosa + Galactosa
Disacridos importantes
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Maltosa
La maltosa consiste en dos molculas de glucosa unidas
mediante un enlace glicsido entre el carbono-1 (el carbono
anomrico) de una glucosa y el carbono-4 de la segunda glucosa
(un enlace glicosdico -1,4).
O
OH
OH
CH2OH
O O
CH2OH
OH
OH
OH
HO
-maltose
-D-glucose unit-D-glucose unit
puede
mutarrotar
La maltosa es
un azcar
reductora.
-maltosa
Unidad de glucosa -D Unidad de glucosa -D
Disacridos - Maltosa
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La lactosa es el principal azcar en la leche. Compone alrededor
del 5-8% de la leche humana y 4-6% de la leche de la vaca.
La hidrlisis de la lactosa produce glucosa y galactosa.
En la lactosa, una unidad de galactopiranosa se une mediante un
enlace -glicosdico al carbono-4 de la glucopiranosa.
Note que la lactosa es
un azcar reductora.
O
CH2OH
OH
OH
O
OH
OH
CH2OH
O
OHHO
-lactose
-D-glucose unit
-D-galactose unit
Unidad de -D glucosa
Unidad de -D galactosa
-lactosa
Disacridos - Lactosa
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La sacarosa (azcar de mesa) es el disacrido
ms abundante en el mundo biolgico.
Se obtiene principalmente del jugo de la
caa de azcar y de la remolacha azucarera.
En la sacarosa, el carbono-1 de la glucosa se
une al carbono-2 de la fructosa mediante un
enlace 1,2-glicosdico.
-D-glucopyranose unit
-D-fructofuranose unit
O
CH2OH
HO
OH
HOCH2O
HO
O
CH2OH
OH
HO
sucrose
Nota: puesto que los carbonos anomricos de la
glucosa y de la fructosa participan en la formacin
del enlace glicosdico, la sacarosa no es un
azcar reductora.
Unidad de -D- glucopiranosa
Unidad de -D- fructofuranosa
sucrosa
Disacridos - Sacarosa
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El almidn es el carbohidrato de reserva en las plantas.
Se encuentra en todas las semillas de plantas y tubrculos y es la
forma en que la glucosa se almacena en las plantas para su uso
posterior.
El almidn se compone de dos polisacridos principales:
~20% amilosa (soluble en agua)
~80% amilopectina (no soluble)
La hidrlisis slo da glucosa
Polisacridos - Almidn
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Un polmero lineal de hasta 4000 monmeros de glucosa unidos
por enlaces -1,4-glicosdicos.
O
OH
OH
CH2OH
O O
CH2OH
OH
OH
O
OH
OH
CH2OH
O O
CH2OH
OH
OH
OO
(14)
amilosa
Polisacridos Almidn - Amilosa
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Un polmero altamente ramificado con cadenas de 2430 unidades de
glucosa unidas mediante enlaces -1,4-glicosdicos y puntos ramales
creados por enlaces -1,6-glicosdicos.
O
OH
OH
CH2O O
CH2OH
OH
OH
O
OH
OH
CH2OH
O O
CH2OH
OH
OH
OO
O
OH
OH
CH2OH
O
O
O
CH2OH
OH
OHO
(14)
(16) amilopectina
Polisacridos Almidn - Amilopectina
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Polisacridos - Celulosa
La celulosa es el compuesto orgnico ms abuntante sobre la Tierra.
El algodn es casi celulosa pura.
La celulosa es un polmero lineal de hasta 3000 monmeros de
glucosa unidos mediante enlaces -1,4-glicosdicos.
OH
OH
CH2OH
O
O
OH
OH
CH2OH
O
O
O
O
CH2OH
OH
OH
(14)
cellulose celulosa
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Formacin de la pared celular en clulas vegetales
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Polisacridos - Glucgeno
El glucgeno es el
carbohidrato de reserva para
los animales.
Como la amilopectina, el
glucgeno es un polmero no
lineal de glucosa unido
mediante enlaces -1,4- y -1,6-glicosdicos.
Pero tiene un peso molecular
menor y una estructura an
ms ramificada (cada 1218
unidades):
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Polisacridos - Quitina
-
.
Papa Hgado Alga Garrapata
almidn glucgeno celulosa quitina
Polisacridos importantes
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Heparina
Gentamicina
Heparina y Gentamicina
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Conclusiones
Cul es la naturaleza qumica de los
carbohidratos?
Cmo se forman las cadenas de
monosacridos?
Cules son los carbohidratos que forman parte
de los organismos vivientes?
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Captulo 16
Secciones 1; 2; 3; 4; 8; 10; 12; 13;
14; 15.
Fundamentos de Qumica Orgnica
Paula Yurkanis Bruice
Sugerencias para leer en el texto