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Constituidos por los Elementos:

Carbono

Hidrogeno

Oxígeno

Fórmula gral. (CH2O)nSe conocen tres grupos de carbohidratos:

Monosacáridos (Monómeros)

Disacáridos(Dímeros)

Polsacáridos(Polímeros)

Carbohidratos

A B

Ejercicio:

Identifique el tipo de carbohidrato de acuerdo al número de carbonos y grupo fuuncional característico

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Recuerda que……Objetos quirales

Tienen el mismo número de átomos pero con arreglo espacial diferente

Un átomo de carbono quiral tiene sus cuatroenlaces con grupos diferentes

Todos los carbohidratos, excepto la dihidroxiacetonaposeen uno o más átomos de carbono asimétricos

Las posibilidades de estereoisomería aumentan conforme el número de átomos de carbono es mayor, es igual a 2n, donde n es el número de centros asimétricos

Cuántos esteroisómeros tendrán las aldosas de 6 carbonos?

1

2

3

4

5

6La configuración del carbono 5 determina la designación D

Las aldosas de 6-C tienen 4 carbonos asimétricos. Hay 16 esteroisómeros (8 azúcares D- y 8 azúcares L-).

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Propiedades físicas:

1. Los monosacráridos son sólidos blancos, cristalinos, hidrosolubles y de sabor generalmente dulce.

2. Su propiedad física más importante es la capacidad de desviar el plano de la luz polarizada o poder rotatorio, debido a la ausencia de planos de simetría en su moléculas .

3. Cuando se disuelve en agua un monosacárido cristalino es frecuente ver que su poder rotatorio varía gradualmente con el tiempo hasta alcanzar un valor estable. Este cambio gradual del poder rotatorio recibe el nombre de mutarrotación

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4

1

2

3

4

5

6

Cando esta reacción se lleva a cabo entre el grupo aldehido del carbono 1 y el grupo alcohol del carbono 5 de la molécula de glucosa también se forma un hemiacetal

D-glucosa

1

2

3

4

5

6

Configuración α el OH se encuentra a la derecha del carbono anomérico*

Configuración β el OH se encuentra a la izquierda del carbono anomérico *

Proyecciones de Fischer de tres formas de la glucosa.

Las formas α y β pueden interconvertirse a través de la forma de cadena abierta.

α-D-glucosa β-D-glucosa

* *

1

2

3

4

5

6

α-D-glucosa β-D-glucosa

20D = +113° 20

D = + 52.7° 20D = +19°

Mutarrotación: cambio óptico de la glucosa en solución hasta llegar al equilibrio (+ 52.7°)

En el equilibrio = 35% forma y 65% forma .

D-glucosa

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5

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Debido a la naturaleza tetraédrica de los enlaces de carbono, se propone una configuración de los azúcares de tipo pirano más adecuada es en forma de “silla” o “bote” dependiendo del azúcar. La representación en “silla” del anillo de glucopiranosa se considera más adecuada que la proyección cíclica de Haworth.

Dos alternativas de conformación de silla de la -D-glucopiranosa.

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Cuál será el nombre correcto para estos carbohidratos?

A) D-fructosa (R. Fischer)

B) α -D-fructofuranosa

C) α-D-glucosa o α-D-glucopiranosa

D) β-D-glucosa o β -D-glucopiranosa

A B

C D

Enlace glucosídicoEl hidroxilo anomérico y un hidroxilo de otro azucar o algún otro compuesto pueden enlazarse , por eliminación de una molécula de agua:

R-OH + HO-R' R-O-R' + H2OPor ejemplo, cuando el metanol reacciona con el hidroxilo anomérico de la glucosa para formar un metil glucosido.

α D-glucopiranosa α D- metil glucopiranosa

Nombres?

• Cuando dos  monosacáridos se unen para formar un Disacárido.

• La reacción es similar a la condensación.

• Se elimina una molécula de agua.

Hay tres tipos de disacáridos importantes:

1. Sacarosa

2. Lactosa

3. Maltosa 

Enlace glicosídico

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Sacarosa, azúcar de mesa común, formada por la unión glucosídica entre los hidroxilos anoméricos de la glucosa y fructosa.

Lactosa, azúcar de la leche, formada de galactosa y glucosa, con enlaces β(14) del OH anomérico de la galactosa.

Se conoce como Azúcar invertido --- cuando se pone la sacarosa en solución, hay un cambio de rotación, de dextrorrotatoria (+66.5°) a levorrotatoria (-19.8°)..

Para nombrar los disacáridos

Se considera monosacáridoprincipal al que conserva sucarbono anomérico libre.

y se le antepone comosustituyente (dentro de unparéntesis) el monosacárido queutiliza el carbono anomérico enel enlace glucosídico, con laterminación “sil”

4-O-(D glucopiranosil) -D-glucopiranosa

En forma abreviada :

G (1 4 ) G

4-O-(β D glucopiranosil) -D-glucopiranosa

En forma abreviada :

G (1β 4 ) G

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4-O-(β D galactopiranosil) -D-glucopiranosa

En forma abreviada :

Ga (1β 4) G

2-O-( D glucopiranosil) –β D-fructofuranosa

En forma abreviada :

G (1 2β) F

Polisacáridos

Las plantas almacenan glucosa como amilosa y amilopectina que juntos constituyen los que se conoce como almidón. El almacenamiento de glucosa en forma polimérica disminuye el efecto osmótico sobre la célula.

Amilosa es un polímero de glucosa con enlaces (14). Presenta una forma helicoidal

El residuo terminal con un carbono anomérico C1 que no esta en enlace glucosídico se conoce como terminal reductor.

H O

OH

H

OHH

OH

CH2OH

HO H

H

OHH

OH

CH2OH

H

O

HH H O

OH

OHH

OH

CH2OH

HH H O

H

OHH

OH

CH2OH

H

OH

HH O

OH

OHH

OH

CH2OH

H

O

H

1

6

5

4

3

1

2

amylose

-Amilosa. Cadenas largas de unidades de glucosa sin ramificar. En forma de hélice

De pesos moleculares variables hasta 500 000

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La Amilopectina se disuelve en agua hirviendo, dando origen a disoluciones coloidales, opalescentes, que son estables a temperatura ambiente y dan color rojo violáceo con el iodo.

Glucógeno, el principal polímero de reserva de las células animales (hígado y músculoesquelético), similar en estructura a la amilopectina. Aunque con mayor número de ramificaciones ( 1 cada 12 unidades lineales) con enlaces de tipo (16).

Esta propiedad de alta ramificación permite la rápida liberación de las unidades de glucosacuando se requiere ( ejercicio muscular)

Con iodo da color rojo-naranja

Celulosa, el polisacárido estructural más abundante del las células vegetales, se localiza en paredes celulares. Son largas cadenas lineales de glucosa unidas por enlaces (14).Las cadenas , de glucosa adoptan una conformación extendida formando microfibrillas insolubles

Es una sustancia de difícil degradación en el tracto intestinal de la mayoría de los animales, a excepción de los rumiantes que tienen en el rumen abundantes poblaciones microbianas capaces de hidrolizarla con un sistema enzimático conocido como celulasa.

cellulose

H O

OH

H

OHH

OH

CH2OH

HO

H

OHH

OH

CH2OH

HO

H H O

O H

OHH

OH

CH2OH

HH O

H

OHH

OH

CH2OH

H

H

OHH O

O H

OHH

OH

CH2OH

HO

H H H H

1

6

5

4

3

1

2

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Celulosa: el biopolímero más abundante. Aprox 1011 tons/año son sintetizados y degradados

Polímero cristalino de glucosa. Degradado por hongos y bacterias

Cellulosa Celobiosa Glucosa

Constituye de 40-50% del peso seco de la madera

Fibras de celulosa de paredes celulares del alga Chaetomorpha melagonium.

CELULOSA: cadenas de 3000-10000 unidades de glucosa, unidas por enlaces glucosídicos ß 1,4

Celobiohidrolasa (CBH)Endo ß 1,4 glucanasa (EBG)

Celobiosa Celotriosaetc.

ß 1,4 glucosidasa

CBHEBG EBG EBG

BIODEGRADACIÓN

Es un homopolisacárido lineal de unidades de n-acetil β D-glucosamina

Igual que la celulosa, desempeña un papel estructural, con una notable resistencia mecánica pues las cadenas individuales se mantienen por enlaces de puentes de H.

Se encuentra en exoesqueletos de los invertebrados como insectos y crustáceos (langostas, camarón, cucarachas, etc.) y también en paredes celuares de diversas algas y hongos

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Paredes celulares de bacterias: Staphylococcus, Streptococcus, Bacillus

mureina

peptidoglicano

Ver enlacehttp://www.microbelibrary.org/microbelibrary/files/ccImages/Articleimages/Spencer/spencer_cellwall.html

Los grupos sanguíneos humanos A, B, AB, y O dependen del tipode oligosacárido de una glicoproteina superficial de los eritrocitos(glóbulos rojos).

•Los antígenos A y B son diferentes del O, por la adición de un monosacáridoextra : •N-acetilgalactosamina o Galactosa

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Función: DetoxificaciónEn muchos casos, los organismos deben encargarse de eliminar compuestos tóxicos que son muy poco solubles en agua, y que tienden a acumularse en tejidos con un alto contenido lipídico como el cerebro o el tejido adiposo. Estos compuestos pueden ser de diversa procedencia:

•Son productos de rutas metabólicas, que hay que eliminar o neutralizar de la forma más rápida posible (bilirrubina, hormonas esteroideas, etc.)•Producidos por otros organismos (los llamados metabolitos secundarios:toxinasvegetales, antibióticos, etc.)•compuestos de procedencia externa (xenobióticos: fármacos, drogas, insecticidas, pesticidas, aditivos alimentarios, etc.)

Una forma de deshacerse de estos compuestos es conjugarlos con un derivado de la glucosa: el ácido glucurónico para hacerlos más solubles en agua y así eliminarlos fácilmente por la orina o por otras vías.

H3-C-H ⇅

H3-C-OH⇅

H2-C=O⇅

H-COOH ⇅

O=C=O

# de átomosH4

3

2

1

0

Oxidación y reducción del Carbono# de átomos

O0

1

1

2

2

# de oxidaciónC-4

-1

0

+3

+4

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Propiedades químicas :Los monosacáridos tienen propiedades

correspondientes al grupo carbonilo y al grupo hidroxilo.

a) Capacidad reductora.-

Aunque las aldosas tienen su grupo carbonilo habitualmente enmascarado por el enlace hemiacetálico, son capaces de reducir en caliente y en medio alcalino el cobre. Este es el fundamento de las clásicas reacciones de Fehling y Benedict entre otras.

Solución de Benedict (g/L): 17.4 g CuSO4 .5H2O, 173 g de citrato de sodio y 100 g de carbonato de sodio anhidro.

D-Glucosa Ácido glucónicoColor

[azúcar]

mg/l

azul 0

Azul-verde 250

verde 500

amarillo 1000

naranja 2000

En un tubo de ensayo se vierten 5 mL de reactivo de Benedict y se calienta a ebullición. Se añaden 8 gotas de disolución del azúcar y se hierve un minuto

Las cetosas también tienen propiedades reductoras en medio alcalino por su fácil isomerización a través de formas enólicas intermedias a aldosas.

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Ag(NH3)2+

OH-

lactona

Espejo de plata

Ag°+

Otras reacciones de Identificación de azúcares

Reactivo de Tollens

Espectrofotometría:

-Reducción de ácido 3, 5 dinitro salicílico

-Antrona

Los extremos de la cadena carbonada de los monosacáridos pueden oxidarse para dar ácidos carboxílicos

Así se obtienen: C oxidado

Ácidos aldónicos 1

Ácidos urónicos terminal

Ácidos aldáricos ambos extremos

D-Glucosa

Nombres??

Glucónico Glucurónico Glucárico

Con la reducción del grupo carbonilo se forman alditoles (polioles de cadena abierta) que a veces han perdido el carácter asimétrico , por lo que ya no desviarán la luz polarizada.

A nivel fisiológico solo el glicerol y ribitol son de gran importancia biológica, que se forman a partir de gliceraldehido y ribosa.

glicerol

ribitol

NaBH4

NaBH4

gliceraldehido

ribosa