Carbohidratos

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL ECUADOR TRABAJO BIOMOLECULAS N° 1 FECHA: 29/04/2013 INTEGRANTES: • • • • •

Polet Flores Sandy Jácome Rebeca Martínez Maria Isabel Catillo Michelle Parra

TEMA: Carbohidratos Ø INTRODUCCION DE LOS CARBOHIDRATOS: Los carbohidratos (también llamados “hidratos de carbono”) son uno de los tres tipos de macronutrientes presentes en nuestra alimentación (los otros dos son las grasas y las proteínas). Existen en multitud de formas y se encuentran principalmente en los alimentos tipo almidón, como el pan, la pasta alimenticia y el arroz, así como en algunas bebidas, como los zumos de frutas y las bebidas endulzadas con azúcares. Los carbohidratos constituyen la fuente energética más importante del organismo y resultan imprescindibles para una alimentación variada y equilibrada.

Todos los carbohidratos están formados por unidades estructurales de azúcares, que se pueden clasificar según el número de unidades de azúcar que se combinen en una molécula. La glucosa, la fructosa y la galactosa son ejemplos destacados de los azúcares constituidos por una sola unidad (de azúcar); dicho tipo de azúcares se conocen también como “monosacáridos”. A los azúcares constituidos por dos unidades se le denomina “disacáridos”; los disacáridos más ampliamente conocidos son la sacarosa (“azúcar de mesa”) y la lactosa (el azúcar de la leche). La tabla siguiente muestra los principales tipos de carbohidratos alimenticios.

Ø CLASIFICACION:

MONOSACARIDOS: Los monosacáridos están agrupados químicamente en 2 familias: los azúcares aldosa y los azúcares cetosa. Loa azúcares más comunes son pentosas y hexosas. Las pentosas más comunes son Dxilosa y L-aabinosa, siendo ambas aldosas, mientras que los azucares hexosa más comúnes son: D-glucosa. D- galactosa, D-manosa y Dfructosa. D-glucosa, D-galactosa y D-manosa son aldosas.

Desde el punto de vista de ingrediente alimenticio, la D-fructosa es el único azúcar cetosa común en planta. El resto de azucares de 5 a 6 carbonos son desconocidos o raramente encontrados en la naturaleza y se designan usualmente como azucares raros. De los monosacáridos comúnmente encontrados en plantas. Solamente glucosa y fructosa se encuentran no combinados.

Ejemplos: Glucosa, fructosa, galactosa.

DISACARIDOS: Son un tipo de glúcidos formados por la condensación (unión) de dos azúcares monosacáridos iguales o distintos mediante un enlace O-glucosídico (con pérdida de una molécula de agua)pues se establece en forma de éter siendo un átomo de oxigeno el que une cada pareja de monosacáridos, mono o dicarbonílico, que además puede ser α o β en función del -OH hemiacetal o hemicetal.

Ejemplos: Sacarosa, lactosa, maltosa.

POLISACARIDOS: Los polisacáridos están compuestos por más de 20 unidades de monosacárido. Con frecuencia son clasificados como almidones y no almidones. Los polisacáridos almidones representan una

fuente de energía en los humanos, mientras que los polisacáridos no almidones generalmente son digestibles y son importantes para mantener la salud intestinal.

Los polisacáridos son un grupo muy diversos de compuestos. Pueden consistir de un tipo de azúcar (homoglucanos) o varios tipos de azúcares (heteroglucanos), pueden ser ramificados o no y también pueden variar en el tipo en enlace. La estructura tridimensional o conformación de las cadenas de polisacáridos está determinada por las unidades monosacáridas y la posición y tipo de enlaces glicosídicos. Por ejemplo, los polisacáridos con enlaces α-(1-4)-D-glucosilo o enlaces β-(1-3)-D-glucosilo forman hélices huecas, mientras que aquellos con enlaces β-(1-4)-Dglucosilo forman conformaciones tipo listón. Las conformaciones tipo listón y de hélice hueca son las 2 conformaciones básicas de cadena. La mayoría de carbohidratos que se encuentran en la naturaleza ocurren en la forma de polímeros de alto peso molecular llamados polisacáridos. Los bloques monoméricos para construir los polisacáridos pueden ser muy variados; en todos los casos, de todas maneras, el monosacárido predominante que se encuentra en los polisacáridos es la D-glucosa. Cuando los polisacáridos están compuestos de un solo tipo de monosacárido, se llaman homopolisacárido. Los polisacáridos compuestos por más de un tipo de monosacáridos se llaman heteropolisacáridos. Se necesitan más de 10 unidades de azúcar y a veces hasta miles de unidades para formar los polisacáridos. El almidón es la principal reserva de energía de las hortalizas de raíz y los cereales. Está formado por largas cadenas de glucosa en forma de gránulos, cuyo tamaño y forma varían según el vegetal del que forma parte. El equivalente de los almidones en los animales y en los seres humanos es el llamado “glucógeno”.

Ejemplos: Amilosa, amilopectina, maltodextrinas POLISACARIDOS NO SEMEJANTES AL ALMIDON: Los polisacáridos sin almidón son los principales componentes de la fibra alimenticia. Comprenden: celulosa, hemicelulosa, inulina, pectinas y gomas.

La celulosa es el componente principal de las paredes celulares vegetales y está formada por miles de unidades de glucosa. Los distintos componentes de la fibra alimenticia tienen diferentes propiedades y estructuras físicas.

Una característica distintiva de la fibra alimenticia es que no puede ser digerida por los seres humanos. Sin embargo, algunos tipos de fibra pueden ser metabolizados por las bacterias intestinales, dando lugar a compuestos que las células intestinales humanas sí que pueden utilizar para la producción de energía. En cualquier caso, por no poder ser digerida por los seres humanos, la fibra tiene un menor contenido energético medio que la mayoría de los demás carbohidratos Ejemplos: Celulosa, pectinas, hemicelulosas, gomas, inulina.

Ø ¿QUE SON LOS ACETALES Y HEMIACETALES? ü ACETALES: Es una molécula con dos grupos alcoxi, unidos a un mismo átomo, en los acetales al menos una de las valencias la ocupa un átomo de hidrógeno. Los acetales son compuestos orgánicos formados por la adición de moléculas de alcohol a las moléculas de aldehído. Si una molécula de aldehído (RCHO) reacciona con una molécula de alcohol (R1 OH) un hemiacetal se forma (RCH (OH) ouna). Los anillos de azúcares aldosa son hemiacetales. Una nueva reacción con una segunda molécula de alcohol produce un acetal completo (RCH (O 1 ) 2 ). Es común referirse a los dos tipos de compuesto simplemente como acetales.

La formación de acetales es reversible; los acetales pueden ser hidrolizados de nuevo a aldehídos en soluciones ácidas. En síntesis química aldehído grupos orgánicos se han convertido en grupos acetal para protegerlos antes de realizar otras reacciones en diferentes grupos en la molécula. ü HEMIACETALES: Es una molécula que contiene un grupo hidroxilo OH y un residuo alcóxido -OR unidos a un mismo átomo de carbono.

Se forma por reacción de adición nucleófila de un aldehído con un alcohol. Los alcoholes se adicionan también a aldehídos y cetonas, los productos formados se llaman hemiacetales. Estas reacciones son equilibrios desplazados hacia el carbonilo inicial, excepto los formados a partir de carbonilos muy reactivos como el metanal

Ø PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS DE LOS CARBOHIDRATOS:

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POPIEDADES FISICAS: Reaccionan facilmente a los halógenos.

Forman un numero alto de sustancias El carbono se puede unir consigo mismo El enlace fundamental es el covalente Son sensibles al calor En general son insolubles en agua Solubles en solventes organicos (no polares) No son buenos conductores de la aelctricidad Sus reacciones son lentas Su combustión produce CO2 +H2O Presentan isomería El carbono presenta los tres tipos de hibridación.

PROPIEDADES QUIMICAS:

§ Los carbohidratos glúcidos o hidrato de carbón, constituyen un conjunto de compuestos químicos de naturaleza organica, implicados por consiguiente en los procesos vitales, cuyas moléculas están integradas por atomos de carbono, hidrogeno y oxigeno. Los mas sencillos son los azucares simples o monosacáridos, que contienen un grupo aldehído o cetona: el mas importante es la glucosa. Dos moléculas monosacaridas unidas por un atomo de oxigeno, con la eliminación de una molecula de agua, producen un disacárido, siendo los mas importantes: la sacarosa, la maltosa y la lactosa.

ESTEREOISOMEROS Son sustancias cuyas moléculas tienen el mismo número y tipo de átomos ubicados en el mismo orden, diferenciándose únicamente en el arreglo de sus átomos.

ISOMERIA D Y L: Cuando se aplica esta convención se denomina isómero D al que presenta el grupo funcional a la derecha del espectador e isómero L al que lo tiene hacia la izquierda (tabla inferior).

• En los azucares se considera grupo funcional al grupo OH del penúltimo carbono (por ser el carbono asimétrico mas alejado del grupo aldehído o cetona).

• En los aminoácidos se considera grupo funcional al grupo amino (NH2) del segundo carbono (carbono alfa).

En la tabla que se presenta se ilustra el caso del gliceraldehido y el de un aminoácido.

La nomenclatura D-L no indica si el compuesto es dextrógiro o levógiro. En el caso del gliceraldehído, el isómero D es dextrógiro, y se indica con el signo (+), pero no siempre tiene por qué ser así. La nomenclatura D-L es inequívoca para designar la configuración de isómeros con un solo carbono asimétrico. Sin embargo, cuando en una molécula hay varios centros de asimetría es más conveniente utilizar el sistema propuesto por Cahn, Ingold y Prelog Ø ENANTIOMEROS: Cuando un objeto presenta quiridad se dice que un objeto y su imagen especular son enamtiómeros.

Propiedades de los enantiómeros.

1.- Poseen iguales propiedades físicas (solubilidadm punto de ebullición, punto de fusión, densidad e índice de refracción) 2.- Hacen rotar la luz polarizada en diferentes planos en un cierto ángulo y por lo tanto presentan actividad ópta.

3.- Son compuestos diferentes y con nombres diferentes.

4.- Interactúan diferente con enzimas y en reacciones biológicas. Ø EPIMEROS: Es un estereoisómero de otro compuesto que tiene una configuración diferente en uno solo de sus centros estereogénicos. Cuando se incorpora un epímero a una estructura en anillo, es llamado anómero. Los epímeros ocurren con frecuencia en los carbohidratos, por ejemplo la D-glucosa y la D-manosa difieren en C2, el primer átomo de carbono quiral, por lo tanto son epímeros en C2

Ø PROYECCIONES DE FISHER: La proyección de Fisher es una forma de representar una molécula tridimensional en una superficie bidimensional. Para transformar la representación tridimensional de una molécula con un estereocentro en una proyección de Fisher se sigue los siguientes pasos: 1.- Se orienta la estructura de manera que el carbono del estereocentro quede contenido en el plano del papel, dos de los sustituyentes se dirijan hacia el observador y los otros dos sustituyentes se alejen del observador:

2.- Con la orientación correcta se proyectan los dos enlaces que se acercan al observador en la horizontal y los dos enlaces que se alejan del observador en la vertical.

Ø PERSPECCIONES DE HAWORTH: La proyección de Haworth es una forma común de representar la fórmula estructural cíclica de los monosacáridos con una perspectiva tridimensional simple.

• El carbono es el átomo implícito. En el ejemplo de arriba, los átomos numerados del 1 al 6 son todos carbonos. El carbono 1 es conocido como carbono anomérico • Los átomos de hidrógeno en los carbonos son también implícitos. En el ejemplo, los carbonos 1 a 6 tienen átomos de hidrógeno no representados.

• Las líneas más gruesas indican los átomos más cercanos al observador, en este caso los átomos 2 y 3 (incluyendo sus correspondientes grupos -OH).

Los átomos 1 y 4 estarían algo más distantes, y los restantes 5 y 6 serían los más alejados del observador.

Proyeccion haworth; En disolución, los monosacáridos pequeños se encuentran en forma lineal, mientras que las moléculas más grandes ciclan su estructura. La estructura lineal recibe el nombre de Proyección de Fischer; la estructura ciclada de Proyección de Haworth. En la representación de Haworth la cadena carbonada se cicla situada sobre un plano. Los radicales de la cadena se encuentran por encima o por debajo de ese plano. La estructura ciclada se consigue en aldopentosas y hexosas.

El enlace de ciclación se genera entre el carbono que posee el grupo funcional y el carbono asimétrico más alejado del grupo funcional. Cuando el carbono tiene un grupo aldehído, como grupo funcional, el enlace recibe el nombre de hemiacetálico. Cuando el carbono tiene un grupo cetona, como grupo funcional, el enlace recibe el nombre de hemicetálico. Ø ENLACE GLUCOSIDICO: En el ámbito de los glúcidos, el enlace O-glucosídico es el enlace mediante el cual se unen entre sí dos o más monosacáridos formando disacáridos o polisacáridos, respectivamente. Su denominación más correcta es enlace O-glucosídico pues se establece en forma de éter siendo un átomo de oxígeno el que une cada pareja de monosacáridos.

Esquema del enlace O-glucosídico entre dos monosacáridos En el esquema, se unen dos moléculas de α-D-glucosa (son α porque el grupo OH del carbono anomérico está en posición trans con respecto al CH2OH).

En el enlace O-glucosídico reacciona el grupo OH (hidroxilo) del carbono anomérico del primer monosácarido con un OH unido a un carbono (anomérico o no) del segundo monosacárido. Se forma un disacárido y una molécula de agua.

El proceso es realmente una condensación, se denomina deshidratación por la característica de la pérdida de la molécula de agua, al igual que ocurre en la formación del enlace peptídico). Si la reacción de los OH provienen de los dos carbonos anómericos, el disacárido serádicarbonílico y no tendrá poder reductor.

Sin embargo, si en el enlace participan los OHde un carbono anomérico y de otro carbono no anomérico, el disacárido serámonocarbonílico y tendrá poder reductor (ya que queda un grupo OH libre en el otro carbono anómerico). Este hecho se puede comprobar exprimentalmente mediante la reacción con el reactivo de Fehling o con el reactivo de Tollens. Al final del proceso ambos monosacáridos quedarán unidos por un oxígeno (O), de ahí que el enlace se llame O-glicosídico NOMENCLATURA: Para nombrar el disacárido obtenido: Se escribe el primer monosacárido implicado añadiéndole la terminación -osil.

Se escribe entre paréntesis y con una flecha los carbonos cuyos OH intevienen en el proceso (X → X`).

Se escribe el segundo monosacárido. Si el enlace es dicarbonílico terminado en -ósido, si el enlace es monocarbonílico terminado en -osa.

Así el ejemplo del esquema será: α-D-glucopiranosil (1→4) α-D-glucopiranosa Ø PIRANOSA Y FURANOSA: PIRANOSA: es un término colectivo para los carbohidratos que tienen una estructura química que incluye un anillo de seis miembros, consistente de cinco átomos de carbono y un átomo de oxígeno, al que se acoplan los sustituyentes oxigenados. El nombre deriva de su similitud al heterocíclico oxigenado pirano, pero el anillo de piranosa no tiene enlaces dobles. Una piranosa en la que el grupo hidroxilo OH anomérico en C-1 han sido convertidos a un grupo OR es denominado un piranósido.

FURANOSA: Es un término colectivo para carbohidratos que tienen una estructura química pentagonal que incluye un anillo de cuatro átomos de carbono y uno deoxígeno. El nombre deriva de su similitud con el compuesto heterocíclico furano, aunque una furanosa no presenta enlaces dobles

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