Carbohidratos... Química y aplicaciones

Química de carbohidratos Dra. Hégira Ramírez Dr. Jesús Romero

Moléculas con múltiples centros de quiralidad: Carbohidratos Grupo de compuestos que incluyen los azúcares, los almidones y la celulosa.

Cumplen funciones energéticas, estructurales, reconocimiento celular, constituyente de enzimas, ADN, ARN

Polihidroxialdehídos

Polihidroxicetonas

Carbohidratos Monosacáridos Clasificación Nº de átomos de carbono

Grupo funcional presente en la molécula Aldosas

Cetosas

Descriptores estereoquímicos

Configuración Absoluta R «Rectus» Derecho S «Sinester» Izquierdo

Configuración relativa D «Dexter» Derecho L «Laevus» Izquierdo

Descriptores ópticos

Desviación de la luz polarizada Levógiro (-) Dextrógiro (+)

Carbohidratos: Monosacáridos Monosacáridos mas simples Gliceraldehído

Dihidroxicetona Cetosa de 3 Carbonos

Aldosa de 3 Carbonos

Ceto-triosa

Aldo-triosa

Aquiral

1 Carbono Quiral CHO

CHO H

C

C3H6O3

OH

CH2OH

D-gliceraldehido

HO

C

H

CH2OH

L-gliceraldehido

Para decir cuál es el isómero D y cuál es el isómero L, se debe mirar el penúltimo átomo de carbono, el átomo de carbono quiral que esta mas alejado del grupo aldehído o cetona

Carbohidratos: Monosacรกridos Aldotetrosas Aldotetrosas Aldosa de 4 Carbonos 2 Carbono Quiral 2n= 4

L-eritrosa

D-eritrosa

L-Treosa

Enantiรณmero

D-Treosa Enantiรณmero

Diasterรณmero

Carbohidratos: Monosacáridos Aldopentosas Aldosa de 5 Carbonos 3 Carbono Quiral 2n= 8 aldopentosas diferentes

1

2

3

4

Epímero: son diasteroisómeros que difieren en la configuración de un único C asimétrico 1 y 2 : Epímeros

1 y 3 : Epímeros

2 y 4 : Epímeros

3 y 4 : Epímeros

Carbohidratos: Monosacรกridos Reacciones y propiedades de los monosacรกridos Contienen dos grupos funcionales reactivos Carbonilo

Hidroxilo

Reaccionan de forma intramolecular para formar un hemiacetal

Carbohidratos: Monosacáridos Proyección de Haworth

sir Walter Norman Haworth Premio Nobel de Química en 1937 Para carbohidratos de la serie d, la configuración del carbono anomérico es α si su grupo hidroxilo está hacia abajo y β si el grupo hidroxilo del carbono anomérico está hacia arriba.

Contribuyó al descubrimiento de que los carbohidratos existen en forma de hemiacetales cíclicos, más que en sus formas de cadena abierta.

Carbohidratos: Ciclaciรณn de Monosacรกridos Forma Piranosa

Carbohidratos: Ciclaciรณn de Monosacรกridos Forma Furanosa

Carbohidratos: Ciclación de Monosacáridos Diasteroisómeros: Anómeros La α-D-glucosa y la β-D-glucosa difieren en la posición del –OH del carbono hemiacetálico

El átomo de carbono donde se encontraba el grupo funcional aldehído/ cetona se vuelve quiral después de que se forma el hemiacetal cíclico.

Este átomo de carbono se denomina Carbono Anomérico.

Carbohidratos: Ciclación de Monosacáridos Mutarrotación Si se disuelve la α-D-glucosa y la β-D-glucosa, su rotación específica cambia a +52,7. El cambio gradual en la rotación específica se denomina mutorrotación

p.f. 146ºC Rotación Específica +112

p.f. 150ºC Rotación Específica +19

Se establece el equilibrio

37%

Menor al 1%

63%

Carbohidratos: Disacáridos

Disacáridos

Son azúcares compuestos de dos residuos de monosacáridos unidos por un enlace glucosídico

El enlace glucosídico R–OH + HO–R’

R–O–R’ H2O

Carbohidratos: Disacáridos Disacáridos

glucosa + fructosa  Sacarosa glucosa + galactosa  Lactosa glucosa + glucosa  Maltosa

El enlace glucosídico

El enlace que se forma entre el átomo de carbono anomérico, se combina con –OH del otro y produce un glucósido

Carbohidratos: Disacáridos Anotación de la estructura de los disacáridos - La secuencia se escribe empezando por el extremo no reductor en el lado izquierdo, y utilizando las abreviaturas (Ara, Fru, Gal, etc).

- Las formas anoméricas y enantioméricas se designan mediante prefijos α – ó D- La configuración del anillo se indica mediante un sufijo (p para piranosa y f para furanosa) - Los átomos entre los cuales se forman los enlaces glucosídicos se indican mediante números entre paréntesis, entre las designaciones de los residuos.

Carbohidratos: Disacรกridos

Disacáridos: Lactosa D-galactosa y D-glucosa

Aparece sólo en la Leche

Posee un enlace β (1 4) Es un azúcar con poder reductor Hidrólisis enzimática por la Lactasa

Disacáridos: Maltosa Dos residuos de D-glucosa Disacárido más sencillo

Obtenido de la degradación del almidón

Enlace entre el grupo hidroxilo del átomo de carbono 1 (C, anomérico) y el átomo de carbono 4 de la segunda glucosa.

Es un azúcar con poder reductor Enlace O-glicosídico es monocarbonílico

Disacáridos: Sacarosa α-D-glucosa y β-D-fructosa

Azúcar de mesa, obtenida comercialmente de la caña o remolacha

Enlace entre el grupo hidroxilo del átomo de carbono 1 (C, anomérico) de la α-Dglucosa y el átomo de carbono hemiacetal β-D-fructosa Es un azúcar no reductor Enlace O-glicosídico es dicarbonílico.

Polisacáridos - Denominados genéricamente como Glicanos.

- Blancos, amorfos, insípidos, insolubles en agua o forman soluciones coloidales.

- Unión de muchos monosacáridos mediante enlace O-glucosídico.

- No tienen poder reductor.

PolisacĂĄridos: Celulosa Formada por glucosas unidas fuertemente por enlaces glucosĂ­dicos, se encuentra en las paredes celulares de todas las plantas.

Polisacáridos: Almidón Cadenas de glucosa unidas linealmente, se encuentra almacenada en plantas, granos, semillas y tubérculos .

El almidón está formado por polímeros de diferente estructura:

● Amilosa: Son cadenas formadas por moléculas de glucosa unidas mediante enlaces glucosídicos, Adoptan una disposición helicoidal, suelen constituir del 25 al 30 % del almidón.

dos

Polisacáridos: Almidón ● Amilopectina: Constituye el 70-75 % restante. También está formada por moléculas de glucosa aunque en este caso conforma una cadena altamente ramificada por medio de enlaces glucosídicos.

Cadenas de amilopectina altamente ramificadas constituyen del 70 al 75% del almidón.