Glúcidos

PRESENTACIÓN

Glúcidos

Primer trimestre

ÍNDICE

1. Concepto de glúcido

8. Actividades

2. Clasificación

3. Monosacáridos. propiedades

4. Ciclación

5. Ósidos. Enlace

6. Disacáridos

7. Polisacáridos.

Autoría de imágenes

concepto de glúcido

• Biomolécula orgánica formada principalmente por C, H, O Algunos glúcidos pueden contener otros elementos como P, N y S.

• Monómeros con una cadena de 3 a 6 átomo de carbono (raramente 7).

• Grupos funcionales: un grupo carbonilo y varios grupos hidróxilo.

• Poder reductor. Algunos glúcidos poseen poder reductor (ellos se oxidan).
• Algunos presentan sabor dulce.
• Gran contenido energético (liberado en su oxidación)

CnH2nOn

clasificación

Podemos clasificar a los glúcidos en dos grandes grupos

ÓsidosSon polímeros, se descomponen en otros más sencillos.

Monosacáridos u osasSon monómeros, no se pueden descomponer en otros más sencillos.

Cetosas

Holósidos- Disacáridos (2) - Oligosacáridos (2-10) - Polisacáridos (>10)

HeterósidosContienen una parte no glucídica (glucolípidos y glucoproteínas)

Aldosas

monosacáridos

Son moléculas sencillas que tienen entre 3-7 átomos de carbono. Son polialcoholes. Todos los átomos de carbono están unidos a un grupo hidroxilo (-OH) excepto uno, que tiene un grupo carbonilo ( =O).

• Aldehído (extremo de la cadena). Polihidroxialdehídos.
• Cetona ( en el C más próximo al terminal, C2). Polihidroxicetonas.

El resto de enlaces del carbono (hasta 4) vienen completados con hidrógeno ( -H ). Pueden tener una estructura lineal, ramificada o cíclica.

Monosacáridos más sencillos

Clasificación y nomenclatura

Según el grupo funcional:

• Aldosas si el grupo es aldehído.
• Cetosas si el grupo funcional es cetona.

Según el número de átomos de carbono que tienen:

• Triosas (3)

• Hexosas (6)

• Tetrosas (4)

• Pentosas (5)

Propiedades

• Poder reductor. Gracias a la presencia del grupo carbonilo, puede oxidarse generando la reducción en otra molécula.

El H del grupo carbonilo es oxidado, de modo que otra molécula se reduce.

Generalmente el glúcido en medio acuoso permanece formando un anillo cerrado pero una pequeña proporción mantiene el anillo abierto (cerca del 0'003%), dejando el grupo funcional libre.

Fórmulas y representaciones

Ejemplos de la glucosa

Fórmulas moléculares

Fórmulas estructurales

Lineales

Cíclicas

CnH2nOn

Generalmente responden a esta proporción, donde n indica el número de átomos de cada clase

Proyección de Haworth. Formulas planas de los anillos. Los grupos que en la forma lineal están a la derecha se colocan hacía abajo, y los que están a la izquierda hacía arriba.

• Furanosas. Anillo pentagonal.
• Piranosas. Anillo hexagonal

-Forma trans -Forma cis

Proyección de Fisher. Todos los átomos vienen representados en el mismo plano. Grupo funcional en el extremo superior y el alcohol primario (CH2OH) en el inferior. Los grupos hidroxilos y los hidrógenos a los lados.

Propiedades

• Solubles en agua ya que los grupos OH interaccionan con las moléculas de agua generando puentes de hidrógeno con ellas.

Monosacárido reaccionando con moléculas de agua

Prueba de identificación de glúcidos. Prueba de Benedict o de fehling. En ambas pruebas se utiliza un reactivo que al reducirse cambia de color de modo que, considerando el poder reductor de los glúcidos, si apreciamos el cambio de coloración podemos deducir la presencia del glúcido. En ambas pruebas se emplea el Cu.

El ión Cu+ pp como óxido de cobre

ión cúprico

Esta característica veremos más adelante que no la conservan todos los glúcidos.

• Son sólidos, cristalinos, de color blanco y de sabor dulce.

• Isomería. Son isómeros dos glúcidos cuando tienen misma fórmula química pero diferente estructura, lo que genera que las características pueden ser diferentes. Podemos clasificar la isomería en: isomería estructural, isomería espacial e isomería óptica.

Isomería estructural o de función

Glúcidos con misma fórmula química pero diferente grupo funcional.

Isomería espacial o estereosiomería

Gracias a la presencia de carbonos asiméricos o quirales (el átomo de carbono está enlazado con cuatro átomos diferentes). Los estereoisómeros son moléculas que tienen las mimas conexiones átomo a átomo pero diferente orientación espacial de los mimos.

El número de isómeros espaciales dependerá del número de carbonos asimétricos o quirales. Se representa como 2n donde n es el número de carbonos asimétricos. La dihidroxiacetona no tiene ningún carbono asimétrico, no presenta estereoisómeros.

Dos tipos de estereoisómeros:

• Enantiómeros o enantiomorfos. Todos los grupos alcohol (-OH) se disponen en posición contraria. Son imágenes especulares, no superponibles.

Según la posición del -OH del carbono asimétrico más adelado del grupo funcional distinguimos entre serie D (derecha) o serie L (izquierda). La serie D predomina en la naturaleza.

• Epímeros. Únicamente difieren en la posición de un -OH de un carbono asimétrico.

Isomería óptica

Los isómeros ópticos desvían el plano de luz polarizada en distintos sentidos debido a la presencia de carbono asimétricos. Si lo hacen a la derecha son dextrógiros (+), hacia la izquierda levógiros (-).

Esta cualidad es independiente de su pertenencia a la serie D o L

Actividades

¿Qué tipo de isomería presentan ...?

¿Cuántos isómeros presentará...?

Estructura cíclica de los monosacáridos

En disolución acuosa los monosacáridos de más de 5 átomos de carbono forman estructuras cíclicas.

El nombre del enlace depende de si es aldehído o cetona.

Ciclación fructosa - Enlace hemicetálico

Ciclación

Ciclación glucosa - Enlace hemiacetálico

Ciclación glucosa

GIF ciclación

Como consecuencia de la ciclación surge un nuevo carbono asimétrico denominado carbono anomérico dando lugar a dos nuevos isómeros espaciales.

En la serie «D», por convención si la disposición del OH es hacia arriba lo llamamos beta, y si es hacia abajo lo denominamos alfa. Ocurre lo contrario en la serie «L», donde el OH hacia arriba indica el confórmero alfa, y hacia abajo, el beta. Vemos que es de la serie D o L fijándonos en la disposición del H del penúltimo C. Si el H cae para abajo es serie D. Si el H está hacia arriba es serie L.

La mutarrotación es un fenómeno que ocurre en monosacáridos referido a la rotación que sufre el carbono anomérico al pasar de un confórmero al otro, de alfa a beta o viceversa. Para pasar de un estado al otro debe pasar primero por el estado de cadena abierta.

Aclaración sobre los anillos de piranosa.

Los anillos no son en realidad planos, adoptan un configuración espacial diferente. Dos posibilidades:

• Forma trans o E (en silla de montar)
• Forma cis o Z (o de nave)

Principales monosacáridos de interés

Derivados de los monosacáridos

Desoxiazúcares. Monosacáridos reducidos que han perdido un grupo hidroxilo.Por ejemplo la 2-desoxirribosa del ADN.

Polialcoholes. Monosacáridos en los que se reduce el grupo carbonílico a alcohol.

Azúcares-fosfato. Monosacáridos unidos mediante enlace éster a un grupo fosfato. Están en el citoplasma de todas las células y son intermediarios del metabolismo de glúcidos.

Aminoazúcares. Monosacáridos en los que un grupo alcohol se ha sustituido por un grupo amino.

Azúcares ácidos. Monosacáridos en los que se oxida un grupo aldehído o hidroxilo formando un carboxilo (-COOH).

Ósidos

La unión de dos o más monosacáridos con un enlace covalente (enlace O-glucosídico) forma un ósido.

Fuerzas ión dipolo.

Reaccionan dos grupos -OH de las dos moléculas, se forma una molécula de agua (El C de la primera molécula que participa siempre es el denominado anomérico, es el C que poseía antes de ciclarse el grupo carbonilo)

Enlace glucosídico

Enlace monocarbonílico y dicarbonílico

Dependiendo de si el grupo carbonílico del segundo monosacárido esté implicado o no en el enlace O-glucosídico hablamos de enlace monocarbonílico o dicarbonílico.

El disacárido formado mantiene el poder reductor gracias a que queda un carbono anomérico libre (del segundo monosacárido).

El disacárido formado no mantiene el poder reductor ya que no queda ningún carbono anomérico libre.

Dependiendo de la cantidad de monosacáridos que se unan y si participa alguna forma no glucídica clasificamos en:

• Oligosacáridos (incluyendo los disacáridos). Formados por un pequeño grupo de monosacáridos. Su masa molecular es pequeña y son solubles en agua. Algunos conservan el poder reductor.
• Polisacáridos (más de 10 monosacáridos)

disacáridos

Disacáridos

GIF

Se forman por la unión de dos monosacáridos. Son los oligosacáridos más comunes en la naturaleza.

Nomenclatura

1. Nombre del primer monosacárido indicando su conformación (pirano o furano), acabado en -osil
2. El número de los carbonos implicados en el enlace, entre paréntesis y separados por una flecha.
3. Nombre del segundo monosacárido indicando su conformación (furano o pirano), acabado en -osa (monocarbonílico) o en -ósido (dicarbonílico).

Por ejemplo: la lactosa es β-D-galactopiranosil-(1→4) β/α-D-glucopiranosa

Lactosa. Unión de glucosa (β/α) y β galactosa. Tiene poder reductor.β-D-galactopiranosil-(1→4)-β/α-D-glucopiranosa

Maltosa. Formada por dos moléculas de D-glucosa, se obtiene por la hidrólisis del almidón. Enlace α(1→4) Tiene poder reductor.α-D-glucopiranosil-(1→4)-β/α-D-glucopiranosa

Sacarosa. Unión de α-D glucosa y β-D fructosa. Es dicarbonílico, de ahí que carezca de poder reductor. α-D-glucopiranosil (1→2) β-D-fructofuranósido

Celobiosa. Unión de dos moléculas de β-D-glucosa. Se obtiene con la degradación de la celulosa. Tiene poder reductor. β-D-glucopiranosil (1→4) β-D-glucopiranosa

polisacáridos

Polímeros de monosacáridos unidos por enlaces O-glucosídicos. Formados por cadenas muy largas de monosacáridos o derivados de monosacáridos (desde diez a centenares o miles). Las cadenas pueden tener ramificaciones. Poco solubles en agua, no tienen sabor dulce, no son cristalizables. Función energética y estructural.

Clasificación

1. Homopolisacáridos. Formados por un solo tipo de monosacárido o derivado de él.
2. Heteropolisacáridos. Formados por más de un tipo de monosacárido o derivado de él.

Polisacáridos

Homopolisacáridos

Los homopolisacáridos más importantes: almidón, glucógeno, celulosa y quitina.

Formado por la unión de una cadena de amilosa y otra de amilopeptina.

• Amilosa. Polímero de cadenas lineales de α-D-Glucosa. Unidas por enlaces α (1 →4)
• Amilopectina. Polímero de cadenas ramificadas de α-D-Glucosa. En cadenas lineales enlaces α (1 →4), cada 24-30 unidades una ramificación, y enlace α (1 →6) en los puntos de ramificación

Almidón. Principal reserva energética en plantas.

CaCO3 (carbonato de calcio)

Enzimas degradativas:

• Amilasa rompe los enlaces α (1 →4)
• Glucosidas hidroliza los enlaces α (1 →6)
• Maltasa hidroliza unidades de maltosa generadas como resultado de la acción de la amilasa los enlaces α (1 →4)

Celulosa

Glucógeno

Quitina

capas de celulosa

Función estructural (paredes vegetales). Cadenas lineales de β-D-Glucosa unidas por enlace β (1 →4). Se disponen diferentes cadenas lineales en paralelo y son estabilizadas por puentes de hidrógeno. La enzima celulosa rompe los enlaces.

Cadena lineal quitina

Estructura del glucógeno

Función estructural (paredes de hongos y exosqueletos). Polímero de N-acetil-D-glucosamina unidos mediante enlaces β (1 →4). La presencia del grupo N-acetil-D-glucosamina permite la formación de más puentes de hidrógeno que en la celulosa.

Principal reserva energética en animales. Formado por la unión de α-D-Glucosa. unidas por enlaces α (1 →4). Tiene ramificaciones cada 8-12 unidades con enlace α (1 →6). Es más compacto que el almidón.Dos enzimas: la glucógeno-fosforilasa (rompe los enlaces α (1 →4)) y la glucosidasa (rompe los enlaces α (1 →6))

Heteropolisacáridos

Algunos de los homopolisacáridos más importantes: hemicelulosas, pectinas, agar y mucopolisacáridos.

• Hemicelulosas. Formadas por cadenas lineales de pentosas y hexosas. En paredes vegetales.
• Pectinas. Largas cadenas de resíduos de ácido galacturónico. Se intercalan algunos resduos de ramnosa con ramificaciones de galactosa, arabinosa y xilosa. En paredes vegetales.
• Agar. Formado por unidades de D y L-Galactosa. Algunos restos unidos a ácido esterificado. En paredes vegetales de algunas algas.
• Mucopolisacáridos. Formados por D.glucosamina y D-galactosamina. Unidos además con ácido glucorónico. Tejidos animales.

Destaca:- Ácido hialurónico- Heparina

Heterósidos

Formadas por una parte glucídica y otra parte no glucídica (aglucón).

• Glucolípidos. La parte no glucídica es un lípido, denominado ceramida. Los encontramos en la membrana plasmática.

CerebrósidosGangliósidos

• Glucoproteidos. La parte no glucídica es de naturaleza proteica, - - - ---Peptidoglucanos o mureínas. Pared celular bacteriana. Polímeros de un disacárido formado por la unión de aminoazúcares.

Mucoproteínas. Proteína unida a mucopolisacáridos como el ácido hialurónico. Glucoproteínas. Proteína con fracción glucídica. Glucocálix, hormonas fibrinógeno.

Actividades

En tu libro encontrarás muchos ejercicios para poder prácticar los contenidos estudiados. Algunos destacados son: Página 45 Aldosas y cetosas Página 48 el 5 Página 51 el 9 Página 56 el 8 Página 57 el 14 Página 68 el 2, 3, 5 y 10 Página 69 el 14 Puedes ir haciendo las actividades, comprobar si las tienes bien y preguntar las dudas que te surjan.

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