tema de glúcidos (COU)

Unidad 3: Glúcidos
Programa:
1. Generalidades.
2. Monosacáridos.
3. Disacáridos
4. Polisacáridos: almidón y celulosa.
Actividades de apoyo:
1. Lecturas complemetarias: Por qué el azúcar es dulce.
2. Cuetiones del tema.
3. Estudio del carácter reductor de un monosacárido, disacárido y polisacárido.
Bibliografía:
1. Helena Curtis: Biología. Panamericana.
2. Leheninger: Curso breve de bioquímica. Omega.
3. Libros de texto.
4. V. Dualde. Cuadernos de prácticas de biología. ECIR.
1. Generalidades:
· Glúcidos, Azúcares, Hidratos de Carbono o Carbohidratos.
· Átomos: C, H y O Þ CnH2nOn Þ (CH2O)n
· Los glúcidos son Polihidroxialdehidos o Polihidroxicetonas.
· Clasificación:
Glúcidos
Polisacáridos
Disacáridos
Monosacáridos
Heptosas
Triosas
Celulosa
Almidón
Glucógeno
hexosas
Tetrosas
Pentosas
Estas puedes ser:
- ALDOSAS
- CETOSAS
2. Monosacáridos:
· Poseen de 3 a 8 átomos de carbono
· Son sólidos y blancos
· Carácter reductor
· Son lineales si sólo tienen 3 o 4 carbonos
· Son cíclicos si tienen 5 o más carbonos.
LAS TRIOSAS: (C3H6O3) Þ
a) aldotriosa (gliceraldehido)
b) cetotriosa (dihidroxiacetona)
O
1
C
H
H C OH
El carbono 2 tiene sus 4 sustituyentes o valencias saturadas
con radicales diferentes; se trata de un carbono asimétrico.
2
3
H C
OH
D-Gliceraldehido
L-Gliceraldehido
CHO
CHO
H
H
CHO
CHO
C
OH
OH C
CH2OH
CH 2 OH
Sim etría
c
c
OH
H
H
OH
Sim etría
CH2 OH
CH2 OH
H
TRIOSAS
O
TETROSAS
H
H C OH
C
C
O
CH2OH
CH2OH
D-Gliceraldehido
C
H
OH
OH
C
H
H C
OH
OH C
H
H
C H
OH
H C
D Eritrosa L-Eritrosa
H C
OH C
OH
H
OH
H
CH2 OH
CH2 OH
D-Treosa
L-Treosa
CH2 OH
CH2 OH
Dihidroxiacetona
C
C
H
H C
O
O
O
O
CH2OH
C
PENTOSAS
O
O
C
H
H
C
H
C
H
C
C
H
OH
H
C
H
OH
H
C
OH
H
C
O
C
H
C
OH
OH
OH
C
H
H
C
OH
OH
H
OH
H
C
OH
C
OH
C
O
H
C
OH
H
C
OH
CH2 O H
C H2 O H
D-2-Desoxirribosa
C H2 O H
H
C H
H
CH2 O H
C H2 O H
D-Ribosa
O
C
CH2 O H
D-Arabinosa
D-Xilosa
D-Ribulosa
HEXOSAS
O
H
H
C OH
C
C
H
O
O
O
C
C H2 O H
C
C
O
OH
C
H
H
OH
C
H
H
C
OH
H
C OH
OH
C
H
H
OH
C
H
H
C
OH
H
C
OH
OH
C
H
H
C
OH
H
C
OH
OH
C
H
OH
C
H
OH
C
H
H
C
OH
OH
C
H
H
C
OH
H
C
OH
CH2 O H
C H2 O H
C H2 O H
D-Glucosa
D-Galactosa
D-Manosa
CH2 O H
CH2 O H
L-Glucosa
D-Fructosa
En el C1 o en el C2 se situa el grupo carbonilo consiste en un carbono unido a un oxígeno mediante un
doble enlace; se encuentra en aldehidos y cetonas:
R
C
O
H
R
C
O
Aldehido
Cetona
* Cuando los glúcidos tienen más de un átomo de carbóno asimétrico la configuración D ó L se determina
tomando como referencia el carbono asimétrico más alejado del grupo carbonilo: el OH a la derecha =
forma D; OH a la Izquierda = forma L.
ISOMERÍA
Isómeros: Son moléculas que teniendo la misma fórmula empírica presentan
diferencias en la fórmula desarrollada:
CH3-CH-CH2-CH2-CH3
CH3-CH2-CH-CH2-CH3
CH3
CH3
Isómeros ópticos o Estereoisómeros: Son compuestos que tienen los mismos átomos
unidos entre sí, además:
Los isómeros ópticos deben tener al menos un carbono asimétrico.
El
criterio fundamental es que los dos isómeros no sean superponibles con un movimiento
rotacional:
D-Gliceraldehido
L-Gliceraldehido
CHO
CHO
H C
OH
OH C
H
CH2OH
CH 2 OH
Sim etría
La presencia de carbonos asimétricos dan a éstas moléculas actividad óptica.
Luz polarizada en el plano: es aquella cuyos rayos están orientados en una sóla
dirección.
Esquema de un POLARÍMETRO
La polarización se consigue haciendo pasar la luz a través de un cristal de
calcita. Las disoluciones que contienen un isómero óptico pueden actuar de la misma
forma que el cristal de cuarzo, es decir, desvían la luz polarizada hacia la derecha o
hacia la izquierda. El rayo así refractado surge con otro plano de polarización.
Si el desvio ocurre hacia la derecha la sustancia será dextrógira y, se le señala
con el símbolo (+) para diferenciarlas de las (-) que representan a las sustancia levógira,
pues ésta desvía la luz polarizada hacia la izquierda.
Todos los isómeros ópticos ó antípodas ópticos debes ser (+) o si no serán (-). Si
además dos isómeros resultan ser imágenes especulares, a éstos, se le llamarán:
Enantiómeros o estructuras enantiomorfas, son isómeros ópticos, siendo dos
estructuras cuyas imágenes son especulares: Ello nos lleva a diferenciar entre formas D
y formas L. No existe relación entre las formas D ó L y las formas (+) ó (-).
O
C
C
C
H
C
OH
OH
H C
OH
OH C
H
H
C
H
OH
OH
C
H
H
O
O
H
C
H
H
CH2 OH
CH2 OH
O
D Eritrosa L-Eritrosa
C
H
C
H
OH
H
OH
C
H
C
OH
OH
C
H
C
OH
H
C
OH
CH2 O H
CH2 O H
D-Glucosa
D-Galactosa
Estereoisómeros
Estereoisómeros
Enantiómeros
no enantiómeros
Epímeros: isómeros que se diferencian en un sólo carbono. Ejemplo La D-Glucosa y la
D-Galactosa.
"Todos los enantiómeros son estereoisómeros pero no todos los estereoisómeros son
enantiómeros".
Ejercicios:
1.- Indica si son formas D ó L y escribe la forma contraria en las siguientes fórmulas:
O
O
C
H
H
C
H
C
H
C
C
H
OH
H
C
H
OH
H
C
OH
H
C
OH
OH
C
H
H
C
OH
OH
H
C
OH
H
C
OH
C H2 O H
OH
H
C H
OH
C
H
H
C
H
C
C
H
OH
C
H
H
C
OH
OH
C
H
H
C
OH
C H2 O H
Glucosa
H
C
OH
C H2 O H
Galactosa
H
C
OH
H
C
OH
C H2 O H
Ribulosa
O
H
C OH
OH
O
Arabinosa
C
C
H
C
C H2 O H
Xilosa
O
C
OH
C H2 O H
H
C H
OH
O
H
H
C
2-Desoxirribosa
H
C OH
O
C
H
C H2 O H
C H2 O H
Ribosa
O
C
C H2 O H
C
O
OH
C
H
OH
H
C
OH
OH
H
C
OH
C H2 O H
Manosa
C H2 O H
Fructosa
2.- Busca epímeros entre esas fórmulas.
3.- Señala los carbonos asimétricos de la fructosa, glucosa D-desoxirribosa y arabinosa.
4.-¿Cuántas estructuras isómeras diferentes serían posibles construir con una molécula
que contuviera 4 átomos de carbonos asimétricos.
HEXOSAS:
Tienen 4 carbonos asimétricos  2n=24=16 estructuras diferentes posibles.
La glucosa: Se encuentra en la uva. Es el glúcido más abundante en la sangre
(1g/l). Polimerizada da almidón en vegetales y glucógeno en animales. En la naturaleza
se encuentra como D-(+)-glucosa y puede presentar dos formas isómeras:
a) -D-(+)-glucosa  +112,2º (valor de rotación del plano de polarización)
b) -D-(+)-glucosa  +18,7º (valor de rotación del plano de polarización)
Ambas formas en disolución se comportan como si poseyesen un átomo de
carbono asimétrico más. Estas formas  y  en disolución son interconvertibles hasta
que se llega a un equilibrio: una parte a y dos partes b y el conjunto ya presenta una
rotación estabilizada a +52,7º. A esta característica se le llama Mutarrotación.
La existencia de este nuevo átomo de carbono asimétrico se explica
atribuyendole a la glucosa una estructura cíclica (glucopiranosa). Se trata de un ciclo
hexagonal como el pirano. En la naturaleza hay un equilibrio entre forma lineal (5%) y
forma cíclica (95%).
CICLACIÓN DE LA GLUCOSA:
La D-(+)-glucopiranosa contiene un acetal intramolecular. Los hemiacetales se
forman según la reacción:
OH
O
R C O R'
R C
+ OH R'
H
H
Aldehido
Alcohol
Hemiacetal
1937 a Walter Norman Hawort se le concede el premio Nóbel de química por
explicar el proceso de ciclación de la glucosa. Lo podemos resumir en:
1. Todos los carbonos se situan en un mismo plano horizontal.
2. La función aldehídica se repliega hacia los carbonos extremos.
3. De esta forma se quedan enfrentados el C1 con el C5 reaccionando un alcohol
y un aldehido formándose un hemiacetal intramolecular.
O
C
H
C
H
OH
OH
C
H
H
C
OH
H
C
OH
HOH2 C
H
H OH H
C
C
C
OH OH H
C
OH
O
H
H
C
C
OH
C
C
C H2 O H
D-Glucosa
C
OH
C
H
O
O
H
C
C
H
H
OH
OH
C
C
C
C
Esquema de la ciclación de la glucosa
Aparece el nuevo carbono asimétrico C1: Carbono anomérico que explica las
estructuras a y b de la glucosa llamadas anómeros:
H
H
OH
OH
C
C
C
C
b- D-Glucopiranosa
a- D-Glucopiranosa
Notas:
- Cuando el CH2OH está hacia arriba Þ forma D
- Cuando el CH2OH está hacia abajo Þ forma L
- Forma b Þ Isomería CIS
- Forma a Þ Isomería TRANS
En las formas cíclicas
Ejercicios:
1. Ciclar:
a-D-Glucosa
b-D-Glucosa
a-L-Glucosa
b-L-Glucosa
2.
3. Idem que 1. y 2. pero con la galactosa.
La fructosa: es una cetohexosa. En la naturaleza se encuentra en forma b. En la
fruta se encuentra libre o combinada con la glucosa para formar sacarosa. En el hígado
se transforma en glucosa por lo que ambas tienen el mismo valor energético.
OH
R
R''
C O + OH
R
R'
Cetona
C
O
R''
R'
Alcohol
Hemiacetal
Un esquema simple de la ciclación de la fructosa podría ser:
C H2 O H
c
o
OH
C
H
H
C
H
c
C H2 O H
oH C
OH
C
H
OH
H
C
OH
OH
H
c
C H2 O H
D-Fructosa
O
C
C H2 O H
O
H
C H2 O H
OH
H
oH
C
OH
H
a- D-Fructofuranosa
a y b de la FRUCTOSA
O
C
H
OH
H
CH2 O H
C
oH
H
oH
H
C
OH
C H2 O H
C
H
OH
O
H
OH
a- D-Fructofuranosa
b- D-Fructofuranosa
La Galactosa y la Manosa son monosacárisos con interés biológico (ver hoja de
figuras).
PROPIEDADES DE LOS MONOSACÁRIDOS:
1. Función energética: Son los principales compuestos donde se retiene la
energía solar (conseguida por fotosíntesis) en forma de energía química aprovechable
para seres heterótrofos, que extraen energía de sus enlaces mediante la respiración
celular.
2. Función estructural: forman parte de estructuras moleculares complejas:
polisacáridos, ácidos nucleicos, etc.
3. Disacáridos:
La unión de dos monosacáridos mediante enlace O-Glucosídico da origen a estos
compuestos:
H
H
OH
OH
C
C
OH
C
a- D-Glucosa
H
H
C
C
C
C
C
a- D-Glucosa
a(1- 4)
(Monocarbonílico a)
Se establece un enlace covalente entre el OH del C1 y el OH del C4 con pérdida de una
molécula de agua
H
H
OH
H
OH
C
C
b- D-Glucosa
H
OH
C
C
C
C
C
b- D-Glucosa
b(1- 4)
(Monocarbonílico b)
C
Los disacáridos que se forman por unión mediante enlace monocarbonílico: se
une el carbono anomérico de un monosacárido con un carbono cualquiera no anomérico
del segundo.
La unión de dos monosacáridos mediante enlace dicarbonílico: el enlace OGlucosídico se establece entre los dos carbónos anoméricos de los dos monosacáridos.
Los disacáridos con enlaces monocarbonílicos tienen carácter reductor por tener
libre el grupo aldehido. Este poder se manifiesta cuando reducen el licor de Feheling:
Cu++®Cu+ Este carácter es útil para la identificación de glúcidos o para reconocer su
presencia.
Los disacáridos tienen sabor dulce.
La Sacarosa: azúcar de uso doméstico, no reductor, se encuentra en la caña de
azucar (20% en peso) y en la remolacha (15% en peso).
O
C
H
H
OH
C
H
OH
CH2 O H
OH
a- D-Glucopiranosa
H
OH
H
OH
C
C
O
C
H
C
CH2 O H
C
C
H
H
OH
a- D-Glucopiranosil- b- D-Fructofuranósido
b- D-Fructofuranosasa
la fructosa presenta una estructura ciclada que deriva del furano (anillo con 5
vértices) por lo que se la considera una furanosa. La terminación ósido se debe a que
interviene el carbono anomérico del segundo monosacárido.
La Maltosa: Se encuentra en el grano germinado de la cebada que, germinada
artificialmente se emplea para fabricar cerveza y tostada forma la malta, un sucedáneo
del café. Se obtiene por hidrólisis del glucógeno o del almidón.
H
H
OH
OH
C
OH
C
C
a- D-Glucopiranosa
H
H
C
C
C
C
a- D-Glucopiranosa
C
a(1- 4)
(Monocarbonílico a)
a
a
La Lactosa: Abunda en la leche de mamíferos.
OH
H
H
OH
OH
C
C
b- D-Galactopiranosa
C
H
H
C
C
a- D-Glucopiranosa
b
C
C
b(1- 4)
(Monocarbonílico b)
a
C