HIDRATOS DE CARBONO

HIDRATOS DE CARBONO
Se definen, como polihidroxialdehídos o
polihidroxiacetonas y sus derivados. Se clasifican
en:
1:- Monosácaridos.
2:- Disacáridos.
3:- Oligosacáridos.
4:- Polisacáridos
Funciones.
1:- Combustible metabólico.
2:- Reserva energética.
3:- Componentes de paredes celulares bacterianas.
4:- Componentes de cubiertas celulares.
5:- Reconocimiento celular.
6:- Identificación celular.
6:- Vitaminas.
Monosacáridos.
Son sólidos, blancos, cristalinos, muy solubles en
agua y de sabor dulce. Están constituidos por una sola
unidad de polihidroxialdehido o polihidroxicetona. El más
abundante es la D-glucosa.
Tienen la fórmula empírica (CH20)n, donde n es
igual a 3 ó un número mayor.
Características.
Si el grupo carbónilo se encuentra al final de la
cadena, el monosacárido es un derivado aldehídico y
recibe el nombre de aldosa.
Si el grupo carbónilo se encuentra en cualquier
otra posición, el monosacárido es un derivado cetónico
y recibe el nombre de cetosa.
Ej: El gliceraldehido es una aldotriosa y la
dihidroxiacetona es una cetotriosa.
Estereoisomeria de los monosacáridos.
Todos los monosacáridos, excepto la dihidroxiacetona,
presenta uno o más átomos de carbono asimétricos (moléculas
quirales). El gliceraldehido contiene un átomo de carbono
asimétrico y por lo tanto puede existir en las formas
estereoisomeras D y L. Referidas a la configuración del grupo
OH del carbono asimétrico más alejado del átomo de carbono
carbonílico.
Las más importantes son:(aldohexosas) D-gliceraldehido,
D-glúcosa, D-manosa y D-galactosa. (cetohexosas) D-fructosa,
D- ribulosa y dihidroxiacetona.
Enantiómeros.
También conocidos como isómeros ópticos
(estereoisómeros). Se caracterizan por ser imágenes
especulares no superponible, uno de otro. Ej: el D -
gliceraldehido presenta dos estereoisómeros (D y L).
Epímeros.
Se definen como aquellos azucares que difieren
únicamente en la configuración de un átomo de carbono
específico.
Ej. La D-glúcosa y la D-manosa son epímeros respecto
del carbono 2. La D-glúcosa y D-galactosa son epímeros
respecto del carbono 4.
Tautómeros.
Isómeros estructurales que difieren en
la
localización de sus átomos de H y dobles enlaces y que
pueden interconvertirse, a través, de un intermediario
enediol inestable.
Mutarrotación.
Cambio en la rotación óptica de las formas alfa y beta
de la D-glúcosa en solución, al llegar a una mezcla en
equilibrio constituida por 1/3 de alfa D-glúcosa y 2/3 de beta
D-glúcosa, con una rotación de 52,7º.
Estos antecedentes y otros permiten deducir una
estructura de anillo predominante en la naturaleza (99%),
formada por 6 eslabones (piranosa). Las cetohexosas formarían
anillos de 5 eslabones (furanosas).
Reacción ácido/base sobre monosacáridos.
Los ácidos concentrados producen deshidratación de
los azúcares para rendir furfurales, derivados aldehídicos
del furano. Ej. D-glucosa + HCl --- 5-hidroximetilfurfural.
Las bases diluidas inducen a reordenamiento
alrededor del átomo de carbono anomérico y su
carbono adyacente, sin afectar a los sustituyentes en los
demás átomos de carbono. D-glúcosa + alcal i= D-glucosa,
D-fructosa, D-manosa.
Derivados de los monosacáridos.
1:- Glucósidos.
Las aldopiranosas reaccionan con los alcoholes en
presencia de un ácido mineral, formando alfa y beta-glucósidos.
El enlace glucosídico formado se produce entre el carbono
anomérico y el grupo OH del alcohol.
2:- N- glucosilamina.
Las aldosas y cetosas reaccionan con las aminas
formando N- glucosilaminas. Se encuentran en los nucleótidos y
ácidos nucleícos.
Derivados de los monosacáridos.
3:- O-acil-derivados.
Los grupos hidróxilos libres de los monosacáridos
pueden acilarse, los cuales son útiles en la determinación de
estructuras.
4:- O-metil-derivados.
Los grupos hidróxilos de los monosacáridos pueden
metilarse, con mayor facilidad el grupo OH del carbono
anomérico en presencia de metanol.
Derivados de los monosacáridos.
5:- Osazonas.
Los monosacáridos en disolución ácida a 100ºC
reaccionan con un exceso de fenilhidracina y forman
fenilosazona. Insolubles en agua, donde cristalizan con
facilidad.
6:- Azúcares alcoholes.
El grupo carbónilo de los monosacáridos puede
reducirse por hidrógeno gaseoso en presencia de catalizadores
metálicos.Ej. D-glucitol. D-manitol. D-glicerol. Inósitol.
Derivados de los monosacáridos.
7:- Azúcares-ácidos.
a:-Acidos aldónicos: Las aldosas se oxidan en su átomo de
carbono aldehídico por oxidasas suaves. Ej.hipoyodito de sodio.
D-glucónico
b-Acidos aldáricos: Un oxidante más fuerte como el ácido
nítrico actúa en el átomo de carbono aldehídico como en el
portador del OH primario. Ej. Ac. D - glucárico.
c-Acidos urónicos: Sólo el átomo de carbono portador del
grupo OH primario se oxida. Ej: D - glucorónico, D galacturónico, etc.
Derivados de los monosacáridos.
8:- Fosfatos de azúcares.
Se encuentran en todas las células vivas, donde actúan
como intermediarios en el metabolismo de los glúcidos.
9:- Desoxiazúcares.
El más abundante es la 2 - desoxi - D - ribosa, azúcar
componente del DNA.
Derivados de los monosacáridos.
10:- Aminoazúcares.
La D - glucosamina y D - galactosamina son dos
aminoazúcares muy difundidos. En estos el OH del C 2 se
halla sustituido por un grupo amino. La D-glucosamina se
encuentra en los tejidos de los vertebrados y en la quitina.
Polisacárido estructural del exoesqueleto de los insectos y
crustáceos
Derivados de los monosacáridos.
11:- Acidos murámico y neuramínico.
Son importantes sillares de la construcción de
polisacáridos estructurales. El ácido N-acetilmurámico es la
unidad estructural del esqueleto polisacárido de las paredes
bacterianas. El ácido N-acetilneuramínico es un sillar
importante de las cadenas de polisacáridos halladas en las
glucoproteínas y glucolípidos de las cubiertas celulares de los
tejidos animales.
Disacáridos.
Contituidos por dos unidades de monosacáridos
unidos por un enlace glucosídico. Los más abundantes
son la maltosa, lactosa, sacarosa, celobiosa y gentobiosa.
Propiedades de los disacáridos.
1:- Los dos monómeros que la conforman y sus
configuraciones pueden ser del mismo tipo o diferentes
(piranosa o furanosa).
2:- Los átomos de carbono que participan de los enlaces por
lo general son 1---- 1 (trealosa), 1 --- 2 (sacarosa), 1 ---- 4
(lactosa) y 1 ---- 6 (gentiobiosa).
Propiedades de los disacáridos.
3:- El orden de los monómeros en el disacásrido
determinará ciertas propiedades químicas, como por
ejemplo: disacáridos reductores y no reductores.
4:- Posición del grupo OH del C1 en el enlace glucosídico,
determinará las formas anoméricas alfa o beta. Presenta
importancia en la topografia de la molécula y que
determina la especificidad enzima-sustrato. Ej:La maltosa
y celobiosa se hidrolizan por enzimas diferentes.
Enlace glucosídico.
Reacción que se produce entre el grupo hidróxilo de un
alcohol con el átomo de carbono anomérico de las formas
piranósicas y furanósicas de las aldohexosas. En los sistemas
biológicos esta reacción es catalizada por enzimas específicas
que activan grupos funcionales que favorecen la reacción,
desde el punto de vista termodinámico.
Maltosa.
Formada como producto intermedio en la acción de las
amilasas sobre el almidón. Constituida por dos restos D-glúcosa.
Ambas se hallan en forma de piranosas. La configuración del
átomo de carbono anomérico es alfa. El primer resto de
glucosa no puede oxidarse, pero el segundo sí, al cual se le
denomina extremo reductor.
Celobiosa.
Unidad disacárida que se repite en la celulosa. Se
presenta un enlace glucosídico beta 1---4.
Gentiobiosa.
Constituida por unidades de glucosa con enlaces
glucosídicos beta 1--6. Se considera como azúcar reductor por
presentar un átomo de carbono anomérico libre.
Lactosa.
Se encuentra sólo en la leche. Su hidrólisis produce Dgalactosa y D-glucosa.
Sacarosa.
Azúcar de caña, formado por D-glucosa y D-fructosa.
Abunda en el reino vegetal. No contiene un átomo de carbono
anomérico libre, por lo tanto no es un azúcar reductor.
Trealosa.
Constituida por dos restos de D-glucosa. Es un
disacárido reductor. Se encuentra en la hemolinfa de los
insectos.
Trisacáridos.
Constituido por tres unidades de monosacáridos.
Los más abundantes son la rafinosa encontrada en la
remolacha y en otras plantas superiores. Constituida por
galactosa, glucosa y fructosa. La melicitosa formada por
glucosa, fructosa y glucosa. Se encuentra en la savia de
algunas coníferas.