Unidad 1. Carbohidratos
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8/17/2019 Unidad 1. Carbohidratos
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¿Que es un carbohidrato?
Son polihidroxi aldehídos o cetonas ocompuestos que conducen a ellos por hidrólisis
y sus derivados.
Introducción
Se denominan Hidratos de carbono porresponder muchos de ellos a la formula
empírica:
C (H2O)n
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¿Que es un carbohidrato?
Se producen en la fotosíntesis. Las plantas verdes contienen clorofila que
capta de la luz solar la energía necesaria para
realizar el proceso:
Introducción
6 CO2 + H2O
C6(H2O)6 + 6 O2
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¿Como se clasifican?
Introducción
C
a
r
b
o
h
i
d
ra
t
o
s
Azúcares
olisac!ridos"#$$ o m!s
unidades
%onosac!ridos
Oli&osac!ridos'
(2#$$ unidades)
isac!ridos'
Aldosas
Cetosas
* C riosas
6 C He,osas
- C .entosas
/ C tetrosas
-
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1. Los monosacáridos como la ribosa, la glucosa y la
fructosa, contienen sólo una molécula de azúcar. Unidadmínima de azúcar.
2. Los disacáridos consisten en dos moléculas de azúcar
simples unidas covalentemente a través de un tomo deo!ígeno. "#emplos$ la sacarosa %azúcar de ca&a', la
maltosa %azúcar de malta' y la lactosa %azúcar de la lec(e'.
). Los polisacáridos como la celulosa y el almidón y
glicógeno en los animales, contienen muc(as moléculas de
azúcar simples unidas entre sí.
L!S"#"!"$%
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Clasificación según n° de átomos de carbono y grupo funcional
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!L&$S!S. S'("' &
01 de C 01 de C uir!licos 01 deestereois3meros( 4 5)
01 demonosac!ridosserie
0ombre
* # 2 # liceraldehido
/ 2 / 2 7ritrosa
reosa- * 8 / 9ibosa
Arabinosa:ilosa5i,osa
6 / #6 8 AlosaAltrosalucosa%anosaulosa;dosaalactosa
%anosa
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S'("' & &' L$S )$%$S!!("&$S
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Aldosas
Monosacáridos Estructura
*res carbonos: Aldotriosas
L (-)D (+)
CH2OH
OH HHO CC
CHOCHO
CH2OH
H
licerald
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5os azúcares son c=clicos debido a ue e,.erimentan una
reacci3n intranuclear entre los &ru.os OH 4 CHO formando
hemiacetales o cetales ciclicos estables'
Aldehido Alcohol Hemiacetal+
R OHCH O
R´
CH
OH
OR
R´
+
CR´
OH
ORR´
C
R´ O
R´
Cetona Alcohol Hemicetal+
R OH+
Monosacáridos Estructura
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*iclación de los monosacridos
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"n todas las aldosas
%pentosas o (e!osas' el
(emiacetal se produce
entre el alde(ído y el
alco(ol del último tomode carbono asimétrico.
+emiacetal$ función ue
se produce al reaccionar
un alco(ol con unalde(ído.
-igura$ grupos entre los
ue se forma el
(emiacetal en la glucosa.
C
C
C
C
C
C
O
O
O
O
O
O
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
/ara construir la fórmula cíclica 00.
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C
C
C
C
C
C
O
O
O
O
O
O
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
C
C
C
C
C
C
O
O
O O
O
H
H-O
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
ransformación de una fórmula lineal en una cíclica
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C
C
C
C
C
C
O
O
O
O
O
H
H
H
H
O H
H
H
H
H
H
H
H
1' ransformación de una fórmula lineal en una cíclica
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C
C
C
C
C
C
O
O
O
O
O
H
H
H
H
O H
H
H
H
H
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H
2' ransformación de una fórmula lineal en una cíclica
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C
C
C
C
C
C
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O
O
O
O
H
H
H
H
O H
H
H
H
H
H
H
H
)' ransformación de una fórmula lineal en una cíclica
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C
C
C
C
C
C
O
O
O
O
O
H
H
H
H
O H
H
H
H
H
H
H
H
' ransformación de una fórmula lineal en una cíclica
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C
C
C
C
C
C
O
O
O
O
O
H
H
H
H
O H
H
H
H
H
H
H
H
O
OH
H
OH
H
H
CH2OH
H
OH
C C
C
OH
H
C
C
/ara proyectar la fórmula cíclica de una aldo(e!osa según la proyección de Haworth, esto es perpendicular
al plano de escritura, el carbono 1 o carbono anomérico se coloca a la derec(a, los carbonos 2 y ) (acia
delante, el carbono a la izuierda y el carbono 3 y el o!ígeno del anillo (acia detrs.
Los 4+ ue en la fórmula lineal estaban a la derec(a se ponen por deba#o del plano y los ue estaban a la
izuierda se ponen (acia arriba. "n la formas el 5*+24+ se pone por encima y en las L por deba#o.
"l 4+ del carbono 1, 4+ hemiacetálico, 1 se pone (acia aba#o en las formas alfa y (acia arriba en las
beta.
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C
C
C
C
C
C
O
O
O
O
H
H
H
H
O H
H
H
H
H
H
H
O
O H
H
OH
CH2OH
H
C C
C
O H
H
C
/ara proyectar la fórmula cíclica de una ceto(e!osa según la proyección de Haworth, esto es perpendicular
al plano de escritura, el carbono 2, carbono anomérico, se coloca a la derec(a, los carbonos ) y (acia
delante, el carbono a la izuierda y el o!ígeno del anillo (acia detrs.
Los 4+ ue en la fórmula lineal estaban a la derec(a se ponen por deba#o del plano y los ue estaban a la
izuierda se ponen (acia arriba. "n la formas el 5*+24+ %carbono 6' se pone por encima y en las L por
deba#o."l 4+ hemicetálico se pone (acia aba#o en las formas alfa y (acia arriba en las formas beta.
CH2OH
O H
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&lucosa &luco.iranosa
CH
C OHH
C HHO
C OHH
CH
CH2OH
O
OHC
H O
C OHH
C HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
&luco.iranosa
CHO
C OHH
C HHO
C OHH
CH
CH2OH
O
H
Anillo de 6 miembros Como el del .irano
.iranosas O
7structura c=clica
Monosacáridos Estructura
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fructosa fructofuranosa fructofuranosa
C
HOCH2 O
C HHO
C OHH
C OHH
CH2OHCH2OH
CH2OH
H C
H OHC
HO HC
HO C
O
CH2OH
OH
H CH OHC
HO HC
HOCH2 C
O
Anillo de - miembros Como el del furano
furanosas O
7structura c=clica
Monosacáridos Estructura
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7structura en .ro4ecci3n de>ischer
O
CH2OH
H OH
HH
OH
OH
H
H
OH
CHO
C OHH
C HHO
C OHH
CH
CH2OH
O
H
7structura en .ro4ecci3n deHaorth
7structura c=clica
Monosacáridos Estructura
M á id E
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7structura en .ro4ecci3n de>ischer
O
CH2OH
H OH
HH
OH
OH
H
H
OH
7structura en .ro4ecci3n deHaorth
CHO
C OHH
C HHO
C OHH
CHOCH2
H
O
H
@na .ermutaci3n
;nersi3n en C-
7structura c=clica
Monosacáridos Estructura
M á id E
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7structura en .ro4ecci3n de>ischer
7structura en .ro4ecci3n deHaorth
os .ermutaciones
;&ual confi&uraci3n
CHO
C OHH
C HHO
C OHH
CHOCH2
H
H
O
O
CH2OH
H OH
HH
OH
OH
H
H
OH
7structura c=clica
Monosacáridos Estructura
M á id E
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7structura en .ro4ecci3n de>ischer
7structura en .ro4ecci3n deHaorth
5os sustitu4entes a la izuierda en >ischer
est!n hacia arriba en Haort
CHO
C OHH
C HHO
C OHH
CHOCH2
H
H
O
O
CH2OH
H OH
HH
OH
OH
H
H
OH
7structura c=clica
Monosacáridos Estructura
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- Las aldopentosas también tienen el potencial de formarhemiacetales cíclicos de miembros mediante la adicióndel hidroxilo del C-! al grupo carbonilo"
b# $orma piranosa
CHO
CH2OH
H OH
H OH
1
3
4
5
H OH2
H2C
O
HH
OH
H
OH
H
OH
1
3
4
5
2
O
HLa ciclación a la
forma piranosainvolucra este grupo
hidroxilo.
OH
OH
H
OH
H
OH
H
HO
O
H
OH
H
OH
H
OH
H
HO
α-D-Ribopiranosaβ-D-Ribopiranosa
3.3. Las formas cíclicas de los carbohidratos
α-D-Ribopiranosaβ-D-Ribopiranosa
M á id E t t
-
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Conformaci3n silla
O
CH2OH
H OH
HH
OH
OH
H
H
OH
7structura en .ro4ecci3n de
Haorth
O
HO
HO
HO OH
CH2OH
7structura c=clica
Monosacáridos Estructura
La representación de Ha,orth es una de las m-s usadas sin embargola conformación silla es la representación m-s real de las hexosasdebido a que en esta conformación el -ngulo interorbital es de /012de acuerdo con la hibridación sp3 de los carbonos que conforman elanillo.
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Los anillos de piranosa de miembros adoptan una
conformación tipo silla.
- %n la β-D-glucopiranosa todos los sustitu&entes distintosde hidrógeno se encuentran en ecuatorial' (ue es laconformación silla m)s estable. %n el isómero α sólo elgrupo hidroxilo anomérico se dispone en axial.
3.3. Las formas cíclicas de los carbohidratos
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- Dado (ue los anillos de miembros se encuentran
habitualmente menos tensionados (ue los de !' en ele(uilibrio las formas piranosa suelen encontrarse en ma&orcantidad (ue las furanosa & la concentración de la forma decadena abierta es bastante pe(ue*a.
3.3. Las formas cíclicas de los carbohidratos
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(epresentación de Ha,orth de los az4cares mas comunes
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'56"L"7("$ '% S$L6"$% !6$S! &' L$S!%$)'($S.
'n solución acuosa se genera un equilibrio de las tres formas delcarbohidrato en estudio: 'l anómero alfa al anómero beta y la estructuraabierta. Los porcenta8es relativos dependen de la estabilidad. La formaabierta en general est- en un muy ba8o porcenta8e pero suficiente paraexperimentar reacciones típicas de aldehídos y cetonas
La apertura de la cadena se produce por protonación del oxígeno hemiacet-lico y posterior recuperación del enlace carbonílico. 'l agua
del medio act4a como acido+base.
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)6*!(($*!"$%. ambio en la rotación específica experimentada por los az4cares en solución acuosa debido a la
formación de las tres estructuras alfa beta y abierta
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$9"&!"$%: ('!*"$ &' *$LL'%S
'l reactivo de *ollens se prepara en una solución alcalina de nitrato de plata es transparente eincolora. ;ara evitar la precipitación de iones de plata como oxido de plata a un pH alto se agreganunas gotas de una solución de amoniaco que forma con los iones plata un comple8o soluble en aguade diamina+plata
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$9"&!"? sal deSeignette @tartrato mixto de potasio y sodio? y solución de %a$H @#ehling 7?.!mbas se guardan separadas hasta el momento de su uso para evitar la precipitación del hidróxidode cobre@""?
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!z4car reductor. 6n az4car se clasifica como reductor si reacciona conel reactivo de fehling o *ollens reacciones características de laoxidación de carbonos carbonílicos.
*odos los monosac-ridos son reductores.;ara disac-ridos y otros carbohidratos se requiere que el az4car ensolución acuosa pueda generar el az4car de cadena abierta. &ebe existirun $H anomArico libre en la estructura para que esto ocurra.
('!"$% &' #'HL"%=
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$9"&!"$% &' L!S '*$S!S. La cetonas no se oxidan sinembargo las cetosas dan positiva la reacción de oxidación de#ehling y *ollens
"S$)'("B!"$%: La formación de un enol catalizada por base ocurre vía una reaccióncido5base entre el catalizador %4+5'y el compuesto carbonílico, ue actúa como un cido
prótico débil y dona a la base uno de sus (idrógenos generando agua %+54+' y el anión
enolato generado, capta el protón proporcionado por el agua, formndose el enol %7'.
/osteriormente el 4+ saca nuevamente un + cido, generndose un carbono carbonílico y
un carbanión en la misma molécula %7'. "l carbanion es estabilizado por la adicion del +
'nol@"?
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&"S!!("&$S
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Enlace glicosídico: Formación de disacáridos
'nlace glicosídico
anómero;Ardida de agua
&os unidades de az4car se unen por pArdida de unamolAcula de agua quedando unidas por un oxígeno. 'sta
unión se denomina enlace glicosídico.
/ )!L*$S!
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!z4car reductor
!z4car reductor
/. )!L*$S!
>. 'L$7"$S!
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!z4car reductor
!z4car no reductor
3. L!*$S!
C. S!!($S!
H"&(
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H"&(
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P8L&$0C0R&D8$
/. !L)"&$%>. 'L6L$S!
Polisacáridos
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Almid3n' 7st! formados .or dos
fracciones .olim
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!L)"&$% @!)"L$S!? E ('!*"$ L6=$L@solución de E$&$FG"?
La amilosa o almidonI
reacciona con lugolformando un comple8ocoloreado azul oscuro. !lcalentar la solución laconformación elicoidal delalmidon se modifica y lasolución se vuelve incolora.!l enfriarse la solución estaconformación se recuperagenerando nuevamente lacoloración azul
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H"&(. La hidrólisis -cida ocurre al agregar-cido a la solución y calentar
produciAndose unidades de glucosa. Lareacción se comprueba con el reactivode #ehling ya que las unidades deglucosa generadas si reacciona con
este reactivo
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La celulosa se forma por la unión de molAculas de J+glucopiranosa mediante enlacesJ+/C+$+glicosídicos. !l hidrolizarse totalmente se obtiene glucosa. La celulosa es una
larga cadena polimArica de peso molecular variable con un valor mínimo de nK >00unidades de glucopiranosa..
'L6L$S!
La celulosa tiene una estructura lineal o fibrosa en la que seestablecen m4ltiples puentes hidrógeno entre los $H de distintas
cadenas de glucosa haciAndolas impenetrables al agua lo que haceque sea insoluble en agua y originando fibras compactas queconstituyen las paredes celulares de las cAlulas vegetales.