UNIDAD 4 GLÚCIDOS

1. UNIDAD 4 GLÚCIDOS

2. GLÚCIDOS DEFINICIÓN Los glúcidos son compuestos orgánicos constituidos por carbono, hidrógeno y oxígeno; en algunos casos pueden tener además otros elementos químicos como nitrógeno o azufre. Se les ha llamado hidratos de carbono porque algunos responden a la fórmula general Cn(H2O)m y azúcares por su sabor dulce, aunque sólo los de baja masa molecular lo tienen. Algunos son moléculas de relativamente baja masa molecular; la glucosa tiene una masa molecular (MM) =180 daltons (da). Otros, como el almidón, tienen MM = 100000 da y son grandes moléculas (macromoléculas).

4. GLÚCIDOS CARACTERÍSTICAS Químicamente, los glúcidos son polialcoholes con grupo funcional carbonilo (aldehído o cetona), lo cual los convierte en polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas.

5. GLÚCIDOS CARACTERÍSTICAS Un polihidroxialdehído es un compuesto orgánico que tiene una función aldehído en el primer carbono y en los restantes carbonos una función alcohol. Las polihidroxicetonas en lugar de una función aldehído tienen una función cetona, normalmente en el carbono 2. Los monosacáridos que tienen función aldehído se llaman aldosas y cetosas los que tienen una función cetona.

6. GLÚCIDOS FUNCIONES BIOLÓGICAS - ENERGÉTICA: La glucosa, sacarosa, glucógeno y almidón son sustancias energéticas. Los seres vivos obtienen energía de ellas o las usan para almacenar energía. Esta energía está contenida en determinados enlaces que unen los átomos de estas moléculas. - ESTRUCTURAL: Celulosa y quitina son estructurales. Forman parte de las paredes de las células vegetales (celulosa) o de las cubiertas de ciertos animales (quitina). - INFORMACIÓN HEREDITARIA: ribosa y desoxirribosa forman parte de los ácidos nucleicos.

7. GLÚCIDOS CLASIFICACIÓN

8. GLÚCIDOS • CLASIFICACIÓN • Monosacáridos u osas: Son los más sencillos. No son hidrolizables; esto es, no se pueden descomponer por hidrólisis en otros glúcidos más simples. • Constituyen los monómeros a partir de los cuales se forman los demás glúcidos. • Según el grupo funcional que presentan se puede hablar de: • a) ALDOSAS: grupo funcional aldehído • b) CETOSAS: grupo funcional cetona.

9. GLÚCIDOS • CLASIFICACIÓN • Ósidos: Formados por la unión de varios monosacáridos mediante enlaces "O-glicosídicos", pudiendo poseer en su molécula otros compuestos diferentes de los glúcidos. Son hidrolizables, descomponiéndose en los monosacáridos y demás compuestos que los constituyen. Se dividen en: • a) HOLOSIDOS: están constituidos por carbono, hidrógeno y oxígeno, exclusivamente. A su vez se subclasifican en: • - Oligosacáridos: entre 2 (DISACÁRIDOS) y 9 monosacáridos • - Polisacáridos: un gran número de monosacáridos. • b) HETEROSIDOS: Formados por osas y otros compuestos que no son glúcidos (lípidos o proteínas). Por lo tanto, además de carbono, hidrógeno y oxígeno, contienen otros elementos químicos.

10. La misma clasificación anterior OsasMonosacáridos Triosas Tetrosas Pentosas. Hexosas. Heptosas. aldosas • Ósidos cetosas oligosacásidos disacáridos holósidos homopolisacáridos polisacáridos heteropolisacáridos glucolípidos heterósidos glucoproteínas

11. GLÚCIDOS MONOSACÁRIDOS

12. MONOSACÁRIDOS • CLASIFICACIÓN Los monosacáridos responden a la fórmula empírica Cn(H2O)m. El valor de n normalmente está comprendido entre 3 y 7. Según el número de átomos de carbono se clasifican en : • Triosas........n=3 • Tetrosas.......n=4 • Pentosas.......n=5 • Hexosas........n=6 • Heptosas.......n=7 Así, un monosacárido con 4 átomos de carbono y con la función aldehído será una aldotetrosa; si tiene 6 átomos de carbono y una función cetona, será una cetohexosa, y así sucesivamente.

13. MONOSACÁRIDOS • CLASIFICACIÓN Las fórmulas lineales de los monosacáridos se escriben con el carbono 1, el carbono que lleva la función aldehído o el carbono más próximo a la función cetona, en la parte superior y el resto de los carbonos en orden descendente. Cetotetrosa Aldopentosa

14. MONOSACÁRIDOS • PROPIEDADES • Propiedades químicas: El grupo carbonilo reduce fácilmente los compuestos de cobre (licor Fehling) y de plata oxidándose y pasando a grupo ácido. Esta propiedad es característica de estas sustancias y permite reconocer su presencia, pues la reducción de las sales cúpricas del licor de Fehling a cuprosas hace virar el reactivo del azul al rojo ladrillo. • Propiedades físicas: Los monosacáridos son sólidos, cristalinos, incoloros o blancos, de sabor dulce. Como los grupos hidroxilo son polares, los monosacáridos son muy solubles en agua, pues se establecen enlaces polares con las moléculas de agua.

15. MONOSACÁRIDOS PROPIEDADES QUÍMICAS Azul Rojo

16. MONOSACÁRIDOS PROPIEDADES QUÍMICAS

17. MONOSACÁRIDOS • PROPIEDADES FÍSICAS • Carbono asimétrico: es el átomo de carbono que está unido a cuatro grupos diferentes. Estos carbonos se representan con un asterisco (*) y son muy frecuentes en glúcidos. • Estereoisomería: es la existencia de moléculas con la misma fórmula plana pero distinta estructura espacial. Esto se debe a la presencia en las moléculas de carbonos asimétricos. • Enantiómeros: son moléculas estereoisómeras de un mismo compuesto que corresponden a su imagen especular. • Epímeros: son moléculas estereoisómeras pero que no se corresponden con su imagen especular.

18. MONOSACÁRIDOS ESTEREOISOMERÍA PROYECCIONES DE FISHER (carbonos asimétricos) FORMA D FORMA L ESTRUCTURAS TRIDIMENSIONALES (imágenes especulares) Los estereoisómeros se comportan de forma diferente bajo la luz polarizada, lo cual demuestra que se trata de moléculas distintas. http://www.bionova.org.es/biocast/documentos/figura/figtem07/figura72.jpg

19. MONOSACÁRIDOS DESVIACIÓN DE LUZ POLARIZADA - Desviación a la derecha  molécula dextrógira (“+”) - Desviación a la izquierda  molécula levógira (“-”) http://www.iesaltoalmanzora.es/centro/departamentos/biologia/2bto_bio/plantilla_clip_image019.jpg

20. MONOSACÁRIDOS ISOMERÍAS

21. MONOSACÁRIDOS ESTEREOISOMERÍA EN LOS SERES VIVOS CASI ÚNICAMENTE EXISTEN LAS FORMAS D DE MONOSACÁRIDOS

22. MONOSACÁRIDOS EPÍMEROS D- ALDOSAS Triosas  Tetrosas  Pentosas  Hexosas 

23. MONOSACÁRIDOS EPÍMEROS D- CETOSAS Triosas  Tetrosas  Pentosas  Hexosas 

24. MONOSACÁRIDOS TRIOSAS (C3) El gliceraldehído y la dihidroxiacetona se encuentran en forma de ésteres fosfóricos, en el interior de las células de la mayoria de los organismos, donde participan como intermediarios en el metabolismo de la glucosa y de otros glúcidos. No forman estructuras cíclicas.

25. MONOSACÁRIDOS TETROSAS (C4) La eritrosa es un compuesto intermediario de secuencias bioquímicas en los procesos de nutrición autótrofa. Como el resto de las tetrosas, no forma una estructura cíclica.

26. MONOSACÁRIDOS PENTOSAS (C5) Ribosa: Es un componente estructural de nucleótidos en estado libre, como el ATP( adenosintrifosfato); y de ácidos nucleicos, como el ácido ribonucleico (ARN). Xilosa: Es el componente del polisacárido xilano, presente en la madera. Arabinosa: Es uno de los pocos monosacáridos que en la naturaleza se presenta en forma de L. Se encuentra en forma de goma arábica. Ribulosa: Actúa como intermediario activo en la fijación del dióxido de carbono atmosférico en los organismos autótrofos. Al ser una cetopentosa, no presenta estructura cíclica.

27. MONOSACÁRIDOS HEXOSAS (C6) La glucosa, también llamada azúcar de la uva, es el principal nutriente de los seres vivos. Gracias a la respiración celular es degradada parcial o totalmente para obtener energía. Se encuentra libre en el citoplasma celular, en los frutos y en la sangre. Además, es el constituyente de los polisacáridos más comunes, almidón y celulosa, en vegetales, y glucógeno en animales.

28. MONOSACÁRIDOS HEXOSAS (C6) La fructosa se encuentra en las frutas, libre o unida a la glucosa, formando el disacárido sacarosa. Actúa en el líquido seminal como nutriente de los espermatozoides. Las células hepáticas la transforman en glucosa, por lo que tiene un valor nutriente equivalente. Se denomina también levulosa, por ser una molécula fuertemente levógira.

29. MONOSACÁRIDOS HEXOSAS (C6) Galactosa: No se encuentra libre, forma parte de la lactosa (disacárido de la leche), de polisacáridos complejos y de heterósidos. Manosa: Es un componente de polisacáridos presentes en vegetales, bacterias, levaduras y hongos. Forma parte de la estreptomicina; sustancia con atividad antibiótica.

30. BLOQUE I ORIENTACIONES – 4 Definir glúcidos y clasificarlos. Diferenciar monosacáridos, disacáridos y polisacáridos Los glúcidos son compuestos orgánicos constituidos por carbono, hidrógeno y oxígeno; en algunos casos pueden tener además otros elementos químicos como nitrógeno o azufre. Se les ha llamado hidratos de carbono porque algunos responden a la fórmula general Cn(H2O)m y azúcares por su sabor dulce, aunque sólo los de baja masa molecular lo tienen. Algunos son moléculas de relativamente baja masa molecular; la glucosa tiene una masa molecular (MM) =180 daltons (da). Otros, como el almidón, tienen MM = 100000 da y son grandes moléculas (macromoléculas).

31. BLOQUE I ORIENTACIONES – 4 (cont.) Definir glúcidos y clasificarlos. Diferenciar monosacáridos, disacáridos y polisacáridos

32. BLOQUE I ORIENTACIONES – 5 Clasificar los monosacáridos en función del número de átomos de carbono. Reconocer y escribir las fórmulas desarrolladas de los siguientes monosacáridos: Glucosa, fructosa y ribosa. Destacar la importancia biológica de los monosacáridos. Conviene saber ejemplos de cada tipo, siempre y cuando no se confundan.

33. BLOQUE I ORIENTACIONES – 5 (cont.) Clasificar los monosacáridos en función del número de átomos de carbono. Reconocer y escribir las fórmulas desarrolladas de los siguientes monosacáridos: Glucosa, fructosa y ribosa. Destacar la importancia biológica de los monosacáridos. D- Aldosas

34. BLOQUE I ORIENTACIONES – 5 (cont.) Clasificar los monosacáridos en función del número de átomos de carbono. Reconocer y escribir las fórmulas desarrolladas de los siguientes monosacáridos: Glucosa, fructosa y ribosa. Destacar la importancia biológica de los monosacáridos. D- Cetosas

35. BLOQUE I ORIENTACIONES – 5 (cont.) Clasificar los monosacáridos en función del número de átomos de carbono. Reconocer y escribir las fórmulas desarrolladas de los siguientes monosacáridos: Glucosa, fructosa y ribosa. Destacar la importancia biológica de los monosacáridos. Sí se pide específicamente “reconocer y escribir las fórmulas desarrolladas de los siguientes monosacáridos: glucosa, fructosa y ribosa.” Aldosa de 5 átomos de C Cetosa de 6 átomos de C Aldosa de 6 átomos de C

36. BLOQUE I ORIENTACIONES – 5 (cont.) Clasificar los monosacáridos en función del número de átomos de carbono. Reconocer y escribir las fórmulas desarrolladas de los siguientes monosacáridos: Glucosa, fructosa y ribosa. Destacar la importancia biológica de los monosacáridos. Pentosas Las más importantes son: Ribosa: Es un componente estructural de nucleótidos en estado libre, como el ATP( adenosintrifosfato); y de ácidos nucleicos, como el ácido ribonucleico( ARN). Xilosa: Es el componente del polisacárido xilana, presente en la madera. Arabinosa: Es uno de los pocos monosacáridos que en la naturaleza se presenta en forma de L. Se encuentra en forma de goma arábica. Ribulosa: Actúa como intermediario activo en la fijación del dióxido de carbono atmosférico en los organismos autótrofos. Al ser una cetopentosa, no presenta estructura cíclica. Hexosas Las más comunes son: Glucosa: También llamada azúcar de la uva. Es el principal nutriente de los seres vivos que, mediente la respiración celular, es degradado parcial o totalmente para obtener energía. Se encuentra libre en el citoplasma celular, en los frutos y en la sangre. Además, es el constituyente de los polisacáridos más comunes, almidón y celulosa, en vegetales, y glucógeno en animales Galactosa: No se encuentra libre, forma parte de la lactosa( disacárido de la leche), de polisacáridos complejos y de heterósidos. Manosa: Es un componente de polisacáridos presentes en vegetales, bacterias, levaduras y hongos. Forma parte de la estreptomicina; sustancia con atividad antibiótica. Fructosa: Se encuentra en las frutas, libre o unida a la glucosa, formando el disacárido sacarosa. Actúa en el líquido seminal como nutriente de los espermatozoides. Las células hepáticas la transforman en glucosa, por lo que tiene un valor nutriente equivalente. Se denomina también levulosa, por ser una molécula fuertemente levógira.

37. MONOSACÁRIDOS CICLACIÓN

38. MONOSACÁRIDOS CICLACIÓN

39. MONOSACÁRIDOS CICLACIÓN DE ALDOSAS CARBONO ANOMÉRICO HEMIACETAL H2O H2O ÚLTIMO CARBONO ASIMÉTRICO

40. MONOSACÁRIDOS CICLACIÓN – PROYECCIÓN DE HAWORTH La forma abierta de la molécula, en proyección de Fisher, se gira 90º y se proyecta sobre un plano horizontal Lo molécula se representa plegada, lo cual es una forma más real. En esta situación, el carbono del grupo carbonilo se encuentra cercano al último carbono asimétrico (penúltimo carbono de la molécula), el cual sufre rotación y deja al último carbono con grupo alcohol por encima del plano de proyección. Se forma un grupo hemiacetal entre el carbono y el último carbono asimétrico con la entrada y salida de una molécula de agua. Se cicla la molécula y se origina una estructura pentagonal (furano) o hexagonal (pirano) Los grupos –OH y –H situado a la derecha en la proyección de Fisher quedan hacia abajo en la proyección de Haworth, y los que estaban a la izquierda se sitúan hacia arriba.

41. MONOSACÁRIDOS CICLACIÓN DE ALDOSAS ciclación H2O H2O Giro 90º rotación Hexágono = pirano

42. MONOSACÁRIDOS CICLACIÓN DE ALDOSAS – PROYECCIÓN DE HAWORTH H2O H2O

43. MONOSACÁRIDOS CICLACIÓN DE CETOSAS CARBONO ANOMÉRICO HEMICETAL H2O H2O ÚLTIMO CARBONO ASIMÉTRICO

44. MONOSACÁRIDOS CICLACIÓN – PROYECCIÓN DE HAWORTH La forma abierta de la molécula, en proyección de Fisher, se gira 90º y se proyecta sobre un plano horizontal Lo molécula se representa plegada, lo cual es una forma más real. En esta situación, el carbono del grupo cetona, el cual contiene al primer carbono con grupo alcohol, sufre rotación y se une mediante enlace hemicetal (con entrada y salida de una molécula de agua) al último carbono asimétrico, el cual sufre rotación y deja al último carbono con grupo alcohol por encima del plano de proyección. Se cicla la molécula y se origina una estructura pentagonal (furano). Los grupos –OH y –H situado a la derecha en la proyección de Fisher quedan hacia abajo en la proyección de Haworth, y los que estaban a la izquierda se sitúan hacia arriba.

45. MONOSACÁRIDOS CICLACIÓN DE CETOSAS ciclación H2O rotación H2O Giro 90º Pentágono = furano

46. MONOSACÁRIDOS CICLACIÓN DE CETOSAS – PROYECCIÓN DE HAWORTH H2O H2O

47. MONOSACÁRIDOS CICLACIÓN - PROYECCIÓN DE HAWORTH

48. MONOSACÁRIDOS CICLACIÓN – PROYECCIÓN DE HAWORTH (animada) Visitar enlace http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/contenidos6.htm

49. MONOSACÁRIDOS CICLACIÓN – PROYECCIÓN DE HAWORTH NOMENCLATURA Para nombrar a los monosacáridos ciclados se emplean los siguientes elementos: El tipo de anómero (α o β) El tipo de enantiomorfo (D o L) El nombre de la molécula (glucosa, fructosa, ribosa, etc.) El tipo de estructura cíclica (furanosa o piranosa) (L. Luengo)

50. MONOSACÁRIDOS CICLACIÓN – PROYECCIÓN DE HAWORTH El C1 en la molécula ciclada es asimétrico, y se denomina carbono anomérico Según la posición del grupo OH del C1, se distinguen dos nuevos isómeros llamados anómeros, alfa (OH hacia abajo) y beta (OH hacia arriba). α-D-glucopiranosa α-D-fructofuranosa β-D-glucopiranosa β-D-fructofuranosa Pentágono = furano Hexágono = pirano (L. Luengo)