presentacion carbohidratos
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CarbohidratosCarbohidratos• CarbohidratoCarbohidrato: un polihidroxialdehído o
polihidroxicetona, o una sustancia que por hidrólisis genera este tipo de compuestos.
• MonosacáridoMonosacárido: un carbohidrato que puede ser hidrolizado a un simple carbohidrato• monosacáridos tienen una fórmula general CCnnHH2n2nOOnn,
donde nn varía desde 3 a 8• aldosaaldosa: un monosacárido que tiene un grupo aldehído.• cetosacetosa: un monosacárido que tiene un grupo cetona.
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MonosacáridosMonosacáridos• Los monosacáridos se clasifican atendiendo a su
número de átomos de carbono:
hexosa
heptosa
octosa
triosa
tetrosa
pentosa
FórmulaNombre
C3 H6 O3
C4 H8 O4
C5 H10 O5
C6 H12 O6
C7 H14 O7C8 H16 O8
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MonosacáridosMonosacáridos• Hay solamente dos triosas
• A menudo aldo- y ceto- se omiten y estos compuestos se nombran simplemente como triosas
• Aunque esta designación no diga la naturaleza del gru-po carbonilo, indica el número de carbonos
Dihidroxiacetona (una cetotriosa)
Gliceraldehído (una aldotriosa)
CHO
CHOH
CH2 OH
CH2 OH
C=O
CH2 OH
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MonosacáridosMonosacáridos• Gliceraldehído contiene un estereocentro y
existen un par de enantiómeros
(S)-Glicer-aldehído
(R)-Glicer-aldehído
CHO
C
CHO
CH OH
CH2 OH CH2 OH
HHO
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Proyecciones de FischerProyecciones de Fischer• Proyección Fischer Proyección Fischer : muestra la representación,
en dos dimensiones, de la configuración de un estereocentro tetrahédrico• líneas horizontales: enlaces proyectados hacia fuera.• líneas verticales:enlaces proyectados hacia dentro.
(R)-Gliceraldehído
CHO
CH OH
CH2 OH
(R)-Gliceraldehído
Conversión enuna proyección de Fischer
H OH
CHO
CH2 OH
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D,L MonosacáridosD,L Monosacáridos• En 1891, Emil Fischer hace una asignación arbi-
traria de D- y L- a los enantiómeros del gliceraldehído
L-GliceraldehídoD-Gliceraldehído
[]25 = +13.5°D
[]25 = -13.5°D
CHO
CH2 OH
OHH
CHO
CH2 OH
HHO
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D,L MonosacáridosD,L Monosacáridos• De acuerdo con la propuesta de Fischer• D-monosacáridoD-monosacárido: un monosacárido,que se escribe en
proyección de Fischer,con el -OH del penúltimo carbono a la derecha
• L-monosacáridoL-monosacárido: un monosacárido,que se escribe en proyección de Fischer,con el -OH del penúltimo carbono a la izquierda.
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• Ejemplos:• de dos D-aldotetrosas y • de dos D-aldopentosas
D,L MonosacáridosD,L Monosacáridos
D-Eritrosa D-Treosa D-Ribosa 2-Desoxi-D-ribosa
CHO
CH2 OH
OHHOHH
CHO
CH2 OH
HHOOHH
CHO
CH2 OH
OHHOHHOHH
CHO
CH2 OH
HHOHHOHH
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D,L MonosacáridosD,L Monosacáridos• Y de tres D-aldohexosas
CHO
CH2 OH
OHHHHOOHHOHH
D-GlucosaminaD-Glucosa D-Galactosa
CHO
CH2 OH
OHHHHOHHOOHH
CHO
CH2 OH
NH2HHHOHHOOHH
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Estructura CíclicaEstructura Cíclica• Los monosacáridos presentan grupos hidroxilo y
carbonilo en la misma molécula, encontrándose en la naturaleza normalmente como hemiacetales cíclicos de cinco y seis miembros• carbono anomérico carbono anomérico : el nuevo estereocentro que
resulta de la formación del hemiacetal cíclico• anómerosanómeros: carbohidratos que se diferencian en la
configuración del carbono anomérico
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Proyecciones de HaworthProyecciones de Haworth• Proyecciones Haworth• Hemiacetales de cinco- y seis-miembros son
representados como pentágonos y hexágonos planos, según el caso, vistos por el borde
• La representación más común es con el carbono anomérico a la derecha del oxígeno hemiacetálico que se encuentra detrás
• La designación - cuando el -OH del carbono anomérico es cis respecto al -CH2OH terminal; - cuando es trans
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D-Glucosa
-D-Glucopiranosa ( -D-Glucosa)
C
H OH
HHO
HOH
H
CH2 OH
OH
OH( )
H OH
HHO
HH
OH
H
CH2 OH
O
O
H
H
H OH
HHO
HOH( )
OH
H
CH2 OH
O
-D-Glucopiranosa ( -D-Glucosa)
+
Carbono anomérico
5
5 5
5
CHO
CH2 OH
OHHHHOOHHOHH
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Proyecciones de HaworthProyecciones de Haworth• Anillos de hemiacetal de seis-miembros son
nombrados por el sufijo -piranosapiranosa- • Anillos de hemiacetal de cinco-miembros son
nombrados por el sufijo -furanosafuranosa-
OOPiranoFurano
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F. ConformacionalesF. Conformacionales• Los anillos de cinco miembros están cerca de ser
planos por lo que las proyecciones de Haworth ade-cuadas están representadas por furanosas
OH( )
O H
HHO OH
H H
-D-Ribofuranosa( -D-Ribosa)
O
H
OH( )
HHO OH
H H
-D-Ribofuranosa( -D-Ribosa)
HOCH2 HOCH2
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F. ConformacionalesF. Conformacionales• Para los anillos de seis miembros, piranosas, la
conformación silla es la más adecuada
-D-Glucopiranosa (conformación silla)
OCH2 OH
HOHO
OHOH ()
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F. ConformacionalesF. Conformacionales• Al comparar las orientaciones de los grupos de los
carbonos 1-5 en la proyecciones de Haworth y en la representación de -D-glucopiranosa se constata que los grupos -OH están alternados a cada lado del plano.
-D-Glucopiranosa(conformación silla)
OCH2 OH
HOHO
OHOH ( )
-D-Glucopiranosa(proyección Haworth)
H
H OH
HHO
HOH ( )
OH
H
CH2 OHO
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MutarrotaciónMutarrotación• MutarrotaciónMutarrotación: el cambio en la [rotación especifica
que ocurre con las formas o de los carbohidratos se debe a la existencia de un equilibrio entre ambas formas.
+80.2
+80.2
+52.8
+150.7
-D-galactosa
-D-galactosa
[] después mutarrotación
(grados)[]
Monosacárido% presente en el equilibrio
28
72
64
36-D-glucosa
-D-glucosa+112.0
+18.7
+52.7
+52.7
(grados )
20
44
4
(- D-Galactosa)(- D-Galactosa) - D-Galactopiranosa
- D-Galactopiranosa
D-Galactosa
CH
OH
HO
HO
CH2 OH
OOH
OH ( )OH
HO
HO
OCH2 OH
OCH2 OH
HO
HO
OHOH ( )
[]25 = +52.8°D
[]25 = +150.7°D
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Propiedades FísicasPropiedades Físicas• Los monosacáridos son sólidos cristalinos coloreados,
muy solubles en agua,pero poco solubles en etanol.• La siguiente tabla indica dulzores relativos (el azúcar
de mesa = 100 es el dulzor de referencia)
Monosacáridos y disacáridos
Otros Carbohidratos Agentes dulcorantes
D-fructosa 174
D-glucosa 74
D-galactosa 0.22
sacarosa (azúcar mesa) 100
lactosa (azúcarde leche) 0.16
Miel 97
Melaza 74Jarabe de grano 74
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Formación de glicósidosFormación de glicósidos• GlicósidoGlicósido: es un carbohidrato en el que el -OH del
carbono anomérico es reemplazado por -OR
Metil -D-glucopiranósido (metil -D-glucósido)
O
CH2 OH
H
OH
OCH3 ( )H
HOH
OHH
H
OCH2 OH
HOHO
OHOCH3 ( )
Proyección HaworthConformación silla
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GlicósidosGlicósidos
• Enlace glicosídicoEnlace glicosídico: el enlace del carbono anomé-rico del glicósido a un grupo -OR
• Glicósidos se nombran empezando por el grupo alquil o aril unido al oxígeno seguido por el nombre del carbohidrato reemplazando la terminación -aa por -idoido• metil -D-glucopiranósido• metil -D-ribofuranósido
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N-GlicósidosN-Glicósidos• El carbono anomérico de un hemiacetal cíclico
reacciona con un grupo N-H de una amina para dar un N-glicósido• N-glicósidos unidos con bases como la purina o la
pirimidina son las unidades estructurales de los ácidos nucléicos
HN
N
O
O
H
N
N
NH2
O
H
HN
N
O
O
H
CH3
Uracilo Timidina Citosina
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N-GlicósidosN-Glicósidos
N
N N
N
NH2
HAdenina
Carbono anomérico
HH
HOHOCH2
HO OH
NH2
O
N
N
H
HN
N N
NO
HH2 N
Guanina Enlace N-glicosídico
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Reducción a alditolesReducción a alditoles• El grupo carbonilo de un monosacárido puede
ser reducido a grupo hidroxilo por una variedad de agentes reductores, incluso NaBH4 y H2/M
Ni+
D-Glucitol(D-Sorbitol)
D-Glucosa
H2
CHO
CH2 OH
OHHHHOOHHOHH
CH2 OH
CH2 OH
OHHHHOOHHOHH
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Oxidación a ácidosOxidación a ácidos• El grupo -CHO de una aldosa puede oxidarse a
grupo -CO2H usando las soluciones de Tollens, de Benedict o de Fehling
Precipitado deEspejo de plata
+
O
O
RCH
A g ( NH3 ) 2+ RCO
- NH4
+A g
Solución de Tollens
NH3 , H2 O+
tampón citrato otartrato
Precipitados de sólidos rojos
++O
Cu 2 + RCO-Cu 2 O
O
RCH
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Oxidación a ác. aldónicos Oxidación a ác. aldónicos • Las 2-cetosas también son oxidadas por estos
reactivos porque, en estas condiciones, las 2-cetosas están en equilibrio con sus aldosas isómeras
aldosa en-diol 2-cetosa
CH2 OH
C=O
CH2 OH
C-OH
CH2 OH
CHOH
CHOH
CH2 OH
CHO
(CH OH) n (CH OH) n (CH OH) n
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Ensayo de glucosaEnsayo de glucosa• El procedimiento analítico más realizado a
menudo en los laboratorios de análisis químico clínico es la determinación de glucosa en la sangre, la orina, u otro fluido biológico.
• Esta necesidad surge debido a la incidencia alta de diabetes en la población.
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Ensayo de glucosaEnsayo de glucosa• El método de la glucosa oxidasa es
completamente específico para la D-glucosa
+
+
glucosaoxidasa
Acido D-Glucónico
- D-Glucopiranosa
OHOH
HOHO
CH2 OHO
H2 O2
O2 + H2 O
CO2 H
CH2 OH
OHHHHOOHHOHH
Peróxido de hidrógeno
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Ensayo de Glucosa Ensayo de Glucosa • O2 es reducido a peróxido de hidrógeno H2O2
• La concentración de H2O2 es proporcional a la concentración de glucosa en el ejemplo
• El peróxido de hidrógeno H2O2 producido se emplea como agente oxidante de la o-toluidina, transformán-dola a un producto coloreado, cuya concentración es determinada espectrofotométricamente
peroxidasa +producto coloreado+o-toluidina H2 O2 H2 O
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Ac. ascórbico (Vitamina C)Ac. ascórbico (Vitamina C)• El ácido L-Ascórbico (vitamina C) es sintetizado
bioquímica e industrialmente a partir de D-glucosa
CHO
CH2 OH
OHHHHOOHHOHH
D-Glucosa
CH2 OH
OHH
HHO
O
OH
Síntesis bioquímicae industrial
Ácido L-ascórbico (Vitamina C)
O
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Ac. ascórbico (Vitamina C) Ac. ascórbico (Vitamina C) • Se puede oxidar fácilmente a ácido L-
dehidroascórbico. • Ambos compuestos son fisiológicamente activos,
encontrándose en la mayoría de los fluidos corporales.
CH2 OH
OHH
HHO
OO
OH
CH2 OH
OHH
HO
OO
O
Ácido L-Ascórbico (Vitamina C)
Ácido L-Dehidroascórbico
oxidación
reducción
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MaltosaMaltosa• Se obtiene a partir de la malta, la cebada y otros
cereales.
O
OHHO
HOCH2 OH
OO
OHHO
CH2 OH
OH
enlace 1,4-glicosídico
-maltosa puesto queeste grupo –OH está en
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LactosaLactosa• El principal azúcar presente en la leche• 5% - 8% en la leche humana, 4% - 5% en la de vaca
O
OHHO
OHCH2 OH
OO
OHHO
CH2 OH
OH
enlace -1,4-glicosídico -lactosa porque este -OH es beta
Unidad de D-galactosa Unidad de D-glucosa
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AzúcarAzúcar• Azúcar de mesa, del jugo de la caña de azúcar y
la remolacha
O
OHHO
HOCH2 OH
O
enlace -1,2-glicosídico
Unidad de D-glucopiranosa
O
CH2 OH
HCH2 OH
OH H
H HO
1
1
2
Unidad de -D-fructofuranosa
enlace -2,1-glicosídico
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Sustancias del Grupo Sustancias del Grupo sanguíneosanguíneo
• Las membranas de células del plasma de animales tienen un gran número de pequeños carbohidratos• estos carbohidratos unidos a la superficie de la
membrana plasmática son los responsables del mecanismo de reconocimiento celular, actuando como antígenos determinantes.antígenos determinantes.
• el primero descubierto de estos determinantes antigénico son las sustancias del grupo sanguíneo.sustancias del grupo sanguíneo.
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Sistema ABO de ClasificaciónSistema ABO de Clasificación
• En el sistema ABO, los individuos son clasifica-dos según cuatro grupos sanguíneos: A, B, AB, y O • La base bioquímica de esta clasificación, a nivel
celular, es un grupo de carbohidratos relativamente sencillos, unidos a la membrana plasmática.
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Clasificación ABO SangreClasificación ABO Sangre
NAGal Gal NAGluMembrana Celularde eritrocito
-1,4-) -1,3-) -1-)
Fuc
-1,2-)
NAGal = N-acetil-D-galactosaminaGal = D-galactosa NAGlu = N-acetil-D-glucosamina Fuc = L-fucose
Si faltasangre tipo O
D-galactose en la sangre de tipo B
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L-FucosaL-Fucosa• L-fucosa es sintetizada bioquímicamente a partir
de D-glucosa )
CHO
OH
CH3
HHOOHH
HHHO
Un L-monosacáridoporque el -OH está a laIzquierda en la proyeciónFischer
En vez de -CH2OH C6 es -CH 3
L-Fucosa
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AlmidónAlmidón• Las plantas lo usan como energía de
almacenamiento• Se pueden separar dos fracciones:amilosa y amilopéc-
tina. En la hidrólisis completa da solamente D-glucosa• AmilosaAmilosa está formada por anillos enlazados de más de
4000 unidades de D-glucosa unidos por enlaces -1,4-glicosídicos.
• Amilopectina:Amilopectina: Polímero muy bifurcado de D-glucosa. Las cadenas consisten en 24-30 unidades de D-glucosa unidas según enlaces -1,4-glicosídicos y ramas bifurcadas creadas por enlaces -1,6-glicosídicos
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GlicógenoGlicógeno• Es la reserva de carbohidratos en los animales• Un polímero no lineal de unidades de D-glucosa unidas
por enlaces -1,4- y -1,6-glicosídicos.• La cantidad total de glicógeno en el cuerpo de un
adulto bien alimentado es aproximadamente 350 g repartidos casi igualmente entre el hígado y los músculos.
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CelulosaCelulosa
• La celulosa es un polímero lineal de unidades de D-glucosa unidas por enlaces -1,4-glicosídicos.• Esto tiene un peso medio molecular de 400.000 ,
correspondiendo aproximadamente a 2800 unidades de D- glucosa por molécula.
• El rayón y el rayón de acetato son obtenidos químicamente a partir de celulosa modificada