tema 3.- biomoléculas orgánicas i: glúcidos. · la aparición del nuevo carbono anomérico tiene...
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Tema 3.- Biomoléculas orgánicas I: glúcidos.
• A.- Introducción: los principales grupos funcionales de las biomoléculas orgánicas.
• B.- Concepto de Glúcido y clasificación. • C.- Los Monosacáridos. • -Descripción de la estructura química: Cetosas y Aldosas. • -Isomería óptica. • -Ciclación. • D.- Los Disacáridos y Oligosacáridos. • -El enlace O-glicosídico. • -Moléculas de importancia biológica. • E.- Los Polisacáridos. • -Homopolisacáridos con función de reserva energética:
Almidón y Glucógeno. • -Homopolisacáridos estructurales: Celulosa.
INTRODUCCIÓN A LAS BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS:
LOS PRINCIPALES GRUPOS FUNCIONALES
• Los bioelementos que forman las biomoléculas
actúan con una única valencia:
• Carbono 4
• Hidrógeno 1
• Oxígeno 2
• Nitrógeno 3
• Fósforo 5
• Azufre 2
Glúcidos
Hidroxilo (grupo alcohol)
Carbonilo (grupo aldehido)
Carbonilo (grupo cetona)
Carboxilo (grupo ácido)
El Carbono se oxida: Pierde H y gana O
Glúcidos
O = C = O
El Carbono se reduce:
Pierde O y gana H
Glúcidos
Hidroxilo (grupo alcohol)
Carbonilo (grupo aldehido)
Carbonilo (grupo cetona)
Carboxilo (grupo ácido)
Además hay otros grupos funcionales…
Metilo
S Sulfhidrilo
Glúcidos
Químicamente son muy homogéneos, y se pueden definir como Polihidroxialdehidos o Polihidroxicetonas.
Se Clasifican en:
MONOSACÁRIDOS: entre 3 y 7 átomos de C
OLIGOSACÁRIDOS: de 2 a 10/20 monosacáridos – Disacáridos: 2 unidades monosacarídicas
POLISACÁRIDOS: más de 10/20 monosacáridos – Homopolisacáridos: formados por el mismo
monosacárido – Heteropolisacáridos: diferentes monosacáridos
HETERÓSIDOS: Glúcido + componente no glicídico
Glúcidos
CETOTRIOSA
ALDOTRIOSA
Dihidroxiacetona Gliceraldehido
Glúcidos
TRIOSAS
Glúcidos
Representaciones en forma de proyecciones de Fisher y en forma tridimensional del D y el L gliceraldehido
Glúcidos
L gliceraldehido D gliceraldehido
Proyecciones de Fisher
• Las moléculas con C asimétricos presentan actividad óptica. Es decir, desvían la luz polarizada hacia la izquierda o la derecha
Fuente de luz
La luz vibra en todos las direcciones
Filtro polarizador
Sustancia con actividad óptica
La luz vibra en un solo
plano La luz es desviada
Ángulo de variación
Glúcidos
D (+) limoneno
Huele a corteza de limón
EJEMPLOS DE ESTEREOISÓMEROS CON DIFERENTE ACTIVIDAD BIOLÓGICA
L (-) limoneno
Huele a corteza de naranja
Glúcidos
EJEMPLOS DE ESTEREOISÓMEROS CON DIFERENTE ACTIVIDAD BIOLÓGICA
Aspartamo (dulce) Amargo
Glúcidos
Sedante
EJEMPLOS DE ESTEREOISÓMEROS CON DIFERENTE ACTIVIDAD BIOLÓGICA
Glúcidos
Teratogénica
TETROSAS
CETOTETROSA ALDOTETROSAS
D- Eritrosa D- Treosa D- Eritrulosa
Glúcidos
• Cuando dos monosacáridos difieren sólo en la configuración alrededor de un átomo de carbono se denominan Epímeros.
• La D-Eritrosa y la D-Treosa son dos formas epímeras.
ALDOTETROSAS
D- Eritrosa D- Treosa
Para conocer si se trata de una forma D o L, debemos fijarnos en el carbono asimétrico más alejado del C1
Glúcidos
PENTOSAS
ALDOPENTOSAS CETOPENTOSAS
D- Ribosa D- Arabinosa D- Xilosa D- Lysosa D- Ribulosa D- Xylulosa
Glúcidos
HEXOSAS
ALDOHEXOSAS
D- Alosa D- Altrosa D- Glucosa D- Manosa D- Gulosa D- Idosa D- Galactosa D- Talosa
Glúcidos
CETOHEXOSAS
D- Psicosa D- Fructosa D- Sorbosa D- Tagatosa
Glúcidos
HEXOSAS
Las hexosas y las aldopentosas tienen un comportamiento particular en disolución, no se encuentran en forma lineal sino cíclica.
CICLACIÓN DE LOS MONOSACÁRIDOS
Glúcidos
La reacción entre una cetona y un grupo alcohol da como resultado la formación de un grupo Hemicetal.
La reacción entre un grupo aldehído y un alcohol da como resultado la formación de un Hemiacetal.
Se produce un ataque del Oxígeno sobre el C aldehídico
Glúcidos
MONOSACÁRIDOS: CICLACIÓN
El doble enlace del O se rompe y el H del C5 se une a él
Glúcidos
El O del C5 forma un enlace intramolecular con el C1
Glúcidos
La molécula se ha ciclado, y el C1 es ahora un nuevo carbono asimétrico llamado C anomérico.
Glúcidos
La forma cíclica (forma pirano) se representa mediante las llamadas proyecciones de Haworth, en la cual se forma un hexágono con el O y los carbonos 1, 2, 3, 4 y 5; quedando fuera del plano del hexágono el C6. Los OH que estaban a la derecha pasan a estar debajo del plano y viceversa
Glúcidos
Forma Trans Forma Cis
La aparición del nuevo carbono anomérico tiene como consecuencia que se formen dos nuevos isómeros que denominaremos α y β.
Puesto que el grupo CH2OH se suele representar hacia arriba del plano, el anómero α se dibuja con el OH hacia abajo y el β hacia arriba.
Glúcidos
Glúcidos
También se ciclan las aldopentosas…
β D ribosa β D 2 dexosirribosa
Glúcidos
Las cetohexosas, como la fructosa representada aquí, y las aldopentosas, forman una estructura cíclica pentagonal llamada ciclo de furano
α D Fructosa
Glúcidos
La forma sistemática de nombrar las formas cíclicas es añadiendo el sufijo piranosa o furanosa al monosacárido:
Glúcidos
β D glucopiranosa α D glucopiranosa pirano
α D Fructofuranosa β D Fructofuranosa furano
CICLACIÓN POR PASOS DE UN MONOSACÁRIDO
1ª Representamos la molécula en horizontal como si la dejásemos caer 90º a la derecha
Glúcidos
2º La plegamos de forma hexagonal teniendo en cuenta que en primer término quedan los C2 y C3.
H
OH
3º Giramos los sustituyentes del C5 para enfrentar los grupos que van a reaccionar y dejando al C6 fuera del plano.
Glúcidos
4º Formamos el nuevo enlace hemiacetálico.
Glúcidos
Aunque nosotros nunca vamos a utilizar estas representaciones, las moléculas cíclicas no son estructuras planas, sino que se doblan adoptando diversas configuraciones como estas…
Glúcidos
SUSTANCIAS DERIVADAS DE LOS MONOSACÁRIDOS
Galactosamina Ac Glucurónico
Ac. Ascórbico
Vitamina C
Glúcidos
N Acetil glucosamina Ácido N Acetil murámico
►PROPIEDADES FISICO-QUÍMICAS
– Cristalizables
– Solubles en agua
– Sabor dulce
– Pueden ser reductores o no (Reacción de Fehling)
DISACÁRIDOS Y OLIGOSACÁRIDOS
Glúcidos
Fundamento de la reacción de Fehling
Glúcidos
Los disacáridos están formados por dos monosacáridos unidos mediante un enlace O-glicosídico
El enlace O-Glicosídico se forma por la reacción entre dos C carbonílicos, o bien entre uno carbonílico y otro carbono que porte un grupo OH.
– Enlace monocarbonílico: • C carbonílico + C con un grupo OH
– Enlace dicarbonílico:
• C carbonílico + C carbonílico
Glúcidos
α- D Glucosa β- D Glucosa
FORMACIÓN DE UN ENLACE GLICOSÍDICO
MALTOSA
Enlace monocarbonílico
Enlace O-glucosídico
Reacción de hidrólisis
α D glucopiranosil (1→ 4) D glucopiranosa
Glúcidos
DISACÁRIDOS Y OLIGOSACÁRIDOS
Dicarbonílico
OH
OH H
H
Glúcidos
LACTOSA β 1→4 Galactosa-Glucosa
OH
H
H
OH
SACAROSA α 1→ β 2 Glucosa-Fructosa
Monocarbonílico
Reductor
No reductor
DISACÁRIDOS Y OLIGOSACÁRIDOS
OH
OH H
H
Glúcidos
ISOMALTOSA α 1→6 Glucosa-Glucosa
TREHALOSA α 1→1 Glucosa-Glucosa
Los Disacáridos son glúcidos con función energética. Normalmente actúan como forma de transporte.
FUNCIONES DE DISACÁRIDOS Y OLIGOSACÁRIDOS
Recolección de la savia del Acer saccharinum
Glúcidos
Los Oligosacáridos intervienen en procesos de reconocimiento celular:
• Muchos antígenos son oligosacáridos
• Los oligosacáridos se unen a proteínas y lípidos de la membrana con funciones relacionadas con el reconocimiento celular
FUNCIONES DE DISACÁRIDOS Y OLIGOSACÁRIDOS
Glúcidos
Glúcidos
ANTÍGENOS “A,B,O”
PARA LOS GRUPOS
SANGUÍNEOS
Antígeno 0 Antígeno B Antígeno A
Glúcidos
Homopolisacáridos No ramificados Ramificados
Heteropolisacáridos No ramificados Ramificados
Glúcidos
POLISACÁRIDOS
ALMIDÓN
Está formado por dos polisacáridos: *AMILOSA: Homopolisacárido lineal formado por uniones
α 1→4 Glucosa-Glucosa.
Puede tener entre 50 y 5000 unidades. Representa, aproximadamente, el 20% del peso del almidón.
*AMILOPECTINA: Homopolisacárido ramificado. Presenta uniones α 1→4 Glucosa-Glucosa y α 1→6 Glucosa-Glucosa.
El número de ramificaciones varía: cada 24-30 unidades.
Formado por más de 106 moléculas de glucosa
Representa el 80% del peso del almidón.
Enlace glicosídico α 1→6
Enlace glicosídico α 1→4
Glúcidos
El almidón tiene como función la reserva de energía en los vegetales. Se acumula en órganos de reserva como semillas, tubérculos…
Glúcidos
GLUCÓGENO
Es un homopolisacárido ramificado. Tiene una estructura parecida a la amilopectina
Presenta uniones α 1→4 Glucosa-Glucosa y α 1→6 Glucosa-Glucosa.
Más pequeño que el almidón: más de 50000
moléculas de glucosa
El número de ramificaciones es mayor que en la amilopectina: cada 8 a 12 glucosas.
Glúcidos
ESTRUCTURA DEL GLUCÓGENO
Glúcidos
Comparación entre las estructuras de la Amilopectina y el Glucógeno
Amilopectina
Glucógeno
Glúcidos
El glucógeno es el polisacárido de reserva animal, que se almacena en el hígado y el músculo
Glúcidos
CELULOSA
Homopolisacárido lineal formado por uniones
β 1→4 Glucosa-Glucosa.
Forma una estructura helicoidal muy compacta de más de 15000 unidades de glucosa, muy resistente a la hidrólisis e insoluble en agua.
Glúcidos
• La celulosa es el principal polisacárido estructural. Es la base de las paredes celulares vegetales.
Glúcidos
Otros Polisacáridos estructurales son:
– QUITINA: Enlaces β 1→4 N acetil glucosamina
-N acetil glucosamina.
– Forma los esqueletos de los artrópodos y la pared celular de los hongos
Glúcidos
PEPTIDOGLICANO
Un heteropolisacárido complejo que forma las paredes de las células bacterianas.
Glúcidos