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Ciencia y Tecnología Ciencia Principios inmediatos orgánicos. Glúcidos
Martes, 05 de Julio de 2011 18:57

Principios inmediatos orgánicos. Glúcidos

por  Luis
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Los glúcidos son biomoléculas o principios inmediatos orgánicos, formados mayoritariamente por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O), aunque en ocasiones especiales podemos encontrar además, nitrógeno (N), azufre (S) o fósforo (P).

Antes de de pasar a describir las principales características de los glúcidos, conviene recordar, de forma breve, algunos conceptos clave de química orgánica.

  • Principales grupos funcionales de caracter bioquímico:

  • Los aldehídos y las cetonas: son compuestos caracterizados por la presencia del grupo carbonilo (C=O). Los aldehídos presentan el grupo carbonilo en posición terminal mientras que las cetonas lo presentan en posición intermedia.
  • Reacciones redox (oxidación-reducción) y poder reductor: en las reacciones de este tipo participan dos compuestos que forman el llamado sistema redox o par conjugado, es importante recordar que un compuesto se reduce cuando gana electrones y que por el contrario se oxida cuando cede electrones a otro.
  • Por lo que decimos que una molécula orgánica tiene poder reductor, cuando es capaz de reducir a otra cediéndole electrones, a la que se denomina agente oxidante. Por ejemplo, en los glúcidos el grupo funcional aldehído o cetona (cuando está libre) es una fuente de poder reductor, ya que puede oxidarse a ácido carboxílico, cediendo electrones a otra molécula que actúa como agente oxidante.
  • Por último y en este sentido, es importante resaltar que un grupo funcional carboxílico (ácido), puede reducirse a aldehido o cetona, y estos últimos a alcohol; y viceversa, un grupo alcohol puede oxidarse para dar lugar a un grupo funcional aldehido o cetona y éstos a su vez se pueden oxidar dando lugar a un grupo ácido o carboxílico.

 

« Glúcidos definición.

Los glúcidos son biomoléculas o principios inmediatos orgánicos, formados mayoritariamente por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O), aunque en ocasiones especiales podemos encontrar además, nitrógeno (N), azufre (S) o fósforo (P).

Su fórmula empírica  Cn H2n On , es decir (C H2 O)n , hizo pensar inicialmente que estos compuestos estaban formados por una estrucrura carbonada hidratada con moléculas de agua, particularidad que hizo que en un principio se les diera el nombre de hidratos de carbono o carbohidratos, aunque dicho nombre se ha visto posteriormente que es notoriamente impropio, ya que no se trata de átomos de carbono hidratados, es decir, enlazados directamente a moléculas de agua, sino de átomos de carbono unidos a grupos alcohólicos o hidroxilo (-OH), y a radicales hidrógeno (-H), existiendo siempre además en su estructura, un grupo funcional aldehido o cetona.

Así, los glúcidos pueden definirse como monómeros o polímeros de polialcoholes con una función aldehído (polihidroxialdehídos) o cetona (polihidroxicetonas).

 

« Clasificación de los Glúcidos.

Monosacáridos u osas: poseen de 3 a 8 átomos de carbono en una sola molécula.

Ósidos: están formados por la unión de varios monosacáridos, pudiendo existir además otros compuestos en su molécula.

  • Holósidos: están formados sólo por monosacáridos.
    • Oligosacáridos: si está formado entre 2 y 10 restos de monosacáridos.
    • Polisacáridos: si su número es superior a 10 restos de monosacáridos.
      • Homopolisacáridos: si todos los restos son iguales.
      • Heteropolisacáridos: si hay más de un tipo de monosacárido.
  • Heterósidos: son glúcidos complejos formados por por una parte glucídica y otra de distinta naturaleza denominada aglucona.

« MONOSACÁRIDOS.                                                               

Los monosacáridos son los glúcidos más simples (monómeros) y por lo tanto no son  hidrolizables (no se pueden descomponer en unidades más pequeñas).

Químicamente son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas, o dicho de otra forma, los monosacáridos son el resultado de sustituir en un polialcohol uno de sus grupos funcionales alcohol, por un grupo funcional aldehído (aldosas) o cetona (cetosas). Pueden tener entre tres y ocho átomos de carbonos en su molécula y responden a la fórmula general  CnH2nOn. Además, la presencia del grupo aldehído o cetona les confiere carácter reductor.

« Composición y nomenclatura.

Según posean la función aldehído o cetona, se clasifican en dos familias o series: las aldosas (poseen un grupo funcional aldehído en el primer carbono), y las cetosas (se caracterizan por poseer un grupo funcional cetona en el segundo carbono).

Dentro de cada serie, se clasifican en distintos grupos, dependiendo del número de átomos de carbono que posean, se nombran anteponiendo el prefijo aldo- o ceto- al prefijo que indica el número de carbono (tri-, tetra, etc) y añadiendo el sufijo -osa. Se denominan triosas (3 átomos de carbono), tetrosas (4), pentosas (5), hexosas (6), heptosas (7).    

Así por ejemplo, los de tres átomos de carbono (C3H6O3) se denomirarían:

      

« Propiedades de los Monosacáridos.

  • Son cristalizables en estado sólido.
  • De color blanco.
  • Sabor dulce.
  • Solubles en agua, puesto que son compuestos polares.
  • Poseen poder reductor, debido a la presencia del  grupo aldehído o cetona que puede oxidarse a ácido.
  • No son hidrolizables, puesto queson los glúcidos más sencillos (monómeros).
  • Presentan actividad óptica.
  • Presentan Isomería (de función, espacial y óptica).

 

« Isomería.

Cuando dos o más compuestos presentan la misma fórmula molecular y distintas fórmulas estructurales, se dice que cada uno de ellos es isómero de los demás. Los isómeros se diferencian por presentar distintas propiedades, ya sean físicas o químicas.

Como vemos en la figura de la izquierda, el D-Gliceraldehido y la Dihidroxiacetona, presentan distinta fórmula estructural, es decir que desde el punto de vista de su constitución estructural son diferentes, sin embargo, ambas triosas presentan la misma fórmula empírica o molecular ( C3H6O3 ) , siendo por tanto formas isómeras, por lo que se puede decir que ambos compuestos químicos son isómeros.

 

En los monosacáridos podemos encontrar isomería de función, isomería espacial e isomería óptica.

Isomería de función: en este caso, los isómeros se distinguen por tener distintos grupos funcionales. Así, las aldosas son isómeros de las cetosas.

Isomería espacial o estereoisomería: los isómeros espaciales o estereoisómeros, se producen cuando la molécula presenta uno o más carbonos asimétricos o quirales (carbono unido a cuatro radicales químicos distintos). Los radicales unidos a estos carbonos pueden disponerse en el espacio en distintas posiciones. Cuantos más carbonos asimétricos tenga la molécula, más isomeros se presentan.

El carbono asimétrico más alejado del grupo funcional sirve como referencia para nombrar la isomería de una molécula. Cuando el grupo hidroxilo de este carbono se encuentra representado a su derecha en la proyección lineal se dice que esa molécula es D. y cuando el grupo alcohol de este carbono se encuentra situado a su izquierda se dice que esa molécula es L.

Dentro de la isomería espacial y con respecto a los monosacáridos cabe destacar por su especial relevancia las formas enantiómeras y epímeras.

Enantiómeros: son moléculas que tienen los grupos -OH de todos los carbonos asimétricos, en posición opuesta, es decir, son imágenes especulares.

Epímeros: son moléculas isómeras que se diferencian únicamente en la posición de un -OH de un carbono asimétrico.

Actividad óptica o isomería óptica: cuando se hace incidir un plano de luz polarizada sobre una disolución de monosacáridos que poseen carbonos asimétricos el plano de luz se desvía. Si la desviación se produce hacia la derecha se dice que el isómero es dextrógiro y se representa con el signo (+). Si la desviación es hacia la izquierda se dice que el isómero es levógiro y se representa con el signo (-).

 

« Fórmulas lineales.

Las fórmulas lineales con estructura en forma de cadena abierta de los monosacáridos se denominan "proyección de Fischer". En ellas el grupo funcional principal se sitúa en la parte superior, mientras que los grupos hidroxilos se sitúan a la derecha o a la izquierda.

En este sentido se distinguen dentro de los monosacáridos dos grandes familias o series, en función del grupo funcinal que posean: las aldosas y las cetosas.

Serie de las D-Aldosas

 

Serie de las D-Cetosas

Nota: todos los monosacaridos que entran a formar parte de los seres vivos son formas D.

 

« Fórmulas cíclicas.

Las aldopentosas y las hexosas en disolución no presentan estructura lineal, sino que presentan estructuras cerradas o cíclicas, las cuales se representan mediante la llamada “proyección de Hawort”. El enlace que da lugar a dicha ciclación, se produce al reaccionar el grupo carbonilo (=O), y el hidroxilo (-OH) del carbono asimétrico más alejado del grupo funcional, (el carbono 4, en las aldopentosas, o el carbono 5, en las hexosas), dando lugar a la formación de un hemiacetal, si la reacción se da entre un alcohol y el grupo aldehído, o de un hemicetal,  si la reacción se produce entre el grupo hidroxilo y el grupo cetona.

         El ciclo resultante puede tener forma pentagonal (furano) o hexagonal (pirano), denominándose los monosacáridos furanosas o piranosas respectivamente.

 

Proyección de Hawort

Nota: las líneas más gruesas indican los átomos más cercanos al observador.

 

En esta representación se sitúan hacia abajo todos los grupos situados hacia la derecha en la representación lineal y hacia arriba los situados hacia la izquierda (exceptuando, claro está, el (-OH) implicado en la formación del puente hemiacetal o hemicetal).

Fijémonos que al producirse la ciclación de la molécula aparece un nuevo átomo de carbono asimétrico, el carbono 1 en las aldosas o el 2 en las cetosas. Este carbono recibe el nombre de carbono anomérico. Apareciendo así dos nuevos isómeros denominados anómeros.

  • Alfa (α): el OH del carbono anomérico queda hacia abajo.
  • Beta (ß): el OH del carbono anomérico queda hacia arriba.

 

 

 

Debido a la presencia de enlaces covalentes sencillos, las moléculas del anillo de piranosas no pueden ser planas, pudiendo adoptar dos disposiciones tridimensionales diferentes en el espacio:

  • de silla, si el carbono 1 y el 4 están a ambos lados del plano formado por los carbonos 2, 3, 5,  y el oxígeno.
  • de bote si están en el mismo lado.

 

 

 

 

« Principales Monosacáridos.

Los monosacáridos más importantes son la glucosa, la fructosa, la ribosa y la desoxirribosa.

 

Glucosa: también llamada azúcar de uva, es una aldohexosa. Es el azúcar más utilizado por las células como fuente de energía. Se encuentra en forma libre en la sangre. Se puede obtener de la digestión de los glúcidos que tomamos con el alimento (los almacenamos en el hígado y en los músculos, como un polisacárido de reserva llamado glucógeno). Al degradarse en CO2 y H2O proporciona la energía que nuestras células necesitan para sus múltiples actividades. En los vegetales se encuentra formando parte de polisacáridos de reserva (almidón) o estructurales (celulosa).   

Fructosa: es una cetohexosa que se encuentra estado libre en las frutas y que forma parte junto con la glucosa del disacárido sacarosa. En el hígado se transforma en glucosa, por lo que posee para nuestro organismo el mismo valor energético que ésta.

Ribosa: es una aldopentosa que forma parte de la estructura de los ácidos nucleicos (ARN o ácido ribonucleico)

Desoxirribosa: se origina por reducción de la ribosa en el carbono 2. Es el azúcar que forma parte del ADN o ácido desoxirribonucleico.

 

« OLIGOSACÁRIDOS.

Los oligosacáridos están  formados por la unión de 2 a 10 restos de monosacáridos mediante un enlace O-glucosídico. Los más importantes son los disacáridos.

« Enlace O-glucosídico.

Se establece entre dos grupos hidroxilos (OH) de diferentes monosacáridos, en esta unión se pierde una molécula de agua. La unión de los monosacáridos puede dar origen a oligosacáridos o polisacáridos.

Si en el enlace interviene el hidroxilo del carbono anomérico del primer monosacárido y un grupo hidroxilo del segundo monosacárido, se establece un enlace monocarbonílico.

Si intervienen los dos grupos hidroxilos de los carbono anomérico de los dos monosacáridos, se producirá un enlace dicarbonílico y en este caso el disacárido resultante perderá el poder reductor.

Los enlaces glucosídicos pueden ser α o β-glucosídicos, dependiendo de la posición que ocupa el grupo -OH del carbono anomérico del primer monosacárido (en la configuración α, en la representación de Haworth, el grupo -OH del primer carbono está situado hacia abajo, mientras que en la β, está situado hacia arriba).

 

«Disacáridos.

Son oligosacáridos formados por dos moléculas de monosacáridos. Son solubles en agua, dulces y cristalizables. Pueden hidrolizarse y ser reductores cuando el carbono anomérico de alguno de sus componentes no está implicado en el enlace entre los dos monosacáridos.

C6H12O6 + C6H12O6C12H22O11 + H2O

 

«Principales Disacáridos.

• Sacarosa: está formada por la unión α(1-2) de una molécula de α-D-glucopiranosa con una molécula de β-D-fructofuranosa. No posee poder reductor al no tener libre ningún grupo -OH de los carbonos anoméricos. Es el azúcar que consumimos normalmente, se obtiene principalmente a partir de la caña de azúcar y de la remolacha.

• Maltosa: formada por dos moléculas de α-D-glucopiranosa unidas mediante enlace glucosídico  α(1-4) . Recibe el nombre de azúcar de malta, se obtiene de la hidrólisis parcial del almidón y del glucógeno. Es un azúcar reductor, pues tiene libre el carbono 1 (anomérico) de la segunda glucosa.


• Lactosa: formada por la unión  β(1-4)  de la β-D-galactopiranosa y la β-D-glucopiranosa es un disacárido con poder reductor al conservar libre el -OH del carbono anomérico de la glucosa. Se encuentra en la leche de los mamíferos, siendo ésta su única fuente natural.


• Celobiosa: no se encuentra libre en la naturaleza. Se obtiene por hidrólisis de la celulosa. y está formada por dos moléculas de β-D-glucopiranosa unidas por enlace  β(1-4) .

 

 

« POLISACÁRIDOS.                                                                            

Los polisacáridos son polímeros formados por la unión de muchas moléculas de monosacárido mediante enlaces O-glucosídicos. En el proceso de unión de “n” moléculas de monosacárido se liberan (n-1) moléculas de agua.

Poseen características diferentes a las de los glúcidos más sencillos, ya que son insolubles en agua, insípidos y amorfos. Algunos como el almidón, pueden formar dispersiones coloidales en el agua. Ninguno de ellos posee carácter reductor.

Desempeñan generalmente funciones estructurales o de reserva.

 

« Principales Polisacáridos.

Almidón: aparece en células vegetales. Es un homopolísacárido con función de reserva energética, formado por dos tipos de moléculas, ambas polímeros de glucosa, la amilosa y la amilopectina. La amilosa está constituida por moléculas de glucosa unidas entre si por enlaces glucosídicos α(1-4) , mientras que en la amilopectina las moléculas de glucosa están unidas tanto por enlaces  α(1-4), como α(1-6). Estos enlaces α(1-6) originan ramificaciones, que se repiten en intervalos de secuencias desiguales de monosacáridos. La amilosa adquiere estructura helicoidal, mientras que la amilopectina se dispone a modo de envoltura, recubriendo a la anterior.

• Glucógeno: es un homopolisacárido con función de reserva energética que aparece en animales y hongos. Se acumula en el tejido muscular esquelético y en el hígado. Está formado por moléculas de glucosa unidas por enlace  α(1-4), presentando ramificaciones a distintos niveles mediante enlaces α(1-6).

• Celulosa: es un homopolisacárido formado por moléculas de glucosa unidas entre si por enlaces glucosídicos β(1-4). Es típico de paredes celulares vegetales, su importancia biológica reside en que otorga resistencia y dureza. Confiere estructura al tejido que la contiene. Las cadenas de celulosa se unen entre sí, mediante puentes de hidrógeno, formando fibras complejas que aumentan el grado de empaquetamiento y por tanto la resistencia de conjunto.

• Quitina: es un homopolisacárido con función estructural, formado por la unión de moléculas de N-acetil-β-D-glucosaminas. Se encuentra en el exoesqueleto de artrópodos y en otras estructuras esqueléticas de seres vivos, a las que confiere resistencia y dureza.

 

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Glúcidos
Licencia GNU/GPL Autor Luis Fecha 2011-09-22 Lenguaje  Spanish Tamaño del archivo 873.09 KB Descargar 305

Ultima modificacion el Sábado, 16 de Junio de 2012 14:33
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