TEMA 21: Glúcidos

Tema 21- GlúcidosMaturita QuímicaConcepto, definición:TEMA 21: Glúcidos• biomoléculas orgánicas formadas por C, H y O• Se llaman (“erroneamente”) hidratos de carbono porque muchos tienen la fórmula general: C n (H 2 O) n• químicamente son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas.• ‐mono y disacáridos son dulces (por eso se les llama azúcares)• son solubles en agua (excepto los de elevado peso molecular)Funciones biológicas:• f. energética o de reserva: los seres vivos obtienen energía de ellas o las utilizan para almacenar laenergía (glucosa, sacarosa...)• f. estructural: la celulosa forma parte de las paredes de las células vegetales y la quitina la cubierta dealgunos animales (exosqueleto).• Otras (portadoras de información, protección, etc…Por rejemplo: proteoglucanos en la membranacelular (portadores de señales) o en las mucosidades (función protectora), Ribosa y desoxirribosaforman parte de los ácidos nucleicos, ATP (adenosín trifosfato) portadora de energía en los procesosmetabólicos de la celula).Clasificación: Monosacáridos u osas: sencillos, no hidrolizables (no se pueden descomponer por hidrólisis en otrosglúcidos más simples) Ósidos: formados por varios monosacáridos mediante enlace O‐glicosídico (hidrolizables)• Holósidos: formados por C, H y O (monosacáridos exclusivamente)° oligosacáridos: 2–10 monosac. unidos mediante enlace O‐glicosídico° polisacáridos: formados por gran número de monosacáridos• Heterósidos: formados por osas y otros compuestos que no son glúcidos (otros elementos que C, H yO)Monosacáridos Azúcares sencillos, no hidrolizables, de 3 a 7 átomos de C según su grupo funcional: aldosas (función aldehido) y cetosas (funcióncetona) según el número de átomos: triosas (n=3), tetrosas (n=4), pentosas (n=5)... propiedades físicas:• Sólidos, blancos, cristalizables, solubles en agua (compuestos polares),generalmente dulces• Estereoisomería: carbonos asimétricos ‐ quirales (cuatro radicales diferentes)Enantiomorfos: son imágenes especulares el uno del otro, formas D (OH del penúltimo C (el últimoasimétrico )a la derecha) y L (OH a la izquierda), los monosacáridos de los seres vivos son de la forma D• Actividad óptica (= capacidad de cambiar el ángulo de la luz polarizada al pasar por ellos): desvían elplano de luz polarizada ‐ dextrógiros (+) o levógiros (‐) (no confundir con la denominación de isómero, Dy L) propiedades químicas:‐ reductores ‐ el grupo carbonilo puede oxidarse y formar un ácidoorgánico‐ formación de ésteres (fosfóricos y sulfúricos)‐ formación de glucósidos (O‐glucósidos y N‐glucósidos) Estructura de las pentosas y hexosas en disolución:‐ Estructura lineal (proyección de Fischer): no explica elcomportamiento de los monosacáridos en disolución1

Tema 21- GlúcidosMaturita Química‐ Estructura cíclica (proyección de Haworth): Formación de un hemiacetal (aldosas) o hemicetal (cetosas)intramolecular (entre un grupo carbonilo y otro hidroxilo) ciclación de un monómero: En disolución acuosa el monosacárido adopta una forma cíclica, medianteun enlace hemiacetálico interno (entre el grupo carbonilo y el grupo hidróxilo del último carbono quiralde la cadena)• carbono anomérico: nuevo C quiral que se crea en la ciclación• Anómeros cíclicos: Aparecen dos nuevos esteroisómeros dependendiendo de la posición relativa delgrupo hidroxilo unido al carbono anomérico (OH hemiacetélico) y el carbono externo al ciclo (último C );α = al mismo lado; β = al lado opuesto.• Ciclos pentagonales (furanosas) y hexagonales (piranosas). En las piranosas, el anillo puede adoptar2 disposiciones diferentes, de silla o de bote (nave)Principales monosacáridos:1. Triosas‐ Gliceraldehído y dihidroxiacetona – importantes intermediarios metabólicos2. PentosasD‐RibosaD‐Desoxirribosa‐ Ribosa (aldopentosa)– componente de ribonucleótidos (ATP,nucleótidos del ARN).‐ Desoxirribosa (falta un –OH en el carbono 2) – componente dedesoxirribonucleótidos (nucleótidos del ADN).‐Ribulosa : un derivado, la ribulosa‐1,5‐difosfato es responsablede la fijación del CO2 en la fotosíntesis.3. Hexosas‐ Glucosa: función energética: principal combustible metabólico.,difundida tanto entre los vegetales como entre los animales,fuente de energía de las células, componente de polisacáridosestructurales y energéticos‐ Galactosa: combustible metabólico, forma parte de la lactosa(azúcar de la leche), forma parte de polisacáridos complejos(gomas y mucílagos)‐ Fructosa (cetohexosa): combustible metabólico, forma partede la sacarosa, aparece en frutas y líquidos seminales, miel etc.,en el hígado se transforma en glucosa4. Derivados de monosacáridos:(desoxiazúcares, ácidos urónicos, aminoazúcares)‐ Desoximonosacáridos – reducción de un grupo hidroxilo:desoxirribosaD-GlucosaD-GalactosaD-Fructosa2

Tema 21- GlúcidosMaturita Química‐ Acidos urónicos – oxidación de un –OH primario formando un grupo carboxilo ac. glucurónico y ac.galacturónico‐ Aminoazúcares – sustitución de un –OH por un –NH2: glucosaminaÓsidos: Oligosacáridos y Polisácaridos Oligosacáridos• Formados por 2‐10 monosacáridos mediante enlace O‐glicosídico• Enlace O‐glucosídico (o glicosídico): Enlace entre dos monosacáridos mediante donde el oxígenohace de “puente”. Se forma al reaccionar el OH hemiacetálico (OH hemiacetálico = OH en el carbonoanomérico) con otro OH (que no tiene que ser hemiacetálico) de otro monosacárido.Como consecuencia de la unión se forma un disacárido y una molécula de agua• Ej: maltosa, celobiosa... + H 2 ODisacáridos‐ Oligosacáridos formados por la unión de dos monosacáridosEnlace O‐glucosídico‐ Enlace monocarbonílico (sólo un OH hemiacetálico, nomenclatura: ‐osil –osa, ejem: maltosa)‐ Enlace dicarbonílico, (entre 2 OH hemiacetálicos) pierden la capacidad reductora al no quedar carbonoscarbonílicos libres (nomenclatura: ‐osil – ósido, ejem: sacarosa)Propiedades:‐ Cristalizables, dulces, solubles‐ Mediante hidrólisis se desdoblan en monosacáridos‐ Reductores (excepto los que presentan enlace dicarbonílico,sacarosa)principales disacáridos:1. Maltosa (α‐D‐glucopiranosil (1→ 4) α ‐D‐glucopiranosa):Dos glucosas unidas por enlace (α1→ 4). producto de la hidrólisisdel almidón y el glucógeno, sucedáneo del café (malta),2. Celobiosa (β‐D‐glucopiranosil (1→ 4) β ‐D‐glucopiranosa):Dos glucosas unidas por enlace (β1→ 4), producto de la hidrólisisde la celulosa.3. Lactosa (β ‐D‐galactopiranosil (1→ 4) β ‐D‐glucopiranosa):Una galactosa y una glucosa unidas por enlace (β1→ 4),combustible metabólico, se encuentra en la leche.4. Sacarosa (α ‐D‐glucopiranosil (1→ 2) β ‐D‐fructofuranosido):Una fructosa y una glucosa unidas por enlace (α1→ 4),combustible metabólico, azúcar común que se extrae de la cañade azúcar y de la remolacha azucarera, no es reductor.3

Tema 21- GlúcidosMaturita Química Polisacáridos• ‐Macromoléculas formadas por polimerización de monosacáridos unidos entre sí mediante enlacesglucosídicos• ‐Glúcidos más abundantes• ‐Unión de más que 10 azúcares sencillos (generalmente glucosa)Propiedades‐ peso molecular elevado (son macromoléculas)‐ hidrolizables (por hidrólisis generan monosacáridos)‐ no son dulces ni solubles‐ no son reductores (escasos grupos carbonilo libres)Principales polisacáridosA. Homopolisacáridos.‐ polímeros de un único tipo de monosacáridos.‐ los que presentan formas son más resistentes a la hidrólisis (suelen tener función estructural)1. Almidón‐ polímero de la α ‐D‐glucopiranosa (α‐D‐glucosa)‐ presenta dos formas estructurales: amilosa yamilopectinaAmilosa: forma helicoidal (la adoptan cada 6 moléculaspor vuelta) no ramificada (enlaces α1→ 4), forma largascadenas de unidades α‐D glucosaAmilopectina: forma helicoidal muy ramificada, formada pormoléculas de α‐D‐glucosa, cadena principal con enlaces α‐1→4; los puntos de ramificación: α ‐1→6)Funciones: reserva energética en vegetales, aparecenformando gránulos característicos: amiloplastos, sonabundantes en la patata y en las semillas2. Glucógeno‐Semejante a la amilopectina pero más ramificada (cada 8 ó10 glucosas)‐Reserva energética en animales, se acumula en el hígado y enlos músculos donde se hidroliza transformándose en glucosa)‐Polímero de la α‐D‐glucopiranosa con enlaces α‐1→6,ramificaciones en posición variable‐ reserva en levaduras y bacterias3. Celulosa‐Polímero de la β ‐D‐glucopiranosa (enlaces β1→ 4)‐ tiene estructura lineal no ramificada‐ es la molécula más abundante en la naturaleza‐ tiene la función estructural en vegetales, es el principalcomponente de la pared celular‐ debido al tipo de enlace, cada molécula de glucosa está girada180° respecto a la anterios, lo que da a la celulosa una estructuralineal pero retorcida‐ esta disposición permite que se formen puentesde hidrógeno en grandes cantidades, lo queproduce fibras muy resistentescelulosa4

Tema 21- Glúcidos4. Quitina‐ polímero de N‐acetilglucosamina (enlaces β1→ 4)‐ función estructural: principal componente de la pared celular delos hongos y del exoesqueleto de artrópodosMaturita Química5. Pectina‐ polímero del ácido D‐metil galacturónico‐ forma parte de la pared celular vegetalB. Heteropolisacáridos‐ poseen más de un tipo de monosacáridoscelulosaejemplo: Hemicelulosa‐ polímero de la D‐xilosa (una aldopentosa) con enlaces β‐14 y ramificaciones de otros monosacáridos‐ forma parte de la pared celular vegetal.C. Heterósidos‐ poseen una parte no glucídica (aglucón)péptidoglucanos: Parte proteíca de pequeňo tamaňo, forman pared bacteriana (algunos antibióticos inhibensu formación).proteoglucanos: Parte proteíca y glucídica de gran tamaňo, forman la matriz extracelular de los téjidos,conjuntivo, cartlaginoso y óseo.glucoproteinas de la membrana plasmatica: Parte proteíca de pequeňo tamaňo, marcadores biológicos.5

Tema 21- GlúcidosANEXO:Monosacáridos D (Aldosas):Maturita QuímicaMonosacáridos D (Cetosas):Algunos disácaridos:6

Tema 21- GlúcidosMaturita QuímicaPolisacáridos:sacarosaQuitina7

Tema 21- GlúcidosMaturita QuímicaIsomeros:• Los estereoisómeros (Isómeros ópticos) son isómeros cuyas moléculas se diferencian por la disposición desus átomos o grupos funcionales en el espacio (por ejemplo todas las aldohexosas (D y L)). 2 n (n =nºcarbonos asim).• Los enantiómeros son estereoisómeros que son imágenes especulares una de la otra y no se puedensuperponer (por ejemplo el Dy la D‐glucosa y la L‐glucosa ).• Los diastómeros son estereoisómeros que no son imágenes especulares pero tampoco se puedensuperponer. Por ejemplo todos las aldohexosas de la series DD-gliceraldehídoL-gliceraldehídoD-glucosaL-glucosaCiclación de un monosacárido, proceso detallado:8

Tema 21- GlúcidosMaturita QuímicaLista de moléculas y ejemplos citados en el resumen (pero no explicados en él):• Adenosín trifosfato (wikipedia): El trifosfato de adenosina o adenosín trifosfato (ATP, del inglésAdenosine TriPhosphate) es un nucleótido fundamental en laobtención de energía celular. Está formado por una base nitrogenada(adenina) unida al carbono 1 de un azúcar de tipo pentosa, la ribosa,que en su carbono 5 tiene enlazados tres grupos fosfatos. Se producedurante la fotosíntesis y la respiración celular, y es consumido pormuchas enzimas en la catálisis de numerosos procesos químicos. Sufórmula es C10H16N5O13P3• Mucílago (no confundir con murciélago ) es una sustancia vegetal viscosa, coagulable al alcohol.También es una solución acuosa espesa de una goma o dextrina utilizada para suspender sustanciasinsolubles y para aumentar la viscosidad. Los mucílagos son análogos, por su composición y suspropiedades, a las gomas, dan con el agua disoluciones viscosas o se hinchan en ellas para formar unapseudodisolución gelatinosa. Se encuentran en las algas, semillas de lino, semillas de chía , en raíces demalva, membrillo, liquen, en ciertos hongos y en muchos vegetales.9