CARBOHIDRATOS

• Se denominan Hidratos de carbono por responder muchos de ellos a la formula empírica:

• C (H2O)n

Carbohidratos

Funciones de los carbohidratos

• - estructural. La celulosa.- almacenamiento de energía: almidón- Base de material genético. Los monómeros del

DNA y RNA poseen, azúcares de 5 carbonos llamadas pentosas.

- comunicación. Carbohidratos específicos asociados a grasas y proteínas cumplen funciones de reconocimiento y comunicación intercelular.

CLASIFICACION• Por grupo funcional Aldosas Cetosas

• Por tamaño: Monosacaridos: Estructura simple Oligosacaridos: 2 a 10 unidades de

azúcar Polisacaridos: mas de 10 unidades

• Numero de monómeros Disacáridos 2 mono Trisacáridos 3 Mono

• Constituyentes Homopolisacaridos : almidón Heteropolisacaridos: pectina

CLASIFICACION

Monosacáridos Aldosas Cetosas- Azúcares

Oligosacáridos

-Polisacáridos

Monosacáridos- Son azúcares simples de entre 3 a 7 átomos de carbono- Todos los carbonos excepto uno están unidos al grupo hidroxilo; el otro forma un doble enlace con un átomo de oxígeno constituyendo un grupo carbonilo.-Si el carbonilo se encuentra en un extremo de la cadena, el monosacárido es un aldehído- si está en otra posición, es una cetona.

La gran cantidad de grupos hidroxilo (polares) y el carbonilo, dan a los monosacáridos propiedades hidrofílicas.

CH2OH

H OH

H-C=O

CH2OH

OH H

L-gliceraldehido

H-C=O

D-gliceraldehido

D = dextro; L = levo

ALDOSAS

FAMILIA DE LAS ALDOSAS

CETOSAS Tres carbonos: Cetotriosa

CH2 OH

C O

CH2 OH

Dihidroxiacetona

FAMILIA DE LAS CETOSAS

ESTRUCTURA CICLICA

Estructura cíclica

CH2OH

CH2OH

H C

H OHC

HO HC

HO C

OC

HOCH2 O

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OHCH2OH

OH

H C

H OHC

HO HC

HOCH2 C

O

-D-fructofuranosa D-fructosa -D-fructofuranosa

Anillo de 5 miembros Como el del furano

Ofuranosas

Proyeccion Harworth• Si el –OH está a la derecha en una proyección de

Fischer, en una proyección de Harworth el OH se escribe debajo del plano del anillo

• Si está a la izquierda en la proyección de Fischer en Harworth va encima del plano

CHO

C OHH

C HHO

C OHH

CH

CH2OH

O

HO

CH2OH

H OH

HH

OH

OH

H

H

OH

CONFORMACION ANOMERICA. Los anillos que se forman CONFORMACION ANOMERICA. Los anillos que se forman no son planos, sino que adoptan la forma de sillano son planos, sino que adoptan la forma de silla

eq

ax

O

eq

eq

eq

eqax

ax

ax

ax

REACCIONES DE CARBOHIDRATOS

• Formacion de hemiacetales• Reduccion de metales

AZUCARES REDUCTORES

Todos los carbohidratos que contienen un grupo hemiacetálico reaccionan con los metales.

El reactivo de Tollens, Benedict, y Fehling presentan pruebas (+) con aldosas y cetosas oxidándolas.

Los carbohidratos que contienen sólo grupos acetales o cetales no dan pruebas (+) con estos reactivos, son azúcares no reductores.

Ejemplo de azúcares no reductores:acetales cetales

O

HOH

HH

H

H

OCH3OH

OH

CH2OHO

OR

OHHH

OHH

CH2OH

CH2OH

REACCIÓN DE BENEDICT

La prueba de Benedict es una prueba específica para las sustancias reductoras con grupos carboxilos libres.

REACCIÓN DE BENEDICT

Reacción con álcalis

• En medios alcalinos los azucares sufren enolizaciones a través de las cuales se producen las isomerizaciones:

C

OHH

HHO

OHH

OHH

CH2OH

O

H C

O

HHO

OHH

OHH

CH2OH

OH

H

H

C

O

HHO

OHH

OHH

CH2OH

OH

HH

Reacción con ácidos y altas temperaturas• Isomerizaciones son muy lentas• Cataliza reacciones de deshidratación las cuales se aceleran a altas temperaturas generando furanos

C

O

HHO

OHH

OHH

CH2OH

O

H

H H

-H2O

C

O

H

OHH

OHH

CH2OH

O

H

H C

O

H

OHH

OHH

CH2OH

OH

H

C

O

H

H

OHH

CH2OH

OH

-H2O

1,2 enol 2,3 enol dicarbonilo3-desoxiulosa

Ciclizacion

-H2O

OHOH2C CHO

Hidroximetil furfural

• El HMF se detecta en alimentos como caramelos, “miel adulterada” (porque?)

• La polimerización de HMF produce pigmentos pardos característicos del caramelo (melanoidinas)

La prueba de Molisch es una prueba cualitativa para la presencia de carbohidratos en una muestra de composición desconocida

Reacción de molisch

Complejo violeta (prueba positiva)

Caramelización• Reacción de oscurecimiento, también llamada pirolisis (calentamiento

drástico)• Se lleva a cabo tanto a pH acido como básico (catalizan ácidos

carboxílicos y sales (bisulfito de amonio)• Se presenta en alimentos tratados térmicamente (leche condensada, pan,

frituras, dulces etc)O OH

CH2OHHO

OH

HOH2C

H

OH

HO

OH

O H

OH

CH2OH

-H2O OH

HO

OH

O

O

CH2

H

OHHO

OH

O

O

CH3

OHHO

OH

O

O

CH3

H

O

OH

O

O

CH3

H

-H2O

O

HO

H3C

OH

H

HO

O

HO

H3C

O

Ciclacion

Isomaltol

O

OH

H

O

H3C

HO

O

OH

HO

H3C

HOO

O

HO

H3C

-H2O

-H2O

Maltol

Reacción de Maillard• Esta reacción de pardeamiento no enzimático hace parte de un grupo complejo de transformaciones que generan múltiples compuestos.

• Se producen melanoidinas coloreadas (amarillo a café) que afectan el sabor, el aroma, el valor nutritivo y pueden dar lugar a la formación de compuestos mutagénicos o potencialmente carcinogénicos, como la acrilamida.

• La reacción se presenta entre un azúcar reductor y un grupo amino (proteína o a.a)

O

OH

OH

N

H

H

X

OH

OH

N

H

X

OH

OH

OH

N X

Hidrazinas NH2arilhidrazinas NHArHidroxilaminas OHSemicarbacida NHCONH2Tiosemicarbacida NHCSNH2Amina primaria R

X

Hidrazonas NH2arilhidrazonas NHAroximas OHSemicarbazonas NHCONH2Tiosemicarbazonas NHCSNH2Alquil iminas R

X

Derivados de monosacaridos

OLIGOSACARIDOS

Enlace glicosidico Homodisacarido

Azucares ácidos Se obtienen por la oxidación del aldehído con peróxidos, ciertos metales se obtienen ácidos aldónicos ejemplo glucónico

• Se puede utilizar para cuantificar azucares.• Azúcar reductor: debe tener un hidroxilo libre en el carbono hemiacetalico (C-1 o 2)

•Los monosacáridos pueden ser oxidados enzimáticamente en la posición C-6, produciendo ácidos uronicos. Acido galacturónico de las pectinas.

•Se pueden oxidar en 1 y 6 produciendo ácidos glicaricos

Disacaridos

Los disacáridos se producen cuando se combinan químicamente dos monosacáridos

Maltosa ---------- glucosa + glucosa

Lactosa ---------- glucosa + galactosa

Sacarosa --------- glucosa + fructosa (azúcar común)

Celobiosa --------- glucosa + glucosa

O

OOH

HH

H

H

H

OH

OH

CH2OH

O

CH2OH

OHH

H

H

OH

CH2OH

1

2

Enlace 1,2-glicosídico

Disacárido: sacarosa

Enlace 1,2-glicosídico

• La estructura de los disacáridos puede ser especificada de una manera corta usando la siguiente notación:

α o β para denotar configuración y un numero que indica la naturaleza del enlace, así la celobiosa es Glcβ1-4Glc.

Otros nombres un poco mas complejos

O-α-D-glucopiranosil-(1-4)-D-Glucopiranosa

POLISACARIDO•También se conocen con el nombre de glicanos

• Están constituidos de monosacáridos y derivados

• Homopolisacaridos: constituidos de una sola clase de monosacáridos, ejemplo maltodextrina (Gluα1-4) son llamados glucano, galacturonanos, mananos etc

Otra manera de describirlos: celulosa: (1-4) β- glucopirananos

• Heteropolisacaridos: constituidos de mas de una clase de monosacáridos, ejemplo pectina

• Pueden diferir en el tipo de enlace glicosidico (mas comunes 1-4 y 1-6)

Celulosa: uniones β en lugar de α como en almidón

Comunes en levaduras y bacterias

Unidades de amino azúcar

Polisacáridos• Carbohidratos más complejos

Incluyen:• – Almidón• – Glucógeno• – Celulosa• – Quitina

Son una macromolécula consistente en unidades repetitivas de azúcares simples, por lo general, glucosa

Tipos de polisacáridos

Almidón• es la forma común de almacenar energía en

las plantas.• Está hecho de unidades de alfa glucosa.• Los vegetales almacenan almidón en

estructuras llamadas amiloplastos.• Existen dos formas de almidón, amilosa (no

ramificado) y amilopectina (ramificado).

Estructuras del almidon

Estructura del almidón

Glucógeno

• Es la forma de almacenar glucosa en tejidos animales.

• Se almacena en los músculos y el hígado Las moléculas de glucógeno poseen cadenas altamente ramificadas.