Quimica Organica

COMPUESTOS ORGANICOS DE IMPORTANCIA BIOLOGICA

Glúcidos son el grupo de sustancias que comprende los azúcares reductores o los compuestos que por hidrólisis lo producen. Se les ha dado el nombre de carbohidratos, porque en su mayoría son combinaciones en las que el hidrógeno y el oxígeno se encuentran en la misma relación que en el agua. Sin embargo, en algunas sustancias, como en el ácido láctico (C3H6O3), y en el ácido (C2H4O2), el hidrogeno y el oxígeno se encuentran en la misma relación que en el agua y no son glúcidos. En cambio, en sustancias, como la metil glucosa, el hidrogeno y el oxígeno, no se encuentran en la relación 2:1 y son glúcidos.

Los carbohidratos son un grupo de compuestos muy numerosos que abundan en los reinos animal y vegetal; incluyen sustancias como azucares, almidones, celulosa, miel, dextrinas, gomas, quitina, etc.

Entre los carbohidratos más importantes se encuentra la glucosa, el almidón y la celulosa. Esta última proporciona a las plantas un marco estructural y es el principal constituyente de la madera y del papel. La función principal del almidón es almacenar energía. Tanto la celulosa como el almidón están constituidos por la unión de moléculas de glucosa.

En las plantas, los compuestos sencillos como el CO2 y el H2O, se combinan para formar glucosa, mediante el proceso de la fotosíntesis que requiere del catalizador clorofila y de la energía en forma de luz solar. Posteriormente, se combinan miles de moléculas de glucosa para formar celulosa o almidón. Cuando los animales ingieren el almidón, éste se rompe en las unidades originales de glucosa y, en el hígado, se recombinan para formar glucógeno (almidón animal). Cuando se requiere, éste se transforma nuevamente en glucosa, la cual en los tejidos, se oxida a CO2 y H2O con desprendimiento de energía, originalmente, suministrada por el sol. Parte de la glucosa se convierte en grasas y otra parte reacciona con compuestos que contienen nitrógeno, para formar aminoácidos que a su vez constituyen las proteínas.

Los carbohidratos que no se pueden hidrolizar a compuestos más sencillos se clasifica como monosacárido, el que se hidroliza en dos moléculas de monosacáridos es un disacárido y el que por hidrólisis produce muchas moléculas de monosacáridos es un polisacárido.

Los monosacáridos que contienen un grupo aldehídico se denominan aldosas y los que contienen un grupo cetónico, cetosas. Dependiendo del número de átomos de carbono que contienen, se conocen como triosas, tetrosas, pentosas, hexosas, etc. Una aldohexosa, por ejemplo, es un monosacárido que contiene seis átomos de carbono y un grupo aldehídico; una cetopentosa es un monosacárido que contiene cinco átomos de carbono y un grupo cetónico. La mayoría de los monosacáridos naturales son pentosas y hexosas.

Los carbohidratos que reducen los reactivos de Fehling, Benedict o Tollens se conocen como azucares reductores. Todos los monosacáridos, ya sean aldosas o cetosas son azúcares reductores, al igual que la mayoría de los disacáridos. una notable excepción es la sacarosa o azúcar común que no es reductora.

CLASIFICACIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS

ALDO: arabinosa, xilosa, lixosa, ribosa

PENTOSAS

CETO: ribulosa, xilulosa

MONOSACARIDOS

ALDO: glucosa, gulosa, manosa, galactosa,

talosa , aldosa, altrosa, idosa

HEXOSA

CETO: fructuosa, sorbosa.

DISACARIDOS sacarosa, lactosa, naltosa, celobiosa

TRISACARIDOS rafinosa

PENTOSANOS: arabana, xilana

POLISACARIDOS

HEXOSANOS: almidón, glucógeno, insulina, celulosa

DERIVADOS HEMICELULOSAS: gomas, mucílagos, pectinas

MONOSACARIDOS

De los monosacáridos, las hexosas son las de mayor importancia y, en especial, la glucosa. Es la unidad más abundante en la naturaleza, constituye al almidón, a la celulosa y al glucógeno. Forma parte de los disacáridos y desempeña un papel especial en los procesos biológicos.

El estudio de la propiedades de la glucosa ha proporcionado gran cantidad de información sobre la estructura y comportamiento de los carbohidratos en general. La fórmula estructural de la glucosa se conoció por su comportamiento químico.

Del análisis cualitativo, se obtuvo la fórmula mínima CH2O . el peso molecular que se determinó, mediante el estudio del punto de congelación de soluciones de glucosa, fue de 180. Su fórmula molecular resultó C6H12O6 .

El hecho de que la glucosa reaccione fácilmente con reactivos como la hidroxilamina y la fenilhidrazina, dando oximas e hidrazonas, indica la presencia de un grupo carbonilo.

Los azucares se dividen en dos grupos que están relacionados con las formas enantiómeras del gliceraldehído.

El monosacárido más simple es el gliceraldehído, contiene un centro asimétrico y, por lo tanto, existen un par de enantiomeros.

Los estereoisómeros que no son enantiómeros, se llaman diasterómeros.

Los diasterómeros que difieren en la configuración del C-2, se denominan epímeros. Así, la D-glucosa y la D-manosa son epímeros.

La mayoría de los monosacáridos naturales más importantes pertenecen a la serie D. Entre las aldohexosas más comunes están la D-glucosa, la D-manosa y la D-galactosa.

La cetohexosa más importante es la fructuosa, se encuentra como azúcar libre en la fruta y en la miel, combinada con la glucosa constituye al disacárido sacarosa. Es levorrotatoría.

Los hemiacetales cíclicos de los azucares pueden convertirse en acetales, llamados glicósidos, por tratamiento con alcohol y en presencia de ácido que actúa como catalizador.

Si la glucosa se tarta con metanol y ácido clorhídrico, el hidrogeno del OH del C-1 se sustituye por el grupo metilo, se obtiene una mezcla de los glucósidos  y .

El enlace entre el radical y el monosacárido se llama enlace glicoídico.

Algunos azucares, como la glucosa y la fructosa, se encuentran libres en la naturaleza. Pero, la mayor parte de los azucares están en forma de glicósidos, o sea, unidos a fragmentos, de tipo no azúcar como un esteroide. Los ácidos nucleicos son sustancias de tipo glicósido, en donde la ribosa y desoxirribosa están combinadas con bases de nitrógeno.

Cuando el hidrógeno del –OH del C-1 es reemplazado por otro monosacárido, se obtienen los disacáridos

DISACARIDOS

Los disacáridos son compuestos que pueden hidrolizarse en dos monosacáridos. Entre los más importantes están la maltosa, la celobiosa, la lactosa y la sacarosa.

SACAROSA. Se obtiene de la caña de azúcar. Por hidrólisis ácida de la sacarosa se logra una mezcla equimolar de D-glucosa y D-fructosa. No presenta mutarrotación, no es azúcar reductor y no forma osazonas lo que indica que el grupo carbonilo del monosacárido está presente como acetal. La hidrólisis ácida de la sacarosa procede con la inversión de la rotación, por lo que se denomina inversión de la sacarosa y a la mezcla producida, azúcar invertido.

MALTOSA. Es el disacárido resultante de la hidrólisis ácida parcial del almidón. La enzima diastasa del malta transforma al almidón, procedente de distintas fuentes (maíz, trigo, centeno, papa), en maltosa, paso esencial en la fermentación de almidones a alcohol. La maltosa está constituida por dos unidades de glucosa, es un azúcar reductor, presenta mutarrotación.

La mutarrotación es debida a la interconversión de los hemiacetales, a través del intermediario aldehidico. O sea el cambio gradual de la rotación óptica, hasta llegar a un punto de equilibrio.

LA CELOBIOSA. La hidrólisis ácida parcial de la celulosa (algodón) da el disacárido celobiosa, es reductor, presenta mutarrotación, está formado por dos unidades de glucosa, mediante unión 1-4, en forma semejante a la maltosa.

LA LACTOSA. Se encuentra en la leche, está constituida por galactosa y glucosa; como en el caso de la maltosa, tiene un aldehído libre potencial, lo que hace que sea un azúcar reductor, que presente mutarrotación.

POLISACÁRIDOS

Son moléculas que pueden hidrolizarse en una gran cantidad de moléculas de monosacáridos. Si las moléculas que se obtienen por hidrólisis son hexosas, al polímero se le conoce como hexosano; de éstos, los más importantes son los almidones y la celulosa.

ALMIDÓN. Polímero constituido por muchas unidades de glucosa. Las plantas lo utilizan como su principal elemento de reserva, almacenándolo, en forma de gránulos, en las semillas, frutas, tubérculos o raíces. Los almidones de diferentes plantas difieren en su composición química. Una forma de almidón, la amilosa, está constituida aproximadamente por 250 a 300 unidades de glucosa, mediante uniones alfa 1,4 la amilopectina es un almidón más complejo, contiene aproximadamente 1000 unidades de glucosa es una estructura ramificada.

GLUCOGENO. Es similar, en su estructura química, a la amilopectina, pero más ramificada y de mayor peso molecular. Es el mejor carbohidrato de reserva en los animales, se almacena en el hígado

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