GLUCIDOS O HIDRATOS DE CARBONO

GLUCIDOS O HIDRATOS DE CARBONO

Los glúcidos también llamados hidratos de carbono son un conjunto de biomoléculas muy abundantes en los organismos vegetales y animales. Están presentes a nuestro alrededor ya que forman parte de nuestra alimentación, de nuestra vestimenta, nuestras casas e incluso en algo tan fundamental como el papel. También se encuentran formando parte de las células como sustancias de reservas (almidón de trigo, fécula de los tubérculos) o de sostén (celulosa). La glucosa se encuentra en la uva, sacarosa en la caña de azúcar y remolacha, y en organismos animales los glúcidos se encuentran en la sangre (glucosa), hay depósitos glucógenos en los músculos y el hígado.

Forman la mayor parte de la materia orgánica de la Tierra. Se los llamo hidratos de carbono porque al calentarlos se descomponen dando agua y dejando un residuo carbonoso. Son sustancias ternarias, formadas por carbono, hidrogeno y oxigeno, los dos últimos elementos están en relación 2:1. La formula es C (HO).

También se los conoce como azucares o sacáridos, porque muchos de ellos tienen un sabor dulce.

Desde el punto de vista químico, son polihidroxialdehidos (aldosas) o polihidroxicetonas (cetosas).

Según su complejidad se clasifican en:

• Monosas o monosacáridos: estos glúcidos no se hidrolizan es decir, es decir que no se descomponen en otros glúcidos más sencillos. Comprenden sustancias que tienen entre 3 y 7 átomos de carbono.
• Oligosacáridos: son hidratos de carbono que al hidrolizarse dan unas pocas monosas, pero en definido numero de moléculas.
• Polisacáridos: son macromoléculas que se hidrolizan, dando gran número de moléculas iguales o diferentes.

Ejemplos de monosacáridos:

Monosacáridos:

El azúcar no es dulce, es un tipo de nutriente orgánico que en general es un monosacáridos, como la glucosa y la fructosa. En distintos alimentos hay una mezcla de azucares.  La glucosa es una azúcar común en la miel y la fructosa es más abundante en diversas frutas, todas ellas tienen un sabor dulce más o menos intenso. Sin embargo, en cuanto a la dulzura, ésta no es en realidad una propiedad objetiva, percibir como dulce una sustancia determinada depende del desarrollo de los órganos sensoriales.

Son los glúcidos más simples, no hidrolizables, que tienen entre tres y siete átomos de carbono en sus moléculas. Para comprender su estructura observaremos los siguientes ejemplos. (Ilustración Nº 1)

La observación atenta de las formulas de monosacáridos permite comprobar lo siguiente:

• En cada una de los monosacáridos hay igual número de átomos de carbono y de oxigeno, y el doble de átomos de hidrogeno. En consecuencia, responden a la formula general Cn(H2O)n, que dio origen a la denominación de hidratos de carbono.
• En todo los monosacáridos se encuentran grupos oxhidrilos (funciones alcohol) y un grupo aldehído o cetona. Los que tienen el grupo aldehído se llaman aldosas y los que presentan el grupo cetona, cetosas.
• Los monosacáridos con igual número de átomos de carbono, tiene igual formula molecular, pero se diferencia en formula desarrollada. Ejemplo:    D-gliceroaldeido y D-dihidroxiacetona; D-glucosa y D-galactosa.
• Presentan estructura lineal o cíclica.

Entonces, se puede establecer que:

Los monosacáridos son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas que tienen entre tres y siete átomos de carbonos.

 Configuración:

La distribución espacial de los átomos en una molécula determina su configuración. Puesto que las cuatro uniones del carbono están orientadas en el espacio según los vértices de un tetraedro regular.

Los monosacáridos tienen carbonos asimétricos, que les confiere dos propiedades:

1. Isometría espacial o esteroisomeria: los compuestos esteroisomeros se diferencian entre si por la posición en el espacio de los distintos grupos ligados al carbono asimétrico. En la molécula plana de los monosacáridos se tiene como referencia la posición del grupo OH. Dos esteroisomeros se denominanan enantiómeros cuando uno es imagen especular del otro. Cuando el grupo OH del carbono asimétrico mas alejado del carbono carbonilito, esta situado a la derecha, se llama configuración D, y se encuentra a la izquierda, se conoce como configuración L. se tomo al aldehído glicérico como patrón de la configuración de glúcidos. Según la formula de Fisher de la hexosa (ilustración Nº2) que tiene el OH del carbono asimétrico a la derecha de la cadena del carbono, seria de  configuración D, donde se antepone la letra D al nombre del monosacárido, entonces queda D-gliceraldehido. Por lo contrario, la configuración L, se denomina L- gliceraldehido.
2. Isomería óptica: les confiere a los monosacáridos poder desviar el plano de la luz polarizada. Si la rotación es hacia la derecha se dice que es dextrógiras (+), y si gira hacia la izquierda es levógira (-).(Ilustración Nº3)        

Formación de hemiacetales:

En disolución, las aldosas y todas las hexosas se comportan como si tuvieran un carbono asimétrico más. Esto es debido a que existe un equilibrio entre estructuras lineales y cíclicas. La estructura cíclica se produce por formación de un enlace hemiacetalico entre el carbono que lleva el grupo activo (carbono 1 en aldosas o 2 en cetosas) y el penúltimo carbono portador del grupo hidroxilo (carbono 4 en pentosas o 5 en hexosas)

El carbono que portaba la función carbonilca se convierte, al ciclarse la molécula, en asimétrico, denominándose carbono anomérico. Según la posición del grupo OH del carbono anomerico con respecto al CH2OH (carbono 6), aparecen dos nuevos esteroisomeros:

• anomero α cuando el OH hemiacetalico esta en posición trans, por debajo del anillo.
• anomero β cuando el OH hemiacetalico esta en posición cis, por encima del anillo. (ilustración Nº4).

Mutarrotación:

Al disolver cualquiera de los isómeros de la glucosa en agua, ya sea α-Dglucosa o β-Dglucosa, estos experimentaran la mutarrotación, que no es más que la variación gradual del ángulo con que desvían el plano de rotación de la luz polarizada. El valor de rotación de la luz polarizada para la αD-glucosa es +112,2˚ y con el tiempo se acerca a un valor +52,5˚. En cambio la βD-glucosa tiene un valor de +19˚ y con el tiempo llega a un valor de +52,5˚.

La mutarrotacion se debe a la formación de una mezcla de las formas tanto alfa, beta y forma abierta, la cual al llegar al estado de equilibrio, presenta un valor constante del poder de rotación. (Ilustración Nº5).

Formulas de Fisher y Haworth:

Las formulas hemiacetalicas que hasta aquí se han empleado son llamadas FORMACIONES DE FISHER, en ellas los átomos de carbono 1 y 5 aparecen muy separados entre si y ella no se corresponde con la realidad. Por esta razón existen otras propuestas que procuran expresar mejor como están dispuesto los átomos en estas moléculas y se vio mas conveniente, para mostrar las relaciones espaciales de sus átomos representarlas en forma de anillo. Estas estructuras comenzaron a usarse en 1913 pero se generalizaron con la propuesta del químico ingles Haworth en 1926.

Teniendo en cuenta que la orientación en el espacio de la unión entre los átomos determina la aproximación del átomo de carbono 1 con el numero 5, la formula de la glucosa acíclica puede ser como se ve en la (Ilustración      )

En esta representación se observa que el grupo carbonilo del carbono 1 se encuentra próximo del hidroxilo del carbono 5 y por consiguiente puede reaccionar entre si formando el hemiacetal cíclico intermolecular. (Ilustración    )

Haworth propuso representar las estructuras cíclicas de los monosacáridos en base a las formulas de los compuestos cíclicos FURANO y PIRANO. (Ilustración    )

Entonces cuando el anillo o ciclo esta formado por 5 átomos se lo denomina FURANOSICO, mientras que si lo componen 6, se lo llama PIRANOSICO.

En el caso de la D-glucosa forma un ciclo de 6 átomos (5 de carbono y 1 de oxigeno), es decir un anillo piranosico, en cuyo caso las formulas son: (ilustración    )

Estos ciclos o anillos se representan en perspectiva, para la cual hay que imaginar que el ciclo es perpendicular al plano del papel, la parte reforzada con trazo grueso se ubica hacia delante y los oxhidrilos por encima o por debajo del plano del anillo.

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