CARBOHIDRATOS

CARBOHIDRATOS

Concepto, clasificación e importancia biológica

Los carbohidratos, puramente, son aldehídos o cetonas con múltiples grupos hidroxilo (polihidroxialdehídos o polihidroxiacetonas). Constituyen la mayor parte de la materia orgánica de la tierra por sus variadas funciones, de entre las que destacamos:

- Actúan como almacenes de energía, combustibles e intermediarios metabólicos

- Forman parte de los ácidos nucleicos ADN y ARN (desoxirribosa y ribosa)

- Son elementos estructurales en las paredes celulares de plantas y bacterias, y en el exoesqueleto de artrópodos

- Desempeñan funciones importantes unidos a proteínas y lípidos como la de reconocimiento intercelular

La clasificación más sencilla depende del número de unidades de azúcar de que consta. Así vamos a tener - las “osas” o monosacáridos

- oligosacáridos ( aprox. Entre 2 y 12 unidades )

- polisacáridos ( más de 13 )

A los oligosacáridos y polisacáridos se les llama también “ósidos” , que pueden ser:

- holósidos (formados solo por monosacáridos)

- heterósidos ( “ tambíen por una fracción no glucídica (glucagona))

Los monosacáridos

Muchos de ellos tienen como fórmula empírica , y por ello se les llamó hidratos de carbono. Los clasificaremos según dos criterios:

- Según el número de átomos de C ( triosas, tetrosas, pentosas, hexosas...)

- Según su grupo funcional : - Aldehído  aldosas

- Cetona  cetosas

Lo habitual es combinar los dos criterios, y así tenemos aldopentosas, cetotetrosas...

Los monosacáridos más sencillos tienen 3 átomos de C (aldotrioas y cetotrioas). En el caso de las aldotriosas vamos a tener 2, debido a que la aldotriosa el el gliceraldehído , y éste posee un C asimétrico (C ) (el carbono 2). Distinguiremos el D-gliceraldehído y el L-... dependiendo de si el OH del C está a la derecha o izquierda respectivamente.

CHO



H  C  OH D-gliceraldehído



CH2OH

Las formas D y L son “enantiómeros” porque son estereoisómeros ópticos (son imágenes especulaes uno con respecto al otro) y además son no superponibles.

Si añadimos un nuevo átomo de C, en lugar de una aldotriosa tenemos una aldotetrosa. A partir del D-gliceraldehído tenemos 2 tetrosas, y a partir del “L” otras 2, ya que este nuevo carbono añadido es asimétrico y por tanto podrá presentarse con dos configuraciones distintas, una con el OH hacia la derecha y otra hacia la izquierda.

Estas tetrosas formadas son la D-eritrosa y la D-treosa, que pertenecen a la serie “D” ya que se forman a partir del D-gliceraldehído, el cual tiene el OH a la derecha del carbono más alejado del grupo funcional (aldehído).

La D-eritrosa y la D-treosa son entre sí “diastereoisómeros” porque no son imágenes especulares.

Si añadimos un nuevo átomo de C, ésta molécula también podrá presentar las dos conformaciones al ser aquel asimétrico.

La D-eritrosa nos dará lugar a dos pentosas, al igual que la D-treosa. Son importantes la D-ribosa y la D-Xilosa.

Si seguimos este proceso de adición de 1 C, obtendremos de cada aldopentosa 2 aldohexosas. Las más importantes son la D-glucosa y la D-galactosa, que son “epímeros” entre sí ya que solo se diferencian en la configuración de un C , el , en el que la glucosa tiene su OH a la derecha.

En general, cuando una molécula no contiene planos de simetría, el número de estereoisómeros posibles es , siendo “n” el número de carbonos asimétricos.

En el caso de 1 hexosa, tenemos 4 C , y por tanto estereoisómeros posibles, 8 de la forma “D” y otros 8 de la forma “L”.

En el caso de las cetosas todo esto es diferente, aquí el número posible de estereoisómeros es menor ya que la cetosa más pequeña es la dihidroxiacetona, y esta nó presenta carbonos asimétricos y solo puede encontrarse con una única conformación, no como en el caso del gliceraldehído.

CH OH



C = O Molécula de dihidroxiacetona



CH OH

Añadiendo un C como hicimos anteriormente con la otra serie, obtenemos una cetotetrosa, que es la “eritrulosa”.

Las cetosas de 4 C tienen el asimétrico, por lo que podrá existir como 2 estereoisómeros, la D-eritrulosa y la L-eritrulosa.

Como es una cetosa, su nombre termina en “ulosa”. La terminaciones de los aldehídos es“osa” (eritrulosa).

Si a la D-eritrulosa le añadimos un átomo de C con su correspondiente OH, obtendremos dos cetopentosas de la serie “D”, la D-ribulosa y la D-xilulosa. Sus configuraciones (D o L) nos viene indicado (como antes) por el C más alejado del grupo funcional. De todos estos, es importante la D-fructosa.

Tanto las pentosas como las hexosas se pueden ciclar en anillos. En el caso de una aldohexosa, como la glucosa, reaccionan el grupo carbonilo ( ) y el grupo OH del , formando un “hemiacetal intramolecular”. Lo que resulta es un anillo de 6 eslabones, llamdado “piranósico”.

Una glucosa en esta forma cíclica, también se llama glucopiranosa, y es la forma que predomina de esta en disolución.

Cuando una aldohexosa se cicla, aparece un nuevo C , ya que el ,aunque en la forma abierta no es asimétrico, al ciclarse se convierte en uno, y por tanto da lugar a que aparezcan dos nuevos estereoisómeros llamados “anómeros”.

Al se le denomina “anomérico”.

Estos dos nuevos anómeros se les llama y , que se van a diferenciar en que en la “proyección de Haworth” el anómero presenta el OH del hacia abajo, mientras que el anómero hacia arriba.

Los anillos, realmente forman un plano, y los sustituyentes de los carbonos (en los vértices del anillo) se sitúan hacia arriba y hacia abajo de este. Por ejemplo, en el caso de la glucosa, cuando el OH está hacia abajo tenemos la -D-glucopiranosa, y si está hacia arriba, entonces la -D-glucopiranosa.

En el caso de las cetosas como la D-fructosa, la reacción se produce entre el grupo ceto del

y el OH del . El enlace de este caso es un “hemicetal” intramolecular, y da lugar a un anillo de 5 elementos, que se denomina “furanósico”. En este caso también cuando se cicla la fructosa (

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