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CARBOHIDRATOS Azúcares, en castellano…

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CARBOHIDRATOS • Compuestos orgánicos constituidos por C, H y O. • Su fórmula molecular general es:

Cx(H2O)y

• También llamados: – HIDRATOS DE CARBONO, – GLÚCIDOS o – AZÚCARES.

• Se encuentran en todos los seres vivos. • Son una de las principales fuentes de energía.

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CARBOHIDRATOS Químicamente son…

Glucosa

Eritrosa

Fructosa

Ribulosa

………………….. y ………………….. polihidroxiladas. Glucosa = 2,3,4,5,6-pentahidroxihexanal Fructosa = 1,3,4,5,6-pentahidroxi-2-hexanona

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CARBOHIDRATOS • Se clasifican en dos grupos:

SIMPLES

y

COMPLEJOS.

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CARBOHIDRATOS simples • • • •

NO SUFREN HIDRÓLISIS a azúcares más pequeños. Típicamente, contienen entre 3 y 7 átomos de C. Se los denomina MONOSACÁRIDOS. Se clasifican según: – la naturaleza del grupo carbonilo. – el número de átomos de carbonos.

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CARBOHIDRATOS complejos • SÍ SUFREN HIDRÓLISIS a azúcares más pequeños (los monosacáridos que los forman). • Según la cantidad de monosacáridos, se los denomina: – OLIGOSACÁRIDOS (2 a 10 monosacáridos) o – POLISACÁRIDOS (+ de 10 monosacáridos). • Si se conjugan con proteínas o lípidos, se los denomina: – GLUCO- o GLICOPROTEÍNAS: factor sanguíneo. – GLUCO- o GLICOLÍPIDOS: reconocimiento celular.

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CARBOHIDRATOS simples • Según la naturaleza del grupo carbonilo, clasificados en: ALDOSAS O

H

H

C

O

y O

H

OH

OH

C

C

H2C

H2C

H

C

OH

H

C

OH

H

C

OH

H

C

OH

H

C

OH

HO

C

H

H

C

OH

H

C

OH

H

C

OH

H2C

CETOSAS

C

O

H

C

OH

H

C

OH

C

O

HO

C

H

H

C

OH

H

C

OH

OH H2C OH

H2C OH

H2C

H2C

OH

OH

D-Eritrosa

D-Ribosa

D-Glucosa

D-Ribulosa

D-Fructosa

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CARBOHIDRATOS simples • Según el número de átomos de carbonos, clasificados en: TRIOSAS 3C

TETROSAS PENTOSAS HEXOSAS HEPTOSAS 4C 5C 6C 7C Eritrosa

Ribosa Ribulosa

Glucosa Fructosa Galactosa

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CARBOHIDRATOS simples • Formas de representación:

ABIERTA O

O

HC H HO H H

C C C C

HC OH H OH OH

H2C

H HO H H

C C C C

OH H OH OH

H2C OH

FISCHER

CERRADA

OH

H

C

OH

H

C

OH

H2C O

HO H H

C C

H OH

C

OH

C

H

O H

H C OH HO C H

H

C

C

OH

OH

CH2OH

HAWORTH

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CARBOHIDRATOS simples • Presentan carbonos quirales, por cuanto existen: 2n estereoisómeros posibles (n= cantidad de C quirales) – Por ejemplo, para las aldohexosas, que tienen 4 C quirales, existen 24 = 16 estereoisómeros posibles.

• La posición del OH en el último carbono quiral (el más alejado del grupo carbonilo) define dos series: – D-… con el OH a la derecha – L-… con el OH a la izquierda • En la naturaleza, por lejos, son más abundantes las formas D-.

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CARBOHIDRATOS simples • Particularmente, para la GLUCOSA: D-glucosa L-glucosa O

O

HC

HC

H

C

OH

HO

C

H

H

C

H

C

HO

C

H

H

C

OH

OH

HO

C

H

OH

HO

C

H

H2C OH

H2C OH

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CARBOHIDRATOS simples Entre los estereoisómeros posibles, encontramos: ENANTIÓMEROS: DIASTERÓMEROS: configuraciones opuestas en todos los OH. O

configuraciones opuestas en algunos OH. O

HC

HC

H

C

OH

HO

C

H

H

C

H

C

C

H

H

C

OH

OH

HO

C

OH

HO

C

OH

D-glucosa

H

C

OH

H

HO

C

H

C

OH

HO

C

H

C

OH

H

C

OH

H

C

OH

HO

C

H

H

H

H

H2C

H2C

H2C OH

L-glucosa

HC

HC

HO

H2C

O

O

OH

D-glucosa

OH

D-galactosa

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CARBOHIDRATOS simples • ENANTIÓMEROS: formas D y L de un mismo monosacárido. • DIASTERÓMEROS: (estereoisómeros NO enantiómeros) H H H H

O

O

O

O

O

O

O

O

OH HO OH H OH H OH H

H H OH HO OH H OH H

OH HO H HO OH H OH H

H H H H OH HO OH H

OH HO OH H H HO OH H

H H OH HO H HO OH H

OH HO H HO H HO OH H

H H H OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

D-alosa

D-altrosa

D-glucosa

D-manosa

D-gulosa

D-idosa

D-galactosa D-talosa

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CARBOHIDRATOS simples: GLUCOSA • Denominada también DEXTROSA, azúcar de uva o azúcar de almidón. • Es la principal fuente de energía del cuerpo humano. • En forma libre, abunda en las frutas y jugos vegetales. • Combinada, forma parte de oligo- y polisacáridos de importancia biológica: Sacarosa, Lactosa, Almidón, … • En la sangre humana se encuentra en una proporción de 0,9 a 1%: – HIPOGLUCEMIA: déficit de glucosa en sangre. – HIPERGLUCEMIA: exceso de glucosa en sangre.

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CARBOHIDRATOS simples: GLUCOSA • Propiedades físicas: – – – – –

Sólido cristalino. Inodoro. Soluble en agua. Funde a 86 °C. Menos dulce que la sacarosa (azúcar común). H

OH

H

C

H

6

C HO

C

4

5

O H

H HO

C 3

H

H

C

C

2

OH

1

OH

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CARBOHIDRATOS simples: GLUCOSA • Propiedades químicas: – En condiciones adecuadas, fermenta para producir:

C6H12O6 --> (enzima/levadura) --> 2 C2H5OH + 2 CO2 (glucosa)

(etanol)

(dióxido de C)

– Ésta reacción constituye el núcleo central en la elaboración de bebidas alcohólicas (vino, cerveza, ...).

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CARBOHIDRATOS simples: GLUCOSA Transformación de forma abierta a cerrada: • Ocurre por una reacción interna entre el grupo aldehído del C1 y el grupo OH del C5. • El C1 se transforma en un nuevo centro quiral y aparecen dos nuevos isómeros, denominados ANÓMEROS α- y β-.

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CARBOHIDRATOS complejos DISACÁRIDOS Azúcares complejos formados por dos monosacáridos, unidos por enlace glicosídico (carbonilo + alcohol). • SACAROSA (GLU + FRU): – Es el azúcar común. – Presente en la caña de azúcar, remolacha y miel.

• MALTOSA (GLU + GLU): – Presente en los granos en germinación pero su fuente principal es la hidrólisis parcial del almidón.

• LACTOSA (GAL + GLU): – Presente en la leche humana (5-7%) y en la de vaca (4-6%).

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CARBOHIDRATOS complejos POLISACÁRIDOS Azúcares complejos formados por gran cantidad de monosacáridos, unidos por enlaces glicosídicos. • Homopolisacáridos: – Formados por 1 sólo tipo de monosacárido. – Ejemplos: ALMIDÓN, GLUCÓGENO, CELULOSA, QUITINA, …

• Heteropolisacáridos: – Formados por 2 o más tipos de monosacáridos. – Ejemplos: ÁCIDO HIALURÓNICO (lubricante del tejido conectivo) y HEPARINA (anticoagulante).

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CARBOHIDRATOS complejos ALMIDÓN • Polímero de glucosas con enlace α-1,4 => digerible por los animales y el hombre (enzimas glicosidasas). • Está formado por dos fracciones: – AMILOSA (20%): • Lineal • Insoluble en agua fría.

– AMILOPECTINA (80%): • Ramificado (α-1,6 cada 25 glucosas aprox.) • Soluble en agua fría.

• Polisacárido con función de almacenamiento en las plantas. • Presente en tubérculos (papas, batatas) y en granos.

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CARBOHIDRATOS complejos ALMIDÓN

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CARBOHIDRATOS complejos GLUCÓGENO • Estructura similar a amilopectina, pero con más unidades de glucosa y más ramificaciones (cada 13 glucosas aprox.) • Polisacárido con función de almacenamiento en los animales.

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CARBOHIDRATOS complejos CELULOSA • Polímero de glucosas con enlace β-1,4 => no digerible por el hombre y otros mamíferos. • Polisacárido con función estructural en plantas. • Tiende a formar fibras lineales, estabilizadas por puentes de H. OH

H OH

H C

H

O

H C

C

H

HO HO

O

H

O

H C

C

H

H C

C OH

C

C

H

H

HO

H

H C

C OH

C H

OH

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CARBOHIDRATOS y EDULCORANTES DERIVADOS DE CARBOHIDRATOS: • ESTEVIÓSIDO: – Nombre comercial: Stevia, Truvia o PureVia. – 300 veces más dulce que sacarosa. – Altas dosis producen reducción de esperma.

• SUCRALOSA: (1879) – Nombre comercial: Splenda. – 600 veces más dulce que sacarosa. – Estable a altas temperaturas (sirve para cocinar).

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CARBOHIDRATOS y EDULCORANTES DERIVADOS DE PÉPTIDOS Y PROTEÍNAS: • ASPARTAMO: – – – –

Nombre comercial: NutraSweet o Equal. 200 veces más dulce que sacarosa. Pierde dulzura a altas temperaturas (no sirve para cocinar). Éster metílico del dipéptido fenilalanina-ácido aspártico.

• NEOTAME: (2002) – 8.000 veces más dulce que sacarosa. – Más estable que ASPARTAMO.

• BRAZZEÍNA: (2009) – Nombre comercial: Cweet. – 1.000 veces más dulce que sacarosa, gusto dulce persistente. – Proteína de 54 aminoácidos.

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CARBOHIDRATOS y EDULCORANTES DERIVADOS SINTÉTICOS: • CICLAMATO: – Nombre comercial: Sucaryl o SugarTwin. – 30 a 50 veces más dulce que sacarosa. – Prohibido en EE.UU. en 1970.

• ACESULFAME DE POTASIO: – Nombre comercial: Acesulfame-K o Ace-K. – 200 veces más dulce que sacarosa, ligeramente amargo.

• SACARINA: (1879) – Nombre comercial: Sweet n´ Low. – 300 veces más dulce que sacarosa, con regusto amargo. – Inestable a altas temperaturas (no sirve para cocinar).

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CARBOHIDRATOS y biología celular Los grupos sanguíneos dependen del tipo de glicoproteína que contienen la membrana de los eritrocitos: – – – –

A … tiene una cadena de N-acetilgalactosamina, B … tiene una cadena de galactosa, AB … presenta los dos tipos de glicoproteínas y 0 … carece de ambas. OH

OH

H2C

H2C

C

HO

O

H

C

HO

H C

OH

H

Galactosa

O

H

H H

C

C

OH

H

C

C

C

OH

H

C

C

OH

H

OH

NH

H O

C H3C

N-acetilgalactosamina