Isomería

Característica de muchos compuestos que siendo diferentes tienen la misma fórmula molecular.

– Isomería de función

Poseen idéntica fórmula molecular pero son diferentes por tener grupos funcionales distintos. Gliceraldehído, dihidroxiacetona.

– Estereoisometría

Moléculas aparentemente iguales pero con diferentes propiedades. Se debe a carbonos asimétricos.

· Enantiómeros

Con imágenes especulares.

• La forma D, cuando el -OH está a la derecha.
• Forma L.

· Diastereoisómeros o diastereómeros

Presentan la misma forma (D o L) y no son imágenes especulares. Llamados epímeros cuando se diferencian en la posición del grupo -OH de un único carbono asimétrico.

Actividad óptica

Cada molécula efectúa una rotación del plano de polarización.

• rotación en sentido de las agujas del reloj dextrógiros o (+)
• rotación contraria a las agujas del reloj, levógiro o (-)

Fórmulas cíclicas

Enlace hemiacetático

La formación del ciclo se realiza por enlace hemiacetal que supone un enlace covalente entre el grupo aldehído y un alcohol o un enlace hemicetal entre un grupo cetona y un alcohol. Este enlace no implica pérdida ni ganancia de átomos sino su reorganización.

• El ciclo resultante puede tener forma pentagonal (furano) o hexagonal (pirano) furanosas o piranosas.
• Carbono anomérico.
• Forma alfa, bajo el plano y forma beta, sobre el plano.

Importancia biológica de los monosacáridos

Hexosas

• La glucosa al disolverse en agua se hidrata, el grupo carbonilo capta una molécula de agua y hay una reestructuración molecular, reaccionando los radicales liberándose una molécula de agua y quedando unida a la molécula por un átomo de O, la molécula adquiere así una forma hexagonal o pirano y se llama glucopiranosa.
• Galactosa. No se encuentra libre, forma parte de la lactosa.
• Manosa. Vegetales, bacterias, levaduras y hongos. Forma parte de la estreptomicina, sustancia con actividad antibiótica.
• Fructosa. Se encuentra en las frutas -libre o unida a la glucosa- formando sacarosa, levógira.

Oligosacáridos

Cadenas cortas por la unión de 2 a 10 monosacáridos.

Enlace O-glucosídico

• del carbono anomérico del primer monosacárido y otro grupo alcohol del segundo monosacárido, enlace monocarbonílico. 1º osil 2º osa.
• enlace dicarbonílico. Reacciona con el licor de Fehling. 1º osil, 2º ondo.

Disacáridos

Enlace O-glucosídico, puede ser alfa o beta.

• Maltosa. α-D-glucopiranosil (1→4) α-D-glucopiranosa. Azúcar de malta. Formado por dos moléculas de α-D-glucosa unidas por enlace monocarbonílico α (1-4) fácilmente hidrolizable. Carácter reductor.
• Lactosa. β-D-galactopiranosil(1→4)β-D-glucopiranosa. Unión monocarbonílica β. Carácter reductor.
• Sacarosa. α-D-glucopiranosil(1→2)β-D-fructofuranosa. Se extrae de la caña de azúcar y de la remolacha. Unión dicarbonílica α(1→2) de α-D-glucosa y β-D-fructosa. La fructosa sufre un giro a la vez que rotan todos los radicales. No tiene carácter reductor. La sacarosa es dextrógira pero si se hidroliza resulta levógira y se llama azúcar invertido. La miel es un azúcar invertido debido a las enzimas (sacarasas) existentes en la saliva de las abejas.
• Celobiosa. β-D-glucopiranosil(1→4)β-D-glucopiranosa. Resulta de la celulosa, formada por 2 moléculas de β-D-glucosa unidas con enlaces β(1→4) carácter reductor.

Polisacáridos

Son polímeros constituidos por la unión de muchos monosacáridos por enlaces O-glucosídicos. Pueden ser β y α, los enlaces α son más débiles y se rompen y forman fácil, función de reserva, almidón o glucógeno. Enlace β más estable y resistente, función estructural, celulosa. Carecen de sabor dulce y no tienen carácter reductor, insolubles en agua, cristalizables, se desdoblan en monosacáridos y tienen un peso molecular alto.

Homopolisacáridos estructurales

• Celulosa. β(1→4) enlaces de hidrógeno intracatenarios. Unidas unas con otras por puentes de H intercatenarios. Estructura de gran resistencia. Fibras y pared celular vegetal.
• Quitina. Es un polímero lineal de N-acetil-β-D-glucosamina con enlaces β(1→4) exoesqueleto de los artrópodos y de las paredes celulares de los hongos. Estructura similar a la celulosa, confiere dureza y resistencia.

Homopolisacáridos de reserva

Los seres vivos almacenan este monosacárido en forma de polisacáridos de reserva, gránulos insolubles en el citoplasma celular.

• Almidón. Homopolisacárido de reserva de las células vegetales.
  • Amilosa. Formada por maltosas unidas por un enlace α(1→4) actúan unas enzimas llamadas amilosas α-amilasa en animales y β-amilasa en semillas. Las amilasas actúan separando las maltosas. Después actúan para romper maltosas y quedan glucosas. 
  • Amilopectina. Compuesta de maltosas α(1→4) y ramificaciones α(1→6) actúan la α-amilosa, la β-amilasa se rompen pero queda el núcleo, aparecen otras enzimas nuevas llamadas R-desramificantes que rompen las ramas./La α-amilasa hidroliza al azar los enlaces α(1→4) del interior de las cadenas de amilasa y amilopectina, liberando glucosa y maltosa mientras que la β-amilasa comienza a hidrolizar por los extremos no reductores rindiendo maltosa. Enzimas desramificadoras hidrolizan el enlace α(1→6)
• Glucógeno. Reserva de las células animales, posee más volumen.
• Dextranos.

Heteropolisacáridos

Son polisacáridos formados por diferentes monosacáridos.

• Pectinas. En un derivado de la galactosa, se encuentran en la pared celular de las células vegetales donde forman una matriz en la que se disponen las fibras de celulosa.
• Hemicelulosa. Conjunto muy heterogéneo de polisacáridos, se encuentran en la pared celular de las células vegetales, recubriendo la superficie de las fibras de celulosa y permitiendo su anclaje a la matriz de pectinas.
• Agar-agar. Polímero de D y L galactosa que se extrae de las algas rojas. Actúa como espesante de líquidos y es fácil de digerir.
• Gomas. Función defensiva en plantas. Las segregan al exterior en zonas abiertas por golpes o traumatismos.
• Mucílagos. Se usan en la industria farmacéutica para la elaboración de vaciantes en dietas hipocalóricas.
• Peptidoglucanos. Forman parte de la pared bacteriana y su función es proteger a las bacterias de la deformación o destrucción en condiciones de presión osmótica desfavorable.
• Glucosaminoglucanos. Se encuentra en la matriz extracelular de los tejidos conectivos.
  • Ácido hialurónico. Se encuentra en el tejido conjuntivo, humor vítreo del ojo y líquidos sinoviales.
  • Condroitín sulfato
  • Heparina. Se localiza en pulmón, hígado y piel. Actúa como sustancia anticoagulante.

Heterósidos

Un glúcido unido a otra molécula no glucídica denominada aglucón.

Glucolípidos

El aglucón es un lípido llamado ceramida. Los más importantes son los cerebrósidos y los gangliósidos. Intervienen en el reconocimiento celular, proporcionando a las células sus señas de identidad. Tienen la función de receptores de moléculas extracelulares como señales. Algunas bacterias y virus se unen a estas moléculas como paso previo a la infección de las células.

Glucoproteínas

Es la fracción no glucídica en una molécula de naturaleza proteica. Inmunoglubinas. Luteinizante. Foliculoestimulante. Otras presentes en la superficie externa de la membrana.

Principios activos en plantas medicinales

Se emplean en la industria farmacéutica aunque en dosis inadecuadas pueden provocar intoxicaciones o efectos letales. Cardiotónicos, cianogenéticos, tanósidos.

Lípidos

Concepto y clasificación

Los lípidos son sustancias químicas muy heterogéneas. Químicamente están constituidas por C, H y O y a veces fósforo y azufre. La cantidad de O es más pequeña que H y C. Son escasamente solubles en agua y solubles en disolventes apolares orgánicos. Compuestos con diversas funciones biológicas:

• Estructurales: en todas las células son los elementos mayoritarios de las membranas.
• Energéticas: son eficientes reservas para almacenar energía, triglicéridos.
• Vitamínicas y hormonales: muchas de las presentes en vertebrados son lípidos.

Clasificación de los lípidos

• Saponificables: contienen ácidos grasos, pueden o no tener instauraciones (dobles enlaces), están esterificados. Cuando son sometidos a hidrólisis forman jabones. Pertenecen los acilglicéridos o grasas, ceras, fosfolípidos y esfingolípidos.
• Insaponificables: derivados de hidrocarburos. No contienen ácidos grasos, no sufren saponificación. Pertenecen terpenos, esteroides y prostaglandinas.

Ácidos grasos

Ácidos orgánicos monocarboxílicos. CH₃-(CH₂)_n-COOH. Pueden estar libres o formando lípidos saponificables.

• Saturados: No tienen dobles enlaces, sólidos a temperatura ambiente. Los más abundantes son el palmítico (C₁₆) y el esteárico (C₁₈). Comportamiento anfipático, constan de una zona polar y otra hidrófoba.
• Insaturados: uno o más dobles enlaces, son poliinsaturados. Son líquidos a temperatura ambiente. Monoinsaturados el ácido oleico (C₁₈). Poliinsaturados, linoleico (C₁₈ 2=), linolénico (C₁₈ 3=) y araquidónico (C₂₀ 4=). Ninguno es sintetizado pero son necesarios para el desarrollo, son esenciales y se llaman vitamina F. Los vegetales los sintetizan.

Propiedades fisicoquímicas de los ácidos grasos

• Carácter anfipático, poseen 2 zonas: polar, grupo carboxilo COOH, carácter hidrófilo, y apolar, cadena carbonada alifática e hidrófoba. El grupo carboxilo establece enlaces de H con otras moléculas polares y la cadena carbonada alifática por fuerzas de Van der Waals. El gran tamaño de la cadena alifática es responsable de la insolubilidad de la molécula.
• Reaccionan: con alcoholes formando ésteres y soltando agua. Se hidrolizan por saponificación formando jabones.
• El grado de insaturación y la longitud de la cadena alifática determinan el punto de fusión que aumenta con la longitud de la cadena. La presencia de dobles enlaces origina codos.

Grasas y ceras

Son lípidos saponificables porque sufren hidrólisis alcalina.

Grasas

O acilglicéridos. Compuestos formados por glicerina. Triglicéridos los más abundantes. Las grasas son moléculas apolares e insolubles en agua. Según su punto de fusión:

• Grasas de origen vegetal. Contienen ácidos grasos insaturados, el punto de fusión es bajo y son líquidos a temperatura ambiente. En semillas vegetales y frutos.
• Grasas de origen animal. Contienen ácidos grasos saturados, punto de fusión elevado y a temperatura ambiente son sólidos. Mantequilla o sebos./Las grasas suponen la principal reserva de energía.

Ceras

Son ésteres de un ácido graso de cadena larga y un monoalcohol de elevado peso molecular, naturaleza hidrófoba y son insolubles en agua, funciones de protección y de revestimiento, en los vertebrados recubren e impermeabilizan la piel, el pelo y las plumas.  

Fosfolípidos

Lípidos saponificables, componentes de las membranas biológicas. Químicamente constituidos por glicerina estirificada en C3 por un grupo fosfato y en 1 y 2 por ácidos grasos. El C1 es saturado, el C2 insaturado, el grupo fosfato está unido por enlace éster. Los fosfolípidos son moléculas anfipáticas que les hace formar parte de las membranas celulares. Los fosfolípidos en membranas biológicas. En medio acuoso se asocian formando estructuras. Forman bicapas y micelas.

• Bicapas: forma esférica.

Esfingolípidos

Son semejantes a los fosfolípidos, forman tejidos en el sistema nervioso. Químicamente:

• Aminoalcohol, ácido graso, Grupo de carácter polar.

Terpenos, esteroides y prostaglandinas

Lípidos insaponificables, no pueden formar jabones al carecer de ácidos grasos.

Terpenos

Isoprenoides. Muy abundantes en los vegetales. Clasificación.

Monoterpenos (C10 H16) dos mol de isopreno. -fundamen en plantas –volátiles, poseen aroma característico y componen las esencias de múltiples vegetales. -el limoneno, mentol o geraniol. Diterpenos (C20H22) 4 mol isopreno -componentes como el fitol. -la vitamina A visión, vit E o antioxidante y vit K coagulación de la sangre. Triterpemos (C30H48) 6 mol isopreno -escualeno, precursores del colesterol. Tetraterpeno (C40H64) 8 mol isopreno. -pigmentos vegetales asociados a vit. -xantofilas. Amarillo, carotenos anaranjado y licopeno rojo. Politerpenos. Polimerización de múltiples unidades de isopreno. -forman largas cadenas ordenadas regularmente. Caucho. Esteroides. Derivados de ciclopentanoperhidrofenantreno. + importantes: Esteroles. –Colesterol, mayor interés biológico. · forma parte de la membrana plasmática de las cél animales. –Vitamina D. derivada del colesterol, absorción de calcio y P. carencia raquitismo. Hormonas esteroideas. · derivan del colesterol · hormonas sexuales: testosterona, estrógenos y progesterona. · Hormonas segregadas en la corteza suprarrenal, aldosterona y el cortisol. Ácidos biliares. Derivan del colesterol. · ác cólico. Componen la bilis, degradarán posteriormente lipasas intestinales. Prostaglandinas. Ác araquidónico. Funciones diversas: -Pueden actuar como vasodilatadores. · Procesos inflamatorios. · coagulación de la sangre. · mucosa intestinal y contracción de la musculatura lisa.