Grupos funcionales encontrados en la molécula de celulosa
Los hidratos de carbono, un gran grupo de compuestos biológicos que contienen átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno, incluyen los azúcares, el almidón, el glucógeno y la celulosa. Todos los hidratos de carbono contienen grupos funcionales de alcohol y un grupo aldehído o cetona (o un grupo funcional que puede convertirse en aldehído o cetona). Los hidratos de carbono más simples son los monosacáridos. Los que tienen dos unidades de monosacáridos son disacáridos, y los que tienen muchas unidades de monosacáridos son polisacáridos. La mayoría de los azúcares son monosacáridos o disacáridos. La celulosa, el glucógeno y el almidón son polisacáridos.
Muchos carbohidratos existen como estereoisómeros, en los que la disposición espacial tridimensional de los átomos en el espacio es la única diferencia entre los isómeros. Estos estereoisómeros particulares contienen al menos un carbono quiral, un átomo de carbono que tiene cuatro grupos diferentes unidos a él. Una molécula que contiene un carbono quiral no es superponible a su imagen especular, y dos moléculas que son imágenes especulares no superponibles entre sí son un tipo especial de estereoisómeros llamados enantiómeros. Los enantiómeros tienen las mismas propiedades físicas, como el punto de fusión, pero difieren en la dirección en la que gira la luz polarizada.
Qué grupos funcionales hay en la fructosa
Se originan como productos de la fotosíntesis, una condensación reductora endotérmica del dióxido de carbono que requiere energía luminosa y el pigmento clorofila. n CO2 + n H2O + energía CnH2nOn + n O2 Como se ha señalado aquí, las fórmulas de muchos hidratos de carbono pueden escribirse como hidratos de carbono, Cn(H2O)n, de ahí su nombre. Los hidratos de carbono son una fuente importante de energía metabólica, tanto para las plantas como para los animales que dependen de ellas para alimentarse. Además de los azúcares y almidones que cumplen esta función nutricional vital, los hidratos de carbono también sirven como material estructural (celulosa), componente del compuesto de transporte de energía ATP, sitios de reconocimiento en las superficies celulares y uno de los tres componentes esenciales del ADN y el ARN.
La glucosa y otros sacáridos se escinden en gran medida por el ácido periódico, gracias a la abundancia de restos de diol en su estructura. Esta escisión oxidativa, conocida como la reacción de Malaprade, es particularmente útil para el análisis de los derivados selectivos O-sustituidos de los sacáridos, ya que las funciones de éter no reaccionan. La estequiometría de la escisión de la aldohexosa se muestra en la siguiente ecuación HOCH2(CHOH)4CHO + 5 HIO4 –> H2C=O + 5 HCO2H + 5 HIO3 La configuración de la glucosa
Grupo funcional de la galactosa
Quizás el carbohidrato más común y abundante sea la glucosa, que es fabricada, almacenada y luego utilizada por todas las plantas. También es consumida, almacenada y utilizada por muchos animales como fuente de carbono y energía.
La glucosa es un monosacárido (“azúcar simple”) que contiene carbono, hidrógeno y oxígeno en cantidades que se ajustan a la fórmula general de los carbohidratos CnH2nOn, pero esto no nos dice mucho sobre sus propiedades químicas, físicas y estructurales. Para ello, se sometió a la glucosa a una serie de reactivos químicos, se observó lo que ocurría y se dedujo algo sobre la molécula de glucosa original a partir de los cambios que se observaban.
(1) – Si se trata la glucosa con cianuro de hidrógeno (HCN) se forma una cianohidrina en un extremo. Del mismo modo, si la glucosa se trata con un agente oxidante suave (como el bromo en agua) se produce un ácido monocaboxílico (llamado ácido glucurónico) (-COOH).
Lo que se dedujo: que en un extremo de la molécula de glucosa hay un grupo aldehído que puede ser oxidado al ácido (-CHO –> -COOH) por estos tratamientos; que el otro extremo de la molécula es un grupo alcohol (-CH2OH); que hay seis carbonos en la molécula de glucosa (apoyando la evidencia anterior).
Grupo funcional de la glucosa y la fructosa
Los hidratos de carbono son una de las cuatro clases principales de macromoléculas que componen todas las células y son una parte esencial de nuestra dieta; los cereales, las frutas y las verduras son fuentes naturales. Aunque estemos más familiarizados con el papel que desempeñan los carbohidratos en la nutrición, también tienen otras funciones esenciales en los seres humanos, los animales, las plantas y las bacterias. En esta sección, discutiremos y repasaremos los conceptos básicos de la estructura y nomenclatura de los carbohidratos, así como una variedad de funciones que desempeñan en las células.
En su forma más simple, los hidratos de carbono pueden representarse mediante la fórmula estequiométrica (CH2O)n, donde n es el número de carbonos de la molécula. En el caso de los hidratos de carbono simples, la proporción de carbono-hidrógeno-oxígeno en la molécula es de 1:2:1. Esta fórmula también explica el origen del término “carbohidrato”: los componentes son el carbono (“carbo”) y los componentes del agua (“hidrato”). Los hidratos de carbono simples se clasifican en tres subtipos: monosacáridos, disacáridos y polisacáridos, de los que hablaremos a continuación. Aunque los hidratos de carbono simples se ajustan perfectamente a esta proporción 1:2:1, los hidratos de carbono también pueden ser estructuralmente más complejos. Por ejemplo, muchos carbohidratos contienen grupos funcionales (recuérdelos de nuestra discusión básica sobre química) además del obvio hidroxilo. Por ejemplo, los hidratos de carbono pueden tener fosfatos o grupos aminos sustituidos en diversos lugares de la molécula. Estos grupos funcionales pueden proporcionar propiedades adicionales a la molécula y alterar su función general. Sin embargo, incluso con este tipo de sustituciones, la estructura general básica del hidrato de carbono se mantiene y se identifica fácilmente.