Carbohidratos de la conferencia
Este nombre denota sustancias muy difundidas en la naturaleza. Surgen en los organismos vegetales como resultado de una compleja reacción química en la que participan el agua, el dióxido de carbono del aire y la energía solar, y la reacción se produce con la participación de los granos de clorofila, que se encuentran en la parte verde de las plantas.
Entonces, los carbohidratos (azúcares) son uno de los grupos más importantes y extendidos de compuestos orgánicos naturales. Fórmula general C m H 2 n O n (metro y norte³3).
En un organismo vegetal, hasta el 80% (peso seco), y en los animales, hasta el 2% (peso seco) son carbohidratos.
En el cuerpo de los animales y los humanos, los carbohidratos (azúcares) vienen con varios productos alimenticios de origen vegetal, porque los azúcares no se pueden sintetizar en organismos de origen animal.
En las plantas, los carbohidratos se forman durante la fotosíntesis a partir del agua y el dióxido de carbono (ver arriba):
Los carbohidratos tienen diferentes estructuras, se pueden dividir en dos grupos: carbohidratos simples y complejos.
Los carbohidratos simples (monosacáridos) son aquellos compuestos que no se pueden hidrolizar para formar carbohidratos más simples.
Los carbohidratos complejos (polisacáridos) son compuestos que pueden hidrolizarse para formar carbohidratos simples.
Monosacáridos: ribosa, desoxirribosa, glucosa, fructosa. El concepto de isómeros espaciales de carbohidratos. Formas cíclicas de monosacáridos
Las moléculas de monosacárido pueden contener de tres a nueve átomos de carbono. Los nombres de todos los grupos de monosacáridos, así como los nombres de los representantes individuales, terminan en -ose. Dependiendo del número de átomos de carbono en la molécula, los monosacáridos se dividen en tetrosas, pentosas, hexosas, etc. Las más importantes son las hexosas y las pentosas.
Ribosa y desoxirribosa
Las pentosas se encuentran a menudo en la naturaleza. De estos, la ribosa y la desoxirribosa son de gran interés, ya que forman parte de los ácidos nucleicos.
El nombre "desoxirribosa" indica que hay un grupo OH menos en su molécula en comparación con la ribosa.
Las moléculas de ribosa y desoxirribosa pueden tener estructuras tanto lineales como cíclicas:
Los representantes más importantes de las hexosas son glucosa y fructosa, por cuyo ejemplo consideraremos la estructura, nomenclatura, isomería y propiedades de los monosacáridos.
Estructura
La glucosa y la fructosa son isómeros y tienen la fórmula molecular C 6 H 12 O 6.
La estructura de los monosacáridos se estableció mediante las reacciones:
1) Reducción de glucosa con yoduro de hidrógeno, como resultado de esta reacción se forma 2-yodohexano.
2) La glucosa reacciona con una solución amoniacal de óxido de plata, lo que indica la presencia de un grupo aldehído en la molécula de glucosa:
(С 5 Н 11 О 5) СОН + 2OH® (C 5 H 11 O 5) COONH 4 + 2Ag¯ + 3NH 3 + H 2 O
3) La glucosa se oxida con agua de bromo a ácido glucónico:
(С 5 Н 11 О 6) СОН + Br 2 + Н 2 O® (С 5 Н 11 O 5) СООН + 2HBr
4) Cuando la glucosa interactúa con el hidróxido de cobre, la solución se vuelve azul; esta es una reacción cualitativa para los alcoholes polihídricos. Los experimentos cuantitativos han demostrado que en una molécula de glucosa 5 grupos hidroxilo. Por tanto, la glucosa es un alcohol aldehído pentahídrico.
5) También se ha establecido la presencia de 5 grupos alcohol en la molécula de fructosa, pero con una oxidación vigorosa, la fructosa forma dos hidroxiácidos con dos y cuatro átomos de carbono. Este comportamiento es típico de las cetonas. Por tanto, la fructosa es un alcohol cetónico poliatómico:
Por tanto, los monosacáridos son alcoholes de cetona o aldehído polihídrico.
Sin embargo, varios hechos experimentales no pueden explicarse en el marco de tal estructura de monosacáridos: 1) los monosacáridos no dan algunas reacciones características de los aldehídos; en particular, no forman compuestos bisulfito cuando reaccionan con NaHSO 3;
2) al medir la actividad óptica de soluciones de glucosa recién preparadas, resultó que disminuye con el tiempo;
3) cuando los monosacáridos se calientan con alcohol metílico en presencia de HCl, se forma un precipitado de glucósido cristalino, que se hidroliza fácilmente para formar una molécula de alcohol.
Todos estos hechos se explicaron cuando se sugirió que cada monosacárido puede existir en forma de varias formas tautoméricas. En solución, además de las cadenas desplegadas, también hay formas cíclicas, que se forman durante la interacción intramolecular del grupo aldehído y el grupo hidroxilo en el quinto átomo de carbono:
La presencia de la forma cíclica explica todas las anomalías anteriores de la siguiente manera:
1) las formas cíclicas de los monosacáridos prevalecen en las soluciones, las formas abiertas se encuentran en pequeñas cantidades;
2) un cambio en la actividad óptica está asociado con el establecimiento de un equilibrio entre las formas abiertas y cíclicas.
La formación de glucósidos se explica por la presencia de un hidroxilo glucosídico o hemiacetal, que es más reactivo que otros hidróxidos. Por lo tanto, interactúa fácilmente con los alcoholes para formar glucósidos. Howorth sugirió representar formas cíclicas de azúcares para que tanto el anillo como los sustituyentes fueran claramente visibles:
Las formas cíclicas de los monosacáridos pueden contener cinco o seis átomos en el anillo. Los azúcares con un ciclo de seis miembros se denominan piranosas, por ejemplo, glucosa - glucopiranosa; Las formas cíclicas de azúcares con un ciclo de cinco miembros se denominan furanosis. La glucosa con un ciclo de cinco miembros es la glucofuranosa y la fructosa con un ciclo de cinco miembros es la fructofuranosa.
Nomenclatura e isomería de monosacáridos Los nombres de los monosacáridos contienen nombres de números griegos
átomos y la terminación -ose (ver arriba).
La presencia de un grupo aldehído y cetona se indica mediante la adición de las palabras aldosa, cetosis. Glucosa - aldohexosa, fructosa - cetohexosa.
La isomería se debe a la presencia de:
1) grupo aldehído o cetona;
2) un átomo de carbono asimétrico;
3) tautomería (es decir, equilibrio entre diferentes formas de la molécula).
Obtención de monosacáridos
1) En la naturaleza, la glucosa y la fructosa (junto con otros monosacáridos) se forman como resultado de la reacción de fotosíntesis:
En base a esto, podemos concluir que una serie de monosacáridos se encuentran en la naturaleza en forma libre, por ejemplo, la fructosa y la glucosa se encuentran en las frutas, la fructosa en la miel, etc.
2) Hidrólisis de polisacáridos. Por ejemplo, en la fabricación, la glucosa se obtiene con mayor frecuencia por hidrólisis del almidón en presencia de ácido sulfúrico:
3) Oxidación incompleta de alcoholes polihídricos.
4) Síntesis a partir de formaldehído en presencia de hidróxido de calcio (propuesto por A.M. Butlerov en 1861):
Propiedades físicas
Los monosacáridos son sólidos que pueden cristalizar, son higroscópicos, fácilmente solubles en agua. Sus soluciones acuosas tienen una reacción neutra al tornasol, la mayoría de ellas son de sabor dulce. Se disuelven mal en alcohol, insolubles en éter.
La glucosa es una sustancia cristalina incolora, de sabor dulce, muy soluble en agua. Se aísla de una solución acuosa en forma de hidrato cristalino C 6 H 12 O 6 H 2 O.
Propiedades químicas
Las propiedades químicas de los monosacáridos se deben a la presencia de varios grupos funcionales en sus moléculas.
1. Oxidación de monosacáridos:
(С 5 Н 11 O 6) СОН + 2OH® (C 6 H 11 O 5) COONH 4 + 2Ag¯ + 3NH 3 + H 2 O
2. Reacción de hidróxidos de alcohol:
a) interacción con hidróxido de cobre (II) con la formación de alcoholato de cobre (II);
b) la formación de éteres;
c) la formación de ésteres al interactuar con ácidos carboxílicos: la reacción de esterificación. Por ejemplo, la interacción de la glucosa con el ácido acético o su cloruro de ácido:
3. Formación de glucósidos (ver arriba).
4. Fermentación. La fermentación es un proceso complejo en el que los monosacáridos se descomponen bajo la influencia de varios microorganismos. Distinguir la fermentación:
a) alcohol:
Las propiedades químicas de la glucosa también se muestran en la tabla. 41.
Aplicación de glucosa
La glucosa es un nutriente valioso. En el cuerpo sufre una compleja transformación bioquímica, mientras se libera energía, que se acumula en el proceso de fotosíntesis, que avanza por etapas, por lo que la energía se libera lentamente (ver Fig. 51).
Los procesos de fermentación de la glucosa son de gran importancia. Por ejemplo, al encurtir repollo, pepinos, leche agria, se produce la fermentación de glucosa con ácido láctico, así como al ensilar el alimento. La fermentación alcohólica de glucosa se usa ampliamente en la práctica, por ejemplo, en la producción de cerveza.
Fructosa
La fructosa tiene la misma fórmula molecular que la glucosa (C 6 H 12 O 6), pero no es polioxialdehído, sino polioxicetona. La molécula de fructosa contiene tres átomos de carbono asimétricos y su configuración es la misma que la de los átomos correspondientes en la molécula de glucosa. Entonces, la fructosa es un isómero y un "pariente cercano" de la glucosa. Es muy soluble en agua, tiene un sabor dulce (aproximadamente 3 veces más dulce que la glucosa).
La fructosa también se encuentra más comúnmente en formas cíclicas (a- o b-), pero, a diferencia de la glucosa, en formas de cinco miembros. En soluciones acuosas de fructosa, existe un equilibrio:
La fructosa y la glucosa se encuentran en grandes cantidades en frutas dulces, miel de abeja.
Tema de la lección
Durante las clases:
1. Momento organizativo
Saludos. Marca ausente. Comprobando la preparación para la lección. Preparación para el trabajo.
¡Hola! En las lecciones anteriores, estudiamos los monosacáridos, las hexosas. Pero el mundo de los monosacáridos es muy diverso y, además de las hexosas, las pentosas son de gran importancia.
2. Creación de motivación para estudiar el tema.
Hoy nos vamos a familiarizar con:
Por clasificación de pentosas,
Propiedades físicas,
Características estructurales de la aldopentosis,
El papel biológico de las pentosas en el cuerpo humano.
3. Repetición de conocimientos de referencia
Antes de pasar al estudio de un tema nuevo, recuerde lo que aprendimos en lecciones anteriores.
Repitamos los siguientes conceptos: monosacáridos, hexosas, aldohexosas, cetohexosas.
Los estudiantes definen conceptos.
Los monosacáridos son carbohidratos simples que no sufren hidrólisis.
Las hexosas son monosacáridos que contienen 6 átomos de carbono.
Las aldohexosas son hexosas que contienen el grupo funcional de aldehídos.
Las cetohexosas son hexosas que contienen el grupo funcional de cetonas.
Ahora debes responder las siguientes preguntas:
Se hacen preguntas.
¿Qué sustancias son los carbohidratos?
Respuesta estimada: glucosa, fructosa, lactosa, almidón, celulosa, maltosa, ribosa.
¿Cuál es la fuente de carbohidratos?
La supuesta respuesta: la fuente de carbohidratos son las plantas, en cuyas hojas se realiza la fotosíntesis bajo la influencia de la energía solar.
¿Qué carbohidratos se clasifican como monosacáridos?
¿A qué clases de sustancias pertenece la glucosa en términos de su estructura química?
Respuesta posible: la glucosa es un alcohol aldehído.
Enumere los procesos de fermentación de glucosa que conoce.
Supuesta respuesta: fermentación alcohólica, ácido láctico, ácido butírico.
¿Cuál es el papel de la glucosa en la vida de los organismos vivos?
Supuesta respuesta: es una fuente de energía.
4. Aprendiendo material nuevo
Las moléculas de monosacárido pueden contener de tres a diez átomos de carbono.
Chicos, recordemos la clasificación de los monosacáridos según la cantidad de átomos de carbono en la molécula.
Un alumno va a la pizarra y escribe la clasificación de los monosacáridos en forma de diagrama.
Se hacen preguntas.
¿Qué monosacáridos de esta clasificación ha estudiado ya?
Supuesta respuesta: hexosa.
¿Cuál es la composición química de las hexosas? Escribe tu fórmula.
Respuesta estimada: C 6 H 12 O 6.
Da ejemplos de hexosas que estudiamos.
Respuesta estimada: glucosa, fructosa.
Explicación del esquema.
Las triosas incluyen los ácidos láctico y pirúvico, que participan en los procesos de fermentación y oxidación en los organismos vivos.
Las tetrosis incluyen principalmente la eritrosis, que participa activamente en los procesos metabólicos del cuerpo; media principalmente en los procesos de fotosíntesis y endereza la forma en forma de anillo de las moléculas de carbohidratos.
Hoy estaremos estudiando pentosas.
Se hace la pregunta.
¿Cuál es la composición química de las pentosas? Escribe tu fórmula.
Respuesta estimada: C 5 H 10 O 5.
Las células de los organismos animales y vegetales están compuestas de pentosas, que son ribosa y desoxirribosa. Forman parte de los ácidos nucleicos: la ribosa forma parte del ácido ribonucleico (ARN), desoxirribosa - ácido desoxirribonucleico (ADN)
Entonces, formule el tema de la lección.
Los estudiantes formulan el tema de la lección.
Tema de la lección: “Pentoses. Ribosa y desoxirribosa como representantes de la aldopentosis ”.
Todas las pentosas, dependiendo de la presencia de un grupo ceto o aldo, se dividen en cetopentosas (ribulosa, xilulosa) y aldopentosas (ribosa, arabinosa, xilosa, lixosa).
Escribiendo el diagrama en la pizarra.
Explicación del esquema.
El isómero de la ribosa: la ribulosa en forma de éster fosfórico está involucrado en el metabolismo de los carbohidratos.
En las plantas, la xilulosa también participa en el metabolismo de los carbohidratos en forma de éster fosfórico.
Las aldopentosas son de gran interés.
La ribosa juega un papel muy importante en los organismos vivos. Forma parte de ARN, nucleótidos, vitaminas, coenzimas. Sus ésteres fosfóricos están involucrados en el metabolismo de los carbohidratos.
Se hace la pregunta.
¿Qué grupos funcionales están incluidos en la aldopentosis?
Supuesta respuesta: grupos de aldehídos y alcoholes.
¿Cómo confirmar la presencia de grupos funcionales en aldopentosas mediante reacciones cualitativas?
Respuesta supuesta: reacción de un espejo de plata (grupo aldehído), reacción con hidróxido de cobre (11) (grupo alcohol) recién preparado.
Para aclarar las características de las propiedades y la estructura de la ribosa y la desoxirribosa, completaremos la tabla usando la sinopsis de referencia que todos tienen en su escritorio (Apéndices A, B).
| PAGS / PAGS | Firmar | Ribosa | Desoxirribosa |
| Quién y cuándo descubrió la sustancia | 1905 g. | Fibus Lieven, 1929 g. |
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| Propiedades físicas | Cristales incoloros, fácilmente solubles en agua y de sabor dulce. | Sustancia cristalina incolora, fácilmente soluble en agua. |
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| Fórmula | C 5 H 10 O 5 | C 5 H 10 O 4 |
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| Forma acíclica |
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| Forma cíclica |
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| Estar en la naturaleza | No se encuentra en forma libre; Componente de oligo y polisacáridos; Se encuentra en la piel y las glándulas salivales de los animales; Parte del ARN (ácidos ribonucleicos), Vitamina B 2; - componente de ATP (ácido adenosina trifosfórico). | No se encuentra en forma libre. - una parte integral de las nucleoproteínas, que son ricas en productos cárnicos y pesqueros; Parte del ADN (ácidos desoxirribonucleicos). |
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| Papel biológico | Transferencia de información y energía, así como de algunas coenzimas y polisacáridos bacterianos. Participa en la síntesis de proteínas y la transmisión de rasgos hereditarios. | Para la síntesis de ácidos nucleicos. Es un componente integral de las coenzimas de nucleótidos que juegan un papel importante en el metabolismo de los seres vivos. Participar en la síntesis de proteínas y la transmisión de rasgos hereditarios. |
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| Solicitud | Ribose está disponible como suplemento nutricional deportivo independiente. | No hay información disponible sobre la aplicación. |
Explicación de la tabla.
Características de la ribosa y la desoxirribosa.
La composición de desoxirribosa no corresponde a la fórmula C n (H 2 O) m , que se consideró la fórmula general de todos los carbohidratos.
La desoxirribosa se diferencia de la ribosa por la ausencia en la molécula de un grupo hidroxilo (oxigrupo), que se reemplaza por un átomo de hidrógeno. De ahí el nombre de la sustancia (desoxirribosa).
Las fórmulas estructurales indican exactamente en qué átomo de carbono de desoxirribosa no hay grupo hidroxilo.
Al igual que la glucosa, las moléculas de pentosa existen no solo en forma de aldehído, sino también en forma cíclica. El cierre del anillo en ellos se puede representar de manera similar. La única diferencia es que el grupo carbonilo interactúa con el hidroxilo no del quinto, sino del cuarto átomo de carbono, y como resultado de la reordenación de los átomos, no se forma un anillo de seis miembros, sino de cinco miembros.
5. Consolidación de conocimientos
Los estudiantes toman la prueba. Apéndice A.
Los estudiantes intercambian cuadernos y comparan sus respuestas con las correctas en la pizarra. Den marcas el uno al otro.
Respuestas a la prueba.
1) B,
2) C, D,
3) A, D,
4) A,
5) A.
6. Resumen de la lección
En esta lección, verá el tema "Pentose. Ribosa y desoxirribosa como representantes de la aldopentosis.". En el transcurso de la lección, pudo profundizar sus conocimientos sobre los carbohidratos, aprendió sobre las características estructurales de la ribosa y la desoxirribosa, así como sobre su papel biológico en el cuerpo humano.
Evaluación del trabajo del alumno. Calificación.
7. Tarea
Explicación de la tarea.
Prepare un mensaje sobre el tema "Composición de ácidos nucleicos de ARN y ADN".
APÉNDICE A
RIBOSE
La ribosa es un monosacárido del grupo de las pentosas; cristales incoloros, fácilmente solubles en agua y de sabor dulce. Inaugurado en 1905. Su fórmula C 5 H 10 O 5.
Los monosacáridos con cinco átomos de carbono y cinco átomos de oxígeno no se encuentran naturalmente en forma libre, pero son constituyentes importantes de oligo y polisacáridos contenidos, por ejemplo, en la madera.
En forma de compuestos proteicos, la ribosa se encuentra en la piel y las glándulas salivales de los animales.
Es la base del ácido ribonucleico (ARN) y también es el ingrediente principal que utiliza el cuerpo para producir la molécula de ATP.
La ribosa es una parte esencial de la vitamina B 2 y nucleótidos.
Papel biológico
La ribosa es parte de los ácidos ribonucleicos (ARN), nucleósidos, mono y dinucleótidos que transportan información y energía a las células, así como algunas coenzimas y polisacáridos bacterianos.
Solicitud
El uso adicional de ribosa ayuda significativamente en la restauración de las reservas de energía en el músculo cardíaco y los músculos esqueléticos, que se perdieron durante los entrenamientos agotadores, durante el trabajo físico duro o en condiciones isquémicas, cuando se reduce el suministro de oxígeno a los tejidos. Una influencia tan fuerte de la ribosa se debe al hecho de que los tejidos carecen de las enzimas necesarias para su rápida síntesis, cuando es necesario. La reposición de energía se ralentiza cuando se consumen grandes cantidades de ATP. Como resultado, las reservas de ATP y otros compuestos necesarios para reemplazarlo disminuyen. Todo esto explica por qué los deportistas se sienten cansados durante días después de un entrenamiento intenso.
Más recientemente, la ribosa se ha lanzado como un suplemento nutricional deportivo independiente que puede estar en forma líquida o en polvo. A pesar de todos los beneficios de esta sustancia, se recomienda tomar ribosa en combinación con otros suplementos deportivos, ya que puede potenciar significativamente su efecto. La combinación más exitosa con ribosa es la creatina.
APÉNDICE B
DESOXIRIBOSA
La desoxirribosa es un monosacárido del grupo pentosa que contiene un grupo hidroxilo menos que la ribosa. Es una sustancia cristalina incolora, fácilmente soluble en agua. La fórmula química fue descubierta en 1929 por Fibus Lieven. Su fórmula C 5 H 10 O 4.
Las pentosas libres no se encuentran en los alimentos y entran al cuerpo humano como parte de las nucleoproteínas, que son ricas en productos cárnicos y pesqueros.
Es parte del esqueleto de carbohidratos-fosfato de las moléculas de ADN (ácidos desoxirribonucleicos).
Papel biológico
La desoxirribosa se utiliza para la síntesis de ácidos nucleicos. Es un componente integral de las coenzimas de nucleótidos que juegan un papel importante en el metabolismo de los seres vivos. Participar en la síntesis de proteínas y la transmisión de rasgos hereditarios.
Solicitud
Puede utilizarse como aditivo alimentario. En la literatura científica, todavía no existe una guía práctica para el uso de este aditivo, es decir, cómo usarlo, en qué cantidades, en qué momento y qué resultados se deben esperar.
APÉNDICE B
Prueba por tema
"Pentoses. Ribosa y desoxirribosa como representantes de la aldopentosis ”.
1) Un monosacárido es:
2) ¿Cuál de los compuestos es cetosis?
5) ¿Cuántos grupos hidroxilo hay en la desoxirribosa?
| A) 3, B) 4, | EN 1, D) 2. |
Criterios de evaluación.
Corrija 5 tareas - puntúe "5";
4 tareas son correctas - grado "4";
Corregir 3 tareas - grado "3";
Corrija 2 tareas - grado "2".
Compuesto por 5 átomos de carbono (pentosa), que se forma a partir de la ribosa cuando pierde un átomo de oxígeno. La fórmula química empírica de la desoxirribosa es C 5 H 10 O 4 y, debido a la pérdida de un átomo de oxígeno, no concuerda con la fórmula general de los monosacáridos (CH 2 O) n, donde n es un número entero.
Propiedades físicas y químicas
La fórmula de desoxirribosa lineal se puede representar como sigue: H- (C = O) - (CH2) - (CHOH) 3 -H. Sin embargo, también existe en forma de anillo cerrado de átomos de carbono.
La desoxirribosa es un sólido incoloro, inodoro y muy soluble en agua. Su peso molecular es 134,13 g / mol, punto de fusión 91 ° C. Se obtiene a partir de ribosa-5-fosfato debido a la acción de las enzimas correspondientes durante la reacción de reducción química.
Diferencia entre ribosa y desoxirribosa
Como ya se mencionó y como su nombre lo indica, la desoxirribosa es un compuesto químico cuya composición atómica se diferencia de la de la ribosa en un solo átomo de oxígeno. Como se muestra en la figura siguiente, la desoxirribosa no tiene un grupo OH en su segundo carbono.
La desoxirribosa es parte de la cadena, mientras que la ribosa es parte del ácido).
Es interesante notar que los monosacáridos arabinosa y ribosa son estereoisómeros, es decir, difieren en la disposición espacial con respecto al plano del anillo del grupo OH alrededor del segundo átomo de carbono. La desoxiarabinosa y la desoxirribosa son el mismo compuesto, pero es el segundo nombre que se utiliza, ya que esta molécula se obtiene a partir de la ribosa.
Desoxirribosa e información genética
Dado que la desoxirribosa es parte de la cadena de ADN, desempeña un papel importante: una fuente de información genética, que consta de nucleótidos, que incluyen la desoxirribosa. Las moléculas de desoxirribosa unen un nucleótido a otro en la cadena de ADN a través de grupos fosfato.
Se encontró que la ausencia del grupo hidroxilo OH en la desoxirribosa imparte flexibilidad mecánica a toda la hebra de ADN en comparación con el ARN, lo que, a su vez, permite que la molécula de ADN forme una doble hebra y esté en una forma compacta dentro del núcleo celular. .
Además, debido a la flexibilidad de los enlaces entre los nucleótidos formados por las moléculas de desoxirribosa y los grupos fosfato, la cadena de ADN es mucho más larga que la del ARN. Este hecho permite codificar información genética con alta densidad.
§ 2. MONOSACÁRIDOS
Isomería espacial
Por su naturaleza química, los monosacáridos son aldehídos o cetoalcoholes. El representante más simple de los monosacáridos, la aldotriosa, es el aldehído de glicerol (2,3-dihidroxipropanal).
Teniendo en cuenta la estructura del aldehído glicérico, se puede ver que la fórmula dada corresponde a dos isómeros que difieren en la estructura espacial y son una imagen especular entre sí:
Los isómeros que tienen las mismas fórmulas moleculares, pero difieren en la disposición de los átomos en el espacio, se denominan espacial, o estereoisómeros... Dos estereoisómeros que se relacionan entre sí como un objeto y una reflexión especular no coincidente se denominan enantiómeros... Este tipo de isomería espacial también se llama óptico isomería.
La existencia de enantiómeros en el aldehído glicérico se debe a la presencia en su molécula quiralátomo de carbono, es decir átomo unido a cuatro sustituyentes diferentes. Si más de un centro quiral está presente en una molécula, entonces el número de isómeros ópticos será determinado por la fórmula 2 n, donde n es el número de centros quirales. En este caso, los estereoisómeros que no son enantiómeros se denominan diastereómeros.
Para obtener imágenes de isómeros ópticos en un plano, utilice Proyecciones de Fisher... Al construir proyecciones de Fisher, debe tenerse en cuenta que los átomos o grupos de átomos que se encuentran en una línea horizontal deben dirigirse hacia el observador, es decir, salir del plano del papel. Los átomos o grupos de átomos que se encuentran en una línea vertical y que forman, por regla general, la cadena principal, se dirigen lejos del observador, es decir, ir más allá del plano del papel. Para los isómeros de gliceraldehído en consideración, las proyecciones de Fisher se construirán de la siguiente manera:
El aldehído glicérico se acepta como estándar para designar isómeros ópticos. Para ello, uno de sus isómeros fue designado por la letra D, y el segundo por la letra L.
Pentosas y hexosas
Como se mencionó anteriormente, las aldopentosas y aldohexosas ocurren con mayor frecuencia en la naturaleza. Teniendo en cuenta su estructura, se puede llegar a la conclusión de que las aldopentosas tienen 3 centros quirales (indicados por asteriscos) y, por tanto, están formados por 8 (2 3) isómeros ópticos. Las aldohexosas tienen 4 centros quirales y 16 isómeros:
Comparando la estructura de este último del grupo carbonilo del centro quiral de un carbohidrato con la estructura de los aldehídos D- y L-glicerólicos, todos los monosacáridos se dividen en dos grupos: D- y L-series. Los representantes más importantes de las aldopentosas son D-ribosa, D-desoxirribosa, D-xilosa, L-arabinosa, aldohexosa-D-glucosa y D-galactosa, y cetohexosa-D-fructosa. Las proyecciones de Fischer de los monosacáridos nombrados y sus fuentes naturales se dan a continuación.
Los monosacáridos existen no solo en forma de formas abiertas (lineales), que se dan anteriormente, sino también en forma de ciclos. Estas dos formas (lineal y cíclica) son capaces de transformarse espontáneamente entre sí en soluciones acuosas. El equilibrio dinámico entre isómeros estructurales se llama tautomería... La formación de formas cíclicas de monosacáridos se produce como resultado de la reacción de adición intramolecular de uno de los grupos hidroxilo en el grupo carbonilo. Los más estables son los ciclos de cinco y seis miembros. Por lo tanto, durante la formación de formas cíclicas de carbohidratos, furanosa(cinco miembros) y piranosa ciclos (de seis miembros). Consideremos la formación de formas cíclicas usando glucosa y ribosa como ejemplos.
Durante la ciclación, la glucosa forma predominantemente un ciclo de piranosa. El ciclo de la piranosa consta de 5 átomos de carbono y 1 átomo de oxígeno. Cuando se forma, el grupo hidroxilo del quinto átomo de carbono (C 5) participa en la adición.
En lugar del grupo carbonilo, surge un grupo hidroxilo, que se llama glucosídico, y los derivados del grupo glucósido del carbohidrato son glucósidos... Otra característica espacial de las formas cíclicas es la formación de un nuevo centro quiral (átomo de C1). Aparecen dos isómeros ópticos, que se denominan anómeros... El anómero en el que se encuentra el grupo glicosídico de la misma manera que el grupo hidroxilo, que determina la relación del monosacárido a la serie D o L, se indica con una letra y el otro anómero con una letra. La estructura de los monosacáridos en forma cíclica a menudo se representa en forma de fórmulas de Hewors. Esta imagen le permite ver la posición relativa de los átomos de hidrógeno y los grupos hidroxilo en relación con el plano del anillo.
Así, en solución, la glucosa existe en forma de tres formas que están en equilibrio móvil, la relación entre las cuales es aproximadamente: 0.025% - forma lineal, 36% - - y 64% - - forma.
La ribosa forma principalmente ciclos de furanosa de cinco miembros.
Propiedades químicas
Las propiedades químicas de los monosacáridos están determinadas por la presencia de un grupo carbonilo y alcohol hidroxilos en sus moléculas. Consideremos algunas reacciones de los monosacáridos usando glucosa como ejemplo.
Como un alcohol polihídrico, la solución de glicol y glucosa disuelve el precipitado de hidróxido de cobre (II) para formar un compuesto complejo.
El grupo aldehído forma alcoholes por reducción. Cuando se reduce la glucosa, se forma un alcohol hexahídrico. sorbitol:
El sorbitol tiene un sabor dulce y se utiliza como sustituto del azúcar. Para el mismo propósito, también se usa xilitol, un producto de reducción de xilosa.
En las reacciones de oxidación, dependiendo de la naturaleza del agente oxidante, se pueden formar ácidos monobásicos (aldónicos) o dibásicos (glucáricos).
La mayoría de los monosacáridos son azúcares reductores. Se caracterizan por: la reacción del "espejo plateado"
e interacción con el líquido de Fehling (reducción de Cu (OH) 2 azul a CuOH amarillo y luego Cu 2 O naranja).
El grupo glicosídico de formas cíclicas de monosacáridos tiene una mayor reactividad. Entonces, al interactuar con los alcoholes, se forman éteres: glucósidos. Dado que los glucósidos carecen de hidroxilo glucosídico, son incapaces de tautomería, es decir la formación de una forma lineal que contiene un grupo aldehído. Los glucósidos no reaccionan con la solución de amoniaco de óxido de plata y el líquido de Fehling. Sin embargo, en un medio ácido, los glucósidos se hidrolizan fácilmente para formar los compuestos de partida:
Bajo la acción de sistemas enzimáticos de microorganismos, los monosacáridos pueden transformarse en varios otros compuestos orgánicos. Estas reacciones se denominan fermentación. La fermentación alcohólica de glucosa es ampliamente conocida, como resultado de lo cual se forma alcohol etílico. También se conocen otros tipos de fermentación, por ejemplo, ácido láctico, ácido butírico, ácido cítrico, glicerina.
β, D - ribosa β, D - desoxirribosa
Nucleósidos. El ácido fosfórico se puede escindir del nucleótido para obtener un nucleósido que consta de una base de purina o pirimidina y pentosa. En términos de su estructura química, los nucleósidos son glucósidos de β-D-ribosa o desoxirribosa. Se forma un enlace N-glicosídico entre el átomo de C 1 anomérico en el carbohidrato y el átomo de nitrógeno de la base nucleica: para las bases de pirimidina es N 1 y para las bases de purina es N 9. En este caso, siempre se forma un enlace β-glicosídico.
Dependiendo de la naturaleza del residuo de carbohidrato (pentosa), se hace una distinción entre ribonucleósidos y desoxirribonucleósidos.
Los ácidos desoxirribonucleicos (ADN) contienen los siguientes nucleósidos:
Desoxiguanosina timidina (timidildesoxirribozida)
Desoxicitidina desoxiadenosina
La composición de los ácidos ribonucleicos (ARN) incluye nucleósidos, que son N-glucósidos de D-ribosa. Sus fórmulas estructurales se presentan a continuación:
Citidina uridina
Adenosina guanosina
Los nombres de nucleósidos se derivan del nombre trivial de la base nitrogenada heterocíclica correspondiente con sufijos -Yo ceno en pirimidina y -osina en nucleósidos de purina. Para los nucleósidos que contienen desoxirribosa, primero se agrega la palabra "desoxi". Se hizo una excepción a esta regla para los nucleósidos de timina.
Los nucleósidos a menudo se abrevian como un índice de una letra, pero también hay un sistema de índice de tres letras.
