Carbohidratos: estructura, clasificación y propiedades químicas

Análisis de carbohidratos para el examen de admisión: estructura bifuncional, proyecciones de Haworth, aldosas y cetosas, propiedades de los mono y disacáridos, reacciones de fermentación y reacciones características de los polisacáridos.

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Estructura y características generales de los carbohidratos

Los carbohidratos son compuestos bifuncionales que contienen simultáneamente varios grupos hidroxilo y un grupo carbonilo (un grupo aldehído o cetona). Precisamente la combinación de dos tipos de grupos funcionales determina toda la diversidad de propiedades químicas de esta clase.

En la estructura molecular predominan los enlaces σ; la hibridación de los átomos de carbono es sp³, a excepción de un átomo de carbono en el grupo carbonilo, que se encuentra en hibridación sp² (un enlace π). Los carbohidratos se caracterizan por la isomería espacial; las sustancias que se diferencian por la posición de los grupos hidroxilo en los átomos asimétricos se denominan diastereoisómeros, y las formas especulares, enantiómeros.

Las propiedades físicas son típicas: sustancias sólidas blancas, altamente solubles en agua. Los monosacáridos y disacáridos tienen un sabor dulce, mientras que los polisacáridos (almidón, celulosa) no son dulces.

Formas cíclicas y proyecciones de Haworth

En disolución acuosa, la glucosa existe predominantemente en forma cíclica. El ciclo se forma debido al ataque intramolecular del grupo hidroxilo del quinto átomo de carbono sobre el grupo aldehído del primer átomo, lo que da lugar a un hemiacetal. En la glucosa se forma un ciclo piranósico de seis miembros (5 átomos de carbono y 1 átomo de oxígeno), y en la fructosa, un ciclo furanósico de cinco miembros.

En la proyección de Haworth, el ciclo se representa como un hexágono plano: los grupos hidroxilo situados a la derecha en la fórmula lineal se orientan hacia abajo, y los de la izquierda hacia arriba. Para el examen, la glucosa se puede escribir con su fórmula molecular C₆H₁₂O₆, especialmente en la pregunta 32 al escribir las reacciones de fermentación.

Clasificación de los carbohidratos

Propiedades químicas de los monosacáridos

Propiedades debidas a los grupos hidroxilo (comunes para aldosas y cetosas):

Propiedades de las aldosas (debido al grupo aldehído):

Características de las cetosas (fructosa): se conservan todas las propiedades de los alcoholes y las reacciones de adición, pero ausencia total de reacciones de oxidación. La fructosa no da la reacción del espejo de plata ni reacciona con Cu(OH)₂ en caliente.

Disacáridos y sus propiedades

Los disacáridos más importantes son maltosa, lactosa y sacarosa. Todos ellos contienen un residuo de glucosa. La capacidad de un disacárido para participar en reacciones de oxidación está determinada por la naturaleza del segundo residuo de monosacárido (terminal), el cual debe conservar un grupo hemiacetal libre (potencialmente aldehído).

Reacciones de fermentación

Las reacciones de fermentación son catalizadas por enzimas y son las únicas reacciones de carbohidratos que aparecen regularmente en la pregunta 32 del examen.

Propiedades de los polisacáridos

Puntos clave

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