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Carbohidratos




Enviado por yasiel



    1. Clasificación
    2. Monosacáridos
    3. Oligosacáridos
    4. Polisacáridos

    1. Introducción

    Los carbohidratos, hidratos de carbono y
    también simplemente azúcares
    . En su
    composición entran los elementos carbono, hidrógeno y oxígeno, con frecuencia en la
    proporción Cn(H20)n, por
    ejemplo, glucosa
    C6(H2O)6 de aquí los
    nombres carbohidratos
    o hidratos de carbono.

    Estos compuestos, abarcan sustancias muy conocidas y al mismo
    tiempo,
    bastante disímiles, azúcar
    común, papel, madera,
    algodón, son carbohidratos o están
    presentes en ello en una alta proporción.

    A partir del dióxido de carbono y agua, las
    plantas
    sintetizan los carbohidratos, en un proceso
    denominado fotosíntesis.

    El pigmento verde de las plantas, la clorofila, pone a
    disposición del vegetal, la energía que absorbe de
    la luz solar. En
    este proceso tienen lugar numerosas reacciones catalizadas por
    enzimas, no todas
    se comprenden, queda el CO2 reducido como carbohidrato
    y a su vez se libera oxígeno.

    La energía
    solar quedó transformada en energía química a
    disposición de las plantas y de animales, los
    cuales metabolizan los carbohidratos realizando la
    operación inversa y utilizando la energía para
    diversos fines.

    Ingerimos cereales, pero los cereales, digamos arroz,
    maíz,
    contienen almidones, estos son macromoléculas
    poliméricas de glucosa, que nuestro organismo procesa y
    transforma con sus enzimas para nuestro beneficio:

    La glucosa, no solamente la utiliza el organismo como
    fuente de energía, puede transformarla en otras
    macromoléculas, el glucógeno, que se acumula en el
    hígado y músculos y sirve de reserva de
    energía, la transforma en colesterol y hormonas
    esferoidales imprescindibles para numerosas funciones. Si se
    ingieren excesos de carbohidratos estos se transforman en
    grasas. De
    modo que, estos compuestos resultan importantes para nosotros, no
    solo por el algodón, papel y madera, los carbohidratos
    constituyen uno de los tres grandes grupos de
    alimentos.

    2.
    Clasificación

    Los carbohidratos se clasifican en monosacáridos,
    oligosacáridos y polisacáridos.
    Un
    monosacárido, es una unidad, ya no se subdivide
    más por hidrólisis ácida o
    enzimática, por ejemplo glucosa, fructosa o galactosa.

    Los oligosacáridos están constituidos por
    dos a diez unidades de monosacáridos. La palabra viene del
    griego, oligo = pocos. Digamos el azúcar que utilizamos es
    un disacárido y por tanto un oligosacárido.

    Los polisacáridos son macromoléculas, por
    hidrólisis producen muchos monosacáridos, entre 100
    y 90 000 unidades.

    Como primera aproximación, desde el punto de
    vista químico, los carbohidratos son
    polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas o compuestos que
    los producen por hidrólisis ácida o
    enzimática. Esto es solo parcialmente cierto, pues en
    solución acuosa, las estructuras de
    polihidroxialdehídos o de polihidroxicetonas, permanecen
    en pequeña proporción en equilibrio con
    sus formas cíclicas, que son las más abundantes.
    Estos aspectos interesantes los veremos más
    adelante.

    3.
    Monosacáridos

    Como ya señalamos, en una primera
    aproximación, son polihidroxialdehídos o
    polihidroxicetonas. La estructura
    contiene pues, varios grupos hidroxilos y un grupo
    carbonilo. El sufijo que se utiliza al referirnos a ellos es
    "osa". Una hexosa es por tanto, un
    monosacárido de seis átomos de carbono. Si
    el carbonilo se presenta como aldehído
    será una aldohexosa y si se presenta de forma
    similar a una cetona, diremos es una
    cetohexosa.

    La mayoría de los monosacáridos naturales
    son pentosas o hexosas.

    Pentosa Hexosa Hexosa

    Aldopentosa Aldohexosa Cetohexosa

    Para representar estructuras de carbohidratos, se
    utiliza una representación abreviada, las fórmulas
    de proyección de Fischer. Las fórmulas de
    proyección de Fischer, resultan cómodas para
    representar estructuras y por tanto, se continúan
    utilizando, igual que el convenio de clasificar los carbohidratos
    como pertenecientes a las familias D o L, en lugar de utilizar el
    convenio mucho más actual de clasificar R o S
    (Cahn-Igold-Prelog). Digamos D(+) gliceraldehido, D porque el
    –OH está a la derecha y el signo (+) se refiere solo
    a la rotación de luz polarizada, es una molécula
    dextrógira. Así un carbohidrato que presenta el
    –OH del estereocentro más alejado del carbonilo a la
    derecha, se clasifica como D. si estuviera a la izquierda, se
    clasifica como perteneciente a la familia L o
    serie L.

    Algunas aldopentosas naturales:

    D-Ribosa 2- Dexoxi- D-Xilosa
    D-Arabinosa

    D-ribosa

    La ribosa y la dexoxiribosa forman parte de los ácidos
    nucleicos. La ribosa también se aisla de la
    hidrólisis de la riboflavina (vitamina B2). El prefijo
    "dexoxi" se refiere a que este monosacárido contiene menos
    átomos de oxígeno que lo común, incumple con
    la fórmula
    Cn(H20)n.

    La xilosa y la arabinosa, pueden aislarse de los
    productos de
    hidrólisis de las resinas vegetales, recibiendo la xilosa
    también la denominación de "azúcar de
    madera". La D(-) Arabinosa se encuentra también en
    bacterias y
    esponjas. Las hexosas naturales más comunes
    son:

    D(+)- Glucosa D(+)-Manosa D(+)-Galactosa L(+)-
    Ramnosa D(-)- Fructosa

    La glucosa también recibe el nombre de dextrosa
    por ser dextrorrotatoria (D(+)-Glucosa), también
    azúcar de sangre, pues
    está presente en la sangre humana en concentración
    de 65-110 mg/100 ml. Es posiblemente el producto
    natural más abundante pues se encuentra como
    polisacárido en el almidón, la celulosa y el
    glucógeno. También aparece combinada como
    disacárido en el azúcar común, la sacarosa
    (fructosa y glucosa) y en la leche de todos
    los mamíferos, lactosa, azúcar de leche
    (galactosa y glucosa).

    La glucosa, galactosa y ramnosa forman con frecuencia
    parte de glicósidos naturales. Los glicósodos son
    compuestos con una estrucura formada por uno o más
    carbohidratos que se enlazan a una molécula que no es un
    carbohidrato. El conjunto se llama glicósido y la
    porción que no es un carbohidrato se denomina
    aglicón.

    La fructosa es un ejemplo de cetohexosa, es entre los
    azúcares el compuesto más dulce, tiene bastante
    más poder
    edulcorante que la sacarosa, donde se encuentra enlazada con la
    glucosa. Esta cetohexosa se encuentra libre en la miel y en
    muchas frutas.

    La D(+)-Manosa, se encuentra formando muchos
    polisacáridos naturales.

    3.1 Ciclación de los
    monosacáridos

    Analicemos lo dicho anteriormente respecto a que los
    carbohidratos, en forma de polihidroxialdehídos o
    polihidroxicetonas, en solución acuosa, permanecen
    en pequeñas proporciones con sus formas cíclicas,
    que son las más abundantes.

    Por ataque nucleofílica de los electrones del
    oxígeno hidroxílico, sobre el carbono
    carbonílico, las aldosas o cetosas, de cuatro, cinco y
    seis átomos de carbono formas estrucrtura cíclicas
    hemiacetálicas.

    Aldotetrosa forma hemiacetálica

    Forma aldehídica

    de cadena abierta

    La estructura cíclica posee un carbono
    hemiacetálico, a él están unidos, un
    hidrógeno, un hidroxilo, un grupo R-O- y un grupo
    R.

    Debemos decir que en solución acuosa el
    equilibrio es muy favorable a la forma
    cíclica.

    Las aldopentosas se convierten en formas
    hemiacetálicas cíclicas, por reacción entre
    su grupo carbonilo y los hidroxilos situados en los C4 y en C5.
    De esto resultan anillos de 5 y seis miembros. Lo mismo ocurre
    con las aldohexosas, aunque estas forman peferentemente ciclos o
    anilos de seis miembros.

    Muy importante es tener en cuenta que el grupo carbonilo
    es plano, puede recibir el ataque nucleofílico del
    hidroxilo por cualquiera de sus dos caras, el carbono
    carbonílico se convirtió en un estereocentro
    tetraédrico, la ciclación ha generado dos nuevos
    diasteroisómeros que se denominan anómeros,
    son los anómeros α y β y el nuevo
    estereocentro se llama el carbono anomιrico.

    En solución acuosa, la forma abierta de la
    D-ribosa, permanece en equilibrio con cuatro formas
    cíclicas:

    Reacción del –OH del C4 con el C=O Dos
    anillos de cinco miembros.

    Reacción del –OH del C5 con el C=O Dos
    anillos de seis miembros.

    Un monosacárido formando anillos de cinco
    miembros, se dice que es una furanosa, si es de seis miembros se
    dice que es una piranosa. Las denominaciones provienen de los
    heterociclos furano y pirano.

    Furano Pirano

    Representación de lo que ocurre en
    solución acuosa de la D-ribosa, utilizando las
    fórmulas de Fischer-Tollens, en los que se alargan los
    enlaces del átomo de
    oxígeno.

    Anómero β Anómero α Trazas
    Anómero α Anómero β

    18% 6% 20% 56%

    Anillos de cinco miembros Anillos de seis
    miembros

    (furanósicos) (piranósicos)

     En estas estructuras, el anómero
    α, se representa con el hidroxilo del carbono 1,
    carbono anoméroco, a la derecha y en el anómero
    β a la izquierda.

    En la glucosa, las ciclaciones importantes son las que
    forman anillos de seis miembros, formas piranósicas, dos
    anómeros el α y el β que se forman
    por ataque nucleofνlico del –OH del C5
    sobre el carbonilo.

    Aunque las fórmulas de Fischer son útiles
    para representar estructuras abiertas y hemos visto ya las
    denominadas fórmulas de Fischer-Tollens, son más
    próximas a la realidad y mejores para discutir estructuras
    cíclicas, las fórmulas perspectivas de
    Haworth.

    ¿Cómo son estas fórmulas de
    Haworth y cómo se representa?

    Resulta muy sencillo representarlas. Vamos explicar
    cómo se representa una estructura piranósica, las
    que existen en solución acuosa de la D-glucosa.

    Primero: Se representa un anillo de seis miembros
    con el oxígeno a la derecha y arriba.

    Luego: Si es un monosacárido que pertenece
    a la familia D, el
    grupo terminal, en la glucosa y otras aldohexosas o cetohexosas
    –CH2OH, se representa arriba del anillo y si
    fuera de la familia L, se representa abajo:

    Ahora: Todos los hidroxilos que en
    una estructura de Fischer están a la derecha, en la
    fórmula perspectiva de Haworth se representan abajo y
    todos los hidroxilos que en la representación de Fischer
    están a la izquierda, en la de Haworth se
    representarán arriba del ciclo o anillo, los átomos
    de hidrógeno no se representan.

    D-glucosa Anómero α Anómero
    β

    α –D-glucopiranosa β
    –D-glucopiranosa

     Por reacción entre el
    hidroxilo del C5 y el carbonilo, se cicló la
    molécula, se producen dos estructuras cíclicas
    hemiacetálicas, dos diasteroisómeros, los
    anómeros α y β.

    Las fórmulas perspectivas de Haworth se acercan
    más a la realidad, son superiores sin dudas a las de
    Fischer-Tollens.

    Las furanosas con sus anillos de 5 miembros son casi
    planas, para las piranosas, aún más acorde con la
    realidad, son las denominadas fórmulas o estructuras
    conformacionales, las piranosas presentan estructuras de
    silla.

    Haworth Conformacional Haworth Conformacional α
    –D-glucopiranosa β
    –D-glucopiranosa

    En la estructura conformacional, los sustituyentes que
    quedan arriba en la fórmula de Haworth, se sitúan
    arriba en esta también y los que quedan abajo en la
    fórmula de Haworth, pues se colocan abajo en la
    conformacional.

    3.2. Propiedades químicas de los
    monosacáridos

    Muchas reacciones de los monosacáridos, son
    debidas a la pequeña cantidad de forma abierta,
    acíclica, en equilibrio con las estructuras
    cíclicas. Algunas reacciones que requieren una
    concentración inicial mayor fallan, el fallo se debe a que
    la forma aldehídica no tiene concentración
    suficiente para que se produzca la reacción, no obstante
    los monosacáridos presentan una variedad de reacciones que
    se producen bien, las reacciones son la típicas de las
    funciones presentes, carbonilo e hidrixilo y por supuestos a
    interacciones entre ambos grupos.

    3.2.1. Reacciones del grupo carbonilo

    • Oxidación.

    Las aldosas reciben el nombre genérico de
    "azúcares reductores", reducen oxidantes suaves como los
    reactivos de Tollens (espejo de plata), Fehling y Benedit
    (Pptado. Rojizo de Cu2O). Todo esto se debe a la
    presencia de la estructura abierta en el equilibrio de la
    ciclación.

    Un monosacárido con el C1 oxidado a carboxilo,
    recibe el nombre de ácido
    Aldónico.

    D-glucosa línea ondulada forma abierta
    anión de un ácido

    (α, β o mezcla) aldσnico o
    glicσnico

    Complejo tártaro-cúprico
    ácido

    R. de Fehling aldónico o
    glicónico

    Los tres reactivos, Tollens, Fehling y Bénedic,
    son básicos, por lo que las cetosas, también los
    reducen, pues en medio alcalino, están en equilibrio con
    dos aldosas epímericas a través de un
    Enodiol intermediario.

    Esto se puede representar:

    D- fructosa Aniones de ácidos
    aldónicos

    Para preparar ácidos aldónicos, no es
    conveniente el medio básico, de los reactivos mencionados,
    pues el medio básico induce otros cambios en los
    monosacáridos. Se utiliza mejor agua de bromo (pH ~
    6).

    Para ver la fórmula seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

    Aldosa ác. aldónico

    Con un oxidante energético, HNO3, se
    oxida también el hidroxilo terminal, se obtienen los
    ácidos Aldáricos o
    Scáridos
    .

    Para ver la fórmula seleccione la
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    Aldosa ác. aldárico

    En los organismos vivos, ocurre la oxidación del
    grupo terminal sin afectarse el C1. Éstos compuestos
    reciben el nombre de ácidos
    Urónicos.

    Para ver la fórmula seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

    Aldosa ác. Urónico

    3.2.2. Reacciones de los grupos
    hidroxilos

    • Acilación.

    Los grupos hidroxilos de los monosacáridos, se
    pueden esterificar. Por ejemplo tratando la glucosa u otra hexosa
    con anhídrido acético, se pueden obtener los
    derivados pentacetilados estereoisoméricos, el
    α o el β. El curso estereoquνmico de
    la reacciσn, depende de los catalizadores y
    otras condiciones.

    Para ver la fórmula seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

    α, β-glucopiranosa α,
    β-pentacetilglucopiranosa

    3.3. Estereoquímica de los
    monosacáridos

    En ocasiones has encontrado términos tales como,
    dextrógira o levógira, la designación
    están referida a las propiedades que presentan los
    carbohidratos en disolución de originar un giro en el
    plano de vibración de la luz polarizada, bien hacia la
    derecha o hacia la izquierda.

    En el primer caso se denominan
    dextrorrotatorias y en el segundo
    levorrortatorias. Estos compuestos que presentan
    esta propiedad se
    plantea que son óptimamente activos y el
    fenómeno se conoce como actividad óptica,
    (isómeros ópticos,
    estereoisómeros).

    • La luz polarizada.

    La luz polarizada es un fenómeno
    electromagnético. Un rayo de luz consiste en dos campos
    oscilantes mutuamente perpendiculares: un campo
    eléctrico y un campo
    magnético.

    Si se pudiera observar un rayo de luz ordinaria en un
    extremo, pudiéramos ver que los planos en los cuales la
    oscilación eléctrica se produce, están en
    todas direcciones y perpendiculares a la dirección de la propagación. Cuando
    la luz ordinaria pasa a trabes de un polarizador, el polarizador
    interactúa con el campo eléctrico de forma tal que
    en el campo eléctrico de la luz que emerge del polarizador
    (y el campo magnético asociado a él) está
    oscilando en un plano. Tal luz es llamada luz polarizada en un
    plano.

    Luz ordinaria Luz polarizada en un
    plano

    El polarímetro es el equipo que se utiliza para
    determinar actividad óptica.

    Fuente de luz Polarizador Tubo con la muestra
    Analizador

    Si el analizador rota en el sentido de las agujas del
    reloj se dice que es (+) y si lo hace en sentido contrario es
    negativa (-).

    (+) (-)

    dextrorrotatoria levororrotatoria

    El número de estereoisómeros de una de las
    estructuras de los monosacáridos, se puede calcular
    utilizando la fórmula del químico alemán
    Emil Fischer:

    N=2n

    N= número de estereoisómeros

    n= números de carbonos estereogénicos
    (estereocentros)

    Por lo tanto para las aldohexosas tendremos
    N=24=16 estereoisómeros.

    Átomo de carbono con cuatro átomos o
    grupos de átomos diferentes. Se señala con un
    asterisco (*).

    • Enantiómeros.

    Existen estereoisómeros cuya relación
    entre sí, es el de objeto-imagen. Estos
    estereoisómeros se conocen como Enantiómeros, el
    fenómeno recibe el nombre de
    enantiomería.

    • Diasteroisómeros.

    Parejas de estereoisómeros que no son imágenes
    especulares.

    Es importante darse cuenta de que los conceptos de
    Enantiómeros y Diasteroisómeros carecen de sentido
    considerados aisladamente.

    Para ver la fórmula seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

    D (+)- Glucosa D (+)-Manosa

    (I) (II) (III)

    I y II Enantiómeros.

    II y III
    Diasteroisómeros.

    4.
    Oligosacáridos

    Generalidades sobre los disacáridos.

    Como su nombre lo indica un disacárido, es un
    carbohidrato formado por dos unidades de monosacáridos.
    Estas unidades están unidas mediante un enlace
    glicosídico.

    ¿Qué es un enlace
    glicosídico?

    Es un éter formado en el hidroxilo
    hemiacetálico y se clasifica bajo la denominación
    de Glicósido.

    Para ver la fórmula seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

    Un carbono hemiacetálico, es aquel al que
    están unidos, un hidrógeno, un hidroxilo, un grupo
    R-O- y un grupo R.

    Un glicósido sera:

    Donde R" puede ser un carbohidrato u otro tipo de
    molécula que no es un carbohidrato (la porción que
    no es azúcar se le llama aglicón).

    En los disacáridos existe unión
    glicosídica, entre dos monosacáridos. En ellos es
    importante saber: cómo se verifica esta
    unión
    , a dónde, en qué
    posición está situado el enlace
    .

    Una unión muy común es la 1-4´,
    quiere decir, están comprometidos en el enlace, el C1,
    carbono anomérico de una unidad y el C4 de la otra
    unidad.

    β

    Para ver el gráfico seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

    Enlace 1-4´ β

    En este tipo de unión queda libre el hidroxilo
    del carbono anomérico de la segunda unidad y por lo tanto,
    el disacárido en solución acuosa estará en
    equilibrio con la forma aldehídica. También ocurre
    lo mismo, en el otro tipo muy común de unión, la
    1-6´.

    Disacárido con enlaceβ
    1-4´

    Un disacárido con enlace 1-4´ ó
    1-6´, está capacitado para establecer equilibrio con
    la forma aldehídica y por tanto, presentará las
    reacciones típicas de los aldehídos que ya
    estudiamos; reducirá los reactivos de Tollens, Fehling y
    Benedict. Por el contrario, si el enlace compromete los dos
    carbonos anoméricos, no hay posibilidades de que se
    establezca el equilibrio con la forma aldehídica y por
    tanto este disacárido no presentará ninguna de las
    propiedades y reacciones que hemos mencionado.

    El enlace entre los monosacáridos se define como
    α σ β en dependencia de la
    estereoquνmica del enlace de la primera unidad.

    Como sabemos, todos los monosacáridos son
    reductores, la mayoría de los disacáridos
    también.

    Cuatro disacáridos naturales más
    importantes son la sacarosa, la celobiosa, la lactosa y la
    maltosa.

    • Celobiosa.

    La celobiosa se obtiene por hidrólisis parcial de
    la celulosa, es un disacárido formado por dos unidades de
    glucosas unidas por enlaces β-1,4´.

    Para ver el gráfico seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

    • Sacarosa.

    El azúcar de mesa, sacarosa, es un
    disacárido formado por fructosa y glucosa, es el
    disacárido más abundante en el reino
    vegetal.

    La sacarosa no es reductora, pues el enlace entre los
    dos monosacáridos está formado por los hidroxilos
    de los carbonos anoméricos.

    Para ver el gráfico seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

    Sacarosa: α-glucopiranosil-β-
    D- fructofuranσsido

    • Lactosa.

    Es un disacárido formado por una unidad de
    galactosa y otra de glucosa, unidas por enlaces
    β-1,4΄.

    Para ver el gráfico seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

    Lactosa

    4-O-(β-galactopiranosil)-D-glucopiranosa

    La lactosa, está presente en la leche de los
    mamíferos, la leche de vaca contiene de 4-6 % y la humana
    de 5-8 %.

    La lactosa puede también existir en dos formas
    puede ser α, o puede ser β. A la temperatura
    del cuerpo la leche materna consiste aproximadamente en una
    mezcla de 2 partes de α-lactosa y tres de
    β-lactosa.

    • Maltosa.

    La maltosa, es un alimento para niños.
    Es un disacárido formado por dos unidades de glucosa con
    enlace α-1,4΄.

    Para ver el gráfico seleccione la
    opción "Descargar" del menú
    superior

    Maltosa

    4-O-(α-glucopiranosil)-D-glucopiranosa

    De este disacárido se conocen las dos formas en
    dependencia de la estereoquímica del hidroxilo
    hemiacetálico que puede ser α, o puede
    ser β que es la forma habitual de la maltosa.

    5.
    Polisacáridos.

    Son polímeros naturales, macromoléculas,
    formadas por monosacáridos, cientos de unidades enlazadas
    y a veces están constituidas por miles de unidades. Dos
    ejemplos típicos de polisacáridos son el
    almidón y la celulosa.

    • Almidón.

    Reserva energética de las plantas y para nosotros
    un alimento. Se encuentra en forma en forma de pequeños
    granos en muchas partes, u órganos constituyentes de las
    plantas, especialmente en semillas y tejidos vegetales
    embrionarios, en tubérculos de papa, semillas de arroz,
    maíz o trigo. Ellos sirven de nutrientes para el proceso
    germinativo y en general para el desarrollo de
    las plantas.

    Como primera aproximación, se puede decir que el
    almidón está constituido por unidades de
    D(+)-glucosa enlazadas α-1,4´. Nuestras enzimas
    hidrolizan los almidones hasta sus unidades constituyentes de
    glucosa, la cual, como ya hemos expresado, sirve a nuestro
    organismo de nutriente y es utilizada para diferentes
    transformaciones metabólicas.

    Al tratar el almidón con agua caliente, este se
    separa en dos fracciones: una dispersable, que se conoce como
    amilasa y otra no dispersable, que es la mayoritaria, que se
    conoce como amilopectina.

     Para ver el
    gráfico seleccione la opción "Descargar" del
    menú superior

    Los dos constituyentes del almidón difieren en
    diversos aspectos y por tanto los consideramos por
    separado.

    • Amilosa

    Para ver el gráfico seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

    • Amilopectina.

    Está también constituido por unidades de
    D(+)-glucosa, con enlaces α-1,4΄, pero
    las cadenas son de 1000 unidades o mαs y
    presentan ramificaciones cada 25 unidades
    α-1,6΄.

    La hidrólisis de la amilopectina van produciendo
    mezclas de
    Oligosacáridos, de masa moleculares gradualmente menores,
    que se conocen como "Dextrinas" que se utilizan en el acabado de
    tejidos y en la fabricación de pegamentos, etc.

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    Amilopectina

    Por hidrólisis parcial, se puede detectar la
    presencia de isomaltosa, disacárido que tiene enlaces
    α-1,6΄,

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    • Celulosa.

    La celulosa es el polisacárido más
    abundante en la naturaleza, es
    el tejido de sostén de las plantas, formando
    aproximadamente la mitad de las paredes o membranas de las
    células
    vegetales. Pero la celulosa, no está sola, está
    asociada con las hemicelulas y la lignina. La celulosa
    está formada por unidades de D(+)-glucosa, los enlaces en
    el polisacáridos son β 1,4´: este tipo de
    enlace los carnívoros no pueden romperlo y por tanto no
    pueden utilizar la glucosa como nutriente.

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    Celulosa

    La celulosa forma microfibrillas de 14 000 unidades o
    más, que se torcionan y se unen a otras por puente de
    hidrógeno. La masa molecular varía entre 250 000 y
    1 x 106 o más.

    Si se trata celulosa con NaOH con concentración
    de 17,5 %, una parte (cadenas menores) resulta
    soluble, la β celulosa. Lo que no resulta disuelto (cadenas
    mayores) la llaman α celulosa.

    Para obtener pulpa de celulosa, con un 90 % de pureza a
    partir de madera, existen diversos procedimientos:
    en uno calientan virutas de madera con solución de
    hidróxido de sodio, o bien con solución de
    hidrógenosulfito de sodio y ácido sulfuroso; usan
    digestores, reactores a presión a
    4 atm. En este
    procedimiento
    de "celulosa de sulfito", las hemicelulosas resultan disueltas y
    también las ligninas (en forma de sulfonatos). Este "licor
    de sulfito" lo utilizan para la producción colateral de etanol. La pulpa de
    celulosa, lavada, la tratan con "polvos de blanqueo" (mezclas de
    clorato de calcios, cloruro e hidróxido de
    calcio).

    Para la producción del papel de filtro y papel de
    alta calidad, se
    aplican posteriores purificaciones y en el caso del papel, se
    utilizan aditivos como el sulfato de bario o sulfato de calcio y
    colofonia para cerrar los poros.

    Derivados de la celulosa.

    Durante décadas el hombre, en
    su esfuerzo por vivir mejor ha desarrollado derivados de la
    celulosa, por ejemplo el nitrato de celulosa, con
    contenido de nitrógeno mayor a 11 %, está
    constituidos por mezclas de di y trinitrato, se utiliza como
    explosivo de impulsión. Esto se prepara a partir del
    algodón y con mezcla nitrante
    (HNO3/H2SO4), por lo que se
    conoce como "algodón pólvora" y también
    pólvora sin humo.

    El acetato de celulosa: los tres hidroxilos de la
    glucosa de la celulosa, pueden ser acetilados. Para ello se trata
    la celulosa con una mezcla de ácido acético y
    anhídrido acético, adicionando cantidad
    catalítica de H2SO4 (conc.). Este
    triacetato, se hridroliza obteniéndose diacetato, cadenas
    de 200 a 300 unidades, con esto se obtienen películas de
    fotografías. También a partir del diacetato, se
    obtienen hilos, fibra textil, láminas para retroproyector,
    películas, etc.

    Los ésteres metílicos y
    etílicos,
    de la celulosa que son plásticos
    de importancia comercial.

    Bibliografía

    • Fessenden Ralf j., Fessenden Joan. S, Organic Marshall W.
      Logue. An International Thomson Publishing. Company, 1998.
    • Mc. Murry John. Organuc chemistry JTP. An International
      Thomson Publisking Compary 1984.
    • Solomons, G. Fundamentals of Organic Chemistry, Cuarta
      Edición, University of South Florida
      1997

     

     

    Autor:

    Lic. Química Yasiel Arteaga Crespo

    Dra. Ciencias
    Técnicas Leila R. Carballo
    Abreu

    Universidad de Pinar del Río

    "Hermanos Saíz Montes de Oca"

    Facultad de Forestal y Agronomía

    Departamento de Química

    Pinar del Río, 2005

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