Universidad de Montemorelos Escuela de Químicos (QCB Y QA) Facultad de Ciencias de la Salud
Docente: QBC. Ricardo Lapizco Vázquez
Trabajo entregado en cumplimiento de la materia de: Bioquímica
Trabajo: 6to reporte: Reconocimiento y diferenciación de carbohidratos
Estudiantes: Katherine Key Perez y Daniela Fonseca
4to semestre Montemorelos, Nuevo Leon
16/Marzo/2017
Escuela de Químicos
Reporte #6 de Bioquímica RECONOCIMIENTO Y DIFERENCIACIÓN DE CARBOHIDRATOS INTRODUCCIÓN
En la practica #6 se utilizaron diferentes pruebas bioquímicas para descubrir los tipos de carbohidratos (moléculas biológicas mas abundantes) de algunas muestras. Los diferentes tipos de carbohidratos, son: monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos. Las pruebas para identificar a un carbohidrato de otro, serán: Fehling, Lugol, Barfoedd, Benedict, Seliwanoff y Molish. OBJETIVO
1. Reconocer los carbohidratos por medio de reacciones coloreadas de carácter cualitativo. 2. Diferenciar hexosas de pentosas. 3. Diferenciar e identificar azucares reductores y no reductores. 4. Diferenciar monosacaridos, disacaridos y polisacaridos. 5. Diferenciar aldosas de cetosas. HIPÓTESIS
Tras conocer los tipos de carbohidratos que hay, se espera que tras las reacciones efectuadas por las pruebas asignadas, se pueda conocer el tipo de carbohidrato que se este tratando, por ejemplo, monosacárido, disacárido, oligosacárido o polisacárido. ANTECEDENTES
Los carbohidratos o sacáridos (del griego: sakcharón, azúcar) son compuestos esenciales de los organismos vivos y son la clase más abundante de moléculas biológicas. El nombre de carbohidratos significa literalmente hidratos de carbono y proviene de su composición química, que para muchos de ellos es (C.H2O)n, donde n >3. Es decir, son compuestos en los que n átomos de carbono parecen estar hidratados con n moléculas de agua. En realidad se trata de polihidroxialdehidos y polihidroxicetonas (y algunos derivados de estos), cadenas de carbono que contienen un grupo aldehído o cetónico y varios grupos hidroxilos. Las unidades básicas de los carbohidratos son los monosacáridos, no hidrolizables en unidades más pequeñas. La glucosa es el monosacárido más abundante; tiene 6 átomos de carbono y es el combustible principal para la mayoría de los organismos. Los oligosacáridos contienen de dos a diez unidades de monosacáridos unidas covalentemente. Por su parte, los polisacáridos están constituidos por gran número de unidades de monosacáridos unidos covalentemente. Los polisacáridos desempeñan dos
funciones biológicas principales: algunos almacenan energía metabólica y otros sirven de elementos estructurales a la célula. v Monosacáridos Los monosacáridos se clasifican según la naturaleza química de su grupo carbonilo y del número de átomos de carbono que poseen. Atendiendo a la naturaleza química del grupo funcional carbonílico, si éste es aldehído el monosacárido recibe el nombre genérico de aldosa, y si es cetónico el monosacárido se le designa como cetosa. Dependiendo del número de átomos de carbono de la molécula, los monosacáridos se denominan triosas, tetrosas, pentosas, hexosas, etc. cuando contienen tres, cuatro, cinco, seis, etc. átomos de carbono. Se conocen en la naturaleza monosacáridos de hasta 8 átomos de carbono. Las moléculas que aún teniendo la misma composición química tienen diferentes propiedades se denominan isómeros. A isómeros que se diferencian por la disposición espacial de los grupos sustituyentes de un centro quiral se les conoce con el nombre de isómeros ópticos o estéreo isómeros. v Disacáridos Son dímeros formados por dos moléculas de monosacáridos, iguales o diferentes, unidas mediante enlace glucosídico. Los disacáridos más abundantes son, la sacarosa, la lactosa, la maltosa y la trealosa. La lactosa posee un enlace glucosídico ß-‐(1-‐4), mientras que en la sacarosa es del tipo α(1-‐ 2)ß. Este aspecto es muy importante si se analizan sus propiedades químicas. Así, la lactosa al poseer un carbono anomérico libre (el C-‐1 de la glucosa), en disolución, puede abrirse y poner de manifiesto la naturaleza reductora de este disacárido. Por su parte la sacarosa, no posee carbono anomérico libre, los dos están formando parte del enlace glucosídico, ninguno de los anillos puede abrirse y pierde su capacidad reductora. Por esta razón se dice que la lactosa es un azúcar reductor y la sacarosa no. v Polisacáridos Son polímeros de monosacáridos unidos por enlace O-‐glucosídico. Entre los polímeros naturales, algunos de los más abundantes y de mayor significativo biológico son el almidón, el glucógeno y la celulosa. Los tres están formados por moléculas de D-‐glucosa y sólo se diferencian en el tipo de enlace glucosídico, constituyendo estructuras espaciales diferentes. o Almidón Es la principal reserva de hidratos de carbono que sintetizan las plantas y es también la principal fuente de glucosa para la alimentación de los animales. Está formado por una mezcla de dos polisacáridos, la amilosa (en un 20 %) y la amilopectina (en un 80 %). o Glucógeno El glucógeno es el polisacárido de reserva de glucosa en los animales y constituye el equivalente al almidón en las células vegetales. Se halla presente en todas las células, aunque preferentemente se acumula en los músculos esqueléticos y especialmente en el hígado (10 % en peso), en cuyas células el glucógeno aparece en forma de grandes
gránulos. La estructura principal del glucógeno se parece a la amilopectina, posee una cadena líneal con uniones α-‐(1-‐4) y ramificaciones α-‐(1-‐6), aunque en este caso aparecen cada 8 ó 12 unidades de glucosa. o Celulosa La celulosa, componente estructural primario de las paredes de las células vegetales, es un polímero lineal de glucosa unido por enlaces ß-‐(1-‐4) glucosídicos. A diferencia de la amilosa (helicoidal y con uniones α), el enlace ß impide que la molécula se enrolle, de forma que las cadenas de celulosa pueden adoptan una conformación plenamente extendida permitiendo que se empaqueten con facilidad mediante puentes de hidrógeno, lo que explica su resistencia y su insolubilidad en agua. v Oligosacáridos Los oligosacáridos son compuestos que consisten de un número relativamente pequeño de monosacáridos, los que se encuentran unidos entre sí por enlaces glicosidicos. Estas sustancias tienen generalmente gusto dulce, son solubles en agua y poseen un grupo hemiacetálico libre, presentan poder reductor. Según el número de monosacáridos constituyentes, se formaran disacáridos, trisacáridos, tetra-‐sacáridos, etc. Aun cuando no se puede establecer una clara división entre oligosacáridos y polisacáridos, se considera que pertenecen al primer grupo sustancias con 10 monosacáridos o menos. MATERIALES Y REACTIVOS
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7 matraces de 100 ml Alfa-‐naftol al 10% Ácido clorhídrico concentrado Ácido sulfúrico concentrado Reactivo de Felhing A Reactivo de Felhing B Reactivo de Tollens Reactivo de Seliwanoff Reactivo de Bial Lugol Soluciones acuosas al 1% de: almidón, glicógeno, sacarosa,
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maltosa, glucosa, galactosa, fructosa, ribosa, arabinosa. Solución de glucosa al 10%. Solución de sacarosa al 10%. Solución fructosa al 10%. Solución de sacarosa al 10% en ácido clorhídrico 0.5M 7 pipetas de 5 ml 42 tubos de ensaye 1 gradilla Pipetas Pasteur Agua destilada
PROCEDIMIENTO
1. Realice los ensayos que se describen a continuación, en tubos de ensayo LIMPIOS Y SECOS, con las soluciones patrón de los carbohidratos que se indican en cada caso y la muestra problema. 2. Ensayo de Molisch: Coloque en un tubo de ensayo 2.0 mL de la solución del carbohidrato y agregue 0.2 mL de α-‐ naftol al 10%, mezcle bien y luego adicione CUIDADOSAMENTE POR LAS PAREDES DEL TUBO, 1 mL de ácido sulfúrico
concentrado, la formación de un anillo violeta en la interfase es prueba positiva para carbohidratos. 3. Ensayo de Lugol: Coloque en un tubo de ensayo 2.0 ml de la solución del carbohidrato y agregue 0.2 ml de Lugol, mezcle y observe la formación de los colores rojo para glicógeno, azul-‐violeta para almidón como pruebas positivas. 4. Ensayo de Benedict: Coloque en un tubo de ensayo 2.0 ml de la solución del carbohidrato y agregue 0.1 ml del reactivo de Benedict, caliente al baño maría. La formación de un precipitado amarillo o rojizo, es prueba positiva para carbohidratos reductores. 5. Ensayo de Barfoed: Coloque en un tubo de ensayo 2.0 mL de la solución del carbohidrato y agregue 2 ml del reactivo de Barfoed, caliente en baño maría a ebullición. La formación de un precipitado rojo entre 5 y 7 minutos, es prueba positiva para MONOSACÁRIDOS REDUCTORES. Si el precipitado se forma entre 10 y 12 minutos, la prueba es positiva para DISACÁRIDOS REDUCTORES. RESULTADOS
Pruebas Fehling Lugol Barfoedd Benedict Seliwanoff Molish Carbohidratos Glucosa (+) (-‐) (+) (+) (+) (+) (Transparente) Naranja Café Verde Naranja Transparente Monosacarido DBM DBM DBM DBM Fructosa (+) (-‐) (+) (+) (+) (+) (Amarillo) Verde con Café Naranja Naranja Rojo DBM Monosacarido precipitado DBM DBM Almidón (-‐) (+) (-‐) (-‐) (-‐) (-‐) (Blanco) Rojo Verde Polisacarido DBM Sacarosa (-‐) (-‐) (-‐) (-‐) (-‐) (+) (Transparente) Amarillo Café Disacarido DMB Lactosa (+) (+) (-‐) (+) (-‐) (+) Disacarido Naranja Naranja Café Naranja DBM DBM DBM Maltosa (+) (+) (-‐) (+) (-‐) (+) Disacarido Naranja Naranja Verde DBM DBM Ribosa (+) (-‐) (-‐) (+) (-‐) (+) Monosacarido Verde Amarillo -‐ Verde *DBM: Después del Baño María
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
En base a los resultados que se obtuvieron se deduce lo siguiente. Prueba de Molish: Se utiliza el ácido sulfúrico en la reacción de deshidratación (del monosacárido) y el alfa-‐ naftol en la reacción de condensación; al momento de agregar la mezcla a los diferentes compuestos darán positivos (una coloración morada) los carbohidratos o glúcidos además que se puede determinar la candidata de carbonos que tengan pues solo reaccionaran los de cinco o más carbonos, en este caso fueron la glucosa, fructosa, sacarosa, lactosa y maltosa. Prueba de Seliwanoff: Se utiliza el ácido clorhídrico en la reacción de deshidratación (del monosacárido) y el resorcinol en la reacción de condensación del derivado furfural (el hidroximetilfurfural). Esta es un aprueba para cetohexosas y aldohexosas. El hidroximetilfurfural (producto de la deshidratación) se forma rápidamente a partir de cetohexosas, y más lentamente a partir de aldohexosas. La sacarosa da una reacción positiva debido a la hidrolisis acida en su enlace glicosídico, cuyos productos son la D -‐ glucosa y la D – fructosa. Es por eso que al realizar el experimento se observa que la fructosa da positiva, en cuanto a la sacarosa se reporta un resultado negativo debido al mal manejo de la muestra o del reactivo que se utilizó. Prueba de Benedict: Esta prueba se fundamenta en la reducción del Cu+2 a Cu+1, que ocurre al oxidarse el azúcar (azúcar reductores) es decir, compuestos que presentan su OH anomerico libre, en este caso fueron la maltosa, lactosa, ribosa, glucosa, fructosa y almidón; en donde el carbonato de sodio mantiene el pH del medio alcalino (alrededor de 10). El citrato de sodio actúa como secuestrante del Cu+2 presente en el reactivo, para prevenir la remoción de este ion por precipitación (si no se agrega el citrato de sodio, el Cu+2 precipita como Cu(OH)2 o CuO. El citrato forma con el cobre un complejo de color azul el cual se manifestó en las reacciones ya mencionadas. Prueba de Barfoedd: Esta prueba es utilizada para detectar monosacáridos. Se basa en la reducción del cobre (II) en forma de acetato a cobre (I) en forma de óxido, el cual forma un precipitado color rojo ladrillo como el de la glucosa, fructosa, sacarosa, lactosa y maltosa. Prueba de yodo: Es una reacción química usada para determinar la presencia o alteración de almidón u otros polisacáridos. Una solución de yodo -‐ diyodo disuelto en una solución acuosa de yoduro de potasio -‐ reacciona con almidón produciendo un color púrpura profundo.
Prueba de Fehling: Sirve para la identificación de azucares reductores el cual se fundamenta en el poder reductor del grupo carbonilo de los aldehídos. Este ser oxida a ácido y reduce la sal de cobre en medio alcalino a oxido de cobre, formando un precipitado de color rojo. Si un azúcar reduce el reactivo de Fehling a oxido de cobre rojo, se dice que es un azúcar reductor tales como la ribosa, glucosa, lactosa y maltosa. CONCLUSIÓN
Se notó que los cambios eran demasiado evidentes, es decir, fácilmente se podía saber si un carbohidrato era monosacárido, polisacárido, oligosacárido o polisacárido por las reacciones que las pruebas dadas expresaban. Hay bastantes pruebas bioquímicas en donde se pueden notar los cambios fácilmente, como la prueba de Molish, donde se crean varias fases y el anillo violeta característico de los monosacáridos y disacáridos (los polisacáridos dieron negativa esta prueba), además, que esta es exotérmica, puesto que después de añadir el H2SO4 en todos los carbohidratos, esta hacia que el tubo se calentara, es decir, se desprendía calor en la reacción. Pero se notó también, que el lugol, dio positivos a los disacáridos y polisacaridos, diferenciando de estos a los monosacáridos, haciendo al color naranja característico. Sin embargo, la prueba de Seliwanoff, dio positivos a los monosacáridos. BIBLIOGRAFIA
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http://www.uhu.es/08007/documentos%20de%20texto/apuntes/2005/pdf/Tema_02_car bohidratos.pdf Eyzaguirre Jaime – Química de los carbohidratos Quesada Mora Silvia – Manual de experimentos de laboratorio de bioquímica