Universidad del Bio-Bio, Departamento de Ciencias Bsicas, Ped. En Ciencias Naturales. Bioqumica

Practico n3

Carbohidratos

Los hidratos de carbono pertenecen a los compuestos poli-funcionales que contienen grupos carbonilo (aldehilico o cetnico) y grupos hidroxilo alcohlicos. Por lo tanto, ellos poseen simultneamente propiedades de aldehidos o catonas y de alcoholes polihidroxlicos. Los hidratos de carbono comprenden un grupo amplio de compuestos naturales que se dividen en monosacridos,oligosacridos y polisacridos. Los monosacridos, segn el nmero de tomos de carbono en la molcula, se clasifican en triosas, tetrosas, pentosas, hexosas, heptosas, etc. La frmula genrica de los monosacridos es CnH2nOn. Todos los monosacridos naturales, teniendo en sus molculas tomos de carbono asimtricos, son pticamente activos y giran el plano de la luz polarizada. Los oligosacridos y polisacridos son hidratos de carbono complejos y al ser calentados con cidos diluidos o hidrolizados por enzimas, se desintegran en monosacridos. Entonces, los oligosacridos se desintegran formando varias molculas de monosacridos (dos, en el caso de disacridos; tres, en el caso de trisacridos, cuatro, para los tetrasacridos, etc.). Los polisacridos forman mediante la hidrlisis un gran nmero de molculas de monosacridos. Ellos poseen una masa molecular muy elevada, son insolubles en agua o forman disoluciones coloidales.

Los hidratos de carbono estn muy difundidos en la naturaleza, sobre todo en el reino vegetal. Ellos constituyen los productos finales de la sntesis fotoqumica en las plantas verdes. Los animales, no aptos a tal acumulacin de energa solar, aprovechan las sustancias acumuladas por las plantas. Los hidratos de carbono participan en la construccin de las estructuras del organismo vivo, sirven de material para la biosntesis de los compuestos de otras clases y juegan un papel importante en la bioenergtica de la clula. Los hidratos de carbono entran en la composicin de los cidos nucleicos, las glicoprotenas, los glicolpidos y en algunas vitaminas y coenzimas. Como componentes integrantes de las glicoprotenas, los hidratos de carbono participan en la formacin de la capa exterior adyacente a la membrana, que desempea un papel importante en la proteccin de las clulas contra la penetracin en ellas de microorganismos y virus. Con tales hidratos de carbono estn relacionadas las propiedades inmunoqumicas de los tejidos.

Monosacridos

Los monosacridos en disoluciones acuosas, se encuentran en diferentes formas tautomricas, entre las cuales se establece un equilibrio dinmico:

Reacciones de reconocimiento le los hidratos de carbono reductores

Los hidratos de carbono cuya molcula contiene un grupo carbonilo libre, se denominan reductores. Estos azcares en medio alcalino tienen la capacidad de oxidarse, reduciendo a su vez las sales de xido cprico (valencia +2) a sales de xido cuproso (valencia +1) a sales de plata, hasta plata metlica; las sales de xido de bismuto, hasta bismuto metlico.

Reaccin con fenilhidrazina

Una particularidad importante de los monosacridos consiste en su capacidad de entrar en reaccin con la fenilhidrazina y formar fenilhidrazonas y osazonas. La reaccin de formacin de osazonas transcurre en tres etapas. Al reaccionar los monosacridos con la fenilhidrazina, en la primera etapa se forman fenilhidrazonas solubles en agua (reaccin de sustitucin). En la segunda etapa, con la fenilhidrazonas solubles en agua (reaccin de sustitucin). En la segunda etapa, con la fenilhidrazona formada reacciona otra molcula de fenilhidrazina y, oxidndola, transforma el grupo hidroxilo en grupo carbonilo. La tercera molcula de fenilhidrazina entra en reaccin de sustitucin con el grupo carbonilo recin formado, lo que conduce a la formacin de compuestos poco solubles en agua: osazonas, que producen cristales de color amarillo, de forma caracterstica. La forma de los cristales de osazonas es variable y depende de la estructura de los monosacridos, de los cuales se forman las osazonas.

Las osazonas de diferentes monosacridos se distinguen por la forma de los cristales, punto de fusin, solubilidad y actividad ptica. Por eso, estas propiedades se utilizan para aislar los monosacridos de la disolucin, como tambin para distinguir unos azcares de otros.Polisacridos

stos son hidratos de carbono de elevado peso molecular e mediante la hidrlisis se desdoblan en gran nmero restos de monosacridos. Cada resto del monosacrido unido con los restos vecinos por enlaces glicosdicos. Por lo tanto, los polisacridos pueden considerarse como glicosdicos. Las cadenas poliglicosdicas que forman las molculas de los polisacridos pueden ser no ramificadas celulosa) o ramificadas (glicgeno). Las unidades de los inosacridos que forman parte de la composicin de la molcula del polisacrido pueden ser iguales (homopoliscrdos) diferentes (heteropolisacridos). La celulosa, el almidn y el glicgeno son homopolisacridos tpicos.

Almidn

El almidn es el producto final de la sntesis fotoqumica que se verifica en las hojas verdes, un polisacrido de reserva. Para el organismo de los animales el almidn constituye una sustancia nutritiva importante. El almidn es una sustancia heterognea. Est compuesto de dos fracciones: la amilosa (de 10 a 20%) y la amilopectina (de 80 a 90%).

La amilosa incluye de 1000 a 6000 unidades de a-D-glocosa unidas por enlaces glucosdicos 1-4. Ella tiene forma de molcula alargada lineal no ramificada, es soluble en agua. La amilopectina tambin est compuesta de un gran nmero de unidades de a-Dlucosa unidas, como en la amilosa, por enlaces glucosdicos 1-4. Sin embargo, las cadenas de amilopectina son muy ramificadas y tienen en los puntos de ramificacin enlaces glucosdicos 1-6. En el agua la amilopectina se hincha y produce un engrudo.

Reacciones de reconocimiento de los hidratos de carbono

Esta reaccin es general para los hidratos de carbono y se aplica para detectar la presencia de stos en los materiales biolgicos. El quimismo de la reaccin se reduce al hecho de que mediante la accin del cido sulfrico concentrado se forma furfural a partir de las pentosas; 5-hidro-ximetilfurfural a partir de las hexosas;

Actividad I Prueba del timol y -nftol para carbohidratos.Disponer de tres tubos de ensayo, numerarlos y proceder como muestra el siguiente esquema.Tubo 1Tubo 2Tubo 3Tubo 4Tubo 5Tubo 6

Glucosa 2 ml2 ml

Lactosa 2 ml 2 ml

NaCl 2 ml 2 ml

Agua destilada2 ml2 ml2 ml2 ml2 ml2 ml

Sol. Alcohlica timol 5%3 gotas3 gotas3 gotas

Sol. -nftol3 gotas 3 gotas 3 gotas

AGITAR LA MEZCLA DE CADA TUBOINCLINAR LOS TUBOS, INTRODUCIR H2SO4 concentrado. Con una pipeta, de tal forma que 0.5 ml de cido queden bajo la solucin acuosa.Hacer este pas para cada uno de los tres tubos.SIN AGITAR.Resultados esperadossolo los tubos 1, 2, 4 y 5 deben de dar reaccin positiva, puesto que son los nicos que contienen carbohidratos.Actividad II Prueba de Molisch.Numere 3 tubos de ensayo y, y proceda segn el siguiente esquema.Tubo 1Tubo 2Tubo 3

Sol. Glucosa al 1%2 ml

Sol. Fructosa al 1%2 ml

Agua destilada2 ml

Reactivo de Molisch5 gotas5 gotas5 gotas

MEZCLAR, INCLINAR CADA TUBO Y AADIR CON CUIDADO A CADA TUBO H2SO4.2MLResultados esperadosLos tubos 1 y 2 deben dar reaccin positiva. El H2SO4 permite deshidratar los carbohidratos, dando un compuesto llamado sulfural, el cual al combinarse con el alfa naftol (contenido en el reactivo de Molisch), origina un compuesto de color prpura. El tubo 3, no reacciona pues solo contiene aguaActividad III Prueba con el hidrxido cprico (II), reaccin de Trommer y Reaccin con el licor de FehlingEn disolucin alcalina los mono y disacridos reductores reducen el hidrxido cprico (II) a xido cuproso (I):

La reaccin con el licor o reactivo de Fehling se basa en mismo principio que la reaccin de Trommer. La diferencia consiste en que en las reacciones no se emplea hidrxido cprico libre. Este ltimo se encuentra en estado combinado y forma parte del reactivo de Fehling. El licor de fehling representa un compuesto complejo de cobre con tartrato de sodio y potasio de color azul. En su composicin ion cobre en estado de oxidacin + 2 se encuentra forma de un compuesto complejo con tartratos. Por eso durante el calentamiento, incluso con exceso del reactivo dado, no se forma el precipitado negro de CuO y no oscurece la reaccin con pequeas cantidades de glucosa.

En un tubo de ensayo se vierten de 1 a 2 ml de disolucin de glucosa, un volumen igual de disolucin de hidrxido sdico y, agitndolo, se aade, gota a gota, la disolucin de sulfato cprico. Tubo1Tubo 2Tubo 3 Tubo 4

Sol. Glucosa 2 ml 2 ml

Sol. NaOH 2 ml 2 ml

Sulfato cprico 2 ml agitacin gotas a gotas 2 ml agitacin gotas a gotas

Fehling 2 ml agite 2 ml agite

H2O 2 ml

La capa superior del lquido se calienta hasta la ebullicin. La aparicin de un precipitado amarillo (hidrxido cuproso (I)) y luego rojo (xido cuproso) indica que la reaccin de Trommer es positiva.

Al calentar esta disolucin, se forma un precipitado negro de xido cprico. Por lo tanto, en la reaccin de Trommer debe evitarse el exceso de sulfato cprico, ya que la reaccin entre el hidrato de carbono reductor y el hidrxido cprico transcurre cuantitativamente.Cu (OH)2 CuO + H2OResultados esperados:En presencia de la glucosa, el precipitado de hidrxido cprico (II) formado se disuelve, coloreando el lquido de color azul claro.La capa superior del lquido se calienta hasta la ebullicin. Aparece, al igual que en la reaccin de Trommr, un precipitado amarillo de hidrxido cuproso CuOH o bien precipitado rojo de xido cuproso Cu2O.

Actividad IV Reaccin con FenilhidrazinaPara verificar la presencia de distintos monosacridos y disacridos, se hacen reaccionar con fenilhidrazina, obteniendo distintas osazonas figura 10. Bajo la lupa se encuentran preparado de estos cristales. A continuacin; Dibuje: los diferentes cristales los cuales debe identifique y rotular.

Actividad V Reacciones coloreadas del almidnUna reaccin caracterstica para reconocer el almidn es la aparicin de una coloracin azul al combinarse con la disolucin de iodo en ioduro potsico. La reaccin de los polisacridos, en particular del almidn, con iodo es un proceso complejo. La coloracin que aparece depende de la estructura de polisacrido. En el curso de la reaccin se forma un complejo del polisacrido con iodo. Este proceso es bien expresado en el caso de la amilosa. En el caso de los polisacridos de cadenas ramificadas, por ejemplo, la amilopectina y el glicgeno, junto con el proceso de formacin del complejo, tiene gran importancia tambin el proceso de adsorcin de iodo sobre la superficie de las molculas ramificadas. Se ha demostrado la relacin entre la longitud de las cadenas laterales y la coloracin resultante de la reaccin con yodo.

En un tubo de ensayo se vierten de 4 ml de disolucin de almidn y se aaden varias gotas de cido clorhdrico concentrado. Se mezcla cuidadosamente y se hierve a fuego abierto. Luego de 2 min iniciada la ebullicin se toma una muestra para la reaccin con iodo. Para esto se extraen varias gotas de disolucin una pipeta y se vierten en un tubo de ensayo que contenga 5 ml de agua destilada, se aaden 1 gota de disolucin de Lugol. La coloracin violeta azul aparecida indica presencia de las amilodextrinas en disolucin. El tubo de ensayo con la disolucin de almidn se hierve 2 min mas y se repite la misma prueba con iodo; aparece una coloracin rojiparda condicionada por la presencia de las en dextrinas. Se hierve nuevamente la disolucin y pasados 2 min se repiten las pruebas con iodo. El almidn se desintegra al final hasta la glucosa, produciendo como productos intermedios acrodextrinas, maltodextrinas y maltosa. La reaccin con iodo ser negativa: el lquido adquiere un color amarillo a cuenta de la coloracin de la disolucin de Lugol. El hidrolizado de almidn se neutraliza, segn un papel de tornasol, con disolucin de hidrxido sdico, se aade licor de Fehling y se calienta. Se forma un precipitado amarillo de hidrxido cuproso, o rojo, de xido cuproso que indica la presencia en la disolucin de productos de la hidrlisis que poseen propiedades reductoras.

BIOQUIMICA HOJA EJERCICIOS CARBOHIDRATOS

1. Escriba las siguientes frmulas: L- gliceraldehido, (-D-ribosa y (- L-glucosa.

2. Defina carbono asimtrico. Cuntos tiene la glucosa?

3. Observe las siguientes estructuras de monosacridos:

CH2OH CH2OH

(

C = O C = O

( (

H C OH H C OH

(

H C OH HO C H

(

CH2OH CH2OH

a. A qu clase de monosacridos pertenecen?

b. Marque los tomos de carbono asimtricos.

c. Clasifquelos como D o L.

4. Escriba con las frmulas respectivas un segmento de amilosa y otro de

amilopectina, e indique los enlaces glucosdicos presentes.

5. Qu le ocurre al piruvato bajo las siguientes condiciones? a. anaerbicas

b. aerbicas

6. Escriba las reacciones de la gluclisis a nivel de las cuales se produce ATP

(Indique: sustrato, producto y enzima)

7. En relacin a la conversin de piruvato en lactato:

a. Bajo qu condiciones el piruvato se convierte en lactato?

b. Qu sustancia reduce el piruvato a lactato?

c. Cul es la enzima responsable de la reaccin?

d. Qu importancia tiene sta reaccin, para la supervivencia de la clula

en que est ocurriendo?

8. La celulosa es un polmero formado por unidades de glucosa.

Puede nuestro organismo emplear esta glucosa para la obtencin de energa? Explique.

9. Si a clulas que estn efectuando gluclisis se agrega un inhibidor de la

Gliceraldehido 3P deshidrogenasa Qu efecto tendra esto sobre la concentracin de los diferentes intermediarios de la gluclisis?

10 Cuntas molculas de glucosa sern necesarias para la produccin neta de

160 ATP bajo condiciones anaerbicas?

11 Cuntas vueltas del Ciclo del cido ctrico deben efectuarse para que se

Verifique la oxidacin completa hasta CO2 y H2O de las siguientes molculas? a. 2 molculas de glucosa b. 1 molcula de gliceraldehido

12. Escriba las reacciones del Ciclo de Krebs en que se producen los

Siguientes cambios qumicos: a. Deshidratacin

b. Hidratacin

c. Oxidacin

d. Descarboxilacin

13. Cul es la cantidad de ATP que se produce en el Ciclo de Krebs, por

Fosforilacin a nivel de sustrato a partir de 2 acetil CoA?

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