METODOS CUALITATIVOS PARA LA IDENTIFICACION DE CARBOHIDRATOS (MONOSACARIDOS, (MONOSACARIDOS, DISACARIDOS Y POLISACARIDOS)
1. RE RESU SUM MEN
Las propiedades propiedades bioquímicas y las reacciones características características de las las dife difere rent ntes es biom biomol oléc écul ulas as depe depend nden en de los los dist distin into toss grup grupos os funcionales que las constituyen. En esta práctica se analizó una de las princ principa ipales les macrom macromolé olécul culas as (Carb (Carbohi ohidra dratos tos)) y se rea realiz lizaro aron n algu algun nas re reac acci cio ones nes quím químic icas as espec specíf ífic icas as que per erm mitió itió la identificación de dicho grupo. 2. INT INTRO RODUC DUCCIO CION N
Los carbohidratos también llamados azúcares, osas o sacáridos, son so n poli polihid hidró róxi xial alde dehi hido doss o poli polihi hidr drox oxic iceto etona nass o co comp mpue uest stos os polimé poliméric ricos os que por hidról hidrólisi isiss produc producen en polihi polihidro droxia xialde ldehid hidos os y poli polihi hidr drox oxic iceto etona nas. s. Segú Según n el núme número ro de unid unidad ades es de azúc azúcar ares es sencillos que posean se clasifican en: •
•
•
•
MONOSACÁRIDOS o azúcares sencillos, que a su vez pueden ser ALDOSAS cuando contienen el grupo aldehído o CETOSAS cuan cuando do co cont ntie iene nen n el grup grupo o ce ceto tona na.. Lo Loss mono monosa sacá cári rido doss naturales pertenecen a la serie D de los azúcares y pueden tener entre tres y hasta siete átomos de carbono. DISACÁ DISACÁRID RIDOS OS que están están formad formados os por dos monosa monosacár cárido idoss unidos entre sí por enlaces glucosídicos. OLIGOSACÁRIDOS OLIGOSACÁRIDOS que tienen entre tres y diez monosacáridos unidos también por enlaces glucosídicos. POLISACÁRIDOS POLISACÁRIDOS que son polímeros naturales con varios miles de unidades de azúcar sencillo ligadas entre sí. De acuerdo con co n lo ante anteri rior or,, adem además ás de reco recono noce cerr si un co comp mpue uest sto o perten pertenece ece a la famili familia a de los carbo carbohid hidrat ratos, os, es necesa necesario rio difere diferenci nciar ar si se trata trata de un monosacár monosacárido ido tipo tipo aldosa aldosa o cetosa, si es fácilmente oxidable o no, es decir si es un AZÚCAR REDUCTOR o no lo es, si es de cinco átomos de carbono (pentosa) o de seis átomos de carbono (hexosa), si es disacárido o polisacárido.
Una secuencia que permite hacer el reconocimiento diferenciación de carbohidratos se esquematiza en: •
•
•
•
•
•
y
Ensayo de Molish: Este ensayo es un ensayo para reco recono noci cimi mien ento to gene genera rall de ca carb rboh ohid idra rato toss en el que que los los polisacáridos y disacáridos se hidrolizan con ácido sulfúrico conc co ncen entr trad ado o hast hasta a mono monosa sacá cári rido doss y se co conv nvie iert rten en en deriva derivado doss del furfur furfural al o 5-hidr 5-hidroxi oximet metil il furfur furfural al los cuales cuales reaccionan con a-naftol formando un color púrpura violeta. Ensa Ensayo yo de Bene Benedi dict ct:: El ensa ensayo yo de Bene Benedi dict ct perm permit ite e el reconocimiento de carbohidratos reductores. Al igual que el reactivo de Felhing, el de Benedict contiene ion cúprico en medio edio alcal lcalin ino o que que se redu educe has astta óxid óxido o cupr cupro oso en presencia de azúcares con el hidroxilo hemiacetálico libre. Ensayo Ensayo de Barfoe Barfoed: d: Esta Esta prueba prueba permit permite e difere diferenci nciar ar entre entre monosacár monosacáridos idos y disacárido disacáridoss reductor reductores, es, también también contiene contiene ion cúprico que se reduce hasta óxido cuproso más rápidamente con los monosacáridos que con los disacáridos. Ensa Ensayo yo co con n Lugo Lugol: l: El reac reacti tivo vo de Lugo Lugoll que que co cont ntie iene ne una una mezcla de yodo y yoduro, permite reconocer polisacáridos, particularmente el alm almidón por la formac aciión de una coloración azul-violeta intensa y el glicógeno y las dextrinas por formación de coloración roja. Ensayo de Seliwanoff: Este ensayo es específico para cetosas y se basa en la conversión de la cetosa en 5-hidro-metilfurfural y su posterior condensación con resorcinol formando así complejos coloreados. Ensayo de Bial: El reactivo de Bial contiene orcinol en ácido clorhídrico, el cual forma complejos de coloración sólo con las pentosas.
A travé travéss de esta esta prácti práctica ca se logro logro la identi identific ficaci ación ón por métodos métodos colori colorimét métric ricos os cuanti cuantitat tativo ivoss de carboh carbohidr idrato atos: s: monosa monosacár cárido idos, s, disacáridos y polisacáridos.
3. MAT MATERIA ERIALES LES Y METOD METODOS OS • • • • •
• • • • • • •
12 tubos de ensayo Pipeta de 10 o 5 ml Pipeta de 1 ml Estufa para baño de Maria microscopio Reactivos: Molish Barfoed Bial Seliwanoff Fenilhidrazina H2SO4
Mediante los siguientes procedimientos se analizó un carbohidrato (susta (sustanci ncia a proble problema) ma),, contin continuan uando do con el estudi estudio o de Hidról Hidrólisi isiss ácida de disacáridos respectivamente (Maltosa y Sacarosa). 3.1.
Análisis para monosacáridos, disacáridos disacáridos y polisacáridos.
Sustan cia proble ma ml
Prueba
Volum en
Procedimiento
1
Molish
2 gotas
1
Barfoed
2.5 2.5 ml
1
Bial
1.5 1.5 ml ml
1
Seliwanof f
2 ml
2
Fenilhidra zina
0.5 0.5 ml ml
Se llevo a baño de María por 10 minutos, y se observaron resultados Se me mezzclo clo y se llev llevo o a baño año de Mar aría ía,, una vez apareció el precipitado rojo, se sacaron del calor y se anotaron los resultados Se llev llevo o a baño baño de Marí María a dur duran ante te 3 min min y se observaron los resultados. Se llevo a baño de María por 10 minutos, y se observo la coloración que indicaba la presencia de pentosa Se llev llevo o a baño baño de Marí María a dur duran ante te 10 min min y posteriormente se enfrió el tubo en agua y se dejo reposar durante 5 min, para identificar bien los cristales se examinaron con ayuda de un microscopio
3.2. 3. 2.
tub o
1 2 3 4
Hidr Hi dról ólis isis is ácid ácida a de dis disac acár árid idos os..
soluci ón
Maltos a Sacaro sa Maltos a Sacaro sa
disacár ido (ml)
HCl 1N (ml)
H2 O (ml )
1
1
0
1
1
0
1
0
1
1
0
1
Neutral ización
Se Hirvieron simultáne amente a baño de María +
Se observó y se registró los resultados obtenidos.
7 gotas de NaOH 1N 7 gotas de agua
0.5 ml de benedict y se llevo a baño de María por 2 min
4. RESULT RESULTADOS ADOS Y DISCUCIONE DISCUCIONES S
4.1.
Análisis para monosacáridos, disacáridos disacáridos y polisacáridos. Identificación de carbohidrat carbohidrato o
Prueba Molish Barfoed Bial Seliwanof f fenilhidra zina
Cambios
Resultado
Anillo violeta Precipitado rojo antes de los 6 minutos No cambio su color naranja Leve coloración
carbohidrato Monosacáridos
Cristales en forma de palma
GLUCOSA
Hexosa Glucosa o galactosa
Tabla1
Se realizó la prueba con el reactivo de Molish y se observo una reacción con la solución problema. Por lo tanto se infirió que este react reactivo ivo sir sirve ve para la identifi identificac cación ión general general de carbohid carbohidrat ratos os (hidrólisis de polisacáridos y disacáridos con el ácido sulfúrico hasta monosacáridos). Segu Seguid idam amen ente te se aplicó aplicó el reac reacti tivo vo de Barf Barfoe oed d a la soluci solución ón problema y se obtuvo que la solución en estudio correspondió a un Monosacárido, puesto que no tardo más de 6 minutos en presentarse un precipitado rojo; esto se debe a la rapidez con que el ácido cúprico es reducido a oxido cuproso. (Mayor rapidez de oxidac oxidación ión en presen presencia cia de monosa monosacár cárido idoss que en presen presencia cia de disacáridos). Después de esto, se mezclo la solución problema con el reactivo de Bial y no se percibió ningún cambio de coloración, lo cual indico que la solución problema era una hexosa. (Este reactivo sólo toma coloración en presencia de pentosas).
Cuando se realizó la prueba con Seliwanoff, se determinó solo una leve coloración en la solución, lo cual evidenció la ausencia de grupos cetonicos, por lo que se podía tratar de Glucosa o Galactosa (solución problema). Para finalizar se realizó la mezcla de solución problema con el reactivo de fenilhi lhidrazina y se logró demostrar que nos encontrábamos en presencia de un azúcar reductor GLUCOSA.
4.2.
Hidrólisis ácida de disacáridos.
Hidrolisis acida de carbohidrato carbohidratos s Disolución de disacárido Maltosa (HCl-NaOH) Sacarosa (HCl-NaOH) Maltosa (Agua) Sacarosa (Agua)
Cambio observado Rojo ladrillo Naranja ladrillo Naranja zanahoria No cambio color (verde claro)
Tabla2
El fundamento de esta reacción radicó en que en un medio alcalino (NaOH), el ión cúprico (otorgado por el sulfato cúprico) fue capaz de reducirse por efecto del grupo aldehído del azúcar (CHO) a su forma de Cu+. Este nuevo ion se observó como un precipitado rojo ladrillo correspondiente al óxido cuproso (Cu2O). El medio alcalino facilitó que el azúcar se tornara a su forma lineal, puesto que el azúcar en solución forma un anillo piranósico. Una vez que el azúcar se encontró linealmente, su grupo grupo aldehído pudo reaccionar con el ion cúprico en e n solución. En es este te ensa ensayo yo se obse observ rvo o que que la Malt Maltos osa a fue fue ca capa pazz de dar dar posi positi tivo vo.. Esto Esto oc ocur urri rió ó por por las las co cond ndic icio ione ness en que que se reali realizó zó la prueba: en un medio alcalino caliente este disacárido se tautomeriza a glucosa (que es capaz de reducir al ion cúprico). La sacarosa sacarosa (enlace (enlace α (1 2) O), es un disacá disacárid rido o que no posee posee carbonos anoméricos libres puesto que están siendo utilizados en el enla enlace ce gluc glucos osíd ídic ico, o, por por lo que que ca care rece ce de pode poderr redu reduct ctor or.. Sin Sin emba em barg rgo, o, en pres presen enci cia a de HC HCll y en ca cali lien ente te,, la sa saca caro rosa sa se hidroliza, es decir, incorpora una molécula de agu agua y se desc descom ompo pone ne en los los mono monosa sacá cári rido doss que que la form forman an,, gluc glucos osa a y →
fructosa, que sí son reductores. La prueba que se realizó demostró la hidr hidról ólis isis is de es este te disa disacá cári rido do dand dando o un resu result ltad ado o posi positi tivo vo:: aparición de un precipitado naranja ladrillo, lo cual demuestra que se rompió el enlace O-glucosídico de esta. 5. CO CONC NCLU LUSIO SIONE NES S
1.
Mono Monosa sacá cári rido doss co como mo la gluc glucos osa a y disa disacá cári rido doss co como mo la maltosa a excepción de la sacarosa son azucares reductores.
2.
La maltosa presenta en su estructura el OH hemiacetálico por lo que es un azúcar reductor, es decir tienen su OH anomérico libre, y éstos son los que dan positivo en la prueba de Benedict.
3.
La sacarosa no es un azúcar reductor, pero en presencia de HCll (med HC (medio io ác ácid ido o ca cali lien ente te)) es esta ta pued puede e hidr hidrol oliz izar arse se a sus sus monosacáridos que la componen (Glucosa- Fructosa) lo que da positivo en la prueba de Benedict.
4.
En la rea eacc cció ión n co con n el ác ácid ido o sulfú ulfúrrico ico los los disac isacár árid idos os y polisacáridos se hidrolizan logrando la identificación de los monosacáridos que los componen.
6. PR PREG EGUN UNTA TAS S
1.
Cuáles Cuál es so son n la lass ap apli lica caci cio ones prá ráct ctic icas as de la lass pr pru ueb ebas as estudiadas Ayudan a la determinación específica de carbohidratos en genera generall sin import importar ar si son monosa monosacár cárido idos, s, disacá disacárid ridos os o polisacáridos (Molish). Las demás pruebas son usadas para la dete determ rmin inac ació ión n es espe peci cifi fica ca de azuc azucar ares es se segú gún n sus sus grup grupos os funcionales y el número determinado de sus carbonos.
2. Escr Escriba iba la gluco glucosa sa en form forma a de silla silla
3.
•
Defina los sig Defina siguie uiente ntess tér términ minos: os: car carbon bono o ano anomér mérico ico,, cen centro tro quiral, levorrotatorio levorrotatorio.. Carbono anomérico: hace referencia al carbono carbonílico
que que se tran transf sfor orma ma en un nuev nuevo o ce cent ntro ro quir quiral al tras tras una una ciclación hemicetal o hemiacetal.
•
Centro Cent ro quira quiral: l: es un átomo unido a cuatro sustituyentes
diferentes. Una molécula que posee. Un centro quiral tiene una imagen especular no superponible con ella, denominada enantiómero.
•
levógiro iro Se Levo rota rotatorio torio:: (levo: griego griego,, al contra contrario rio)) o levóg denomi denomina na así a los monosa monosacár cárido idoss que poseen poseen activi actividad dad
ópti óptica ca y desv desvía ían n el plan plano o de la luz luz pola polari riza zada da haci hacia a la izquierda, en sentido opuesto a las manecillas del reloj, y se indica con el signo (-) o la letra “l”.
4.
Dibuje Dibu je lo loss mo mono nosa sacá cári rido doss gl gluc ucos osa, a, ga gala lact ctos osa, a, ri ribo bosa sa y fructosa, clasifíquelos según el número de átomos de carbono y la función principal.
Hexosa s
Función
es la fuente principal de energía de las células, Glucosa mediante la degradación catabolica La galactosa se convierte en Galacto glucosa en el hígado e sa intestinos, de manera que sirva de combustible metabólico para las células. Es sintetizada en las glándulas mamarias para la producción de lactosa. Además es constituyente de glucolipidos y glucoproteinas.
Pentos a
Ribosa
función
Principal fuente de energía para el corazón
Fructos a
5.
La fructosa se convierte en glucosa en el hígado e intestinos, de manera que sirva de combustible metabólico para las células.
Efectué un enlace hemiacetalico y uno hemicetalico, escriba las diferencias entre ambos enlaces.
El enla enlace ce hemi hemiac acet etal alic ico o se form forma a por por reac reacci ción ón entr entre e el carbonilo carbonilo de un grupo grupo cetona cetona con un grupo grupo hidroxilo hidroxilo de un alcohol. alcohol. Y el enlace hemicetali hemicetalico co se da entre entre el carbonilo carbonilo de un grupo aldehído con un hidroxilo de un alcohol. 6.
Escriba las funci Escriba funciones: ones: aldeh aldehidica, idica, cetonica, alcoh alcohólica ólica,, acid acida, a, colóquelas en orden de reactividad y explique el por qué de ese orden.
7.
Explique en qué consiste la hidrólisis acida de disacáridos •
la sa saca caro rosa sa), ), prod produc ucen en dos dos moléculas de monosacárido por hidrólisis. Rompimiento de enlace glucosidico.
Disacáridos:
ejempl plo, o, (ejem
La sacarosa (enlace α (1 2) O), es un disacárido disacárido que no posee carbonos anoméricos libres puesto que están siendo utiliz utilizado adoss en el enlace enlace glucos glucosídi ídico, co, por lo que carece carece de poder reductor. Sin embargo, en presencia de HCl y en caliente, caliente, la sacarosa sacarosa se hidroliza, hidroliza, es decir, decir, incorpora incorpora una molécula de agua y se descompone en los monosacáridos que la forman, glucosa y fructosa, que sí son reductores, lo cual demuestra que se rompió el enlace O-glucosídico de esta. →
8. Escr Escriba iba y compare compare las formula formulass de la maltosa maltosa y la trealosa. trealosa.
•
La ma malt ltos osa a resu result lta a de la unió unión n de dos dos gluc glucos osas as de manera que el carbono anomérico de una se une al grupo -OH en el carbono 4 de otra, quedando la primera de ella ellass en co con nfigu figurrac ació ión n a-. a-. Por es eso o el nomb nombrre sistemático de la maltosa es a-D-glucopiranosil- (1,4)D-glucopiranosa. Al quedar el carbono anomérico libre en la segu egunda, la maltosa tendrá propiedade ades reductoras y formas anoméricas a- y b-.
•
9.
La trehalosa es un disacárido formado por dos glucosas unidas por su carbonos anoméricos respectivos. Al no quedar quedar ningún ningún carbon carbono o anomér anomérico ico libre, libre, la treha trehalos losa a recibe el siguiente nombre sistemático: a-Dglucopirano glucopiranosil sil -a-D-gluco -a-D-glucopiranó piranósido sido. Obsérvese el sufijo ósido par ara a indi indica carr su ca carrác ácte terr no redu educto ctor; igualmente, al hacer la denominación sistemática hay que nombrar el carácter anomérico de ambos residuos (a- y a- en este caso)
Defina los siguientes términos: azúcar reductor y azúcar no reductor, cite ejemplos. •
Azucares reductores: son los monosacáridos (todos
las aldosas, es decir aquellos que presentan un grupo aldehído en su estructura lineal, por ejemplo: glucosa, manos anosa, a, fru fructo ctosa sa,, galac alacto tosa sa,, ribo ibosa sa,, etc. etc.)) y los los disacáridos (no todos, ejemplos son la maltosa, lactosa y celobiosa). Expe Experi rime ment ntal alme ment nte e se pued puede e demo demost stra rarr que que so son n reductores mediante un ensayo sencillo como Fehling o Tollens. Tollens. •
Azucares no reductores: Los azúcares No Reductores
son aquellos que se unen por enlaces glucosídicos de tipo Alfa o Beta, cuando 2 monosacáridos iguales o diferentes se unen forman un Disacàrido, los Disacàridos por condensación liberan una molécula de agua y son azúcares no reductores ya que el grupo Oxidrilo ( OH ) de una hexosa se combina con el grupo Aldehído ( CHO ) de otra hexosa liberando 1 molécula de H20, el licor de Feeling no tiene efecto sobre ellos lo cual los determina como azúcares no reductores, por ej la Sacarosa ( glucosa + fructosa ) Maltosa ( 2 unidades de alfa glucosa), Trehalosa, etc. 10.
Cuál es es la la im importancia en energética de del al almidón.
El almidón es la sustancia con la que las plantas almacenan su alimento en raíces (yuca), tubérculos (patata), frutas y semillas (cer (cerea eale les) s).. Pe Pero ro,, no só sólo lo es una una impo import rtan ante te rese reserv rva a para para las las plantas, tam amb bién para los seres humanos tiene una alta importancia energética, proporciona gran parte de la energía que
consumimos los humanos por vía de los alimentos. Se encuentra en las patatas, el arroz, los cereales, las frutas, etc. En una dieta sana, la mayor parte de la energía la conseguimos a partir del almidón y las unidades de glucosa en que se hidroliza. 11.
Efectué un un enlace gl glucosídico.
BIBLIOGRAFIA •
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