Reconocimiento DE Biomoléculas Orgánicas PDF

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Laboratorio de P1 RECONOCIMIENTO DE (RECOGNITION OF ORGANIC BIOMOLECULES) Bedoya A. Einy N. H. Alejandra Lemos T. Yessica A. 01 de Marzo del 2018 Programa de Universidad del Docente Clara Doria. Qca, M. RESUMEN Palabras clave: ABSTRACT Key words: estructuras las dos importantes, se clasifican de acu...

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Laboratorio de Bioquímica – P1 (2018-1) RECONOCIMIENTO DE BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS (RECOGNITION OF ORGANIC BIOMOLECULES) Bedoya A. Einy N. ([email protected])., González H. Alejandra ([email protected])., Lemos T. Yessica A. ([email protected]). 01 de Marzo del 2018 – Programa de Química – Universidad del Quindío Docente Clara María Mejía Doria. Qca, M.Sc. RESUMEN Palabras clave:

ABSTRACT Key words: INTRODUCCIÓN

estructuras las dos más importantes, se clasifican de acuerdo a la cantidad de carbonos o por el grupo funcional que tienen adheridos (monosacáridos, polisacáridos, disacáridos y oligosacáridos); los lípidos (grasas o aceites) desempeñan papeles importantes en el almacenamiento de energía, no se disuelven en agua; las proteínas se encuentran en menor medida, son: todas las enzimas (catalizadores de reacciones metabólicas de las células). Los Ácidos Nucleícos son las macromoléculas que desempeñan la función más importante la vida, contener la información genética. [3]

Los organismos se distinguen de la materia inanimada por estar compuestos de moléculas orgánicas, que incluyen carbohidratos, grasas, proteínas y ácidos nucleicos. Estas moléculas son orgánicas porque están compuestas en gran medida por átomos de carbono. Los átomos de carbono pueden formar una gran diversidad de moléculas porque pueden enlazarse con hasta cuatro elementos para formar el esqueleto de las moléculas orgánicas. Además de carbono, las moléculas orgánicas son algo más que estructuras de átomos de Carbono. Al esqueleto de carbono se unen átomos o grupos de átomos, llamados grupos funcionales, los cuales determinan las características y la reactividad química de las moléculas. [1] Los carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos contienen en su estructura Carbono (C), Hidrógeno (H) y Oxigeno (O). Las proteínas, además, contienen Azufre (S) y Nitrógeno (N); y los ácidos nucleicos al igual que algunos lípidos contienen Nitrógeno (N) y Fósforo (P). [2]

Figura 1. Biomoléculas Orgánicas (CIENCIAS NATURALES. BIOMOLECULAS. Disponible en:

Las biomoléculas se dividen en un mayor porcentaje en glúcidos o carbohidratos (azucares), desempeñan diversas funciones, siendo la de reserva energética y formación de 1

Laboratorio de Bioquímica – P1 (2018-1) http://www.areaciencias.com/biologia/biomolec ulas.html).

Figura 2. Biomoléculas Orgánicas en alimentos (Blog de Aula de Biología V – 01. BIOMOLECULAS. Disponible en: http://biologiafajardonelson.blogspot.com.co/20 14/01/biomoleculas.html).

Los seres vivos y todo el material que de ellos se deriva, está formado por diferentes tipos de compuestos que se pueden identificar (cualificar) y cuantificar. Conocer cuáles son esas sustancias, permite generar ideas sobre la posible función, propiedades y usos que estas pueden tener. La identificación cualitativa se realiza por medio de reacciones específicas, cuyo producto es coloreado y de fácil detección.

MATERIALES Y MÉTODOS Los materiales y reactivos fueron proporcionados por los almacenes de materiales y reactivos del Programa de Química de la Universidad el Quindío. Las muestras orgánicas fueron adquiridas en un mercado local.

[4]

Determinación de presencia de almidón

Los procesos implicados en la función de nutrición permiten a los seres vivos obtener biomoléculas para poder sintetizar las suyas propias. Los seres humanos somos seres vivos heterótrofos, puesto que para alimentarnos necesitamos tomar materia orgánica del medio, esto es, alimentarnos de otros seres vivos. De los alimentos que ingerimos obtenemos los nutrientes que serán la base de las biomoléculas que constituyen nuestro organismo. La mayoría de los alimentos contienen varios nutrientes en diferentes proporciones, aunque ninguno de ellos reúne todos los tipos de nutrientes o biomoléculas. Por esa razón, debemos combinarlos en nuestra alimentación diaria. [5]

Para esta prueba se agregó 1 mL de agua y 3 gotas de Lugol a una muestra orgánica (arracacha, maicena, pera y pan), se agitó y se observó especialmente el color y la intensidad. Resultados y análisis Los carbohidratos son uno de los principales tipos de nutrientes. Son la fuente más importante de energía para el cuerpo. Estas moléculas están formadas por tres elementos fundamentales: el carbono, el hidrogeno y el oxígeno, este último en una proporción algo más baja. El sistema digestivo convierte estos hidratos de carbono en glucosa (azúcar en la sangre). El cuerpo usa esta azúcar como energía para sus células, tejidos y órganos y guarda cualquier azúcar extra en su hígado y músculos para cuando los necesite. Los carbohidratos se llaman simples o complejos dependiendo de su estructura química. Los carbohidratos simples incluyen el azúcar que se encuentra naturalmente en productos como frutas, vegetales, leche y derivados de la leche. También incluyen azucares añadidos durante el procesamiento y refinación de alimentos. Los carbohidratos 2

Laboratorio de Bioquímica – P1 (2018-1) complejos incluyen panes y cereales integrales, vegetales ricos en fécula (almidón) y legumbres. Muchos de los carbohidratos complejos son una buena fuente de fibra. [6]

mezcla de dos sustancias, amilosa y amilopectina, que sólo difieren en su estructura: la forma en la que se unen las unidades de glucosa entre sí para formar las cadenas. Pero esto es determinante para sus propiedades. Así, la amilosa es soluble en agua y más fácilmente hidrolizable que la amilopectina (es más fácil romper su cadena para liberar las moléculas de glucosa).

El almidón es la sustancia con la que las plantas almacenan su alimento en raíces (yuca), tubérculos (patata), frutas y semillas (cereales). Pero, no sólo es una importante reserva para las plantas, también para los seres humanos tiene una alta importancia energética, proporciona gran parte de la energía que consumimos los humanos por vía de los alimentos.

El almidón se puede identificar fácilmente gracias a que la amilosa en presencia de yodo forma un compuesto azul estable a bajas temperaturas. [7]

Desde el punto de vista químico el almidón es un polisacárido, el resultado de unir moléculas de glucosa formando largas cadenas, aunque pueden aparecer otros constituyentes en cantidades mínimas.

Las cadenas de almidón se asocian mediante puentes de hidrógeno, formando una hélice doble. Esta asociación se produce a lo largo de tramos de cadenas de amilosa y entre las ramificaciones de las cadenas de amilopectina. Las zonas de doble hélice son responsables de los dominios cristalinos que se observan dentro de los gránulos de almidón. [8]

Figura 3. Estructura del almidón (AngieeMarenni, Nutrimentos orgánicos, Es.slideshare.net. Disponible en: https://es.slideshare.net/AngieeMarenni/nutrime ntos-orgnicos).

Figura 4. Estructura tridimensional del almidón (ESTRUCTURA DEL ALMIDON. Milksci.unizar.es. Disponible en: http://milksci.unizar.es/bioquimica/temas/azucar es/almidon.html).

El almidón es una sustancia que se obtiene exclusivamente de los vegetales que lo sintetizan a partir del dióxido de carbono que toman de la atmósfera y del agua que toman del suelo. En el proceso se absorbe la energía del sol y se almacena en forma de glucosa. El almidón está considerado como una macromolécula ya que es una molécula de tamaño grande, está realmente formado por una

En la cocina se valora por ser un hidrocoloide: tiene la capacidad de atrapar agua, lo que provoca la formación de geles, o de espesar un líquido o un producto licuado. [9] La prueba de yodo es una reacción química usada para determinar la presencia o alteración de almidón u otros polisacáridos, mediante una solución acuosa de yoduro de potasio que 3

Laboratorio de Bioquímica – P1 (2018-1) El resultado negativo de la prueba de Lugol en la pera es debido a que esta no contiene

reacciona con almidón produciendo un color purpura. La prueba de yodo se da como consecuencia de la formación de cadenas de poliyoduro a partir de la reacción entre el almidón y el yodo presente en el reactivo de Lugol. La amilosa y la amilopectina son componentes del almidón, pero la amilosa es de estructura lineal, con enlaces α (1-4), que forma hélices en donde se juntan las moléculas de yodo formando un color azul oscuro; mientras que la amilopectina es de estructura ramificada, con enlaces α (1-49 (1-6), que forma hélices mucho más cortas y las moléculas de yodo son incapaces de juntarse presentando un color intermedio entre anaranjado o amarillo.

B

C

D

Figura 5. Prueba de Lugol para A. Arracacha, B. Pan, C. Pera y D. Maicena. almidón. [11]

La reacción del almidón con el yodo, no es una verdadera reacción química sino una reacción física que a su vez forma un compuesto de inclusión que altera las propiedades físicas de esta molécula, indicándonos una coloración azul negro. [10]

El almidón al ponerse en contacto con el Lugol presenta una coloración violeta, esto se debe a que cuando el Lugol reacciona con las dos estructuras que forman el almidón, con la amilosa proporciona un color azul y cuando reacciona la amilopectina con Lugol proporciona un color rojo y la combinación de estos colores nos proporciona el color violeta característico del almidón. [10]

Se realizó la prueba de Lugol en alimentos como: la arracacha, maicena, pera y pan, dando positiva esta en arracacha, maicena y pan, y negativa en la pera.

Determinación de glicidos.

Tabla 1. Resultados obtenidos en la prueba de Lugol (prueba para determinar la presencia de almidón). Muestra Orgánica Arracacha Maicena Pera Pan

A

Para esta prueba, a una muestra orgánica (zumo de pera, bebida con fruta, glucosa y sacarosa) se le agregaron 10 gotas de agua y 1 mL de reactivo Benedict, se mezcló y se calentó por treinta segundos. Se observó su color e intensidad

Resultado + + +

Resultados y análisis Como se mencionó anteriormente, la formación de hidratos de carbono puede considerarse desde 4

Laboratorio de Bioquímica – P1 (2018-1) Los azúcares reductores reducen otra especie y se dejan oxidar por medio de su grupo funcional carbonilo. Un ejemplo de estos, es la glucosa, un monosacárido, el cual es capaz de reducir iones cúpricos. [13]

cadenas pequeñas de átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno en las cuales, los átomos de carbono se encuentran unidos a tres tipos de grupos funcionales, el grupo aldehídico o el grupo cetónico, en uno de sus átomos de carbono y varios grupos alcohólicos en los demás; éstas cadenas sencillas son llamada monosacáridos. Los monosacáridos son las piezas iniciales para los demás carbohidratos. Los carbohidratos se pueden clasificar en monosacáridos simples o derivados, oligosacáridos y polisacáridos simples o complejos. [12]

Figura 7. Estructura de la glucosa (Bioquímica | Medicina 4 all, Medicina4all.wordpress.com. Disponible en: https://medicina4all.wordpress.com/category/bi oquimica/).

Los monosacáridos como la glucosa, la galactosa y la fructosa son azúcares sencillos y reductores. La formación de disacáridos se da mediante un enlace O-glucosídico entre monosacáridos. Los disacáridos poseen un extremo reductor ya que, el carbono anomérico no tiene participación en con el enlace O-glucosídico y un extremo no reductor puesto que, en éste lado si hay participación con enlaces O-glucosídicos y éstos no permiten adoptar una forma lineal necesaria para dicha interacción. [13] Una excepción en los disacáridos reductores es la sacarosa que no tiene ningún carbono anomérico libre, por ello no tiene la facilidad de actuar como reductor.

Tabla 2. Resultados obtenidos en la prueba de Benedict (prueba para determinar glícidos) Muestra

Antes de calentar

Después de calentar

Zumo de pera

Coloración verde

Coloración naranja (+)

Bebida de fruta

Coloración verde

Coloración verde (-)

Coloración azul Coloración azul

Coloración roja (+) Coloración verde (-)

Glucosa Sacarosa

Figura 6. Estructura del disacárido de sacarosa s ed ni ht r/ m)

5

ioquímica – P1 (2018-1) proteínas, péptidos cortos y otros compuestos con dos o más enlaces peptídicos. 1 C

2 C

1 D

La reacción debe su nombre al Biuret, una molécula formada a partir de dos de urea (H2NCO-NH-CO-NH2), que es la más sencilla que da positiva esta reacción la presencia de proteínas en una mezcla se puede determinar mediante la reacción del Biuret. El reactivo de Biuret contiene CuSO4 en solución acuosa alcalina (de NaOH o KOH). La reacción se basa en la formación de un compuesto de color violeta, debido a la formación de un complejo de coordinación entre los iones Cu2+ y los pares de electrones no compartidos del nitrógeno que forma parte de los enlaces peptídicos presentando un máximo de absorción a 540 nm.

2 D

Figura 8. Prueba Benedict para A. Zumo de pera, B. Bebida de fruta, C. Sacarosa, D. Glucosa. Los números 1 y 2 refieren el antes y después del calentamiento. Las coloraciones rojizas de las pruebas positivas se pueden apreciar por la reducción del ion Cu2+, el cual posee coloración azul, a Cu+. Esta reducción es favorecida por grupos aldehídicos. [13]

Determinación de proteínas y aminoácidos

[14]

Proteínas Para esta prueba, se agregó 1 mL de reactivo Biuret a una muestra orgánica (Albúmina, leche, harina de trigo diluida y algún aminoácido) y se observó color e intensidad cambiante.

Esquema 4. Reacción general de Biuret (PROTEINAS, Santiynicoquimica.blogspot.com.co. Disponible en: http://santiynicoquimica.blogspot.com.co/).

Resultados y análisis Tabla 3. Resultados obtenidos en la prueba de Biuret para identificación de proteínas Muestra orgánica Albumina Leche Harina de trigo Aminoácido (Alanina)

En la leche se identifican proteínas como la Caseína, La caseína es una proteína conjugada de la leche del tipo fosfoproteína que se separa de la leche por acidificación (desnaturalización) y forma una masa blanca. La caseína representa cerca del 77% al 82% de las proteínas presentes en la leche y el 2,7% en composición de la leche.[15]

Prueba de Biuret Coloración violeta (+) Sólidos en suspensión color rosado (+) Color amarillo (-) No presentó cambios

Las proteínas englobadas en lo que se denomina caseína tienen una característica común que precipitan cuando se acidifica la leche a pH 4.6

El reactivo de Biuret es un método colorimétrico el cual permite identificar la presencia de 6

Laboratorio de Bioquímica – P1 (2018-1) por ello a la caseína también se le suele denominar proteína insoluble de la leche, a este pH (4,6), la caseína precipita, debido a la reducción de repulsiones intermoleculares. A diferencia de muchas otras proteínas, la caseína no precipita al calor. Precipita bajo la acción de la renina (enzima proteolítica presente en el estómago de terneros) para formar la paracaseína. Al precipitar por acción de ácidos se le llama caseína ácida. Este precipitado blanco forma la base para la elaboración de todo tipo de quesos. La secuencia peptídica de la caseína contiene un número inusual de residuos de prolina (Ca. 15%). Como resultado, es relativamente hidrofóbica (poco soluble en agua) y carece de estructura secundaria o terciaria definidas. En la leche se encuentra como suspensión de partículas que asemeja a las micelas de surfactantes (pequeñas esferas hidrofílicas en el exterior e hidrofóbicas en el interior). Estas micelas de caseína se estabilizan por iones de calcio e interacciones hidrofóbicas.

contribución aparte del sabor, textura y aroma característicos del huevo.[15] La prueba de Biuret con la albumina fue positiva, la solución se tornó de color violeta, lo cual indica la presencia de enlaces peptídicos. La intensidad del color depende de la concentración de proteínas presentes en la sustancia. Es por esto que en la leche el color violeta no se observa tan intenso como el del huevo, debido a la diferencia del porcentaje de proteínas en ambas sustancias, del 2,7% en la leche y del 60-65% en la clara de huevo. La Alanina (abreviada Ala o A) es el nombre para el ácido 2-aminopropanoico, uno de los veinte aminoácidos de origen natural codificados por el código genético, siendo por tanto uno de los componentes básicos de las proteínas de los seres vivos.

[16]

Al adicionar el reactivo de Biuret a la leche a se pudo observar como esta se tornó de color violeta, debido a la formación de un complejo de coordinación entre los iones Cu2+ y los pares de electrones no compartidos del nitrógeno que forma parte de los enlaces peptídicos, lo cual indica la presencia de proteínas.

Esquema 5. Estructura de la Alanina (periódico de salud. Disponible en: https://periodicosalud.com/alanina-que-esestructura-funcion-propiedades-formula/ ) Al reaccionar el reactivo de Biuret con el aminoácido Alanina no se presentó ningún cambio en la coloración, esto se debe a que el reactivo de Biuret reacciona con los pares electrónicos libres del nitrógeno que se forman en los enlaces peptídicos de las proteínas, la Alanina es solo un aminoácido, por ende, no posee enlaces peptídicos.

La ovoalbúmina es la principal proteína de la clara de huevo (60-65% del peso de la clara de huevo), es la proteína de mayor valor biológico ya que tiene muchos de los ocho aminoácidos esenciales. Es rica en cisteína y metionina y presenta grupos sulfhidrilos. La presencia de estos grupos sulfhidrilos hace una gran

Aminoácidos

7

Laboratorio de Bioquímica – P1 (2018-1) Para esta prueba, se agregó a una muestra orgánica (clara de huevo, maicena, Alanina) 1 mL de Ninhidrina, se calentó por diez segundos y se observó.

ninhidrina oxidada genera esta coloración. Cuando se observa una coloración amarilla, es debido a la presencia de grupos imino, generando así un cambio de rojo a amarillo en su coloración. [17]

Resultados y análisis Tabla 4. Resultados obtenidos en la prueba de Ninhidrina para identificación de aminoácidos Muestra orgánica Albumina Leche Harina de trigo Aminoácido (Alanina)

Prueba de Ninhidrina Coloración rosado (+) Violeta pastel (+) Violeta claro (+)

Esquema 7. Reacción general de la ninhidrina (Proteínas - química biológica, Es.slideshare.net, Disponible en: https://es.slideshare. net/MoraditaLink/protenasquimica-biologica).

Violeta fuerte

La prueba con ninhidrina para las cuatro muestras reaccionó positiva, indicando la presencia de grupos alfa- amino libres o de proteínas las cuales en su mayoría están compuestas por residuos de alfa-aminoácidos enlazados mediante enlaces amida (enlaces peptídicos). Solubilidad para lípidos Figura 10. Prueba de Ninhidrina en harina de trigo, Alanina, clara y leche respectivamente

Para esta prueba, se adicionó cloroformo, agua y etanol a diferentes muestras orgánicas (aceite vegetal, glicerina y yema de huevo), se agitó y se observó.

La ninhidrina reacciona específica l grupo de a-amino de los aminoác n libres o bien unidos mediante enlaces peptídicos. esto se debe a que la ninhidrina actúa como un oxidante fuerte en un rango de pH que va desde 4-8, reaccionando específicamente con los grupos a-amino, desprendiendo de esta manera amonio, el cual es condensado por una molécula de ninhidrina reducida y otra de ninhidrina, produciendo así un cambio de coloración. Cuando da una coloración violeta se debe a que el aminoácido presenta grupos amonio o aminas, y al entrar en contacto con la

Resultados y análisis Los lípidos son generalmente cadenas largas de átomos de carbono, esto les confiere su propiedad anfipática y con esto su selectiva solubilidad. Gracias a estas propiedades mencionada...