Determinacion de Carbohidratos Practica (1)

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 reconocimiento general de carbohidratos en el que los polisacáridos y disacáridos se hidrolizan con ácido sulfúrico concentrado hasta monosacáridos y se convierten en derivados del furfural o 5-hidroximetil furfural los cuales reaccionan con a-naftol formando un color púrpura violeta. Ensayo de Benedict: El ensayo de Benedict permite el reconocimiento de carbohidratos reductores. Al igual que el reactivo de Felhing, el de Benedict contiene ion cúprico en medio alcalino que se reduce hasta óxido cuproso en presencia de azúcares con el hidroxilo hemiacetálico libre. Ensayo de Barfoed: Esta prueba permite diferenciar entre monosacáridos y disacáridos reductores, también contiene ion cúprico que se reduce hasta óxido cuproso más rápidamente con los monosacáridos que con los disacáridos. Ensayo con Lugol: El reactivo de Lugol que contiene una mezcla de yodo y yoduro, permite reconocer polisacáridos, particularmente el almidón por la formación 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 través de esta práctica se logro la identificación por métodos colorimétricos cuantitativos de carbohidratos: monosacáridos, disacáridos y polisacáridos.

3. MATERIALES Y METODOS • • • • •

• • • • • • •

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 (sustancia problema), continuando con el estudio de Hidrólisis ácida de disacáridos respectivamente (Maltosa y Sacarosa). 3.1.

 Análisis para monosacáridos, disacáridos y polisacáridos.

Sustan cia proble ma ml

Prueba

Volum en

Procedimiento

1

Molish

2 gotas

1

Barfoed

2.5 ml

1

Bial

1.5 ml

1

Seliwanof  f 

2 ml

2

Fenilhidra zina

0.5 ml

Se llevo a baño de María por 10 minutos, y se observaron resultados Se mezclo y se llevo a baño de María, una vez apareció el precipitado rojo, se sacaron del calor y se anotaron los resultados Se llevo a baño de María durante 3 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 llevo a baño de María durante 10 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.

tub o

1 2 3  4

Hidrólisis ácida de disacáridos.

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. RESULTADOS Y DISCUCIONES

4.1.

 Análisis para monosacáridos, disacáridos y polisacáridos. Identificación de carbohidrato

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 reactivo sirve para la identificación general de carbohidratos (hidrólisis de polisacáridos y disacáridos con el ácido sulfúrico hasta monosacáridos). Seguidamente se aplicó el reactivo de Barfoed a la solución 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 oxidación en presencia de monosacáridos que en presencia 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 fenilhidrazina y se logró demostrar que nos encontrábamos en presencia de un azúcar reductor GLUCOSA.

4.2.

Hidrólisis ácida de disacáridos.

Hidrolisis acida de carbohidratos 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 aldehído pudo reaccionar con el ion cúprico en solución. En este ensayo se observo que la Maltosa fue capaz de dar positivo. Esto ocurrió por las condiciones en que se realizó la prueba: en un medio alcalino caliente este disacárido se tautomeriza a glucosa (que es capaz de reducir al ion cúprico). La sacarosa (enlace α (1 2) O), es un disacárido que no posee carbonos anoméricos libres puesto que están siendo utilizados en el enlace glucosídico, por lo que carece de poder reductor. Sin embargo, en presencia de HCl y en caliente, la sacarosa se hidroliza, es decir, incorpora una molécula de agua y se descompone en los monosacáridos que la forman, glucosa y →

fructosa, que sí son reductores. La prueba que se realizó demostró la hidrólisis de este disacárido dando un resultado positivo: aparición de un precipitado naranja ladrillo, lo cual demuestra que se rompió el enlace O-glucosídico de esta. 5. CONCLUSIONES

1.

Monosacáridos como la glucosa y disacáridos como 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 HCl (medio ácido caliente) esta puede hidrolizarse a sus monosacáridos que la componen (Glucosa- Fructosa) lo que da positivo en la prueba de Benedict.

4.

En la reacción con el ácido sulfúrico los disacáridos y polisacáridos se hidrolizan logrando la identificación de los monosacáridos que los componen.

6. PREGUNTAS

1.

Cuáles son las aplicaciones prácticas de las pruebas estudiadas Ayudan a la determinación específica de carbohidratos en general sin importar si son monosacáridos, disacáridos o polisacáridos (Molish). Las demás pruebas son usadas para la determinación especifica de azucares según sus grupos funcionales y el número determinado de sus carbonos.

2. Escriba la glucosa en forma de silla

3.

•

Defina los siguientes términos: carbono anomérico, centro quiral, levorrotatorio. Carbono anomérico: hace referencia al carbono carbonílico

que se transforma en un nuevo centro quiral tras una ciclación hemicetal o hemiacetal.

•

Centro quiral: 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.

•

Levo rotatorio: (levo: griego, al contrario) o levógiro Se denomina así  a los monosacáridos que poseen actividad

óptica y desvían el plano de la luz polarizada hacia la izquierda, en sentido opuesto a las manecillas del reloj,  y se indica con el signo (-) o la letra “l”.

4.

Dibuje los monosacáridos glucosa, galactosa, ribosa 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 enlace hemiacetalico se forma por reacción entre el carbonilo de un grupo cetona con un grupo hidroxilo de un alcohol. Y el enlace hemicetalico se da entre el carbonilo de un grupo aldehído con un hidroxilo de un alcohol. 6.

Escriba las funciones: aldehidica, cetonica, alcohólica, acida, colóquelas en orden de reactividad y explique el por qué de ese orden.

7.

Explique en qué consiste la hidrólisis acida de disacáridos •

la sacarosa), producen dos moléculas de monosacárido por hidrólisis. Rompimiento de enlace glucosidico. Disacáridos:

(ejemplo,

La sacarosa (enlace α (1 2) O), es un disacárido que no posee carbonos anoméricos libres puesto que están siendo utilizados en el enlace glucosídico, por lo que carece de poder reductor. Sin embargo, en presencia de HCl y en caliente, la sacarosa se hidroliza, es decir, 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. Escriba y compare las formulas de la maltosa y la trealosa.

•

La maltosa resulta de la unión de dos glucosas de manera que el carbono anomérico de una se une al grupo -OH en el carbono 4 de otra, quedando la primera de ellas en configuración a-. Por eso el nombre sistemático de la maltosa es a-D-glucopiranosil- (1,4)D-glucopiranosa. Al quedar el carbono anomérico libre en la segunda, la maltosa tendrá propiedades 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 ningún carbono anomérico libre, la trehalosa recibe el siguiente nombre sistemático: a-Dglucopiranosil -a-D-glucopiranósido. Obsérvese el sufijo ósido para indicar su carácter no reductor; 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, manosa, fructosa, galactosa, ribosa, etc.) y los disacáridos (no todos, ejemplos son la maltosa, lactosa y celobiosa). Experimentalmente se puede demostrar que son reductores mediante un ensayo sencillo como Fehling o  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 la importancia energética del almidón.

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. 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 enlace glucosídico.

BIBLIOGRAFIA •

•

•

CHANG WILLIAMS, Raymond. QUIMICA SEPTIMA EDICION. Colombia; McGraw-Hill MAYO 2005. HORTON ROBERT. BIOQUIMICA. Hispanoamericana, 1995.

Mexico;

Prentice-hall

Briceño, C.O y Rodríguez de Cáceres Lilia. Química General. Curso universitario De Pime, 1988.