2.7: Carbohidratos

Introducción: Carbohidratos

Los carbohidratos cumplen 2 funciones principales: energía y estructura. Como energía, pueden ser simples para una utilización rápida o complejos para el almacenamiento. Los azúcares simples son monómeros llamados monosacáridos. Estos se toman fácilmente en las células y se utilizan inmediatamente para obtener energía. El monosacárido más importante es la glucosa (C ₆ H ₁₂ O ₆), ya que es la fuente de energía preferida para las células. La conversión de esta sustancia química en energía celular se puede describir mediante la siguiente ecuación:

C ₆ H ₁₂ O ₆ (s) + 6 O ₂ (g) → 6 CO ₂ (g) + 6 H ₂ O (l) + energía

Los polímeros largos de carbohidratos se llaman polisacáridos y no se toman fácilmente en las células para su uso como energía. Estos se utilizan a menudo para el almacenamiento de energía. Ejemplos de moléculas de almacenamiento de energía son amilosa, o almidón, (plantas) y glucógeno (animales). Algunos polisacáridos son tan largos y complejos que se utilizan para estructuras como la celulosa en las paredes celulares de las plantas. La celulosa es muy grande y prácticamente indigerible, lo que la hace inadecuada como fuente de energía fácilmente disponible para las células.

Carbohidratos: Los carbohidratos están compuestos por unidades de azúcar denominadas -sacáridos.

Muchos monosacáridos como la glucosa y la fructosa son azúcares reductores , lo que significa que poseen grupos aldehído o cetona libres que reducen los agentes oxidantes débiles como el cobre en el reactivo de Benedict . El doble enlace en el grupo carbonilo es una fuente de electrones que pueden ser donados a otra cosa. Es decir, esos electrones pueden ser “perdidos” por el azúcar y “ganados” por otro químico. El reactivo de Benedict contiene ion cúprico (cobre) complejado con citrato en solución alcalina. La prueba de Benedict identifica azúcares reductores en función de su capacidad para reducir los iones cúpricos (Cu ²⁺) a óxido cuproso (Cu ⁺) a pH básico (alto). El óxido cuproso es de verde a naranja rojizo. En términos generales, la reducción es un tipo de reacción química que se empareja con la oxidación. En las reacciones de oxidación/reducción (ReDox), algún químico pierde electrones (oxidado) a otro químico que los gana (reducido). Recordamos si un compuesto se reduce o se gana usando el neumónico: LEO va GER o L oss de E lectrones es O xidación & G ain de E lectrones es R educción.

Los monosacáridos contienen un grupo carbonilo. El carbonilo es una fuente de electrones (el doble enlace en el oxígeno). Estos electrones pueden ser donados (o perdidos y oxidados) para reducir otro compuesto (que gana esos electrones).

La glucosa es el carbohidrato preferido de las células. En solución, puede cambiar de una cadena lineal a un anillo.

Los monosacáridos son capaces de isomerizar. Esto significa que alternan en estructura de una cadena lineal a una forma de anillo en solución. En forma de cadena, el aldehído es libre de donar (perder) electrones para reducir otro compuesto. Cuando los monosacáridos se someten a síntesis por deshidratación para formar polímeros, ya no pueden isomerizarse en cadenas con aldehídos libres y son incapaces de actuar como azúcares reductores. El color verde indica una pequeña cantidad de azúcares reductores, y el color anaranjado rojizo indica una abundancia de azúcares reductores. Los azúcares no reductores no producen ningún cambio de color (es decir, la solución permanece azul).

Nota: Cu ²⁺ tiene menos electrones que Cu ⁺.

Cuando los monosacáridos se someten a síntesis por deshidratación para formar polímeros, ya no pueden isomerizarse en cadenas con aldehídos libres y son incapaces de actuar como azúcares reductores. El color verde indica una pequeña cantidad de azúcares reductores y el color anaranjado rojizo indica una abundancia de azúcares reductores. Los azúcares no reductores no producen ningún cambio de color (es decir, la solución permanece azul).

Carbohidratos Estructurales

En los alimentos, los carbohidratos más complejos se derivan de polisacáridos más grandes. Estos carbohidratos más grandes son bastante insolubles en agua. La fibra dietética es el nombre que se le da a los materiales indigeribles en los alimentos que más a menudo se derivan de los carbohidratos complejos del material vegetal. Parte de este material sirve a las plantas como componente estructural de las células y es completamente insoluble. La celulosa es el principal carbohidrato estructural que se encuentra en las paredes celulares vegetales. De igual manera, los animales y los hongos tienen carbohidratos estructurales que están compuestos por el compuesto indigerible llamado quitina. No vamos a estar probando para estos artículos.

La celulosa es un carbohidrato complejo de moléculas de glucosa. Es el principal componente estructural de las paredes celulares vegetales. Se 'durabilidad estructural se ve reforzada por enlaces de hidrógeno intramoleculares.

La quitina es un carbohidrato estructural que se encuentra en conchas de animales o paredes celulares de hongos. El polímero contiene grupos amida que lo diferencian de otros carbohidratos compuestos por glucosa.

Una cigarra que se muda de su caparazón hecha de quitina.

Pon a prueba tus conocimientos

• http://www.visionlearning.com/en/library/Biology/2/Carbohydrates/61/quiz

Detección de Carbohidratos (Actividad)

Materiales:

jugo de papa jugo de manzana muestra de orina 1 muestra de orina 2 solución de azúcar reductora solución de almidón Reactivo de Benedict

Solución de sacarosa soluciones de glucosa agua destilada placas calientes vasos de precipitados de agua tubos de ensayo Rack para tubos de ensayo

Deténgase y piense

• Usa tus sentidos y observaciones/experiencias previas sobre las cualidades de los experimentos.
• Formular algunas hipótesis sobre el contenido de carbohidratos de los experimentos o incógnitas.
  • Identificar si la muestra es experimental o testigo antes de hacer una hipótesis.

Pregunta: ¿Hay Azúcares Reductores Simples en mi Jugo? ¿Hay azúcares reductores simples en mi orina?

La diabetes mellitus es una enfermedad que se refiere a la incapacidad de las células para ingerir glucosa. La palabra diabetes se refiere a la micción y mellitus se refiere a la dulzura. Dado que las células de los diabéticos no pueden eliminar la glucosa de la sangre, existe un exceso de glucosa circulante que se elimina en la orina. El método tradicional para diagnosticar a alguien con diabetes mellitus fue probar la dulzura de la orina del paciente. Usemos la prueba de Benedict para el proceso de detección en lugar de la alternativa antihigiénica.

Haz una hipótesis y pregunta qué predeciríamos de una prueba de Benedict si analizamos una muestra de orina de alguien con diabetes mellitus.

Prueba de Benedict para reducir azúcares

1. Obtener 9 probetas y numerarlas 1-9.
2. Agrega a cada tubo los materiales a probar. Es posible que tu instructor te pida que pruebes algunos materiales adicionales. Si es así, incluya tubos de ensayo numerados adicionales.
3. Indique en la tabla si la muestra que está probando es control positivo, negativo o experimental.
4. Antes de comenzar el calentamiento de las muestras, prediga el cambio de color (si lo hay) para cada muestra. (use el tipo de muestra para ayudar en su predicción)
5. Agrega 40 gotas (o 2 ml) de solución de Benedict a cada tubo.
6. Colocar todos los tubos en un baño de agua hirviendo durante 3 min o hasta un cambio de color notable y observar los colores durante este tiempo.
7. Después de 3 minutos, retire los tubos del baño de agua y déjelos enfriar a temperatura ambiente. Registrar el color de su contenido en la Tabla.

Prueba de yodo para almidón

Los carbohidratos que se utilizan para el almacenamiento de energía no son azúcares reductores ya que son polímeros que carecen de aldehídos libres. Las células vegetales almacenan energía en forma de almidones como la amilosa o la pectina. Dado que estas moléculas son más grandes que los monosacáridos o disacáridos, no son dulces al gusto y no son muy solubles en agua. La tinción con yodo (yodo-yoduro de potasio, I ₂ KI) distingue al almidón de los monosacáridos, disacáridos y otros polisacáridos. La base de esta prueba es que el almidón es un polímero enrollado de glucosa: el yodo interactúa con estas moléculas enrolladas y se vuelve negro azulado. El yodo no reacciona con otros carbohidratos que no están enrollados y permanece de color marrón amarillento. Por lo tanto, un color negro azulado es una prueba positiva para el almidón, y un color marrón amarillento (es decir, sin cambio de color) es una prueba negativa para el almidón. Notablemente, el glucógeno, un polisacárido común de almacenamiento de energía en animales, tiene una estructura ligeramente diferente a la del almidón y produce solo una reacción de color intermedia.

Las plantas almacenan los carbohidratos como un simple polímero repetitivo de glucosa llamado almidón. La amilosa es un tipo de almidón. Las células animales almacenan la glucosa en un polímero de almacenamiento llamado glucógeno que es un poco más complicado que la amilosa.

Actividad: Prueba de yodo para almidón

1. Obtener 7 probetas y numerarlas 1-7.
2. Prueba de Hipótesis: Indicar en la tabla si la muestra es experimental o testigo. Predice tus cambios de color esperados para cada muestra.
3. Agregue a cada tubo los materiales a ensayar como se indica en la tabla a continuación. Es posible que tu instructor te pida que pruebes algunos materiales adicionales. Si es así, incluya tubos de ensayo numerados adicionales.
4. Agrega 10 gotas de yodo a cada tubo. Esta prueba NO requiere ebullición.
5. Registre el color del contenido de los tubos en la siguiente tabla.

Preguntas para la reflexión

1. En la prueba de Benedict, ¿cuál de las soluciones es un control positivo? ¿Cuál es un control negativo?

2. ¿Cuál es un azúcar reductor, sacarosa o glucosa?

3. ¿Cuál contiene más azúcares reductores, jugo de papa o jugo de cebolla?

4. ¿Hay alguna diferencia entre el almacenamiento de azúcares en cebollas y papas?

5. ¿Qué muestra de paciente probablemente proviene de un paciente diabético y cómo sabemos esto?

6. En la prueba de Yodo, ¿cuál de las soluciones es un control positivo? ¿Cuál es un control negativo?

7. ¿Cuál es más positivo para la prueba de yodo: jugo de cebolla o jugo de papa?

8. ¿Qué se puede inferir sobre el almacenamiento de carbohidratos en las cebollas? ¿En papas?

9. Describir la media reacción Cu ²⁺ → Cu ⁺ como oxidación o reducción.

10. Describir la media reacción Cu ⁺ →Cu como oxidación o reducción.