Preguntas de preparación para el laboratorio. Después de leer cuidadosamente el experimento, conteste las siguientes preguntas.

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1 EXPERIMENTO 6 PRUEBAS PARA LOS CARBIDRATOS Fecha: Sección de laboratorio: Nombre del estudiante: Grupo #: Preguntas de preparación para el laboratorio. Después de leer cuidadosamente el experimento, conteste las siguientes preguntas. 1. Cuáles son las principales fuentes de carbohidratos en nuestra dieta? 2. De cuantas formas pueden clasificarse los carbohidratos?, establezca por lo menos dos formas de clasificación. 3. Cuáles grupos funcionales se encuentran en los carbohidratos? 4. Qué son azucares reductores? 5. Qué carbohidrato produce un color azul oscuro en la prueba de iodo? 6. Describa un azúcar que sea una cetosa. 7. En los siguientes espacios, coloque un dibujo o foto del equipo de laboratorio mencionado e indique su uso.

2 1. Goteros 2. Plancha de calentamiento (hot plate) Uso Uso 3. Solución de iodo 4. Probeta 10 ml Uso Uso 5. Vaso precipitado o Beaker 400 ml 6. Reactivo de Benedict Uso Uso

3 Experimento 6: Pruebas para los carbohidratos OBJETIVOS 1. Identificar el grupo funcional de los carbohidratos. 2. Distinguir los diferentes tipos de carbohidratos. 3. Observar las propiedades físicas y químicas de algunos carbohidratos comunes 4. Distinguir a partir de pruebas físicas-químicas entre monosacáridos, disacáridos y polisacáridos. INTRODUCCIÓN En el año 1838, el químico francés Jean Baptiste-André Dumas usó por primera vez el término glucosa, para referirse a un compuesto dulce que proviene de la miel y las uvas; luego Kekulé decidió que se debía llamar dextrosa porque era dextrógira, o sea que siendo un compuesto quiral, gira el plano de la luz polarizada a la derecha. Finalmente, el químico alemán Emil Fischer estudió el azúcar y la llamó glucosa, el carbohidrato más abundante en la naturaleza. Glucosa es el azúcar fundamental en el organismo de muchos animales, incluyendo el humano, y el torrente sanguíneo la transporta a toda las partes del cuerpo. La concentración normal de glucosa en la sangre es de mg por 100 ml de sangre. Los animales obtienen glucosa de los alimentos que la contienen, como las plantas, éstas producen glucosa a partir del proceso de la fotosíntesis y la utilizan para producir energía: Los azúcares se forman durante el proceso de fotosíntesis en los organismos que poseen clorofila; pueden ser monosacáridos, disacáridos, o polisacáridos, según estén constituidos por una, dos, o varias unidades, respectivamente. Los monosacáridos son aldehídos polihidroxilados, como la D-glucosa; o cetonas polihidroxiladas, como la D-fructosa, en su forma abierta son representadas mediante líneas punteadas y cuñas o proyecciones de Fischer. Según el grupo funcional que contengan, los monosacáridos se clasifican en aldosas, y cetosas, según contengan un grupo aldehído o cetona, respectivamente; al combinar el tipo de grupo funcional con el número de átomos de carbono, resultan las aldotriosas, aldotetrosas, cetopentosas, cetohexosas, y así sucesivamente para tres átomos de carbono y un grupo aldehído, cuatro átomos de carbono y un grupo aldehído, cinco átomos de carbono y un grupo cetona, o seis átomos de carbono y un grupo cetona (ver Figura 1). Los carbohidratos o azúcares son los más abundantes de todos los compuestos orgánicos en la naturaleza; están formados de átomos de carbono hidrógeno y oxígeno en la proporción de 1: 2: 1 C n (H 2 O) n. La razón de hidrógeno a oxígeno es la misma que la del agua, por esto se les denomina carbohidratos o hidratos de carbono.

4 Figura 1. Una aldohexosa (D-glucosa) Los carbohidratos constituyen la principal fuente de energía de nuestra dieta y aproximadamente un 65 % de los alimentos que ingerimos. Éstos se presentan en forma de azúcares, almidones y fibras. Son uno de los tres principales nutrientes que aportan energía al cuerpo humano (los otros son los lípidos y las proteínas). Fuentes de los carbohidratos: Los carbohidratos están presentes en alimentos tales como: pan, pasta, papa y arroz, entre otros; durante la digestión y el metabolismo celular los almidones se convierten en glucosa, estos se oxidan en nuestras células para proveernos con energía y proveerle a la célula átomos de carbono para la construcción de moléculas de proteínas, lípidos y ácidos nucleicos. Los polisacáridos, tales como la celulosa y el almidón se encuentran en las plantas, mientras que el glucógeno o almidón animal es la forma de almacenar glucosa para los animales. La celulosa posee varios usos importantes; la madera en nuestros muebles, las páginas de los libros, y el algodón de nuestra ropa están hechos de celulosa. Tipos de carbohidratos Los términos carbohidrato, sacárido y azúcar muy a menudo se usan como sinónimos; los carbohidratos se clasifican de varias formas, una de ellas es en simples y los complejos. Los carbohidratos simples son los monosacáridos (azúcares sencillos), y los complejos, llamados disacáridos y polisacáridos. Los monosacáridos son carbohidratos que no pueden ser hidrolizados en carbohidratos más simples, uno de los más comunes es la glucosa C 6 H 12 O 6. Los disacáridos se componen de dos unidades de monosacáridos unidas a través de un enlace glucósido, por ejemplo el azúcar de mesa, o sacarosa (C 12 H 22 O 11 ), es un disacárido que puede ser hidrolizado en presencia de un ácido o una enzima para obtener una molécula de glucosa y una de fructosa. C 12 H 22 O 11 + H 2 O H + C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 Sacarosa enzima Glucosa Fructosa

5 Algunos fragmentos que contienen hasta diez monosacáridos se denominan oligosacáridos, los polisacáridos contienen más de diez monosacáridos. Propiedades físicas de los carbohidratos: 1. Son biomoléculas que ejercen funciones fundamentales en los seres vivos como: soporte (celulosa), reserva de alimento (almidón), reserva energética (glucógeno) y energía inmediata (glucosa). 2. Sirven como lubricantes en las articulaciones óseas. 3. Algunos son de sabores dulces y otros no lo son (polisacáridos). 4. Los monosacáridos tienen la propiedad de rotar el plano de la luz polarizada, llamándose dextrógiro los que rotan el plano de la luz a la derecha y levógiro lo que lo rotan a la izquierda. Propiedades químicas de los carbohidratos: 1. Los monosacáridos son sustancias reductoras particularmente en un medio alcalino. Los grupos aldehídos y cetonas son los responsables de esta propiedad. A- Prueba de reactivo de Benedict en azúcares reductores Los azúcares reductores son aquellos que contienen un grupo aldehído o cetona, capaz de reducir a un agente oxidante. Todos los monosacáridos y la mayoría de los disacáridos pueden ser oxidados. El reactivo de Benedict contiene el ion cobre(ii), que en presencia de un azúcar reductor, se reduce de ion cúprico (Cu 2+ ) a ión cuproso (Cu 1+ ); por lo tanto, todos los azúcares que reaccionan con el reactivo de Benedict se llaman azúcares reductores. El grupo aldehído de los azúcares reductores produce por oxidación un grupo carboxilo (ver figura 2). Las cetosas también actúan como azúcares reductores debido al grupo cetónico en el carbono 2 D- Glucosa Reactivo de Benedict D- Acido glucónico + Oxido de cobre I Figura 2. Oxidación de glucosa por el reactivo de Benedict. que se isomeriza, generando un grupo aldehído en el carbono 1. Cuando los azúcares reductores son oxidados, se observa un cambio de color del reactivo de Benedict,

6 característico de la reducción del ión cobre (Cu 2+ ). La sacarosa es un disacárido que no reacciona con el reactivo de Benedict. Si la prueba positiva para monosacáridos como glucosa, con el reactivo de Benedict no es observable, podría deberse a que esta molécula en solución establece un equilibrio entre la forma cíclica en sus versiones y, (estructuras de Haworth) y la forma abierta o configuración de Fisher, de la cual sólo existen trazas en este equilibrio (ver Figura 3.). estructura de Haworth configuración de Fisher estructura de Haworth CHO CH 2 O H CH 2 O HO H H H 36% CH 2 64% trazas -D-glucosa D-glucosa -D-glucosa Figura 3. Estructuras de equilibrio de glucosa en solución. B- Prueba de reactivo de Seliwanoff para identificar cetohexosas El reactivo de Seliwanoff está formado por una solución de resorcinol en medio ácido (HCl), que en presencia de una cetohexosas, produce una prueba positiva con una coloración roja. Esta prueba es para distinguir aldohexosas de la cetohexosas. C- Prueba de fermentación La fermentación es la transformación de una sustancia orgánica en otra utilizable producida por microorganismos o enzimas que provocan reacciones de oxidación-reducción en la cual el organismo productor deriva la energía suficiente para su metabolismo (relativamente poca en relación con una degradación oxidativa completa). Por ejemplo, la fermentación alcohólica es un proceso bioquímico que ocurre a partir de azúcar o melazas mediante la acción de enzimas en ausencia de oxígeno. La misma tiende a catalizar el proceso de transformación de los azúcares a alcoholes y dióxido de carbono. C 12 H 22 O 11 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6

7 Sacarosa Glucosa Fructosa Levadura C 6 H 12 O 6 CO 2 (g) + 2CH 3 CH 2 (l) Dióxido de Carbono Alcohol Etílico Un ejemplo de una prueba de fermentación es la formación de burbujas producidas por el dióxido de carbono. La mayoría de los monosacáridos y disacáridos se fermentan en presencia de la levadura. D- Prueba de reactivo de iodo para identificar polisacáridos La amilosa reacciona con la solución de iodo en KI, produciendo un complejo color azul intenso. Este tipo de coloración es una prueba positiva para identificar los almidones. E- Prueba de hidrólisis de disacáridos y polisacáridos La hidrólisis de los disacáridos en presencia de un ácido produce monosacáridos individuales, también pueden hidrolizarse polisacáridos como la amilosa hasta convertirla en unidades de glucosa. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y RESULTADOS A medida que vaya leyendo el procedimiento, escriba los materiales y equipos a utilizar. Materiales y equipos: A- Prueba de reactivo de Benedict en azúcares reductores. 1. Coloque 10 gotas de cada una de las siguientes soluciones 2%: glucosa, fructosa, sacarosa, lactosa, agua y almidón en diferentes tubos de ensayo rotulados.

8 2. Luego, agregue 2.0 ml a cada tubo de ensayo del reactivo de Benedict, agite y colóquelos en un baño hirviendo por un periodo de 3-4 minutos. La formación de un color rojo ladrillo es indicativo de que es un azúcar reductor. Observe y anote comparando con el control agua + Benedict para determinar si hay reacción o no. B- Prueba de reactivo de Seliwanoff para identificar cetohexosas 1. Coloque 10 gotas de cada una de las siguientes soluciones 2%: glucosa, fructosa, sacarosa, maltosa, agua y almidón en diferentes tubos de ensayos rotulados. 2. Luego, agregue 2.0 ml a cada tubo de ensayo del reactivo de Seliwanoff, agite y colóquelos en un baño hirviendo por un período de un 1 minuto. La formación de un color rojo vivo es indicativo de la presencia de una cetona. Observe y anote comparando con el control agua + Seliwanoff para determinar si hay reacción o no. C- Prueba de fermentación 1- Llene cada tubo de ensayo con las siguientes soluciones al 2%: glucosa, fructosa, sacarosa, maltosa, agua y almidón en diferentes tubos de ensayos rotulados. 2- Luego, agregue 0.2 gramos de levaduras, agite y colóquelos invertidos dentro de otro tubo de ensayo de mayor tamaño y observe la generación de burbujas. D- Prueba de reactivo de iodo para identificar polisacáridos 1. Coloque 10 gotas de cada una de las siguientes soluciones 2%: glucosa, fructosa, sacarosa, lactosa, agua y almidón en diferentes tubos de ensayos rotulados. 2. Luego, agregue 2.0 gotas a cada tubo de la solución de iodo, agite y colóquelos en una gradilla por un período de un 1 minuto. Observe y anote comparando con el control agua + solución de iodo para determinar si hay reacción o no. La formación de un color azul negruzco es indicativo de la presencia de un polisacárido. E- Prueba de hidrólisis de disacáridos y polisacáridos 1. Coloque 3.0 ml de almidón al 2% en dos tubos de ensayo y 3.0 ml de sacarosa al 2% en otros dos. En uno de los tubos de ensayo de sacarosa y almidón añada 20 gotas de HCl al 10% y en los otros dos añada 20 gotas de agua. Luego, coloque los tubos de ensayo en un baño de agua hirviendo por 10 minutos. Después de calentar remueva los tubos y deje enfriar y añádale 40 gotas Na al 10% a las muestras que contienen HCl hasta obtener un ph básico. Pruebe las muestras para hidrólisis de la manera siguiente: a) Prueba de Benedict: Coloque 10 gotas de cada una de las muestras anteriores en cuatro tubos pequeños. Luego, agregue 2.0 ml del reactivo de Benedict, agite y colóquelos en un baño hirviendo por un período de 3-4 minutos. Determine si ha ocurrido la hidrólisis en cada tubo de ensayo. b) Prueba de iodo: Eche 5 gotas de cada una de las muestras anteriores a cuatro tubos de ensayo pequeño. Luego, añada una gota de iodo a cada uno de ellos. Observe y anote si ha ocurrido la hidrólisis en cada tubo de ensayo.

9 HOJA DE REPORTE EXPERIMENTO No. 6- PRUEBAS PARA LOS CARBIDRATOS Fecha: Título de Experimento: Objetivos del Experimento: Descripción del experimento:

10 DATOS Y CÁLCULOS A- Prueba de reactivo de Benedict en azúcares reductores Carbohidratos Glucosa Fructosa Sacarosa Lactosa Almidón Agua (Control) Reactivo de Bendict B- Prueba de reactivo de Seliwanoff para identificar cetohexosas Carbohidratos Glucosa Fructosa Sacarosa Lactosa Almidón Agua (Control) Reactivo de Seliwanoff C- Prueba de fermentación Carbohidratos Glucosa Fructosa Sacarosa Lactosa Almidón Agua (Control) Presencia de CO 2 (Si o No) D- Prueba de reactivo de iodo para identificar polisacáridos Carbohidratos Glucosa Fructosa Sacarosa Lactosa Almidón Agua (Control) Solución de Iodo (Si o No)

11 E- Prueba de hidrólisis de disacáridos y polisacáridos Benedict Iodo Pruebas Sacarosa + H 2 O Sacarosa + HCl Almidón + H 2 O Almidón + HCl PREGUNTA PARA REFLEXIÓN 1) Diga cuáles azúcares son reductores y cuáles no son en la parte A Conclusión: