BIOMOLECULAS: Carbohidratos - Protenas 25 de junio de 2015

BIOMOLECULAS: Carbohidratos - Protenas

RESUMEN

Los compuestos orgnicos en general determinan la estructura y funcin de las clulas que integran a los seres vivos. As tenemos que los principales compuestos orgnicos son: carbohidratos, lpidos, protenas, cidos nucleicos y vitaminas.Los carbohidratos o glcidos son conocidos como azcares su funcin es la de proporcionar energa y se puede definir como derivados aldehdicos o cetnicos de alcoholes polivalentes.

Los principales carbohidratos son: la sacarosa o azcar de caa; fructuosa o azcar contenida en las frutas y lactosa o azcar de la leche. Otro tipo de carbohidratos de composicin qumica ms compleja son los almidones que los encontramos en la papa.y que mediante la prueba de Molish y Lugol se buscar su identificacin.

Las protenas son sustancias que son indispensables para el organismo sobre todo durante el desarrollo, crecimiento y embarazo, son compuestos que forman parte de todas las estructuras celulares por lo que se le considera elementos formadores de estructuras. Son compuestos orgnicos complejos constituidos por cadenas de aminocidos que se pueden combinar en una gran variedad de formas para originar msculos, tendones, piel, uas, hormonas entre otras. En esta experiencia mediante la prueba de Biuret se buscar la identificacin del enlace peptdico presente en las protenas. Adems de conocer el proceso de Desnaturalizacin en presencia de ciertos reactivos con la ovoalbmina.

INTRODUCCIN

Lasbiomolculasson lasmolculasconstituyentes de losseres vivos. Los seiselementos qumicosobioelementosms abundantes en los seres vivos son el carbono,hidrgeno,oxgeno,nitrgeno,fsforoyazufre(C,H,O,N,P,S) representando alrededor del 99% de la masa de la mayora de lasclulas, con ellos se crean todo tipos de sustancias o biomolculas (protenas,aminocidos,neurotransmisores).Estos seis elementos son los principales componentes de las biomolculas debido a que permiten la formacin deenlaces covalentesentre ellos, compartiendoelectrones, debido a su pequea diferencia deelectronegatividad. Estosenlacesson muy estables, la fuerza de enlace es directamente proporcional a las masas de los tomos unidos. Las biomolculas tambin permiten a los tomos de carbono la posibilidad de formar esqueletos tridimensionales C-C-C- para formar compuestos con nmero variable de carbonos y la formacin de enlaces mltiples (dobles y triples) entre C y C; C y O; C y N. As como estructuras lineales, ramificadas, cclicas, heterocclicas; as como tambin permiten la posibilidad de que con pocos elementos se den una enorme variedad degrupos funcionales(alcoholes,aldehdos,cetonas,cidos,aminas, etc.) con propiedades qumicas y fsicas diferentes.Los carbohidratos se encuentran ampliamente distribuidos en las plantas y animales y tienen una importancia extraordinaria en los procesos biolgicos. En forma de celulosa, los carbohidratos constituyen la estructura fibrosa y la madera en las plantas. En forma de almidn los carbohidratos sirven de reserva para las plantas y de alimento para los animales y al hombre. Los carbohidratos se encuentran tambin en los tejidos animales, en la sangre y en la leche, siendo bsicos en la vida vegetal y animal.

PARTE TERICA

QU SON LAS BIOMOLCULAS?

Las biomolculas estn constituidas principalmente porcarbono,hidrgeno,nitrgenoy oxgeno, y en menor medida fsforo y sulfuro. Suelen incorporarse otros elementos, pero en menor frecuencia.Lasbiomolculascuentan con estos elementos en sus estructuras ya que les permiten el equilibrio perfecto para la formacin de enlaces covalentes entre ellos mismos, tambin permite la formacin de esqueletos tridimensionales, la formacin de enlaces mltiples y la creacin de variados elementos. Tipos de biomolculasA grandes rasgos lasbiomolculasse dividen en dos tipos: orgnicas e inorgnicas, y es posible caracterizarlas de la siguiente manera:Biomolculas inorgnicas: Son las que no son producidas por los seres vivos, pero que son fundamentales para su subsistencia. En este grupo encontramos el agua, los gases y las sales inorgnicas.Biomolculas orgnicas: Son molculas con una estructura a base de carbono y son sintetizadas slo por seres vivos. Podemos dividirlas en cinco grandes grupos. Lpidos. Estn compuestos por carbono e hidrgeno, y en menor medida por oxgeno. Su caracterstica es que son insolubles en agua. Son lo que coloquialmente se conoce como grasas. Glcidos. Son los carbohidratos o hidratos de carbono. Estn compuestos por carbono, hidrgeno y oxgeno, y s son solubles en agua. Constituyen la forma ms primitiva de almacenamiento energtico. Protenas. Estn compuestas por cadenas lineales de aminocidos, y son el tipo de biomolcula ms diversa que existe. Tienen varias funciones dependiendo del tipo de protena del que estemos hablando. cido nucleico. Son el ADN (cido desoxirribonucleico) y ARN (cido ribonucleico). Son macromolculas formadas por nucletidos unidos por enlaces. Vitaminas. Las vitaminas tambin lo son. Estas son usadas en algunas reacciones enzimticas como cofactores.

A. CARBOHIDRATOSLos carbohidratos son compuestos que contienen cantidades grandes de grupos hidroxilo. Los carbohidratos ms simples contienen una molcula de aldehdo (a estos se los llama polihidroxialdehidos) o una cetona (polihidroxicetonas). Tolos los carbohidratos pueden clasificarse como monosacridos, oliosacridos o polisacradidos. Un oligosacrido est hecho por 2 a 10 unidades de monosacridos unidas por uniones glucosdicas. Los polisacridos son mucho ms grandes y contienen cientos de unidades de unidades de monosacridos. La presencia de los grupos hidroxilo permite a los carbohidratos interactuar con el medio acuoso y participar en la formacin de uniones de hidrogeno, tanto dentro de sus cadenas como entre cadenas de polisacridos. Derivados de carbohidratos pueden tener compuestos nitrogenados, fosfatos, y de azufre. Los carbohidratos pueden combinarse con los lpidos para formarglucolpidoso con las protenas para formar glicoprotenas.

B. PROTEINASLos nutrientes de gran importancia biolgicaque son lasprotenas, son macromolculas que constituyen el principal nutriente para la formacin de los msculos del cuerpo.Funciones de las protenasson transportar las sustancias grasas a travs de la sangre, elevando as las defensas de nuestro organismo. Por lo tanto la ingesta diaria de estos nutrientes que son las protenases imprescindible para una dieta sana y saludable para todos siendo la ingesta dealimentos ricos en protenasde especial importancia en lanutricin deportiva.Estructura de las protenasLas protenas poseen unaestructura qumicacentral que consiste en una cadena lineal deaminocidosplegada de forma que muestra una estructura tridimensional, esto les permite a las protenas realizar sus funciones.En las protenas se codifica elmaterial genticode cada organismo y en l se especifica su secuencia de aminocidos. Estas secuencias de aminocidos se sintetizan por los ribosomas para formar las macromolculas que son las protenas.Existen 20 aminocidos diferentes que se combinan entre ellos de mltiples maneras para formar cada tipo de protenas. Los aminocidos pueden dividirse en 2 tipos:Aminocidos esencialesque son 9 y que se obtienen de alimentos yaminocidos no esenciales que son 11 y se producen en nuestro cuerpo.

Lacomposicin de las protenasconsta de carbono, hidrgeno, nitrgeno y oxgeno adems de otros elementos como azufre, hierro, fsforo y cinc.En las clulas,las molculas orgnicas ms abundantes que son las protenas, constituyen ms del 50 % del peso seco de las mismas.Las protenas son el principal nutriente para la formacin de los msculos del cuerpo.Clasificacin de las protenas Segn su composicin, las protenas se pueden clasificar en dos tipos que sonprotenas simplesoprotenas conjugadas.Por un lado tenemos las protenasque son protenas simplesy son aquellas que, por hidrolisis, producen solamente -aminocidos. Un ejemplo deprotena que es una protena simplees la ubiquitina.Por otro lado, estn protenasque son protenas conjugadas. Estas protenas contienen adems de su cadena polipeptdica un componente que no es un aminocido, denominado grupo prosttico. Este componente puede ser un cido nucleico, un lpido, un azcar o simplemente un in inorgnico. Ejemplos deprotenas que son protenas conjugadasson la mioglobina, la hemoglobina y los citocromos. Segn su forma, las protenas se clasifican en dos tipos que sonprotenas fibrosasy protenas globulares.Si en un tipo de protenas hay una dimensin mayor que las dems de diceque son protenas fibrosas. Es comn que este tipo de protenas, las protenas fibrosas, tengan adems funciones estructurales.En las protenasque son protenas globularessu cadena polipeptdica se encuentra enrollada sobre s misma. Esto da lugar a una estructura que es esfrica y compacta en mayor o menor medida.DESNATURALIZACION PROTEINASLa desnaturalizacin de protenas es unadesnaturalizacin bioqumica. Por desnaturalizacin bioqumica se entiende elcambio estructural de protenas o cidos nucleicosque lleva a la perdida de la estructura nativa de la molcula de estas sustancias. Este cambio estructural conlleva a un cambio en el funcionamiento ptimo de las protenas o cidos nucleicos pudiendollegar a la prdida total de su funcin biolgica. Tambin, pero no siempre, va acompaado de cambios en las propiedades fsico-qumicas siendo lo ms comn la prdida de solubilidad.

En qu consiste la desnaturalizacin de protenas?Una protena adopta una estructura en el espacio especfica que es esencial para el desarrollo de su funcin biolgica. Esta estructura tridimensional es conocida con el nombre deconformacin espacialy se caracteriza por un plegamiento determinado de su estructura. Ladesnaturalizacin de las protenasocurre cundo se pierde esta conformacin espacial especfica.Una protena es una cadena de aminocidos cuya secuencia es especfica. Se forman en los ribosomas por lectura de los genes que llevan la informacin de la secuencia concreta de aminocidos que da lugar a una determinada protena. Esta cadena de aminocidos agrega otros tomos o molculas como cobre, zinc, hierro, etc, para dar lugar a la protena final que comienza a plegarse sobre s misma para adoptar la conformacin espacial necesaria para realizar correctamente su funcin biolgica. La prdida de esta conformacin espacial hace que la protena no pueda cumplir con su funcin biolgica en el organismo y es lo que se conoce como desnaturalizacin de protenas. Por ejemplo, un enzima pierde su funcin cataltica.La desnaturalizacin de protenas esconsecuencia de algn factor externo como acidez del medio, temperatura, etc. Es importante saber que la desnaturalizacin de una protena no afecta a lo que se conoce cmo estructura primaria, esto es, la secuencia de aminocidos base de la protena.Hay casos excepcionalmente raros en los que una protena desnaturalizada no pierde su funcin biolgica.RenaturalizacinLadesnaturalizacin de protenas puede ser reversible o irreversible. Esto depende del grado de cambios estructurales que haya sufrido la protena durante el proceso de desnaturalizacin. Si una desnaturalizacin es reversible, la protena puede volver a su conformacin espacial funcional si el agente desnaturalizante desaparece el medio o deja de ejercer su efecto. En el caso de que la desnaturalizacin de una protena sea reversible, la reestructuracin de la protena de vuelta a su conformacin espacial funcional puede ser lenta, puede durar desde horas hasta das.El proceso opuesto a la desnaturalizacin recibe el nombre derenaturalizaicn.Agentes desnaturalizantesLos agentes desnaturalizantes son aquellos factores qumicos o fsicos que producen la desnaturalizacin de las protenas. Entre los ms comunes podemos citar: Temperatura pH polaridad del disolvente fuerza inicaEl ejemplo ms famoso para ilustrar la desnaturalizacin de protenas es la coccin del huevo. La clara del huevo est compuesta en gran parte por agua y albminas, un tipo de protenas. Al aumentar la temperatura las protenas de la clara del huevo se desnaturalizan, pierden su solubilidad y la clara del huevo deja ser lquida y transparente y pasa a ser opaca de color blanco y slida. Otro ejemplo comn es la desnaturalizacin de la casena de la leche si la leche se vuelve cida, lo que ocurre de forma natural por la fermentacin de bacterias (la lechese corta) pero que tambin se puede conseguir si aades limn, u otro cido, a la leche para bajar su pH.

DETALLES EXPERIMENTALES

A) CARBOHIDRATOS1. REACCIONES DE MOLISH En 3 tubos de ensayo colocar aproximadamente 1mL de las siguientes muestras: Sacarosa, Glucosa, Fructuosa. Aadir 2 gotas del reactivo Molish (-naftol + etanol, y mezclar bien. Inclinar el tubo y aadir 1mL H2SO4(c) cuidadosamente por las paredes del tubo. Observar la formacin de un anillo color violeta.Reacciones qumicasDiscusin de resultadosLa reaccin de Molish consiste en la combinacin de -naftol con los monosacridos dando un compuesto de color violeta indicativo de la presencia de aquellos. La presencia de carbohidratos en una muestra se pone de manifiesto por la reaccin de Molisch, que a cierto punto es la reaccin universal para cualquier carbohidrato. Se basa en la accin hidrolizante y deshidratante del cido sulfrico sobre los hidratos de carbono. En dicha reaccin el cido sulfrico cataliza la hidrlisis de los enlaces glucosdicos de la muestra y la deshidratacin a furfural (en las pentosas) o hidroximetilfurfural (en las hexosas). Estos furfurales se condensan con el alfa naftol del reactivo de Molisch (reaccin de Molisch) dando un producto coloreado.

2. REACCIONES DE LUGOL Al tubo de almidn(de 1 mL) agregar HCl(c) y luego aumentar solucin de Lugol Se observar la coloracin azulina indicativo de presencia de almidn

Discusin de resultadosEl reactivo de Lugol es una mezcla acuosa de yodo (I2) y yoduro (I-), pues el yodo por s solo no es soluble en agua, pero si hay yoduro, se solubiliza casi inmediatamente, por la formacin del in complejo triyoduro. I2 (s) + I- (ac) I3- (ac)Cuando se adiciona triyoduro ("solucin de yodo") a un polisacrido como el almidn, el yodo forma un complejo de adsorcin sobre la estructura de amilasa y amilopectina (componentes del almidn). Es gracias a este compuesto que se observa una coloracin azul oscuro.Conclusiones Tanto la prueba de Molish como la de Lugol sirven para identificar a los carbohidratos con sus caractesticos cambios de coloracin(en el Lugol) y otro por formacin DE ANILLO PRPURA (EN LA PRUEBA DE Molish) Los monosacridos demuestran su propiedad reductora con reactivo de Tollens. Al formar el espejo de plataB) PROTENAS1. REACCIONES DE BIURETMateriales: Tubos de ensayoReactivos: Solucin de ovoalbmina, NaOH, CuSO4 al 0,5% Pasos En tubo de ensayo colocamos 2mL de solucin de ovoalbmina y 3mL de NaOH al 10% y agregar gota a gota la solucin de CuSO4 al 0,5% hasta obtener un color purpura.

Reacciones qumicasAlbumina + NaOH + CuSO4 H2-CO-NH-CO-NH2 (Color violeta)

Discusin de resultadosEn la reaccin Biuret se utiliz la albumina para reaccionarlos con sulfatos, cidos, alcoholes y con el calor cuyo efecto dio a conocer las propiedades de esta sustancia que es la albumina.

Conclusiones- Entre las reacciones coloreadas especficas de las protenas, que sirven por tanto para su identificacin, destaca la reaccin del Biuret. Esta reaccin la producen los pptidos y las protenas, pero no los aminocidos ya que se debe a la presencia del enlace peptdico que se destruye al liberarse los aminocidos.-El reactivo del Biuret lleva sulfato de Cobre (II) y sosa, y el Cu, en un medio fuertemente alcalino, se coordina con los enlaces peptdico formando un complejo de color violeta (Biuret) cuya intensidad de color depende de la concentracin de protenas.

2. Reacciones de Desnaturalizacin de Protenas Colocar en un tubo de ensayo 2mL de solucin de ovoalbmina. Adicionar 1mL de cido concentrado. Calentar durante un minuto. Temperatura de coagulacin :66C Adicionar 1mL de algn solvente orgnico. Adicionar 0.5mL de solucin CuSO4 al 5%.Ilustracin 3.Adicin de CuSO4Ilustracin 1Adicin de solvente orgnicoIlustracin 1. Calentamiento hasta 66C

Reacciones Qumicas

Cuando la protena no ha sufrido ningn cambio en su interaccin con el disolvente, se dice que presenta una ESTRUCTURA NATIVA. Se llama desnaturalizacin de las protenas a la prdida de las estructuras de orden superior quedando la cadena polipeptdica reducida a un polmero estadstico sin ninguna estructura tridimensional fija.Discusin de resultadosCualquier factor que modifique la interaccin de la protena con el disolvente disminuir su estabilidad en disolucin y provocar la precipitacin. As, la desaparicin total o parcial de la envoltura acuosa, neutralizacin de las cargas elctricas o puentes de hidrgeno facilitar la agregacin intermolecular y provocar la precipitacin. La precipitacin suele ser consecuencia del fenmeno llamado DESNATURALIZACIN.Una protena desnaturalizada cuenta nicamente con su estructura primaria. Por este motivo,en muchos casos, la desnaturalizacin es reversibleya que es la estructura primaria la que contiene la informacin necesaria y suficiente para adoptar niveles superiores de estructuracin

Conclusiones En algunos casos, la desnaturalizacin conduce a la prdida total de la solubilidad, con lo que la protena precipita La formacin de agregados fuertemente hidrofbicos impide su renaturalizacin, y hacen que el proceso seairreversible. La desnaturalizacin provoca cambios en las propiedades hidrodinmicasde la protena: aumenta la viscosidad y disminuye el coeficiente de difusin. La desnaturalizacin tambin genera una drsticadisminucin de su solubilidad, ya que los residuos hidrofbicos del interior aparecen en la superficieBibliografa

CLIMENT, O. Experimentacin en qumica: qumica orgnica, ingeniera. Ed. Univ. Politc. Valencia, 2005 - 211pginas. RAY Q. B. Curso Prctico de Qumica Orgnica5ta. Reimpresin 1982,Ed. Alhambra; Madrid - EspaaPg. 28-35 DOMINGUEZ X. "Experimentos en Qumica Orgnica" Primera edicin.Editorial LimusaPg. 79-87

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