UNIVERSIDAD DE PUERTO RICO HUMACAO DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA BIOL

universidad de puerto rico- humacao departamento de biología biol 3013 experiencia de laboratorio: macromoléculas: hidratos de carbon

UNIVERSIDAD DE PUERTO RICO- HUMACAO
DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA
BIOL 3013
Experiencia de Laboratorio: Macromoléculas: hidratos de carbono,
lípidos y proteínas
Adaptado y traducido por la Dra. Melissa Colón Cesario, UPRH 2009 de:
*
“Exercise Six: Biologically Important Molecules”, Biology
Laboratory Manual, Vodopich & Moore, McGraw Hill, 2008.
*
“Laboratory #3: Chemical Composition of Cells”, Laboratory Manual
Biology, Mader, McGraw Hill, 2007.
Objetivos:
1.
Reconocer la importancia de los carbohidratos y lípidos
2.
Utilizar pruebas bioquímicas para detectar la presencia de almidón
y azúcares.
3.
Reconocer los componentes de un lípido.
4.
Utilizar la pruebas para detectar la presencia de lípidos.
5.
Utilizar pruebas bioquímicas para detectar la presencia de
proteínas en una solución.
Introducción a macromoléculas:
Todos los organismos se componen de la unidad básica de la materia
conocida como el átomo. Cuando los átomos se unen con otros átomos
producen moléculas. Las moléculas orgánicas están directamente
asociadas con los organismos vivos, debido a que son los bloques que
componen la estructura celular. Las moléculas orgánicas grandes se
forman mediante la síntesis por deshidratación y se destruyen mediante
el proceso de hidrólisis. Lo que implica que para romper una
macromolécula tenemos que romper una molécula de agua (hidrólisis),
mientras que al formar una macromolécula se produce una molécula de
agua (síntesis de deshidratación).

Entre las diferentes clases de moléculas orgánicas que existen nos
vamos a enfocar en los hidratos de carbonos (monosacáridos,
disacáridos, polisacáridos), los lípidos (grasas) y las proteínas.
Para detectar estas moléculas en diferentes soluciones vamos a
utilizar agentes bioquímicos que reaccionan solo cuando estas
moléculas están presente.
H idratos de Carbono: Los hidratos de carbono son
macromoléculas que se componen de pequeñas moléculas conocidas como
monómeros. Estos monómeros son azúcares simples conocidas como
monosacárido (Ej. Glucosa). Otros carbohidratos tienen una
organización más compleja, como los disacáridos y los polisacáridos.
Los disacáridos se componen de dos unidades de azúcar como la maltosa.
Los polisacáridos se componen de cadenas de glucosas como por ejemplo
el glucógeno, el almidón y la celulosa.
La glucosa es utilizada como fuente de energía en los organismos
vivos. La energía se libera cuando la glucosa se rompe formando
dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O). Esta energía liberada es la que
utilizan los organismos para hacer trabajo. Nosotros los animales
almacenamos el azúcar en forma de glucógeno, mientras las plantas las
almacenan en forma de almidón.
Lípidos: Los lípidos son moléculas que son insolubles en agua y
solubles en solventes como alcohol y eter. Por lo general, los aceites
y las grasas se componen de tres moléculas de ácidos grasos unidos y
una molécula de glicerol (triglicérido). Las grasas son la fuente de
almacenaje a largo plazo de energía en el cuerpo humano. Los lípidos
incluyen a las grasas, los aceites, los fosfolípidos, los esteroides y
el colesterol.
Proteínas: Las proteínas son moléculas con estructuras versátiles que
se encuentran en las diferentes formas de vida. Los monómeros de las
proteínas son conocidos como los amino ácidos, los cuales están
compuestos por un grupo amino (-NH2), un grupo carboxilo (-COOH) y un
grupo variable (R). El grupo R es quien da la propiedad distintiva de
cada amino ácido. Al igual que los hidratos de carbono y los lípidos
los enlaces entre los amino ácidos es mediante la síntesis por
deshidratación. El enlace entre amino ácidos es conocido como un
enlace peptídico. Un enlace peptídico se forma entre el grupo amino
(-NH2) de un amino ácido y el grupo carboxílico (-COOH) del amino
ácido adyacente. Las proteínas se caracterizan por tener cuatro
niveles de organización en su estructura: primaria, secundaria,
terciaria y cuaternaria. La estructura primaria está relacionada con
la secuencia de amino ácidos, mientras que la secundaria está asociada
con la formación de puente de hidrógeno entre amino ácidos que no
están adyacentes. La estructura terciaria está envuelta con la
tridimensionalidad de la proteína. Las proteínas son funcionales solo
y cuando su estructura terciaria sea correcta. Algunas proteínas
adquieren la estructura cuaternaria, es decir se asocian con otras
cadenas de polipéptidos para ser funcionales (Ejemplo: la
hemoglobina). Entre las funciones que tienen l as proteínas en
la célula se encuentran: generar estructura, movimiento, defensa,
almacenaje, señales y catálisis.
Detectar la presencia de hidratos de carbohidratos, lípidos y
proteínas
Para detectar la presencia de lípidos e hidratos de carbonos en las
soluciones se utilizan algunas sustancias químicas que reaccionan con
el sustrato produciendo un cambio en color. Si el cambio en color es
observado, entonces la reacción es positiva e indica que la molécula
orgánica de interés está presente. Si no se observa cambio en color,
entonces la reacción es negativa e implica que la molécula orgánica de
interés no está presente, solo está presente el solvente. Para cada
experimento recuerda incluir o identificar al grupo control adecuado.
El grupo control te permite observar las diferencias entre los
resultados positivos y negativos.
Prueba para detectar almidón:
Para detectar la presencia del almidón se utiliza una solución de
iodo(I2KI). La solución de iodo distingue al almidón de los
monosacáridos, disacáridos y otros polisacáridos. La solución de iodo
(amarillo-marrón) reacciona químicamente con los espirales que se
forman en la molécula de almidón cambiando a un color azul-negro. Si
los hidratos de carbono no están en espiral, entonces la solución de
iodo no reacciona (permanece amarillo-marrón).
Procedimiento:
Identifique 5 tubos de ensayos limpios.

Tubo 1
1.
Mezcla 1 mL de agua y 5 gotas de solución de iodo.
2.
Anota el color de la solución en la Tabla 1.
Tubo 2
1.
Agita la solución de almidón que se encuentra en la mesa central
antes de obtener tus muestras. Después de agitar la solución de
almidón, mezcla 1 mL de la solución de 1% almidón y 5 gotas de
solución de iodo. Agita.
2.
Anota el color de la solución en la Tabla 1.
Tubo 3
1.
Mezcla 1 mL de jugo de cebolla (tritura pequeños pedazos de
cebolla en un mortero y añade agua) con 5 gotas de solución de
iodo. Agita.
2.
Anota el color de la solución en la Tabla 1.
3.
Tubo 4
1.
Mezcla 1 mL de jugo de papa (jugo de papa: tritura pequeños
pedazos de papa en un mortero y añade agua) con 5 gotas de
solución de iodo. Agita.
2.
Anota el color de la solución en la Tabla 1.
Tubo 5
1.
Mezcla 1 mL de solución de glucosa y 5 gotas de solución de iodo.
Agita la mezcla.
2.
Anota el color de la solución en la Tabla 1.
Preguntas:
De los resultados obtenidos, conteste las siguientes preguntas.
Escriba su conclusión en la Tabla 1.
1.
¿Cuál de las soluciones es el control positivo? Explique su
contestación.
2.
¿Cuál es el control negativo? Explique su contestación.
3.
¿Cuál tiene un color más intenso el jugo de papa o el jugo de
cebolla? ¿Por qué?
Prueba para detectar azúcares:
M uchos de los monosacáridos (glucosa y fructosa) son agentes
reductores, porque en su estructura molecular poseen grupos aldehídos
(-CHO) o cetonas (-C=O) libres que reaccionan con agentes oxidantes
débiles. Para detectar azúcares se utiliza el reactivo Benedict, el
cual contiene un agente oxidante débil (cobre) que reacciona con las
azúcares. Las azúcares reaccionan con el reactivo Benedict después de
ser calentado en un baño de agua caliente, generando un cambio de la
solución de color azul a verde, amarillo, anaranjado o rojo (ver Tabla
2).
Procedimiento Experimental:
Identifique 5 tubos de ensayos limpios.

Tubo 1
1.
Mezcla 1 mL de agua y 7 gotas del Reactivo Benedict.
2.
Calienta en un baño de agua caliente de 5 a 10 minutos. Anota el
color de la solución en la Tabla 3.
Tubo 2
1.
Mezcla 1 mL de solución de glucosa con 7 gotas de Reactivo
Benedict.
2.
Calienta en un baño de agua caliente de 5 a 10 minutos. Anota el
color de la solución en la Tabla 3.
Tubo 3
1.
Mezcla 1 mL de jugo de cebolla y 7 gotas del Reactivo Benedict.
2.
Calienta en un baño de agua caliente de 5 a 10 minutos. Anota el
color de la solución en la Tabla 3.
Tubo 4
1.
Mezcla 1 mL de jugo de papa con 7 gotas del Reactivo Benedict.
2.
Calienta en un baño de agua caliente de 5 a 10 minutos. Anota el
color de la solución en la Tabla 3.
3.
Tubo 5
1.
Mezcla 1 mL de solución de almidón y 7 gotas del Reactivo
Benedict.
2.
Calienta en un baño de agua caliente de 5 a 10 minutos. Anota el
color de la solución en la Tabla 3.
Preguntas:
De tus resultados, determina cuál de estas soluciones está compuesta
por azúcares. ¿Cómo llegas a esta conlusión? Escribe tu conclusión en
la Tabla 3.
1.
¿Cuál de las soluciones es el control positivo? Explique su
contestación.
2.
¿Cuál es el control negativo? Explique su contestación.
3.
¿Cuál tiene más azúcares, el jugo de papa o el jugo de cebolla?
¿Cómo llegas a esta conclusión?
Compare los resultados de la Tabla 1 y la Tabla 3. En las células de
las plantas la glucosa frecuentemente se almacena en forma de almidón
i.
¿La glucosa se almacena en forma de almidón en la papa?
ii.
¿La glucosa se almacena en forma de almidón en la cebolla?
iii.
¿Cómo estos hallazgos explican los resultados de la Tabla 3?
Prueba detectar los Lípidos
Las pruebas para los lípidos están basadas en la habilidad de absorber
pigmentos en forma selectiva. El Nile Blue A es un colorante soluble
en grasas que genera un cambio de color en la solución de lípidos (de
azul a violeta claro).
Procedimiento:
1.
Identifique 4 tubos de ensayos limpios

2.
Añade los materiales listados en la Tabla 4.
3.
Añade 250 µL de la solución Nile Blue A a los tubos
4.
Mezcla el contenido de cada tubo. Anota el color en la Tabla 4.
Preguntas:
1.
¿Cuál de los tubos es el control positivo para la prueba de
lípidos?
2.
¿Qué tipo de moléculas orgánicas están presentes en la solución l
desconocida A y B? Explique su contestación.
3.
Los lípidos proveen más del doble de calorías por gramo que los
carbohidratos. Basado en sus resultados, ¿cuál solución tiene más
calorias, el desconocido A o B? Explique su contestación.
Pruebas para detectar proteínas
El reactivo de Biuret es utilizado para detectar proteínas o péptidos
debido a que es una solución que detecta los enlaces peptídicos. El
reactivo de Biuret (azul) contiene una solución fuerte de hidróxido de
sodio o potasio (NaOH o KOH) y pequeñas cantidades de solución de
sulfato de cobre (CuSO4). Es el cobre (Cu+2) del reactivo de Biuret
quien identifica los enlaces peptídicos de las proteínas produciendo
un color violeta en la solución.

Procedimiento:
1.
Identifica cuatro tubos de ensayo con los nombres listado en la
Tabla 6. Añade a cada tubo el volumen determinado.
2.
Añade a cada tubo 5 gotas del reactivo de Biuret. Mezcla la
solución.
3.
Anota los colores en la Tabla 6.

Preguntas:
1.
¿Cuál de las soluciones es el control positivo? Explique su
contestación.
2.
¿Cuál es el control negativo? Explique su contestación.
3.
¿Cuál solución contiene más proteínas la albúmina o el almidón?
Explique su contestación.
4.
Los amino ácidos libres tienen enlaces peptídicos?
Prueba detectar los Lípidos
Las pruebas para los lípidos están basadas en la habilidad de absorber
pigmentos en forma selectiva. El Sudan IV es un colorante soluble en
grasas que genera un cambio de color en la solución de lípidos (de
azul a rojo-anaranjado).

Procedimiento:
1.
Identifique 4 tubos de ensayos limpios
2.
Añade los materiales listados en la Tabla 4.
3.
Añade 5 gotas de la solución Sudan IV a los tubos
4.
Mezcla el contenido de cada tubo. Anota el color en la Tabla 4.
Preguntas:
1.
¿Cuál observación indica una prueba positiva para los lípidos?
2.
¿La solución lípida es soluble en agua?
3.
¿La miel contiene muchos lípidos?
4.
Los lípidos proveen más del doble de calorías por gramo que los
carbohidratos. Basado en sus resultados, ¿cuál solución tiene más
calorias, la solución de aceite o la miel?
Referencias:
Audesirk T, Audesirk, G & Byers B.E. Capítulo 4: Moléculas biológicas.
Biología: La vida en la Tierra. (8va ed.). Pearson Prentice Hall.
Campbell, Reece, Urry, Cain, Wasserman, Minorsky & Jackson. (2008)
Chapter 4: Carbon and Molecular Diversity. Biology. 8va Ed. Pearson
Benjamin Cummings, USA.
Raven, Johnson, Losos, Mason & Singer. (2008) Biology. 8va Ed. McGraw
Hill, USA
Primera Clase Graduada de Microbiología en el 1990: