Laboratorio de bioquímica – Azúcares

Pregunta
central

¿Se puede detectar la presencia
de azucares reductores por medio de la reacción de
trommer?

Objetivo: Detectar la presencia de azucares
reductores en una muestra problema por medio de la
reacción de trommer

¿Se puede caracterizar azucares
por medio de formación de osazonas? Objetivo:
Caracterizar a los azucares por formación de
ozonas.

Principios
generales

1º fundamento: Oxidación de
carbohidratos por reacción de Trommer

Los carbohidratos pueden clasificarse ya
sea como azúcares reductores o no reductores. Los azucares
reductores son los más comunes, están presentes en
la molécula grupos aldehídos libres o
potencialmente libres como en las formas hemiacetálicas
cíclicas, su poder reductor es consecuencia de su
capacidad de formar, en un medio alcalino, endioles fuertemente
reactivos y fácilmente oxidables. Este grupo
aldehído es oxidado fácilmente a ácido
carboxílico en PH neutro por agentes oxidantes moderados.
Esta propiedad es utiliza para detectar y cuantificar
monosacáridos, especialmente glucosa, en fluidos
biológicos como la sangre y la orina. El ácido
monocarboxílico que se forma se conoce como ácido
aldónico (por ejemplo, ácido glucónico de la
glucosa).

Una prueba de la presencia de
azúcares reductores, es que son susceptibles de oxidarse
en presencia de complejos cúpricos alcalinos. El cobre en
forma de anión complejo de color azul intenso es reducido
del estado cúprico al cuproso y precipita como
óxido cuproso rojo.

En los azucares no reductores el grupo
carbonilo se encuentra combinado en unión glicosidica, es
por eso que estos carezcan de capacidad reductora, como sucede
con la sacarosa

En la reacción de Trommer el azucar es
introducido en una solución con hidróxido de sodio
y sulfato de cobre. El medio alcalino facilita que el
azúcar esté de forma lineal, puesto que el
azúcar en solución forma un anillo de
piranósico o furanósico. Una vez que el
azúcar está lineal, su grupo aldehído puede
reaccionar con el ion cúprico otorgado por el sulfato
cúprico reduciéndolo a Cu+

En estos ensayos es posible observar que
la fructosa (una cetohexosa) es capaz de dar positivo.
Esto ocurre por las condiciones en que se realiza la prueba: en
un medio alcalino caliente esta cetohexosa
se tautomeriza (pasando por un
intermediario enólico) a glucosa (que es
capaz de reducir al ion cúprico).

Los disacáridos como
la sacarosa (enlace a(1 ? 2)O) y
la trehalosa (enlace a(1?1)O), no dan positivo puesto
que sus OH del C anoméricos están siendo utilizados
en el enlace glucosídico.

2º fundamento: Formación de
osazonas

Las osazonas se forman cuando los azucares
reaccionan con fenilhidrazina. La reacción involucra la
formación de fenilhidrazona. La reacción puede ser
utilizada para identificar monosacáridos. Involucra 2
reacciones: Primero la glucosa con fenilhidrazina produce
glucosafenilhidrazona por eliminación de una
molécula de agua del grupo funcional. El siguiente paso
involucra la reacción de un mol de glucosafenilhidrazina
con dos moles de fenilhidrazina. El carbono alfa es atacado
aquí porque es mas reactivo que los otros. Se forma una
osazona que contiene dos residuos de fenilhidrazina por
molécula, mientras que una tercera molécula del
reactivo se convierte en anilina y amoniaco. Son compuestos
altamente coloreados, y pueden ser detectados
fácilmente.

La técnica fue desarrollada por Emil
Fischer, un químico alemán, para identificar
diferentes azúcares. Fischer fue capaz de diferenciar los
tipos de azúcar mediante el estudio de los cristales que
se formaron a partir de su procedimiento.

Principios

Carbohidratos

Son biomoléculas
polihidroxialdehídicas o polihidroxicetónicas, es
decir que constan de átomos de carbono unidos a los grupos
funcionales carbonilo e hidroxilo. Tienen enlaces químicos
difíciles de romper de tipo covalente, pero que almacenan
gran cantidad de energía, que es liberada cuando la
molécula es oxidada. En la naturaleza son un constituyente
esencial de los seres vivos, formando parte de
biomoléculas aisladas o asociadas a otras como las
proteínas y los lípidos, cuyas principales
funciones en los seres vivos son el prestar energía
inmediata y estructural.

Funciones
biológicas:

• Fuente de energía

• Reserva energética

• Formación de
  estructuras

Clasificación de
carbohidratos

Estereoisometría:

Los Monosacáridos que emplean los
organismos vivos tienen estereoisometría D por lo
tanto.

Oligosacáridos y
polisacáridos tienen unidades con este mismo arreglo
espacial.

Actividad Óptica: Los carbohidratos
(independientemente del número de unidades) son capaces de
desviar la luz polarizada.

Nomenclatura

Todos los monosacáridos tienen
nombre propio que termina en OSA; además pueden designarse
por un nombre que indica el grupo carbonilo que presentan
ó el número de carbonos ó ambos.

Conceptos

Carbohidratos reductores: Azucares reductores
 son aquellos carbohidratos que poseen su grupo
carbonilo (grupo funcional) intacto, y que a través
del mismo pueden reaccionar como reductores con otras
moléculas. Todos los monosacáridos son
azúcares reductores, ya que al menos tienen un -OH
hemiacetálico libre, por lo que dan positvo a la
reacción con reactivo de Fehling, a la
reacción con reactivo de Tollens, a
la Reacción de Maillard y
la Reacción de Benedict. Otras formas de decir que
son reductores es decir que presentan equilibrio con la forma
abierta, presentan mutarrotación (cambio
espontáneo entre las dos formas cicladas a (alfa) y
ß (beta)), o decir que forma osazonas.

Cristalización: Es un proceso por el cual
a partir de un gas, un líquido o
una disolución,
los iones, átomos o moléculas establecen enlaces hasta
formar una red cristalina, la unidad básica de
un cristal. La cristalización se emplea con bastante
frecuencia en Química para purificar
una sustancia sólida

Prueba de Trommer: La solución se trata
con hidróxido de sodio y algunas gotas de solución
diluida de sulfato de cobre. El líquido toma
coloración azul. Se calienta. Se forma un precipitado de
color rojo ladrillo de óxido cuproso (Cu2O). El resultado
es óxido de cobre de color rojo. El color del resultado
varía porque el cobre, por acción de la glucosa, ha
reducido su valencia, por lo que se obtiene este nuevo compuesto
de color rojo. En la reacción de Trommer debe evitarse el
exceso de sulfato cúprico, ya que la reacción entre
el hidrato de carbono reductor y el hidróxido
cúprico transcurre cuantitativamente. El exceso del
último durante el calentamiento pierde agua y se
transforma en óxido cúprico negro, lo que oscurece
la reacción principal

Prueba de bial: Cuando se calientan
pentosas con HCl concentradose forma furfural que se condensa con
orcinol en presencia de iones férricos para dar un color
verde azulado. La reacción no es absolutamente
específica para las pentosas, ya que el calentamiento
prolongado de algunas hexosas produce hidroximetil furfural que
también reacciona con orcinol dando complejos
coloreados.

Prueba de seliwanoff: La prueba de
Seliwanoff es una prueba química que se usa para
distinguir entre aldosas y cetosas. Los azúcares son
distinguidos a través de su función como cetona o
aldehído. Si el azúcar contiene un grupo cetona, es
una cetosa, y si contienen un grupo aldehído, es una
aldosa. Esta prueba está basada en el hecho de que, al
calentar las cetosas son deshidratadas más rápido
que las aldosas. El reactivo consiste en resorcinol y
ácido clorhídrico concentrado: La hidrólisis
ácida de polisacáridos y oligosacáridos da
azúcares simples. Entonces la cetosa deshidratada
reacciona con el resorcinol para producir un color rojo. Es
posible que las aldosas reaccionen produciendo un leve color
rosa.

Prueba de Molish: Es una
reacción que tiñe cualquier carbohidrato presente
en una disolución; es llamada así en honor del
botánico austríaco Hans Molisch.Mide la presencia
de glúcidos en una muestra. Se utiliza como reactivo una
disolución de a-naftol al 5% en etanol de 96º. En un
tubo de ensayo a temperatura ambiente, se deposita la
solución problema y un poco del reactivo de Molisch. A
continuación, se le añade ácido
sulfúrico e inmediatamente aparece un anillo violeta que
separa al ácido sulfúrico, debajo del anillo, de la
solución acuosa en caso positivo. Se basa en la
deshidratación de los carbohidratos por la presencia de
ácido sulfúrico o ácido clorhídrico
para producir un aldehído, que se condensa con 2
moléculas de a-naftol resultando en la coloración
rosa/morada característica.

Hidroxilo hemiacetálico: Es
el que interviene en la formación del enlace hemiacetal
para ciclar la fórmula lineal y que, una vez ciclado el
compuesto, nos encontraremos su O dentro del ciclo, y unido al C1
en el caso de las aldosas y al C2 en el caso de las
cetosas.

Osazona: En química, las
osazonas son un tipo de hidratos de carbono derivado de
diferentes azúcares. Las osazonas se forman cuando
azúcares reaccionan con un compuesto conocido como
fenilhidrazina en el punto de ebullición. Los cristales
osazona varían significativamente; algunos se parecen a
los pétalos de las flores, otros son más como bolas
de algodón, mientras que otros parecen cabezas de
alfileres o incluso agujas largas y finas. Los cristales de la
lactosa son más parecidos a cabezas de alfileres. La
arabinosa también produce un cristal de osazona como una
bola, pero se trata de una formación menos densa de agujas
de cristal que la de la lactosa.

Objetos y
acontecimientos

Procedimiento

Paso N°1 Prepare una serie de
tubos tal y como se indica la tabla

Nota: El sulfato cúprico
debe añadirse gota por gota agitando bien los
tubos.

Paso N°2 El tubo 1 que
contiene glucosa al 1% formando el precipitado de
hidróxido cúprico (+2) se disolverá
coloreando el liquido de azul se calentara por medio de un
baño maria y se tomara el tiempo en el que cambie a un
color rojo de oxido cuproso

Paso N°3 Una vez obtenido el
tiempo del cambio de color del primer tubo se someterá los
3 tubos restantes al baño maría con ese determinado
tiempo.

Registro de
datos

Resultados experimento 1

Resultados experimento 2

Un dibujo representativo de lo observado en el
microscopio, es el siguiente:

Discusión

1º experimento

Los datos teóricos nos dicen que de todas las
soluciones de azúcar con las que intentamos la
reacción de trommer, solo la sacarosa está
reportada como azúcar no reducible, por tratarse de un
disacárido cuyos carbonilos que deberían presentar
reactividad en monómeros se encuentran combinados en una
unión glucosídica que impide tal reacción.
Los datos teóricos concuerdan con los experimentales,
donde la solución que contenía la sacarosa fue la
única que conservó el color azul claro, evidencia
de que no hubo reacción química.

2º experimento

Aunque lo observado en el microscopio era muy amorfo, a
pesar de todo si se pudieron distinguir algunas formas de agujas
aplanadas, que consultando imágenes sobre los distintos
cristales de osazonas formados por azucares probablemente se
trate de la osazona de galactosa, la galactosazona.

Conclusión

Los carbohidratos al poseer en su
estructura aldehídos o cetonas, presentan un
comportamiento químico ligado a los grupos funcionales de
estos, en especial la capacidad de oxidarse con agentes oxidantes
suaves como puede ser el sulfato de cobre en medio básico
que le otorga una coloración rojiza a la solución
una vez se ha llevado a cabo la reacción y que es muy
útil para detectar la presencia de los azucares. Otro
comportamiento importante es la capacidad de formar osazonas, que
se trata de cristales con los que se pueden caracterizar las
azucares problema, a través de la comparación de
observaciones a microscopio con imágenes reportadas de los
cristales correspondientes a cada osazona.

Cuestionario

1. Escriba la reacción que ocurre al adicionar
sulfato cúprico e hidróxido de sodio a la
glucosa

2. Defina azúcar reductor y azucar no
reductor

Azucares reductores  son aquellos carbohidratos que
poseen su grupo carbonilo  libre y que a través
del mismo pueden reaccionar como reductores con otras
moléculas.

Azucares no reductores son aquellos que no son oxidados
por un oxidante moderado, en estos casos el grupo carbonilo se
encuentra combinado en unión glicosidica, es por eso que
carezcan de capacidad reductora, como sucede con la
sacarosa.

3. Mencione 3 ejemplos de azúcares
reductores

Glucosa, arabinosa, fructosa

4. ¿Cuál es el fundamento de la
formación de osazonas? Escriba la reacción
utilizando galactosa como ejemplo

Las osazonas se forman cuando los azucares
reaccionan con fenilhidrazina. La reacción puede ser
utilizada para identificar monosacáridos. En la
reacción se forma una osazona que contiene dos residuos de
fenilhidrazina en cada molécula del azucar, mientras que
una tercera molécula del reactivo se convierte en anilina
y amoniaco. Se pueden diferenciar los tipos de azúcar
mediante el estudio de los cristales que se formaron a partir de
su procedimiento. Los cristales osazona varían
significativamente; algunos se parecen a los pétalos de
las flores, otros son más como bolas de algodón,
mientras que otros parecen cabezas de alfileres o incluso agujas
largas y finas.

Autor:

Didyer Live