Makromoleküle

Zu wissen, was Makromoleküle sind, ist ein wichtiger Schritt, um zu verstehen, wie Nährstoffe von Zellen aufgenommen und verwendet werden. Der Begriff Makromoleküle bedeutet einfach große Moleküle und bezieht sich auf vier verschiedene Verbindungen, Kohlenhydrate, Lipide, Proteine und Nukleinsäuren. Jede von ihnen hat eine einzigartige Struktur und Funktion. Lassen Sie uns zuerst über Kohlenhydrate sprechen.

Alle Kohlenhydrate setzen sich aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff zusammen. Diejenigen mit einfacher Struktur werden Monosaccharide oder Zucker genannt. Monosaccharide können sich zu komplexeren Kohlenhydratketten verbinden, die als Polysaccharide oder Stärke bezeichnet werden. Die normale Form von Stärke ähnelt aufgrund der Bindungswinkel in der Polymerkette einer Spiralfeder.

Die nächste Art von Makromolekülen, die wir besprechen werden, ist Protein. Proteine bestehen aus Ketten von Aminosäuren, organischen Verbindungen, die jeweils eine Aminogruppe oder N-Terminus an einem Ende und eine Carboxylgruppe oder C-Terminus am anderen Ende haben. Es gibt 20 Standardaminosäuren, und obwohl sie alle eine ähnliche Basenstruktur haben, hat jede eine einzigartige Seitenkette, die als R-Gruppe bekannt ist. Verschiedene Aminosäuren können sich zu einer Kette verbinden, die durch Peptidbindungen verbunden ist und ein Protein bildet.

Die letzte Klasse von Makromolekülen, die wir untersuchen werden, sind Lipide. Die gebräuchlichsten Arten von Lipiden sind Fette, die auch Triglyceride genannt werden, da sie aus einem Glycerinmolekül bestehen, das mit drei Fettsäureketten verbunden ist.

Lassen Sie uns nun über den Nachweis dieser Makromoleküle in einer Laborumgebung sprechen. Das Benedict-Reagenz wird häufig zum Nachweis von Monosacchariden verwendet. Das Benedikt-Reagenz ist normalerweise blau, weil es Kupferionen in Form von Kupfersulfat enthält. Dieses Metallsalz ist ein Beispiel für ein Oxidationsmittel. Monosaccharide, die eine Hemiacetalgruppe enthalten, wie z. B. Glukose, gelten als reduzierende Zucker. In einer wässrigen Lösung liegen Monosaccharide mit Halbacetalgruppen sowohl in der zyklischen als auch in der offenkettigen Form vor, die einen reaktiven Aldehyd enthält. Von diesem Aldehyd wird ein Elektron auf das Kupfer-II-Ion übertragen. Dadurch wird das Kupfer-II-Ion zu Kupfer-I-Ion reduziert und der reduzierende Zucker oxidiert. Da Kupfer-I-Ionen als rostrot angesehen werden, beginnt die Lösung, ihre Farbe zu ändern. In Gegenwart kleiner Mengen Monosaccharid wechselt die Lösung zu grün. Höhere Konzentrationen des Monosaccharids führen dazu, dass mehr Kupfer reduziert wird und sich die Farbe der Lösung dramatischer ändert und schließlich zu einem rötlichen Orange wird.

Stärke kann mit dem normalerweise gelb-braunen Jodindikator nachgewiesen werden. Dieser Indikator enthält verschiedene Polyiodid-Anionenspezies, wie z. B. I-3-negativ, I-5-negativ und I-7-negativ. Die negativ geladenen Jode in jedem Anion wirken als Ladungsdonatoren, während die neutralen Jode als Ladungsakzeptoren wirken. Dabei handelt es sich um einen Ladungstransferkomplex, und Elektronen in diesen Komplexen werden leicht mit Licht auf ein höheres Energieniveau angeregt. Das Licht wird dabei absorbiert und seine Komplementärfarbe kann vom menschlichen Auge gesehen werden. Die Absorptionen der verschiedenen Spezies in dieser Lösung verleihen ihr die gelb-braune Farbe. Wenn eine Stärke zugegeben wird, bildet sie mit den Polyiodid-Anionen einen neuen Ladungstransferkomplex. Dabei fungiert die Stärke als Ladungsdonator und das Polyiodid als Akzeptor. Obwohl die Einzelheiten der Reaktion nicht bekannt sind, wird angenommen, dass sich Jod und Stärke zu einem unendlichen Polyiodid-Homopolymer verbinden. Dieser Komplex absorbiert Licht einer anderen Wellenlänge und färbt die Farbe der Lösung dunkelblau.

Proteine können mit dem Biuret-Reagenz nachgewiesen werden, einer blauen Lösung, die Kupferionen enthält, aber an den in Peptidbindungen enthaltenen Stickstoff bindet und Chelatkomplexe bildet. Chelatkomplexe, an denen drei bis vier Peptidbindungen beteiligt sind, erzeugen eine violette Farbe, die die Farbe der Lösung verändert. Die Intensität der Farbe steht in direktem Zusammenhang mit der Konzentration der Peptidbindungen. Je höher die Konzentration, desto intensiver ist die violette Farbe.

Schließlich können Lipide in einer Lösung mit dem Sudan IV-Test nachgewiesen werden. Sudan IV ist ein Farbstoff, der nicht wasserlöslich ist, aber er ist in Lipiden löslich, so dass er bei Zugabe zu einer Lösung, die Lipide enthält, diese rot färbt.

In diesem Labor bestimmen Sie, welche Makromoleküle sich in den bereitgestellten mysteriösen Lösungen befinden, indem Sie vier verschiedene Indikatorreagenzien verwenden.