Saber qué son las macromoléculas es un paso importante para comprender cómo las células absorben y utilizan los nutrientes. El término macromoléculas simplemente significa moléculas grandes y se refiere a cuatro compuestos diferentes, carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Cada uno de ellos tiene una estructura y función únicas. Hablemos primero de los hidratos de carbono.
Todos los carbohidratos están compuestos de carbono, hidrógeno y oxígeno. Aquellos con estructuras simples se llaman monosacáridos o azúcares. Los monosacáridos pueden unirse para formar cadenas de carbohidratos más complejas llamadas polisacáridos o almidón. La forma normal del almidón se asemeja a un resorte en espiral debido a los ángulos de enlace en la cadena polimérica.
El siguiente tipo de macromolécula que discutiremos es la proteína. Las proteínas se construyen a partir de cadenas de aminoácidos, compuestos orgánicos que tienen cada uno un grupo amino o N-terminal en un extremo y un grupo carboxilo, o C-terminal en el otro. Hay 20 aminoácidos estándar y, aunque todos tienen una estructura de base similar, cada uno tiene una cadena lateral única conocida como grupo R. Diferentes aminoácidos pueden unirse para formar una cadena conectada por enlaces peptídicos y crear una proteína.
La última clase de macromoléculas que examinaremos son los lípidos. Los tipos más comunes de lípidos son las grasas, también llamadas triglicéridos porque están compuestas por una molécula de glicerol conectada a tres cadenas de ácidos grasos.
Ahora, hablemos de la detección de estas macromoléculas en un entorno de laboratorio. El reactivo de Benedict se usa comúnmente para detectar monosacáridos. El reactivo de Benedict es normalmente azul porque contiene iones de cobre en forma de sulfato de cobre. Esta sal metálica es un ejemplo de agente oxidante. Los monosacáridos que contienen un grupo hemiacetal, como la glucosa, se consideran azúcares reductores. En una solución acuosa, los monosacáridos con grupos hemiacetal existen tanto en forma cíclica como en cadena abierta que tiene un aldehído reactivo. A partir de este aldehído, se transfiere un electrón al ion cobre II. Esto reduce el ion de cobre II a ion de cobre I y oxida el azúcar reductor. Debido a que se considera que los iones de cobre I son de color rojo óxido, la solución comenzará a cambiar de color. En presencia de pequeñas cantidades de monosacárido, la solución cambiará a verde. Las concentraciones más altas del monosacárido harán que se reduzca más cobre y el color de la solución cambiará más drásticamente, convirtiéndose finalmente en un naranja rojizo.
Los almidones se pueden detectar con el indicador de yodo normalmente amarillo-marrón. Este indicador contiene varias especies de aniones de poliyoduro, como I-3 negativo, I-5 negativo e I-7 negativo. Los yodos cargados negativamente en cada anión actúan como donantes de carga, mientras que los yodos neutros actúan como aceptores de carga. Este es un complejo de transferencia de carga y los electrones en estos complejos se excitan fácilmente con la luz a un nivel de energía más alto. La luz se absorbe en el proceso y su color complementario puede ser visto por el ojo humano. Las absorciones de las diferentes especies en esta solución son las que le dan el color amarillo-marrón. Cuando se agrega un almidón, forma un nuevo complejo de transferencia de carga con los aniones de poliyoduro. Con el almidón actuando como donante de carga y el poliyoduro como aceptor. Si bien no se conocen los detalles de la reacción, se cree que el yodo y el almidón se combinan para formar un homopolímero de poliyoduro infinito. Este complejo absorbe la luz de una longitud de onda diferente, convirtiendo el color de la solución en azul oscuro.
Las proteínas se pueden detectar utilizando el reactivo de Biuret, una solución azul que contiene iones de cobre pero se une al nitrógeno que se encuentra en los enlaces peptídicos, formando complejos de quelatos. Los complejos de quelatos que involucran de tres a cuatro enlaces peptídicos producen un color violeta, que cambia el color de la solución. La intensidad del color está directamente relacionada con la concentración del enlace peptídico. Cuanto mayor sea la concentración, más intenso será el color violeta.
Por último, los lípidos pueden detectarse en una solución mediante la prueba Sudán IV. Sudan IV es un colorante que no es soluble en agua, pero sí en lípidos, por lo que cuando se añade a una solución que contiene lípidos los tiñe de rojo.
En este laboratorio, determinará qué macromoléculas se encuentran en las soluciones misteriosas proporcionadas utilizando cuatro reactivos indicadores diferentes.
