Macromolecole

Sapere cosa sono le macromolecole è un passo importante per capire come i nutrienti vengono assorbiti e utilizzati dalle cellule. Il termine macromolecole significa semplicemente grandi molecole e si riferisce a quattro diversi composti, carboidrati, lipidi, proteine e acidi nucleici. Ognuno di questi ha una struttura e una funzione uniche. Parliamo prima dei carboidrati.

Tutti i carboidrati sono composti da carbonio, idrogeno e ossigeno. Quelli con strutture semplici sono chiamati monosaccaridi o zuccheri. I monosaccaridi possono unirsi per formare catene di carboidrati più complesse chiamate polisaccaridi o amido. La forma normale dell'amido assomiglia a una molla a spirale a causa degli angoli di legame nella catena polimerica.

Il prossimo tipo di macromolecola di cui parleremo è la proteina. Le proteine sono costituite da catene di amminoacidi, composti organici che hanno ciascuno un gruppo amminico o N-terminale a un'estremità e un gruppo carbossilico, o C-terminale all'altra. Ci sono 20 amminoacidi standard e, sebbene abbiano tutti una struttura di base simile, ognuno ha una catena laterale unica nota come gruppo R. Diversi amminoacidi possono legarsi insieme per formare una catena collegata da legami peptidici e creare una proteina.

L'ultima classe di macromolecole che esamineremo sono i lipidi. I tipi più comuni di lipidi sono i grassi, chiamati anche trigliceridi perché composti da una molecola di glicerolo collegata a tre catene di acidi grassi.

Ora, parliamo del rilevamento di queste macromolecole in un ambiente di laboratorio. Il reagente di Benedict è comunemente usato per rilevare i monosaccaridi. Il reagente di Benedict è normalmente blu perché contiene ioni rame sotto forma di solfato di rame. Questo sale metallico è un esempio di agente ossidante. I monosaccaridi che contengono un gruppo emiacetalico, come il glucosio, sono considerati zuccheri riducenti. In una soluzione acquosa, esistono monosaccaridi con gruppi emiacetalici sia nella forma ciclica che in quella a catena aperta che ha un'aldeide reattiva. Da questa aldeide, un elettrone viene trasferito allo ione rame II. Questo riduce lo ione rame II a ione rame I e ossida lo zucchero riducente. Poiché gli ioni di rame I sono visti come rosso ruggine, la soluzione inizierà a cambiare colore. In presenza di piccole quantità di monosaccaride, la soluzione cambierà in verde. Concentrazioni più elevate del monosaccaride porteranno a una riduzione di più rame e il colore della soluzione cambierà più drasticamente, diventando infine un arancio rossastro.

Gli amidi possono essere rilevati con l'indicatore di iodio normalmente giallo-marrone. Questo indicatore contiene varie specie di anioni poliioduri come I-3 negativo, I-5 negativo e I-7 negativo. Gli iodio caricati negativamente in ciascun anione agiscono come donatori di carica, mentre gli iodio neutri agiscono come accettori di carica. Questo è un complesso di trasferimento di carica e gli elettroni in questi complessi sono facilmente eccitati con la luce a un livello di energia più elevato. La luce viene assorbita nel processo e il suo colore complementare può essere visto dall'occhio umano. Gli assorbimenti delle diverse specie in questa soluzione sono ciò che gli conferisce il colore giallo-marrone. Quando viene aggiunto un amido, forma un nuovo complesso di trasferimento di carica con gli anioni poliioduro. Con l'amido che funge da donatore di carica e il poliioduro come accettore. Sebbene le specifiche della reazione non siano note, si pensa che lo iodio e l'amido si combinino per formare un omopolimero di poliioduro infinito. Questo complesso assorbe la luce di una diversa lunghezza d'onda, trasformando il colore della soluzione in blu scuro.

Le proteine possono essere rilevate utilizzando il reagente del Biureto, una soluzione blu che contiene ioni rame ma si lega all'azoto presente nei legami peptidici, formando complessi chelati. I complessi chelati che coinvolgono tre o quattro legami peptidici producono un colore viola, che cambia il colore della soluzione. L'intensità del colore è direttamente correlata alla concentrazione del legame peptidico. Maggiore è la concentrazione, più intenso sarà il colore violaceo.

Infine, i lipidi possono essere rilevati in una soluzione utilizzando il test Sudan IV. Sudan IV è un colorante che non è solubile in acqua, ma è solubile in lipidi, quindi quando viene aggiunto a una soluzione contenente lipidi li colora di rosso.

In questo laboratorio, determinerai quali macromolecole sono presenti nelle soluzioni misteriose fornite utilizzando quattro diversi reagenti indicatori.