Macromoleculen

Weten wat macromoleculen zijn, is een belangrijke stap om te begrijpen hoe voedingsstoffen worden opgenomen en gebruikt door cellen. Het begrip macromoleculen betekent eenvoudigweg grote moleculen en verwijst naar vier verschillende verbindingen, koolhydraten, lipiden, eiwitten en nucleïnezuren. Elk van deze heeft een unieke structuur en functie. Laten we het eerst hebben over koolhydraten.

Alle koolhydraten bestaan uit koolstof, waterstof en zuurstof. Die met eenvoudige structuren worden monosachariden of suikers genoemd. Monosachariden kunnen zich verenigen om complexere koolhydraatketens te vormen die polysachariden of zetmeel worden genoemd. De normale vorm van zetmeel lijkt op een opgewonden veer vanwege de bindingshoeken in de polymeerketen.

Het volgende type macromolecuul dat we zullen bespreken is eiwit. Eiwitten worden gebouwd uit ketens van aminozuren, organische verbindingen die elk een aminogroep of N-terminaal aan het ene uiteinde en een carboxylgroep of C-terminaal aan het andere uiteinde hebben. Er zijn 20 standaard aminozuren en hoewel ze allemaal een vergelijkbare basisstructuur hebben, heeft elk een unieke zijketen die bekend staat als de R-groep. Verschillende aminozuren kunnen zich aan elkaar verbinden om een keten te vormen die verbonden is door peptidebindingen en zo een eiwit te creëren.

De laatste klasse van macromoleculen die we zullen bekijken zijn lipiden. De meest voorkomende typen lipiden zijn vetten, ook wel triglyceriden genoemd omdat ze bestaan uit een glycerolmolecuul verbonden aan drie vetzuurketens.

Laten we het nu hebben over het detecteren van deze macromoleculen in een laboratoriumomgeving. Benedict's Reagens wordt vaak gebruikt om monosachariden te detecteren. Benedict's Reagens is normaal gesproken blauw omdat het koperionen bevat in de vorm van kopersulfaat. Dit metaalzout is een voorbeeld van een oxidatiemiddel. Monosachariden die een hemiacetaalgroep bevatten, zoals glucose, worden beschouwd als reducerende suikers. In een waterige oplossing bestaan monosachariden met hemiacetaalgroep zowel in de cyclische als open ketenvorm, die een reactieve aldehyde heeft. Vanuit deze aldehyde wordt een elektron overgedragen naar het koper II-ion. Dit reduceert het koper II-ion tot koper I-ion en oxideert de reducerende suiker. Omdat koper I-ionen roestrood zijn, zal de oplossing van kleur beginnen te veranderen. In aanwezigheid van kleine hoeveelheden monosacharide zal de oplossing groen worden. Hogere concentraties van de monosacharide zullen ertoe leiden dat meer koper wordt gereduceerd en de kleur van de oplossing zal dramatischer veranderen, uiteindelijk roodachtig oranje worden.

Zetmelen kunnen worden gedetecteerd met de normaal gesproken geel-bruine jodiumindicator. Deze indicator bevat verschillende soorten polyjodide-anionen zoals I-3 negatief, I-5 negatief en I-7 negatief. De negatief geladen jodiums in elk anion fungeren als ladingsdonoren terwijl de neutrale jodiums als ladingsacceptoren fungeren. Dit is een ladingsoverdrachtcomplex en elektronen in deze complexen worden gemakkelijk met licht naar een hoger energieniveau opgewonden. Het licht wordt hierbij geabsorbeerd en het complementaire kleur kan worden waargenomen door het menselijk oog. De absorpties van de verschillende soorten in deze oplossing geven hem de geel-bruine kleur. Wanneer zetmeel wordt toegevoegd, vormt het een nieuw ladingsoverdrachtcomplex met de polyjodide-anionen. Met het zetmeel als ladingsdonor en het polyjodide als acceptor. Hoewel de specifieke details van de reactie niet bekend zijn, wordt aangenomen dat jodium en zetmeel zich combineren tot een oneindige polyjodide-homopolymeer. Dit complex absorbeert licht van een andere golflengte en verandert de kleur van de oplossing in donkerblauw.

Eiwitten kunnen worden gedetecteerd met behulp van Biuret's Reagens, een blauwe oplossing die koperionen bevat, maar die zich bindt aan het stikstof dat in peptidebindingen voorkomt, waardoor chelaatcomplexen worden gevormd. Chelaatcomplexen met betrokkenheid van drie tot vier peptidebindingen produceren een violette kleur, die de kleur van de oplossing verandert. De intensiteit van de kleur hangt direct samen met de concentratie van de peptidebindingen. Hoe hoger de concentratie, hoe intenser de violette kleur zal zijn.

Ten slotte kunnen lipiden in een oplossing worden gedetecteerd met behulp van de Sudan IV-test. Sudan IV is een kleurstof die niet oplosbaar is in water, maar wel oplosbaar in lipiden, dus wanneer het wordt toegevoegd aan een oplossing die lipiden bevat, zal het deze rood kleuren.

In dit laboratorium zult u bepalen welke macromoleculen zich in de verschafte mysterieuze oplossingen bevinden met behulp van vier verschillende indicatorreagensen.