Wiedza o tym, czym są makrocząsteczki, jest ważnym krokiem do zrozumienia, w jaki sposób składniki odżywcze są wchłaniane i wykorzystywane przez komórki. Termin makrocząsteczki oznacza po prostu duże cząsteczki i odnosi się do czterech różnych związków: węglowodanów, lipidów, białek i kwasów nukleinowych. Każdy z nich ma unikalną strukturę i funkcję. Porozmawiajmy najpierw o węglowodanach.
Wszystkie węglowodany składają się z węgla, wodoru i tlenu. Te o prostej budowie nazywane są cukrami prostymi lub cukrami. Monosacharydy mogą łączyć się, tworząc bardziej złożone łańcuchy węglowodanowe zwane polisacharydami lub skrobią. Normalna forma skrobi przypomina zwinięta sprężynę ze względu na kąty wiązania w łańcuchu polimerowym.
Kolejnym typem makrocząsteczki, który omówimy, jest białko. Białka są zbudowane z łańcuchów aminokwasów, związków organicznych, z których każdy ma grupę aminową lub N-koniec na jednym końcu i grupę karboksylową lub C-koniec na drugim. Istnieje 20 standardowych aminokwasów i chociaż wszystkie mają podobną strukturę zasadową, każdy z nich ma unikalny łańcuch boczny znany jako grupa R. Różne aminokwasy mogą łączyć się ze sobą, tworząc łańcuch połączony wiązaniami peptydowymi i tworząc białko.
Ostatnią klasą makrocząsteczek, którą będziemy badać, są lipidy. Najczęstszymi rodzajami lipidów są tłuszcze, zwane również trójglicerydami, ponieważ składają się z cząsteczki glicerolu połączonej z trzema łańcuchami kwasów tłuszczowych.
Porozmawiajmy teraz o wykrywaniu tych makrocząsteczek w warunkach laboratoryjnych. Odczynnik Benedicta jest powszechnie stosowany do wykrywania cukrów prostych. Odczynnik Benedicta jest zwykle niebieski, ponieważ zawiera jony miedzi w postaci siarczanu miedzi. Ta sól metalu jest przykładem środka utleniającego. Cukrów prostych, które zawierają grupę półacetalową, taką jak glukoza, są uważane za cukry redukujące. W roztworze wodnym cukrów prostych z grupami półacetalowymi występują zarówno w postaci cyklicznej, jak i o otwartym łańcuchu, która zawiera reaktywny aldehyd. Z tego aldehydu elektron jest przenoszony do jonu miedzi II. To redukuje jon miedzi II do jonu miedzi I i utlenia cukier redukujący. Ponieważ jony miedzi I są postrzegane jako rdzawoczerwone, roztwór zacznie zmieniać kolor. W obecności niewielkich ilości cukrów prostych roztwór zmieni kolor na zielony. Wyższe stężenia monosacharydu doprowadzą do zmniejszenia ilości miedzi, a kolor roztworu zmieni się bardziej dramatycznie, ostatecznie stając się czerwonawo-pomarańczowy.
Skrobie można wykryć za pomocą zwykle żółto-brązowego wskaźnika jodu. Wskaźnik ten zawiera różne rodzaje anionów polijodkowych, takie jak I-3 ujemny, I-5 ujemny i I-7 ujemny. Ujemnie naładowane jody w każdym anionie działają jako donatory ładunku, podczas gdy neutralne jody działają jako akceptory ładunku. Jest to kompleks przenoszenia ładunku, a elektrony w tych kompleksach są łatwo wzbudzane światłem do wyższego poziomu energetycznego. Światło jest pochłaniane w tym procesie, a jego dopełniający kolor może być widziany przez ludzkie oko. Absorpcje różnych gatunków w tym roztworze nadają mu żółto-brązowy kolor. Po dodaniu skrobi tworzy ona nowy kompleks przenoszenia ładunku z anionami polijodku. Przy czym skrobia działa jako donator ładunku, a polijodek jako akceptor. Chociaż specyfika reakcji nie jest znana, uważa się, że jod i skrobia łączą się, tworząc nieskończony homopolimer polijodku. Kompleks ten pochłania światło o innej długości fali, zmieniając kolor roztworu na ciemnoniebieski.
Białka można wykryć za pomocą odczynnika Biureta, niebieskiego roztworu, który zawiera jony miedzi, ale wiąże się z azotem znajdującym się w wiązaniach peptydowych, tworząc kompleksy chelatowe. Kompleksy chelatowe składające się z trzech do czterech wiązań peptydowych wytwarzają fioletowy kolor, który zmienia kolor roztworu. Intensywność koloru jest bezpośrednio związana ze stężeniem wiązań peptydowych. Im większe stężenie, tym intensywniejszy będzie fioletowy kolor.
Wreszcie, lipidy można wykryć w roztworze za pomocą testu Sudan IV. Sudan IV to barwnik, który nie jest rozpuszczalny w wodzie, ale jest rozpuszczalny w lipidach, więc po dodaniu do roztworu zawierającego lipidy zabarwi je na czerwono.
W tym laboratorium określisz, które makrocząsteczki znajdują się w dostarczonych tajemniczych roztworach, używając czterech różnych odczynników wskaźnikowych.
