Знание того, что такое макромолекулы, является важным шагом к пониманию того, как питательные вещества усваиваются и используются клетками. Термин «макромолекулы» означает просто большие молекулы и относится к четырем различным соединениям: углеводам, липидам, белкам и нуклеиновым кислотам. Каждый из них имеет уникальную структуру и функцию. Давайте сначала поговорим об углеводах.
Все углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода. Те, которые имеют простую структуру, называются моносахаридами или сахарами. Моносахариды могут соединяться, образуя более сложные углеводные цепи, называемые полисахаридами или крахмалом. Нормальная форма крахмала напоминает спиральную пружину из-за углов связи в полимерной цепи.
Следующий тип макромолекул, о котором мы поговорим, — это белок. Белки строятся из цепочек аминокислот, органических соединений, каждое из которых имеет аминогруппу или N-концевую группу на одном конце и карбоксильную группу, или С-концевую на другом. Существует 20 стандартных аминокислот, и хотя все они имеют схожую базовую структуру, каждая из них имеет уникальную боковую цепь, известную как R-группа. Различные аминокислоты могут соединяться вместе, образуя цепь, соединенную пептидными связями, и создавать белок.
Последний класс макромолекул, который мы рассмотрим, – это липиды. Наиболее распространенными типами липидов являются жиры, также называемые триглицеридами, потому что они состоят из молекулы глицерина, связанной с тремя цепочками жирных кислот.
Теперь давайте поговорим об обнаружении этих макромолекул в лабораторных условиях. Реагент Бенедикта обычно используется для обнаружения моносахаридов. Реагент Бенедикта обычно синего цвета, потому что он содержит ионы меди в виде сульфата меди. Эта металлическая соль является примером окислителя. Моносахариды, содержащие гемиацетальную группу, такие как глюкоза, считаются редуцирующими сахарами. В водном растворе моносахариды с гемиацетальными группами существуют как в циклической, так и в разомкнутой форме цепи, которая имеет реакционноспособный альдегид. Из этого альдегида электрон передается иону меди II. Это восстанавливает ион меди II до иона меди I и окисляет редуцирующий сахар. Поскольку ионы меди I имеют ржаво-красный цвет, раствор начнет менять цвет. При наличии небольшого количества моносахарида раствор изменится на зеленый. Более высокие концентрации моносахарида приведут к уменьшению большего количества меди, а цвет раствора изменится более резко, в конечном итоге став красновато-оранжевым.
Крахмалы могут быть обнаружены с помощью обычно желто-коричневого индикатора йода. Этот показатель содержит различные виды полийодидных анионов, такие как I-3 отрицательный, I-5 отрицательный и I-7 отрицательный. Отрицательно заряженные йоды в каждом анионе действуют как доноры заряда, в то время как нейтральные йоды действуют как акцепторы заряда. Это комплекс переноса заряда, и электроны в этих комплексах легко возбуждаются светом до более высокого энергетического уровня. Свет поглощается в процессе, и его дополнительный цвет может быть виден человеческому глазу. Поглощение различных видов в этом растворе придает ему желто-коричневый цвет. При добавлении крахмала он образует новый комплекс переноса заряда с полийодидными анионами. При этом крахмал выступает в качестве донора заряда, а полийодид — в качестве акцептора. Хотя специфика реакции неизвестна, считается, что йод и крахмал соединяются, образуя бесконечный гомополимер полийодида. Этот комплекс поглощает свет разной длины волны, окрашивая цвет раствора в темно-синий.
Белки могут быть обнаружены с помощью реагента Биурета, синего раствора, который содержит ионы меди, но связывается с азотом, обнаруженным в пептидных связях, образуя хелатные комплексы. Хелатные комплексы, включающие от трех до четырех пептидных связей, дают фиолетовый цвет, который изменяет цвет раствора. Интенсивность цвета напрямую связана с концентрацией пептидной связи. Чем больше концентрация, тем интенсивнее будет фиолетовый цвет.
Наконец, липиды могут быть обнаружены в растворе с помощью теста Sudan IV. Sudan IV - это краситель, который не растворяется в воде, но он растворим в липидах, поэтому при добавлении его в раствор, содержащий липиды, он окрашивает их в красный цвет.
В этой лаборатории вы определите, какие макромолекулы входят в состав предоставленных загадочных растворов, используя четыре различных индикаторных реагента.
