biomoléculas_ glúcidos, hidratos de carbono o carbohidratos

8/6/2019 Biomolculas_ glcidos, hidratos de carbono o carbohidratos

1/9

Biomolculas: glcidos, hidratos de carbono o carbohidratos

Autores: Silvia Cerdeira, Helena Ceretti y Eduardo Reciulschi

Responsable disciplinar: Silvia Blaustein

rea disciplinar: Qumica

Temtica: Macromolculas de importancia biolgica y

biotecnolgica

Nivel: Secundario, ciclo superior

Secuencia didctica elaborada por Educ.ar

Propsitos generales

? Promover el uso de los equipos porttiles en el proceso de enseanza y aprendizaje.

? Promover el trabajo en red y colaborativo, la discusin y el intercambio entre pares, la realizacin en conjunto de la

propuesta, la autonoma de los alumnos y el rol del docente como orientador y facilitador del trabajo.

? Estimular la bsqueda y seleccin crtica de informacin proveniente de diferentes soportes, la evaluacin y validacin,

el procesamiento, la jerarquizacin, la crtica y la interpretacin.

Introduccin a las actividades

Seguramente, algunos de estos nombres les resulten conocidos: almidn, celulosa, sacarosa, lactosa, glucosa,

glucgeno, fructosa. Todos ellos pertenecen a la gran familia de biomolculas de los glcidos, hidratos de carbono o

carbohidratos.

Los carbohidratos son indispensables para la vida. Las plantas sintetizan almidn y celulosa a partir de CO2, H2

O y energa solar mediante el proceso de fotosntesis. La celulosa es un material estructural de la pared celular de las plantas. En los vegetales, el almidn cumple funciones de reserva de energa. En los animales, esa funcin

la desempea el glucgeno.

La familia de los glcidos tiene como protagonistas tan solo a tres elementos de la tabla peridica (vean la secuenci

a didcticaTabla peridica): carbono, hidrgeno y oxgeno. Adems, al igual que en el agua (H2O), la proporcin entre

tomos de hidrgeno y oxgeno es siempre 2:1. La frmula general de todos ellos es Cn(H2O)m, de donde deriva el

nombre hidratos de carbono.

Se puede organizar a los carbohidratos en 2 grandes grupos: los azcares simples o monosacridos (glucosa,

fructosa, ribosa, etc.), solubles en agua, y los polmeros de condensacin, conocidos como polisacridos (almid

Nuevamente, la naturaleza sorprende con su habilidad para construir una gran diversidad de compuestos conestructuras, propiedades y funciones diferentes a partir de un conjunto muy acotado de elementos y reglas de

construccin. En esta secuencia de actividades visitarn a esta familia de compuestos.

Objetivos de las actividades

Que los alumnos:


2/9

adquieran conocimientos generales sobre la estructura qumica de los hidratos de carbono y sus formas de

representacin;

visualicen la estructura de monosacridos y polisacridos empleando herramientas informticas (programa

para representar molculas) ;

extraigan almidn de productos vegetales (papa, mandioca, banana, etc.) y lo identifiquen a travs de

ensayos sencillos de laboratorio (reaccin con yodo, hidrlisis cida y deteccin de glucosa con herramientas

comerciales);

obtengan biopelculas de almidn y estudien algunas propiedades interesantes (retencin de colorantes,

solubilidad en agua, elasticidad).

Actividad 1:

Los monosacridos se clasifican en funcin de la cantidad de tomos de C que poseen: triosas (3 tomos de

C), pentosas (5 tomos de C), hexosas (6 tomos de C). Todos ellos tienen en su estructura al menos 2 grupos alcoho

l (OH) y un grupo carbonilo (-CO). La frmula mnima de estos compuestos es CH2O. Dado que la frmula molecular

es un mltiplo de la frmula mnima, las triosas tendrn la frmula molecular C3H6O3.

Qu frmula molecular tendrn los monosacridos de 6 tomos de C (hexosas)?

En este punto podran preguntarse si dentro de la familia de los monosacridos hay ms de un compuesto que

responda a la frmula molecular C6H12O6. La respuesta es s, vean un ejemplo:

Figura 1. Glucosa (izquierda) y fructosa (derecha) (proyeccin de Fischer)

Si juegan a buscar las similitudes y diferencias con las estructuras de las dos hexosas representadas en la Figura 1,

descubrirn que en la glucosa, el grupo carbonilo (-C=O) est en el tomo de C1 (por lo tanto es un grupo aldehd

o), mientras que en la fructosa est en el C2 (es un grupo cetona). Ambos compuestos son ismeros (vean la

secuencia didcticaHidrocarburos).

Debido a la presencia de varios grupos funcionales polares, los monosacridos son solubles en agua (vean la

secuencia didcticaFuerzas intermoleculares II). Pero adems, en solucin acuosa, estos compuestos experimenta

n una reaccin qumica intramolecular debido a que poseen dos grupos funcionales diferentes (alcohol y carbonilo) e

n la misma molcula. Esta reaccin conduce a la formacin de una estructura cclica. En el caso de la glucosa,

la reaccin entre el grupo carbonilo de C1 y el grupo oxhidrilo del C5 conduce a la formacin de un anillo de

6 miembros (piranosa). En cambio, en la fructosa la reaccin entre el grupo carbonilo de C2 y el grupo oxhidrilo de C5

genera un anillo de 5 miembros (furanosa) (vean la Figura 2, izquierda y derecha respectivamente).


3/9

Figura 2. Estructura cclica de la glucosa (izq.) y fructosa (der.). Los tomos de C se omiten en la representaci

1. Vuelvan al juego de las similitudes y diferencias, en qu se diferencian las 2 hexosas de la Figura 3?

Figura 3. Estructura cclica de la a-glucosa (izq.) y b-glucosa (der.). Representacin de Haworth.

La formacin de la estructura cclica genera otro tipo de isomera, pues restringe la rotacin en torno al C1. Noten que

la orientacin del grupo OH es la nica diferencia entre la a-glucosa y la b-glucosa. Vern que esta diferencia tiene un

efecto significativo en la estructura de los polmeros de glucosa.

Los monosacridos forman estructuras 3D. Han visto 2 formas de representacin, proyeccin de Fischer (Figura 1) y

representacin de Haworth (Figuras 2 y 3). Hay una tercera manera de representar estas molculas que permite unamejor visualizacin espacial, se trata de la forma silla (vean la Figura 4):


4/9

Figura 4. Estructura cclica de la a-glucosa (izq.) y b-glucosa (der.). Representacin en silla.

2 Utilicen el programa ChemSketch versin 12.01. Vayan a la solapa Template y visualicen las diferentes

formas de representacin (proyeccin de Fischer, Haworth y silla) de los monosacridos. Seleccionen, por

ejemplo, la estructura de la glucosa y empleen la opcin 3D Viewer para visualizar la forma en 3D (como se

muestra en la Figura 4). Tambin es posible rotar la molcula.

a) Si disponen de material didctico para armar modelos moleculares, representen las molculas.

Como su nombre lo indica, un disacrido es una molcula formada por la unin de 2 monosacridos mediante una

reaccin de condensacin. El azcar de mesa o sacarosa es un disacrido que contiene en su estructura un anillo de

piranosa y uno de fructosa unidos por un enlace glicosdico (Figura 5):

Figura 5. Representacin de la sacarosa

Cuando se trata la sacarosa en medio cido (con HCl por ejemplo) o con enzimas que rompen el enlace glicosdico

(invertasa) entre las 2 unidades, se obtiene a-glucosa y b-fructosa.

3. La sacarosa es el disacrido de mayor importancia comercial. Busquen informacin sobre el proceso de

produccin.

a) Usen el programa Google Earth e identifiquen en un mapa las zonas de la Argentina donde se produce

sacarosa.

b) Busquen qu otros pases son productores de azcar de mesa.

4. La leche humana y de vaca tiene un disacrido llamado lactosa en una concentracin de 4-8 %

aproximadamente. La hidrlisis de la lactosa produce b-galactosa y b-glucosa. Algunos nios nacen con una

enfermedad que se llama galactosemia: presentan deficiencia de la enzima que isomeriza (transforma) la

galactosa en glucosa y no pueden digerir la leche.

a) Representen las estructuras de ambos monosacridos empleando el programa ChemSketch.


5/9

b) Investiguen acerca de la existencia de productos lcteos que no contengan lactosa, que puedan servir de

alimento para las personas que padecen esta enfermedad.

La maltosa es un disacrido que se obtiene por hidrlisis parcial del almidn. A su vez, cuando se hidroliza este

disacrido se obtienen 2 unidades de a-glucosa.

5. Empleando el programa Writer o Word de sus equipos porttiles, armen una tabla que contenga la siguiente

informacin para los tres disacridos vistos: nombre del disacrido, unidades de monosacrido que lo

constituyen, fuente de obtencin.

Actividad 2:

Las molculas de glucosa se unen entre s de diferentes modos formando polmeros naturales, como el almidn,

el glucgeno o la celulosa (vean la secuencia didcticaPolmeros I).

La naturaleza es una fbrica de almidn: este polmero es producido por las plantas verdes fotosintticas (vean la

Figura 6):

Figura 6. Esquema acerca de la produccin e hidrlisis del almidn en los vegetales

Se sabe que el almidn es un polisacrido, insoluble en agua. El monmero que constituye este polmero es la a

-glucosa (vean la Actividad 1). Pero cmo es la estructura del almidn? Cuando se analiza el almidn se descu

bre que es una mezcla de 2 tipos diferentes de polmeros de a-glucosa: la amilasa (Figura 7) y la amilopectina (Figura

8).


6/9

Figura 7. Representacin de la amilosa.

Figura 8. Representacin de la amilopectina.

El almidn encuentra una gran variedad de aplicaciones industriales, algunas de ellas se indican en la Figura 9.


7/9

Figura 9. Aplicaciones industriales del almidn

1. Es posible obtener almidn a partir de productos naturales. Si disponen de conexin a Internet, miren el

siguiente video donde se describe la obtencin de almidn a partir de papa, maz y arroz. Tambin se comparan

las propiedades de gelificacin, una propiedad funcional:

http://www.youtube.com/watch?v=25VOaenld8k&feature=related(10:47 minutos).

1. Tomen fotografas secuenciales de las experiencias para realizar.

Parte A. Extraccin de almidn en el laboratorio

Materiales

Papa, mandioca, arroz, maz.

2 o ms vasos de precipitados de 1 L, o recipientes de cocina (tipo hervidor).

Colador de cocina de malla fina.

Trozo de gasa de paal.

Licuadora.

Cuchillo.

Cuchara.

Agua (destilada preferentemente).

Balanza de cocina (opcional).

Procedimiento
http://www.youtube.com/watch?v=25VOaenld8k&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=25VOaenld8k&feature=related


8/9

1. Remojen el vegetal en agua. Si se emplea papa, previamente deben pelarla y cortarla en pequeos trozos.

2. Licuen la mezcla.

3. Coloquen la pasta obtenida empleando un colador de cocina de malla fina o un trozo de gasa.

4. Dejen reposar el lquido filtrado para que decante el almidn.

5. Sequen el slido blanco obtenido.

6. Pesen el producto seco.

Parte B. Gelificacin (vean la secuencia didcticaPolmeros II)

Materiales

Tubos de ensayo de vidrio borosilicato.

Vaso de precipitados o jarro lechero para calentar.

Mechero u hornalla.

Termmetro.

Marcador de tinta indeleble.

Cpsula de Petri o bandeja plana de vidrio o aluminio.

Regla.

1. Preparen una solucin acuosa al 8 % de almidn, extrado de las diversas fuentes. Rotulen los tubos para

identificar la fuente de almidn.

2. Trasvasen a un tubo de ensayos de vidrio Pirex (o borosilicato) y calienten en bao de agua. Pongan el

termmetro en el bao de agua.

3. Registren la temperatura a la cual gelifica cada tipo de almidn.

4. Formen una pelcula de almidn gelificado, vertiendo la mezcla luego de haberla calentado a su

temperatura de gelificacin ptima en una superficie plana.

5. Dejen enfriar.

Parte C. Propiedades del gel

1. Comprueben la extensibilidad de la pelcula de almidn gelificado midiendo con la regla cunto se estira

hasta romperse.

2. Pueden incorporar un colorante para alimentos (azul brillante por ejemplo) para obtener un gel coloreado.Luego pueden dejar el gel sumergido en agua para ver si libera el colorante.

3. Agreguen al gel amilasa (presente en la saliva) y dejen actuar unos minutos.

4. Agreguen unas gotas de tintura de I2/KI y verifiquen la formacin o no de un color azul. Hagan un ensayo

testigo sin amilasa.

Actividad 3:


9/9

1. Miren el captulo Madera del programaMateriales y materias primas(Canal Encuentro) para recopilar

informacin vinculada con la celulosa, otro importante polmero de la glucosa.

2. Utilicen el programa Impress o el PowerPoint de sus equipos porttiles para armar un pster sobre glcidos.

a) Organicen convenientemente la informacin desarrollada (estructura qumica, propiedades, aplicaciones,

fuentes naturales, etc.) a lo largo de esta secuencia didctica. Incluyan el material obtenido en las actividades

experimentales y en el uso de los programas y fuentes de informacin consultados.

Enlaces de inters y utilidad para el trabajo

Actividad: Polmeros I

Actividad: Polmeros II

Actividad: Qumica orgnica I

Actividad: Unin covalente I

Actividad: Unin covalente II

Actividad: Unin covalente III

Actividad: Fuerzas Intermoleculares

Bibliografa recomendada

H. Ceretti y A. Zalts.Experimentos en contexto. Buenos Aires. Pearson Educacin. 2000.

Webgrafa recomendada

http://escritoriodocentes.educ.ar/cie_acd_chemsketch_free.html, acceso al programa Chem Sketch (versin 12).

http://www.taringa.net/posts/tv-pelculas-series/5568531/_Encuentro_-Materiales-y-Materias-Primas---Madera-_TV-rip_.htmlDocumental del Canal Encuentro sobre polmeros Nota:el programa no est on-line.

International Starch Institute:http://www.starch.dk/

London South Bank University:http://www.lsbu.ac.uk/water/hysta.html

FAO:http://www.fao.org/ag/esp/revista/9809/spot3.htm
http://escritoriodocentes.educ.ar/cie_acd_chemsketch_free.htmlhttp://www.taringa.net/posts/tv-pel%EF%BF%BDlas-series/5568531/_Encuentro_-Materiales-y-Materias-Primas---Madera-_TV-rip_.htmlhttp://www.taringa.net/posts/tv-pel%EF%BF%BDlas-series/5568531/_Encuentro_-Materiales-y-Materias-Primas---Madera-_TV-rip_.htmlhttp://www.starch.dk/http://www.lsbu.ac.uk/water/hysta.htmlhttp://www.fao.org/ag/esp/revista/9809/spot3.htmhttp://www.fao.org/ag/esp/revista/9809/spot3.htmhttp://www.lsbu.ac.uk/water/hysta.htmlhttp://www.starch.dk/http://www.taringa.net/posts/tv-pel%EF%BF%BDlas-series/5568531/_Encuentro_-Materiales-y-Materias-Primas---Madera-_TV-rip_.htmlhttp://www.taringa.net/posts/tv-pel%EF%BF%BDlas-series/5568531/_Encuentro_-Materiales-y-Materias-Primas---Madera-_TV-rip_.htmlhttp://escritoriodocentes.educ.ar/cie_acd_chemsketch_free.html

biomoléculas_ glúcidos, hidratos de carbono o carbohidratos

Documents