Dra. Delia Laime c.;Depto. de Biologa; Facultad de Ciencias dlaime@uta.cl

Gua 2 de Laboratorio de Biologa Humana 2015

Elementos y Biomolculas

Nutricin y Diettica

Se conocen alrededor de 119 elementos, y de ellos slo 92 son considerados

naturales. Y estos 27 estn presente en el reino animal, son los ms pequeos de la

tabla peridica.

Estos elementos se clasifican segn el grado de abundancia en la materia

viva, los ms abundantes son: oxgeno (O), carbono (C), hidrgeno (H), nitrgeno

(N), azufre (S) y fsforo (P) los denominados elementos PRIMARIOS.

Otros elementos denominados ELEMENTOS SECUNDARIOS donde se

encuentran el Potasio (K+); Sodio (Na+); Magnesio (Mg+); Calcio (Ca++); Cloro (Cl-) y

Yodo (I), estos se hallan en menor cantidad que los primarios y poseen carga

elctrica. Existen otros elementos an ms escasos los llamados elementos

TRAZAS que juegan un rol especial en la qumica de

la clula. La Organizacin Mundial de la Salud (OMS 1996) consider los

siguientes elementos trazas esenciales para la salud humana: estos corresponden a

el Hierro (Fe); zinc (Zn); Cromo (Cr); Cobalto (Co); Selenio (Se) Cobre (Cu);

Molibdeno (Mo); y un segundo grupo de elemento UNTRATRAZAS como ser el

Silicio (Si); Manganeso (Mn); Nquel (Ni); Boro (B) y el Vanadio (Va).

Las concentraciones de los diversos iones varan en el Lquido Intracelular

(LIC) y Extracelular (LEC). As la clula presenta una alta concentracin de potasio

en el LIC, mientras que el sodio y el cloruro se encuentran mayoritariamente

localizados en el LEC.

La concentracin de Ca++ libre en el

citoplasma es mucho ms bajo que el nivel

extracelular. El Ca++ se mueve continuamente en

la clula, debido a la pendiente del gradiente

electroqumico a travs de la membrana. Es

importante que la clula mantenga el gradiente

de concentracin y esto lo logra manteniendo el

flujo de calcio. Este calcio es bombeado fuera

de la clula por la Ca++ATPasa.

El calcio libre existente en la clula se

reduce al combinarse con los fosfatos para

formar precipitados insolubles, tambin al unirse

a la calmodulina y a otras macromolculas.

Los anines dominantes de las clulas son los fosfatos, y los bicarbonatos.

Pero la mayor cantidad de los fosfatos del cuerpo est unido en forma de

fosfolpidos, nucletidos y fosfoprotenas. El fosfato primario (H2PO4) y fosfato

secundario (HPO4), contribuyen al mecanismo de buffer, estabilizando la sangre y el

lquido tisular.

Los tomos de carbono, los cuales interactan entre s y con otros elementos

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por medio de los diversos enlaces qumicos: covalentes fuertes, enlaces dbiles de

hidrgeno, enlaces inicos, enlaces de Van der Waals y por interacciones

hidrofbicas, son los formadores de los bloques constitutivos moleculares de la

estructura, funcin y regulacin celular.

Los elementos como el hidrgeno, oxgeno, nitrgeno, fsforo, azufre y

algunos metales estructuran las molculas orgnicas de importancia biolgica tal

como los carbohidratos, lpidos, protenas, cidos nucleicos y es por ello que resulta

complejo demostrar su presencia en forma aislada.

Objetivos:

- Identificar mediante pruebas sencillas la presencia de algunos de los

bioelementos primarios, secundarios.

ACTIVIDAD PRCTICA:

1.- Reconocimiento de Carbono:

- Baar las paredes de un vaso pp. con 1 ml de Hidrxido de bario.

- Luego rpidamente exhalar dentro den vaso ms o menos 5 veces.

- Observe y anote sus observaciones.

- Observacin del resultado: - --------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------

2.- Reconocimiento de Hidrgeno y Oxgeno:

- En un vidrio de reloj grande prex colocar 1 gramos de sacarosa, calentar hasta

que el producto se carbonice y emita vapores, retirar el mechero y colocar un

embudo boca abajo sobre el vidrio de reloj, comprobar con un trozo de papel o

barrilla de agitacin el empaamiento con el vapor d agua desprendido.

- Observacin del resultado:

- --------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------

3.- Reconocimiento de Cloruros:

Tubo control:

- Colocar en un tubo de ensayo limpio y seco 1 mL de solucin de cloruro de calcio.

- Luego agregue 2 gotas de nitrato de plata.

- Observacin del resultado:

- ------------------------------------------------------------------------------------

- ------------------------------------------------------------------------------------

Tubo experimental: Montar la siguiente batera de tres tubos.

- Colocar en el 1 tubo de ensayo limpio y seco, 4 ml de suero de leche.

- Colocar en el 2 tubo de ensayo limpio y seco, 4 ml de agua potable.

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- Colocar en el 3 tubo de ensayo limpio y seco , 4 ml de agua mineral sin gas

- Observacin de los resultados:

-

- 1---------------------------------------------------------------------------------

- 2--------------------------------------------------------------------------------

- 3--------------------------------------------------------------------------------

BIOMOLECULAS

I. LOS GLUCIDOS: La clula est formada por la unin de elementos como es el

caso del hidrgeno, carbono y oxgeno que dan origen a la formacin de molculas

complejas inorgnicas, como el agua y las sales minerales de los cuales los ms

importantes son los cloruros, carbonatos, bicarbonatos, fosfatos y sulfatos; stas

molculas inorgnicas no poseen carbono orgnico en su estructura. Las molculas

de origen orgnico poseen carbono orgnico en su estructura, estos son los

carbohidratos, lpidos, protenas, y cidos nucleicos, de gran importancia biolgica.

II. Los glcidos estn formados bsicamente por monosacridos; es decir cadenas de

tomos de carbono, de tres a siete unidades de largo. Estos carbohidratos tienen

varios grupos hidroxilos (que es un alcohol) -OH y un grupo que puede ser aldehdo

(-CHO), o bien, un grupo ceto (-CO). Estos grupos funcionales son los responsables

del alto grado de solubilidad en agua y dulzura. Tenemos como molcula bsica a

los Monosacridos: glucosa, fructosa, galactosa (hexosas), ribosa, desoxirribosa

(pentosas). Los monosacridos pueden unirse entre s mediante un proceso de

sntesis de condensacin, liberando una molcula de agua, formando el enlace C-O-

C entre dos unidades bsicas, dando origen a los disacridos. La sacarosa es un

disacrido que se forma por la condensacin de glucosa y fructosa, otros ejemplos

son: lactosa, maltosa. De estas sucesivas condensaciones pueden formarse muchas

uniones hasta formar los polisacridos.

III. En la especie humana el principal polisacrido es el glucgeno, en las plantas estn

el almidn y la celulosa. Todos estos tienen como monmero bsico a la glucosa.

Prueba de Benedict y Fehling.

Los reactivos de Benedict y Fehling son soluciones alcalinas de sulfato de

cobre de un color azul intenso, de composicin ligeramente distintas. Cuando se

oxida un aldehdo con el reactivo de Benedict y Fehling, se obtiene u precipitado

rojo ladrillo de xido cuproso (Cu2O). La reaccin con acetaldehdo es:

El acetaldehdo se oxida a cido actico; los iones cpricos (Cu+2) se reducen a

iones cuprosos (Cu+).

ACTIVIDAD PRCTICA:

- Macerar por separado en morteros, manzana, mandarina, pltano, uva, limn,

tuna, choclo y papa con 30 ml de agua destilada, filtrar con un trozo de gasa en

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diferentes vasos pp previamente rotulados para no confundirlos.

- Luego muela en el mortero los siguientes sustratos, man, almendras, palta y

chocolate blanco, djelos al resguardo para ser utilizados en las actividades

posteriores

- Posteriormente rotule sus tubos de ensayo, dependiendo de la actividad y trabaje

con los filtrados. En ellos reconocer la presencia de glcidos.

1.- Reconocimiento de Monosacridos:

Tubo control:

- En un tubo de ensayo coloque 1 ml de Felhing A y 1 ml de Felhing B, luego

agregue 1 ml de solucin de glucosa al 10 %. Lleve a Bao Mara, para catalizar

la reaccin.

Tubos experimentales:

- Rotule tubos de ensayo del 1 al 6, identificando el nombre del sustrato.

- Agregue a los diferentes tubos del 1 al 6, 1 ml de los diferentes filtrados como:

manzana, mandarina, pltano, uva, limn y tuna, y 1 ml del reactivo de Felhing

A y 1 ml del B, de igual forma como los utilizados para los tubos controles.

- Luego llvelos a Bao Mara, durante unos minutos (de 2 a 4 min).

2.- Reconocimiento de Disacridos:

Tubos controles:

- Coloque en un tubo de ensayo 1 ml de solucin de maltosa al 10 % y agregue 2

ml de Benedict. Luego coloque a bao Mara durante 3 minutos.

Tubos experimentales:

- Coloque a los tubos enumerados (del 1'al 6'), 1 ml de los diferentes filtrados

(manzana, mandarina, pltano, uva, limn y tuna). Luego agregue el reactivo de

Benedict y llvelo a bao Mara por 3 minutos.

3.- Reconocimiento de Polisacridos: Debe usar filtrados de papa, choclo y

papel.

Tubo control:

- Coloque en un tubo de ensayo limpio y seco 2 ml de solucin de almidn, luego

agregue 5 gotas de Lugol y observe la formacin del color azul intenso que

demuestra la reaccin positiva.

Tubo experimental:

- Rotule 5 tubos de ensayo, luego coloque en 1 tubo 1 ml de filtrado de papa, al 2

filtrado de choclo, al 3 maicena, al 4 gelatina incolora y al 5 tubo agregue

papel picado. Aplique el Test del Lugol a todos los tubos.

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Resultados de los glcidos:

Experimento Test Quines reaccionaron? Qu identifica el test?

Monosacrido

Disacridos

Polisacridos

II.- LOS LIPIDOS: Los lpidos son molculas orgnicas hidrofbicas apolares,

tienden a ser insolubles en agua y en otros solventes polares, pero solubles en

solventes orgnicos como ter o tolueno. Estn formados por carbono, hidrgeno y

oxgeno, aunque pueden tener otros elementos. Entre las principales clases de

lpidos funcionales de los seres vivos estn las grasas neutras (triglicridos), los

fosfolpidos y los esteroides. Las ceras forman capas protectoras en las superficies

de muchas plantas y animales.

Las grasas neutras, los triglicridos o triacilgliceroles, son los lpidos ms

conocidos, estn formados por tres cidos grasos unidos a los tres grupos hidroxilo

(OH-) del triple alcohol glicerol.

Los cidos grasos pueden clasificarse de acuerdo a su nivel de saturacin

(cidos grasos saturados e insaturados). Dependiendo del grado de saturacin de

los cidos grasos, la grasa puede ser slida o lquida (aceites) a temperatura

ambiente.

Los fosfolpidos, tienen una estructura parecida a los triglicridos y son muy

importante en la estructura de membranas celulares, son diglicridos donde los dos

primeros grupos hidroxilo del glicerol estn unidos mediante enlaces estericos a

otros cidos grasos, pero la tercera posicin est ocupada por un grupo fosfato.

Adems, la mayora de los fosfolpidos tienen otro grupo cargado unido al extremo

donde est el fosfato. Estas cargas son las que dan a los fosfolpidos sus

propiedades especiales, donde poseen un extremo polar o hidrfilas (cido

fosfrico) y soluble en agua y otra parte apolar o hidrfobas (cidos grasos)

insoluble en agua. Otros lpidos anfipticos que incluyen los esfingolpidos y los

glicolpidos, se encuentran principalmente en las membranas de las clulas del

sistema nervioso.

Los esteroides poseen una estructura muy diferente a las grasas neutras y

fosfolpidos. Los esteroides y terpenos no estn relacionados qumicamente con

otros tipos de lpidos, pero comparten su no polaridad y su hidrofobidad. Como

ejemplos estn el colesterol, las vitaminas solubles en lpidos (liposolubles); las

hormonas sexuales y al parecer las hormonas de la corteza suprarrenal.

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ACTIVIDAD PRCTICA.

1. Test del Color: "Reconocimiento de lpidos"

a.- Tubo control:

- Coloque en un tubo de ensayo limpio y SECO 2 ml de aceite, luego agregue con

una esptula fina una pequea pocin de Sudan III.

- Luego agite vigorosamente, hasta que observe una coloracin rojiza que indica la

presencia de lpidos.

b.- Tubo Experimentales:

- Rotular los tubos de ensayo bien limpios y SECOS, luego coloque en el 1 de

ellos 3 ml de agua, en el 2 3 ml de leche entera, 3 palta molida, 4 almendras

molida y 5 chocolate blanco.

- Posteriormente agregue con una esptula fina la misma cantidad de Sudan III

usada en el control, deje reposar durante 1 hora y luego agite vigorosamente.

COMPLETE EL CUADRO CON SUS RESULTADOS:

N DE TUBOS CON SUSTANCIAS 1 2 3 4 5

LECHE

YEMA/HUEVO

PALTA

ALMENDRAS

CHOCOLATE BL.

MAYONESA

Algn alimento de consumo frecuente

LAS PROTEINAS: macromolculas formadas casi exclusivamente por Carbono,

Hidrgeno, Oxgeno Nitrgeno y Azufre. Las protenas son polmeros constituidos

esencialmente por muchas sub unidades (monmeros) llamadas aminocidos (Aa), y

estos Aa estn formados por un grupo carboxilo (COOH), que va unido al mismo

carbono que el grupo animo (NH2) y finalmente un radical (R). La R simboliza a

cualquier variedad de grupos sustituyentes, los que diferencian a los 20 tipos de Aa

presente en la naturaleza. Los Aa se unen entre s expulsando una molcula de agua.

Se desprende un OH del grupo carboxilo del 1 Aa y un H del grupo amino del

siguiente. El enlace que se forma entre dos tomos de C y N de los grupos carboxilo

y amino se denomina enlace peptdico; por lo que la molcula formada se llama

dipptido. Si muchos Aa se condensan entre s formarn molculas llamada

polipptidos.

Estructuralmente las protenas pueden ser globulares (ovillos) o

filamentosas. El ordenamiento de los Aa en una protena est determinado

genticamente y constituye la estructura primaria (lineal), esta estructura no es

observable, slo se obtienen en condiciones de desnaturalizacin (variaciones de

pH, temperatura etc.). Las interacciones de los Aa de la estructura primaria,

ocasionan regularmente plegamientos, dobles o la formacin de lminas en su cadena

y estos cambios en su configuracin se deben a la formacin de puentes de

hidrgenos dando lugar a la estructura secundaria de la molcula protenica. Estas

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pueden adoptar de dos formas una en alfa Hlice, similar a una escalera de caracol

o resorte y la otra lmina con plegamiento beta, donde la cadena polipeptdica estn

orientadas paralelamente y estabilizadas por puentes de hidrgenos.

Las estructuras secundarias al superponerse, pueden provocar alteraciones

en su conformacin tridimensional de la molcula, dando origen a esferas. Estas

formas se denominan estructura terciaria de la protena. Este tipo de plegamiento

es observable en protenas como la mioglobina y muchas enzimas catalizadoras. Este

tipo de estructuras dependen, de los puentes de hidrgeno, de la presencia de

puentes disulfuros (S-S) y de las interacciones hidrostticas. Finalmente esta la

estructura cuaternaria, que est formada por la asociacin de dos o ms cadenas

polipeptdicas con o sin metales, que forman una sola molcula de protena y se

mantienen estabilizadas por enlaces dbiles. Un ejemplo de este tipo son las

isoenzimas.

Las protenas estn formadas por Aa diferentes, el nmero y el tipo vara de

una protena a otra. De los 20 aminocidos comunes que constituyen las protenas, 8

no se pueden sintetizar en el cuerpo, y deben ser suministrados por la dieta. Hay

aminocidos que podemos fabricar a partir de otros y por eso se llaman no

esenciales. Los aminocidos bsicos, que no podemos fabricar, se denominan

aminocidos esenciales, y deben ser tomados de las protenas de la dieta.

Los aminocidos esenciales son 8, a los que hay que agregar otro ms, la

histidina, esencial para los bebs, que an no han desarrollado el sistema de

enzimas lo suficiente como para satisfacer las necesidades suplementarias que

implica el crecimiento. De los 11 restantes, 2 requieren determinados aminocidos

esenciales: fenilalanina para sintetizar tirosina, y metionina para sintetizar

cistena.

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ACTIVIDAD PRCTICA:

1.- Reconocimiento de las Protenas: Test de Biuret

a.- Tubo control:

- Mezcle la clara de un huevo con 30 ml de agua destilada, luego filtre con

gasa y algodn.

- Coloque 3 ml de solucin filtrada de albmina en un tubo de ensayo y agregue

2 ml de Biuret. Observe el cambio a un color.

b.- Tubo experimental:

- Rotule una batera de 5 tubos de ensayos del 1 al 5, luego coloque en el 1 3

ml de leche, al 2 3 ml de filtrado de gelatina incolora, al 3 leche de soja, al

4 macerado de carne cruda.

- Luego agregue 1 ml de biuret a todos los tubos de la batera.

- Deje reposar y espere la reaccin y resultados.

- Busque informacin respecto a la reaccin del Biuret.

BIBLIOGRAFIA:

1.- Deulofeu V. y Marenzy A.D. "Qumica biolgica", Editorial El Ateneo, 8 ed., 1961.

2.- John M. Clark, "Bioqumica experimental". 1966.

3.- Lehninger; "Bioqumica", 4 edicin Editorial Omega. 2006.

MATERIALES:

- FOSFOROS

- PAO PARA LIMPIAR

- 2 TOALLAS NOVA POR GRUPO (PARA EL SEMETRE, ENTREGAR AL PROFESOR)

- JUGO DE MANZANA, MANDARINA, UVA, LIMN, TUNA, CHOCLO, PAPA.

- AZUCAR, HUEVO, LECHE DE SOJA, TROZO DE CARNE, GELATINA INCOLORA

Y PLTANO.

Profesores:

- Lic. Aida Cofre F.

- Dra. Delia Laime C.

Alumnos Ayudantes:

- Israel Celis

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AVERIGUE LOS SIGUIENTER TRMINOS:

tomo:______________________________________________________________

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Iones:_______________________________________________________________

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Aniones:_____________________________________________________________

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Buffer:______________________________________________________________

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Molcula:____________________________________________________________

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cido graso saturado:

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cido graso insaturado:

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Aminocidos (ejemplos):

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