Riconoscimento qualitativo degli zuccheri

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Categoria:Chimica
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Testo

RICONOSCIMENTO QUALITATIVO DEGLI ZUCCHERI
Materiali: glucosio (monosaccaride);
saccarosio (disaccaride);
amido (polisaccaride);
reattivo di Fehling A;
reattivo di Fehling B;
reattivo di Lugol;
soluzione basica di Ag nitrato;
provette;
piastra riscaldante.
1°PROCEDIMENTO: DISTINZIONE TRA MONO, DI E POLISACCARIDE ATTRAVERSO IL REATTIVO DI FEHLING
Il glucosio (monosaccaride), il saccarosio (disaccaride) e l’amido (polisaccaride) sono stati disciolti con acqua in tre distinte provette. In seguito sono stati aggiunti 2 ml di Fehling A e 2 ml di Fehling B; la differenza fra questi due reattivi и data dagli elementi che li compongono in quanto il Fehling A и rame solfato penta-idrato ed il Fehling B и un tartrato di sodio e potassio con l’aggiunta di NAOH.
Successivamente le tre soluzioni sono state riscaldate a bagnomaria. Il reattivo di Fehling dovrebbe reagire con il monosaccaride assumendo una colorazione rossa.
2° PROCEDIMENTO: SPECCHIO D’ARGENTO
Piccole quantitа di glucosio e saccarosio vengono poste in due provette distinte. A parte si prepara una soluzione basica di argento nitrato, utilizzando idrossido di sodio dovrebbe formarsi un precipitato grigio. In seguito si aggiunge ammoniaca fino a dissoluzione del precipitato. A questo punto dopo aver scaldato a bagnomaria le due provette si aggiungono a ciascuna circa 2 ml della soluzione di Ag nitrato e si riscalda a bagnomaria una seconda volta. Siccome lo specchio d’argento compare solo in presenza di monosaccaridi, nella provetta contenente glucosio dovrebbe formarsi sulla parete un film color argento.
3°PROCEDIMENTO: IL REATTIVO DI LUGOL
Il reattivo di Lugol (KI + I2) permette di evidenziare i polisaccaridi. Si aggiungono alcune gocce di reattivo nelle tre provette contenenti, distintamente, amido, glucosio e saccarosio. Teoricamente l’amido dovrebbe assumere una colorazione violacea che evidenzia la presenza del polisaccaride.
Conclusioni ed approfondimenti:
Gli zuccheri sono composti organici poliossidrilati contenenti gruppi aldeici o chetonici o altre sostanze piщ complesse che danno origine a tali composti in seguito ad idrolisi. Con il nome di zuccheri si denominarono, piщ di un secolo fa, alcuni composti organici, quali il glucosio, il fruttosio, il saccarosio ed altri, aventi sapore zuccherino e proprietа chimiche simili.
In un secondo tempo, in seguito all’osservazione che questi composti ed anche molti altri di semplice o piщ complessa costituzione (quali l’amido, il cellulosio, ecc.) corrispondevano tutti alla formula bruta generale Cn(H2O)n, venne proposto ed accettato di denominarli idrati di carbonio. Ulteriori studi sulla loro struttura chimica hanno dimostrato che esistono zuccheri che non hanno tale formula bruta e che, comunque, il modo col quale sono fra loro legati gli atomi di una molecola non giustifica affatto il nome di idrato di carbonio.
Un contributo fondamentale e decisivo a chiarire la composizione strutturale di questi importantissimi composti organici venne dato da Emil Fischer. Riuscм a dimostrare che gli idrati di carbonio potevano fondamentalmente dividersi in una classe di composti non idrolizzabili (zuccheri semplici o monosaccaridi) e in un’altra di composti idrolizzabili (polisaccaridi o zuccheri complessi, e glucosidi). Gli zuccheri semplici non idrolizzabili vennero infine riconosciuti come ossi-aldeidi od ossi-chetoni corrisspondenti ad alcoli polivalenti.
Gli idrati di carbonio, oggi denominati glicidi, si dividono in osi e osidi, intendendo per osi i monosaccaridi non idrolizzabili e per osidi i polisaccaridi idrolizzabili. A loro volta gli osidi si suddividono in olosidi (polisaccaridi veri e propri, che per idrolisi danno due o piщ molecole di osi), e in eterosidi (i glucosidi che per idrolisi danno, oltre a una o piщ molecole di osi, anche altre sostanze di natura non glucidica, dette agliconi).
Osi- (o monosaccaridi) sono composti neutri, idrosolubili, poco solubili in alcool ed insolubili nell’etere e nei solventi organici piщ comuni. Oltre a quelli diffusi in natura esistono molti osi che sono stati preparati esclusivamente per sintesi. Si suddividono in aldosi e chetosi, a seconda che il carbonile sia aldeico (ossialdeidi) o chetonico (ossichetoni). Una caratteristica degli osi и di poter esistere in numerose forme stereoisomere. Ciт per il fatto che nelle catene degli osi sono presenti uno o piщ atomi di carbonio asimmetrico (+C). Ad eccezione dei biosi e dei chetotriosi, tutti gli altri osi, contenendo almeno un carbonio asimmetrico, possono esistere in piщ forme stereoisomere, otticamente attive.
Per individuare similitudini strutturali fra due osi sono state create due serie steriche convenzionali, dette D e L, che si basano sulla struttura del piщ elementare oso otticamente attivo, l’aldeide glicerica. Si avranno perciт D(+) e D(-) zuccheri, L(+) ed L(-) zuccheri.
Le formule di struttura di Fischer diedero un grande contributo per la comprensione delle proprietа degli osi, ma non furono tuttavia in grado di spiegare alcune anomalie di comportamento del gruppo carbonilico (non si somma con il bisolfito di sodio, non dа le reazioni di Shiff e di Angeli e Rimini, assai tipiche degli aldeidi), nй il fenomeno che gli osi presentano una volta disciolti in acqua, la mutarotazione.
Pur ritenendo valide le rappresentazioni strutturali di Fischer, Tollens spiegт questi fenomeni ammettendo per gli osi la possibilitа di formare delle strutture tautomere semiacetaliche. Avrebbe quindi una reazione spontanea fra il carbonile idratato e uno degli ossidrili alcolici dello zucchero, con formazione di un semiacetale ciclico. Le due forme carbonilica e semiacetalica sono tautomere e l’equilibrio и molto spostato nel senso del semiacetale. Ciт spiega le anomalie riscontrate e la mutarotazione. Il gruppo funzionale della forma carbonilica non dа perciт le reazioni di Shiff, di Angeli e Rimini e del bisolfito sodico, perchй presente i troppo piccola quantitа. Il nuovo modo del Tollens di immaginare gli osi in forma ciclica ha trovato nelle formule sferiche proposte di Haworth una rappresentazione grafica piщ efficace e fedele alla realtа. Tali formule vengono rappresentate mediante un anello pentagonale od esagonale a seconda che si tratti di formule di tipo furanosico o piranosico, in cui gli atomi di C della catena sono sottintesi.
Per quanto riguarda le proprietа chimiche degli osi, nelle formule di Tollens e di Haworth si usa sottolineare l’OH semiacetalico. Ciт sta ad indicare che il suo comportamento и diverso da quello degli ossidrili alcolici. Le proprietа chimiche degli osi si possono spiegare perciт solo tenendo conto di tale differenza. Si conoscono reazioni con acidi e basi, esterificazione, trasformazione di un oso in un altro, ecc. una reazione importante, perchй su di essa si basano i metodi di riconoscimento e dosaggio degli osi, и la reazione con fenilidrazina che reagisce con essi formando composti facilmente separabili per cristallizzazione, chiamati osazoni. Un’altra reazione importante и quella con il liquido di Fehling che, reagendo con il gruppo carbonilico (se и libero), lo ossida decolorandosi.
I principali e piщ interessanti osi sono i pentosi e gli esosi.
Pentosi: i piщ noti sono i 4 aldo-pentosi possibili (ed esistenti nelle 2 forme D e L): l’arabinosio, lo xilosio, il lixosio e il ribosio. Sono molto diffusi, sotto forma di osidi, nel regno vegetale (legno, paglia) e nel regno animale negli acidi nucleici (il ribosio e un suo derivato).
Esosi: fra gli aldo-esosi sono importanti il D-glucosio o zucchero d’uva, il D-mannosio, il D-galattosio presente nel latte dei mammiferi sotto forma di dioloside.
I cheto-esosi piщ interessanti sono due: il D-fruttosio e lo L-sorbosio.
- Osidi
si suddividono in olosidi ed eterosidi: gli olosidi (polisaccaridi)) si formano per reazione fra due o piщ molecole di osi con eliminazione di una o piщ molecole di acqua. Si chiameranno pertanto di-, tri-, tetra-, e poli-olosidi a seconda che le molecole di osi che uniscono sono 2,3,4 o piщ. La reazione anidrica aviene sempre con formazione di un legame glucosidico, cioи di un legame fra l’ossidrile semiacetalico (glucosidico) di un oso e un ossidrile qualsiasi (semiacetalico o alcolico) dell’altro oso. Di conseguenza si avrа la possibilitа di due tipi di oloside: un oloside con legame fra l’ossidrile semiacetalico di un oso e un ossidrile alcolico dell’altro (in questo caso, essendo libero un carbonile, si avrа riduzione del liquido di Fehling, vi sarа mutarotazione, e tutte le proprietа inerenti a tale funzione chimica), oppure un oloside con legame fra l’ossidrile semiacetalico del primo oso e l’ossidrile semiacetalico del secondo oso (in questo caso non si avrа riduzione del Fehling, non vi sarа mutarotazione, ecc. essendo bloccati tutti i gruppi carbonilici).
Gli olosidi sono molto diffusi in natura e possono scindersi nei loro componenti sia per idrolisi chimica che per idrolisi enzimatica.
Diolosidi: (disaccaridi). Maltosio: la maltasi lo scinde in 2 molecole di glucosio. Cellobiosio: la cellabiasi dа 2 molecole di glucosio. Lattosio: nel latte dei mammiferi; la lattasi lo scinde in galattosio e glucosio. Genziobiosio: si trova nella genziana; dа 2 molecole di glтucosi. Trealosio: nella segala cornuta e in molti funghi; dа 2 molecole di glucosio. Saccarosio: detto anche zucchero di canna o barbabietola; per idrolisi dа una molecola di glucosio e una di fruttosio. La miscela di questi due osi и levogira, al contrario del saccarosio che и destrogiro (fenomeno dell’inversione).
I triolosidi e tetralosidi non sono molto importanti. I piщ noti sono il raffinosio (gallatosio-glucosio-fruttosio), il genzianosio (glucosio-glucosio-fruttosio) e lo stachiosio che dа per idrolisi una molecola di glucosio, una di fruttosio e due di galattosio.
Poli-olosidi: (polisaccaridi) derivano dalla condensazione glucosidica di moltissime molecole di osi. Le proprietа chimiche dei polisaccaridi sono assai diverse da quelle degli osi e degli olosidi a basso peso molecolare. Il legame fra gli osi che li compongono и glucosidico e si stabilisce fra l’ossidrile semiacetalico di un oso e un ossidrile alcolico dell’oso seguente; pertanto l’idrolisi acida и assai agevole.
I piщ importanti olosidi danno per idrolisi totale D-glucosio, altri danno fruttosio, galattosio, mannosio, xilosio e fucosio. Alcuni olosidi hanno un loro proprio nome indipendente dall’oso base, altri prendono il nome dal loro monomero.
I piщ interessanti poliolosidi sono: l’amido, formato da centinaia e forse migliaia di molecle di glucosio legate fra loro come nel maltosio. Per idrolisi parziale dа le destrine; l’idrolisi totale porta al maltosio e infine al glucosio. Il glicogeno ha nel regno animale le medesime funzioni di riserva glucidica che l’amido ha nel regno vegetale. Per idrolisi dа prima maltosio ed infine glucosio; si differenzia dall’amido per il minore grado di polimerizzazione. La cellulosa и presente nelle parti legnose delle piante. Per idrolisi acida si ottiene glucosio; nel cellulosio le molecole di glucosio si trovano legate fra loro come nel cellobiosio.
Gli eterosidi o glucosidi sono prodotto di reazione fra uno zucchero (oso od oside) ed altre sostanze di diversa natura chimica chiamate agliconi (glucosidi).
Metabolismo degli zuccheri
Gli zuccheri costituiscono per tutti i viventi la fonte piщ importante di energia per lo svolgimento dei processi vitali. In particolare, il glucosio viene utilizzato nei processi di fermentazione e di respirazione cellulare allo scopo di ottenere molecole ad alto contenuto energetico (ATP) che costituiscono la “scorta” di energia dell’organismo. Il glucosio puт essere sintetizzato esclusivamente dagli organismi fotosintetici (piante, alghe azzurre e alcuni batteri), che, per questa capacitа, vengono chiamati autotrofi. Sono invece eterotrofi tutti gli altri viventi, che incapaci di sintetizzare il glucosio devono procurarselo cibandosi degli autotrofi: questa necessitа и alla base delle catene alimentari. Negli animali gli zuccheri vengono ingeriti con gli alimenti e durante la digestione vengono demoliti a glucosio; in base alle necessitа sono in parte immediatamente utilizzati nella respirazione cellulare ed eliminati come CO2 dai polmoni; la parte in eccesso viene immagazzinata per lo piщ in forma di grassi trigliceridi, nel tessuto adiposo, e una quantitа minore in glicogeno, nel fegato e nei muscoli. Le riserve sono rapidamente mobilizzabili e convertibili in glucosio. Questo meccanismo permette all’organismo di mantenere costante la concentrazione di glucosio nel sangue. Il glucosio puт essere sintetizzato a partire da precursori amminoacidi con il processo di gluconeogenesi che avviene nel fegato; esso и fonte energetica essenziale per il cervello; gran parte delle altre cellule sono in grado di utilizzare i trigliceridi che derivano dalla demolizione dei grassi che erano contenuti nel tessuto adiposo. Organo fondamentale nel metabolismo del glucosio и il fegato, la cui azione и sotto il controllo dei due ormoni insulina e glucagone: la prima segnala una concentrazione elevata di zuccheri nel sangue, il secondo una troppo bassa.

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