Universidad Rafael Landívar Facultad de Ingeniería Ingeniería Química Laboratorio de Bioquímica Lic. Lucia Escobar

POSTLABORATORIO PRÁCTICA NO. 6: OXIDACIÓN QUÍMICA DE LA GLUCOSA

Zucely Castillo Monterroso Carné 1022507 Interciclo 2012

Guatemala, 12 de Julio de 2012

1. SUMARIO

En la oxidación de la glucosa, los enlaces carbono-carbono (C-C), carbono-hidrógeno (C-H) y oxígeno-oxígeno (O-O) se cambian por enlaces carbono-oxígeno (C-O) e hidrógeno oxígeno (H-O); a medida que los átomos de oxígeno atraen los electrones; mediante un mecanismo llamado glucólisis del cual el producto más importante es la producción de energía en forma de ATP. La Glucosa (una aldosa) en solución alcalina es lentamente oxidada por el oxigeno, transformándose en acido glucónico; en presencia de hidróxido sódico el ácido es convertido a su sal correspondiente gluconato sódico.

El objetivo de la práctica de laboratorio fue determinar cualitativamente la oxidación alcalina de una muestra de 25 ml de solución de glucosa en un medio alcalino de pH 14, utilizando azul de metileno como indicador redox. Durante la experimentación se observó que durante la agitación la muestra presentaba un color azul brillante debido a la presencia de oxígeno del aire, mientras que durante el reposo la solución fue perdiendo gradualmente la coloración azul intenso; indicando la oxidación de la glucosa a gluconato sódico y la reducción del azul de metileno a azul de leucometileno.

2. OBJETIVOS

Oxidar una muestra de glucosa en agua, propiciada por un medio alcalino de NaOH y oxígeno del aire; utilizando azul de metileno como indicador redox.

Determinar cualitativamente las transformaciones químicas sufridas por la glucosa durante su oxidación.

3. DATOS OBTENIDOS

Tabla 3.1: Mediciones realizadas durante la práctica

VARIABLE DE MEDICIÓN VALOR OBTENIDO

Volumen agua utilizado para prepara solución de glucosa

25ml ± 0.5 ml

Masa de glucosa 3 g ± 0.05 g

Masa de azul de metileno 0.1 g ± 0.05 g

Masa de hidróxido de sodio 1 g ± 0.05 g

4. CÁLCULOS

No aplica, la práctica mide características cualitativas

5. RESULTADOS Y OBSERVACIONES

Tabla 5.1: Resultados cualitativos obtenidos durante la experimentación

CONDICIÓN CRITERIO

Coloración azul intenso al momento de agitación Positivo

Desaparición de color azul durante tiempo de reposo Positivo

Reaparición de color azul al momento de agitar Positivo

Tabla 5.2: Observaciones realizadas durante la práctica

DESCRIPCIÓN OBSERVACIÓN Apariencia inicial de solución de azúcar La solución presentó una apariencia incolora.

Apariencia de solución de azúcar al agregar lentejas de NaOH

La solución no cambio su apariencia incolora

Apariencia solución de azúcar al agregar azul de metileno

La solución tomó una coloración azul intenso.

Apariencia de solución al estar en reposo y sin agitación

La solución fue perdiendo gradualmente la coloración azul intenso hasta llegar a incoloro.

Apariencia de solución de azúcar posterior a agitación

La solución fue retomando la coloración azul intenso gradualmente.

6. DISCUSIÓN DE RESULTADOS

El objetivo de la práctica de laboratorio fue determinar cualitativamente la oxidación básica de la glucosa utilizando azul de metileno como indicador Redox. Para ello fue preparada una solución de glucosa en 25 ml de agua; a la cual se le agregó lentejas de NaOH y azul de metileno. Al agitar se observó la formación de un color azul oscuro.

La Glucosa, la cual es una aldosa por la presencia de un grupo aldehído en su estructura es lentamente oxidada por el oxigeno en medios alcalinos transformándose en acido glucónico. En presencia de hidróxido sódico el ácido es convertido a su sal correspondiente de gluconato sódico.

La función del azul de metileno durante la experimentación fue aumentar la velocidad de la reacción, actuando como agente de transferencia de oxígeno. Ya que cuando éste presenta la coloración azul, sufre una reacción oxido-reducción en donde el azul de metileno se oxida y el oxígeno del aire se reduce.

Al dejar la muestra en reposo durante un período de tiempo se observó que la coloración azul intenso desapareció gradualmente; indicando que la glucosa estaba siendo oxidada químicamente. Por la oxidación de la glucosa, el azul de metileno mismo se redujo y tomó una apariencia incolora por la formación de azul de leucometileno.

Cuando la muestra de azúcar al volverse incolora fue agitada vigorosamente por un período de tiempo, el color azul intenso original del azul de metileno volvió a aparecer debido a que si hay suficiente aire en el sistema, entonces el azul de leucometileno es rápidamente re-oxidado por el oxígeno del aire y se recupera el color azul de la solución. Mientras quede glucosa en el medio, se mantiene el tinte reducido y el color de la solución desaparece.

7. CONCLUSIONES

La muestra de glucosa fue oxidada químicamente a gluconato sódico en medio alcalino y en presencia de azul de metileno por la presencia de un grupo aldehído en su estructura; el cual se oxida en el medio para formar el ácido glucónico, pero al ser realizada la reacción en medio básico éste se neutraliza para obtener la sal correspondiente.

Cuando la muestra perdió su coloración incolora, la glucosa reaccionó con el azul de metileno por medio de una reacción de óxido reducción para formar el gluconato de sodio y azul de leucometileno, el cual es la forma reducida del azul de metileno.

Cuando la muestra fue agitada vigorosamente y recuperó la tonalidad azul intenso, el leucometileno reaccionó con el oxígeno del aire para formar de nuevo azul de metileno.

8. PREGUNTAS POSTLABORATORIO

1. Defina el término oxidación

La oxidación es una reacción química muy poderosa donde un elemento cede electrones, y por lo tanto aumenta su estado de oxidación o número de valencia.

2. Defina el término reducción

Reducción es el proceso electroquímico por el cual un átomo o ion gana electrones. Implica la disminución de su estado de oxidación. Este proceso es contrario al de oxidación.

3. ¿Qué especies químicas están involucradas en la reacción redox?

La glucosa reacciona con oxígeno transportado por el azul de metileno para formar gloconato de sodio (especie oxidada) y leucometileno (especie reducida).

4. Escriba la ecuación química efectuada

5. Escriba las estructuras químicas de las especies involucradas.

6. Explique la razón de por qué la reacción experimentada se ve favorecida por un pH alcalino.

La reacción se ve favorecida por el pH alcalino ya que el anión –OH presente actúa como un nucleófilo fuerte, el cual ataca el carbono carbonílino de la glucosa para formar el ácido carboxílico correspondiente.

7. ¿Qué es fermentación?

Es un proceso catabólico de oxidación incompleta, que no requiere oxígeno, siendo el producto final un compuesto orgánico, como ácido láctico, ácido acético o etanol. Estos productos finales son los que caracterizan los diversos tipos de fermentaciones.

8. ¿Qué es la respiración?

La respiración celular es el conjunto de reacciones bioquímicas por las cuales determinados compuestos orgánicos son degradados completamente, por oxidación, hasta su conversión en sustancias inorgánicas, proceso que rinde energía (en forma de ATP) aprovechable por la célula. Los substratos habitualmente usados en el proceso son la glucosa, otros [hidrato de carbono],ácidos grasos, incluso aminoácidos, cuerpos cetónicos u otros compuestos orgánicos.

9. Esquematice una molécula de glucosa de tres formas distintas

Proyecciones Fisher de la glucosa

Estructura Haworth de la glucosa

10. ¿Qué es glucogénesis?

Es la ruta anabólica por la que tiene lugar la síntesis de glucógeno (también llamado glicógeno) a partir de un precursor más simple, la glucosa-6-fosfato. Se lleva a cabo principalmente en el hígado, y en menor medida en el músculo, es activado por insulina en respuesta a los altos niveles de glucosa.

11. ¿Qué es gluconeogénesis?

Es una ruta metabólica anabólica que permite la biosíntesis de glucosa a partir de precursores no glucídicos. Incluye la utilización de varios aminoácidos, lactato, piruvato, glicerol y cualquiera de los intermediarios del ciclo de los ácidos tricarboxílicos (o ciclo de Krebs) como fuentes de carbono para la vía metabólica.

12. ¿Qué es glucogenólisis?

Es un proceso catabólico llevado a cabo en el citosol que consiste en la remoción de un monómero de glucosa de un glucógeno mediante fosforólisis para producir glucosa 1 fosfato, que después se convertirá en glucosa 6 fosfato, la glucólisis. Es antagónica de la glucogénesis. Estimulada por el glucagón en el hígado, epinefrina (adrenalina) en el músculo e inhibida por la insulina.

13. ¿Qué destinos puede tener la glucosa?

La glucosa puede convertirse en piruvato y seguir el ciclo del ácido cítrico para producir dióxido de carbono, agua y energía en forma de ATP. Cuando las necesidades energéticas están completas, la glucosa es utilizada para la síntesis de ácidos grasos para ser utilizada como energía a largo plazo en los adipocitos.

14. ¿Cuáles son las dos principales formas de oxidación de la glucosa?

La respiración aeróbica celular y la respiración anaeróbica o fermentación.

9. BIBLIOGRAFÍA

Mckee (2009) Bioquímica, Las Bases Moleculares para la Vida (4ª. Ed.).

México, Mc Graw Hill

Fuentes en línea

Oxidación de glucosa en medio básico. http://www.kimico.info/leeds/botella%20azul.htm. Consultado el 11 de julio de 2012.