AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS Ramírez E. (0623357); Grueso S. (0536930) Laboratorio de Química Orgánica II Departamento de Química Octubre 29-2010 DATOS, CÁLCULOS Y RESULTADOS: Acidez de los aminoácidos: aminoácidos:
Compuesto
Cantidad (mL) ±0,1mL 0.1
Ácido aminoacético 2% Tabla1.Cantidades utilizadas en prueba 1 de acidez de los aminoácidos.
La reacción general entre el óxido de cobre (II) y el ácido aminoacético mejor conocido como glicina esta dado por la ecuación 15:
Resultados:
Al adicionar un pedazo papel tornasol, no hubo cambio, se notó una muy leve coloración amarilla por decoloración del papel.
Formación de una sal compleja de ácido aminoacético:
Compuesto Cantidad (g) ±0,1g Ácido 0.28 1 aminoacético Óxido de Cobre 1.0 1 (II) Sal compleja 0.1364 1 obtenida Rendimiento de la 34.23% reacción Tabla2. Cantidades utilizadas en la formación de la sal compleja de ácido 1
Ecuación1.
Formación
de
la
sal
compleja de ácido aminoacético y cobre (visto en Principios de química analítica 5
de Skoog 8Ed 458p) . Cálculo del reactivo limitante:
() ) ( )
() ( )
aminoacético .
()
Calculo de la cantidad teórica de sal compleja que se debió obtener:
Coagulación de la albúmina:
Mezcla Solución de clara de Huevo sometida a calentamiento Solución de clara de huevo y Etanol
Solución clara de huevo y HCl concentrado
Cálculo del porcentaje de rendimiento:
Resultados:
La mezcla de ácido aminoacético y agua fue transparente con la sal de ácido aminoacético blanco al fondo. Al añadir el óxido de cobre (II) la mezcla se puso negra. Con el calentamiento la solución va aclarando a un azul menos oscuro. Los cristales de la sal compleja de ácido aminoacético recolectados fueron de color azul claro. Se sintetizó la sal compleja de óxido de cobre (II) con un rendimiento 34,23%.
Comportamiento de coagulación Coagula a 69°C
Coagula poco, se ve opaco, menor que la solución sometida a calentamiento Coagulación considerable, mayor que la solución sometida a calentamiento Coagulación considerable, mayor que la de la mezcla con HCl No hay coagulación
Solución clara de huevo y HNO3 concentrado Solución clara de huevo y NaOH concentrado Tabla3.Observaciones prueba de 1
coagulación de la albúmina . Reacción Xantoproteica:
Compuesto Solución de clara de huevo Ácido nítrico Concentrado Hidróxido de sodio Tabla4. Cantidad usados
en 1
xantoproteica .
Cantidad (mL) ±0,1mL 1.0 0.6 gotas de la
reactivos reacción
Resultados:
Reacción coloreada del formaldehido
La solución de clara de huevo tenía un tono ligeramente blancuzco y al mezclarse con ácido nítrico concentrado se torna amarillenta con presencia de coágulos. Al someter la mezcla a calentamiento se solubilizaron los coágulos y la solución continuó de color amarillo. Al añadir el hidróxido de sodio la mezcla se tornó color anaranjado rojizo (rojo ladrillo).
Reacción de Biuret:
Compuesto
Cantidad (mL) ±0,1mL 1.0
Solución de clara de huevo Hidroxido de 1.0 sodio 10% Sulfato de cobre gotas (II) Tabla5. Cantidad de reactivos usados 1
en la reacción de Biuret . Resultados:
La mezcla de reactivos antes de ser calentada tenía un color violeta. Después del calentamiento la mezcla tomó un una coloración café clara.
para proteínas:
Compuesto
Cantidad (mL) ±0,1mL 0.2
Solución de clara de huevo Formaldehido gotas Ácido sulfúrico gotas concentrado Tabla6. Cantidad de reactivos usados en
la
reacción
coloreada
del
1
formaldehido . Resultados:
Después de realizar el proceso de mezclado se formaron dos capas, donde la capa superior fue blancuzca y la capa inferior café traslucido.
ANÁLISIS DE RESULTADOS: Durante esta práctica se llevaron a cabo varios ensayos y pruebas químicas para la determinación los aminoácidos y las proteínas. Los aminoácidos son los monómeros de las proteínas. Dos aminoácidos se combinan en una reacción de condensación que libera agua formando un enlace peptídico. Estos dos restos aminoacídicos forman un dipéptido. Si se une un tercer aminoácido se forma un tripéptido y así, sucesivamente para formar un polipéptido2. Acidez de los aminoácidos:
Los aminoácidos exhiben propiedades no comunes, son menos ácidos que la mayoría de los ácidos carboxílicos y menos básicos que la mayoría de las aminas, esto hace que los aminoácidos
tenga un comportamiento anfótero se refiere a que, en disolución acuosa, los aminoácidos son capaces de ionizarse, dependiendo del pH, como un ácido (cuando el pH es básico), como una base (cuando el pH es ácido) o como un ácido y una base a la vez (cuando el pH es neutro). En este último caso adoptan un estado dipolar iónico conocido como zwitterion. El pH en el cual un aminoácido tiende a adoptar una forma dipolar neutra (igual número de cargas positivas que negativas) se denomina punto isoeléctrico. La solubilidad en agua de un aminoácido es mínima en su punto isoeléctrico. La prueba de acidez de los aminoácidos se obtuvo un pH entre 6-7 debido a que no se observo un cambio de coloración prominente cuando se puso el papel tornasol en la solución de ácido aminoacético, lo cual muestra la presencia de una especie moderadamente ácida, a pesar de la presencia de un grupo carboxilo (ácido), la presencia del grupo amino, hace que disminuya la acidez por tanto se puede afirmar que la especie está presente en el estado dipolar zwitterion que es 3:
Ecuación2. Equilibrio del zwitterion en diferentes medios. (Gráfico elaborado por Simón grueso y Edward Ramírez con ChemBiodraw Ultra 12.0 visto en Organic chemistry 6th Ed. de Morrison 1139p).
Formación de una sal compleja de ácido aminoacético:
Cuando se hace reaccionar ácido aminoacético o glicina con óxido de cobre (II) pulverizado (color negro) se obtiene una solución azul con precipitado negro que corresponde al exceso de óxido de cobre, el cual se desechó. Posteriormente se calentó el filtrado de color azul claro hasta que empezó la formación de los cristales de color azul claro igualmente. La coloración azul de la solución tanto como la del la sal se presentaron por la formación del complejo neutro de cobre/ácido aminoacético de formula Cu(NH2CH2COO)2, en el cual cada molécula de ácido aminoacético que es un ligando bidentado se coordinan al cobre con el par de electrones libres del átomo de nitrógeno del grupo amino y con el oxigeno que porta la carga negativa en el grupo carbonilo de las moléculas de ácido aminoacético, el cual puede tomar dos configuraciones trans o cis, pues se coordina con dos dos moléculas de ácido aminoacético para dar una estructura cuadrado planar5 como se puede observar en la ecuación 1. La sal compleja del ácido se sintetizó con un porcentaje de rendimiento de 34.23% (tabla 2) porque el sólido filtración si no por evaporación del solvente en una cápsula de porcelana, por lo que una gran cantidad de la sal quedó adherida en la misma y además el complejo de cobre/ácido aminoacético se hidrata con facilidad formándose así [Cu(NH2CH2COO)2].H2O
de gran estabilidad lo que dificulta que se precipite una cantidad más considerable de la sal. Coagulación de Albúmina
Se estudió el comportamiento de las proteínas bajo condiciones de calor y variación del pH. Cuando una proteína es sometida a las condiciones ya nombradas, se puede desnaturalizarla, en éste fenómeno se pierde la estructura tridimensional de la albúmina, dicha desnaturalización se atribuye a la interacción de los enlaces covalentes entre las cadenas laterales de los aminoácidos, como también en los enlaces no-covalentes (dipolodipolo, puentes de hidrógeno) con el ácido mineral o base que se adiciona, lo que se observó experimentalmente es un cambio en la consistencia de la solución de clara de huevo un cambio de color (incoloro a blanco), que se conoce como coagulación o precipitación irreversible 2, se observó coagulación de la albúmina para lo ácidos minerales, lo que muestra que la albúmina tiene sitios básicos que pueden se perturbados por la presencia de ácidos, perdiendo el arreglo tridimensional, como con el hidróxido de sodio no se observa coagulación, entonces se puede decir que los sitios ácidos de la albúmina no se ven afectados por la presencia del hidróxido de sodio, probablemente por que están un lugar donde el contacto con el medio es mínimo. La albúmina coagula al aumentar la temperatura por que se aumenta los
choques moleculares y las vibraciones moleculares, en presencia de etanol se observa coagulación por que el etanol es un solvente polar que perturba los enlaces de hidrógenos de la albúmina, en los dos casos ocurre una desnaturalización. Con el ácido nítrico además de observarse coagulación se ve un color amarillo en el fondo por que la albúmina tiene anillos aromáticos, que se nitran formando acido pícrico, el cual le da el color amarillo característico (tabla 3).
Figura1.Desnaturalización proteínas
(Tomado
de
las de
http://www.angelfire.com/scifi/anarki mia/Reconocimiento%20de%20Protena s.htm ). Reacción Xantoprotéica
La reacción xantoprotéica es un método para determinar la presencia de proteínas con aminoácidos portadores de grupos bencénicos, especialmente tirosina, lo que se observa es un color amarillo debida a la formación de un compuesto aromático nitrado. Una vez realizada la prueba se neutralizó con un NaOH para dar un color anaranjado oscuro, como con la albúmina se observaron los colores amarillo y naranja entonces se puede afirmar que la albúmina posee sustituyentes aromáticos (ácido 2-
amino-3-fenil-propiónico) la reacción es:
Figura2.
Reacción
(Tomado
Xantoprotéica de
( http://www.angelfire.com/scifi/anarki
Figura3.Reacción de Biuret (Tomado de
mia/Reconocimiento%20de%20Protena
http://www.angelfire.com/scifi/anarki
s.htm ).
mia/Reconocimiento%20de%20Protena
Reacción de Biuret
La reacción de biuret sirve para detectar la presencia de proteínas, péptidos cortos y compuestos con dos o más enlaces peptídicos en sustancias de composiciones desconocidas 4. Cuando se realizó la reacción con el reactivo de Biuret con la albúmina se observó un color violeta, con esto se confirma que la albúmina que está presente en la clara de huevo es una proteína, el cambio de color se explica por la formación del complejo cuadrado planar con el cobre proveniente del sulfato de cobre, el cual se coordina por que el ácido 2amino-3-fenil-propiónico (péptido presente en la albúmina), posee dos grupos (amino y carboxilo) que pueden actuar como dadores de pares de electrones para convertir en un ligando bidentado, la reacción es:
s.htm ). Reacción coloreada del formaldehído para proteínas
Cuando se adicionó formaldehído a la solución de clara de huevo que contenía albúmina se observó la formación de un precipitado color blanco (coagulación), lo que sucede es un ataque nucleofílico del grupo amino del péptido (ácido 2-amino-3-fenilpropiónico) al electrófilo formaldehído, formando una imina, cuando se agrega ácido sulfúrico se observa la formación de dos capas (acuosa y orgánica) y una coloración amarilla la cual se puede explicar por la sulfonación del anillo que es reactivado por la presencia de la imina, la primera reacción es: O CH2-CH-COOH
+
C NH2
H
CH2-CH-COOH H N
C H
H
Figura4. Reacción del formaldehído para proteínas.
PREGUNTAS 1) ¿En qué consiste la prueba de Millón? ¿Cuáles proteínas den positiva ésta prueba? ¿Cuál es la reacción química fundamental? R/ La prueba de Millón consiste en adicionar el reactivo de Millón (mezcla de nitrato mercuroso y mercurio en ácido nítrico) a las proteínas, en el cual se obtiene un precipitado blanco y que al hervir se vuelve rojo.
nitran formando acido pícrico, el cual le da el color amarillo característico. 3) Describa el ensayo de la reacción coloreada del formaldehído para proteínas. R/ . El ensayo de la reacción coloreada del formaldehído para proteínas es el siguiente: H
H
O +
C H
H
H2N
C
R
COOH
C
N
H R
C
H
COOH
Las proteínas que dan positiva la prueba de Millón son las que tienen tirosina, pues la reacción de la proteína con el reactivo de Millón se debe a la presencia de grupos hidroxifenilos (C6H5OH) en la molécula proteica. Cualquier compuesto fenólico que no esté sustituido en la posición 3, 5, como la tirosina, fenol y timol, dan lugar a la reacción. La reacción química fundamental con albúmina es:
Hg CH2-CH-COOH
+
NH2OH
C
Al adicionar una solución diluida de formaldehído, la amina primaria ataca el carbonilo del aldehído formando una imina con salida de agua, donde al quedar bloqueado el grupo amino, desaparece el carácter anfotérico de amino, por lo que al adicionar el acido sulfúrico concentrado, se forma una capa separada en el fondo del tubo. Este método de valoración se llama Nformol y se utiliza para determinar amino ácido libres totales en alimentos hidrolizados de proteínas y líquidos biológicos. 4) ¿Qué es una proteína globular?
Hg NH2
NO2-
+
NO3-
+
CH2-CH-C6H5 NH2
2) ¿Por qué el ácido nítrico colorea la piel de amarillo? ¿Qué sucede en esta reacción? R/ El acido nítrico concentrado colorea la piel de amarillo debido a que en la piel hay presentes proteínas que poseen anillos aromáticos, en esta reacción los núcleos aromáticos se
R/ Están Proteínas Globulares : constituidas por cadenas polipeptídicas plegadas estrechamente, de modo que adoptan formas esféricas o globulares compactas. Son solubles en sistemas acuosos, su función dentro de la célula es móvil y dinámica. Ej: (enzimas, anticuerpos, hormonas). Existen proteínas que se encuentra entre las fibrosas por sus largas
estructuras y las globulares por su solubilidad en las soluciones salinas. Ej: (miosina, fibrinógeno). 5) ¿Qué es el punto isoeléctrico de una proteína? R/ El punto
6) Escriba las fórmulas de los siguientes aminoácidos: alanina, leucina, valina, prolina, fenilalanina, triptófano, cisteína, arginina, histidina, tirosina. R/
isoeléctrico es el pH al que
una sustancia anfótera tiene carga neta cero. El concepto es particularmente interesante en los aminoácidos y también en las proteínas. A este valor de pH la solubilidad de la sustancia es casi nula. Para calcularlo se deben utilizar los pKa. pI
pK a1
Alanina
Arginina
pK a 2
2
(Los pKa a considerar para esta ecuación, en una tabla de pH, son los que contienen a la especie química con carga igual a cero, cuando tienen más de un pKa). Las moléculas complejas, tales como las proteínas, se combinan con los iones hidrógeno y con otros iones presentes en la disolución, dando lugar a la carga neta de la molécula. A la concentración de iones hidrógeno, o al pH, para el cual la concentración del ion híbrido de una proteína es máxima y el movimiento neto de las moléculas de soluto en un campo eléctrico es prácticamente nulo, se le denomina punto isoeléctrico. Los aminoácidos pueden existir como sal interna, llamada zwitterion. Esto ocurre porque el protón del grupo carboxilo es abstraído por el grupo amino NH2 que está en posición alfa y quedando este como grupo amonio NH3+ (3).
Leucina
Prolina
Tirosina
Cisteína
Valina
Fenilalanina
Triptófano
Histidina
7) ¿Cómo se detecta la presencia de azufre en las proteínas? R/ La presencia de azufre en las proteínas se pone de manifiesto por la formación de un precipitado negro de sulfuro de plomo. Ésta reacción se basa en la separación mediante un álcali, del azufre de los aminoácidos, el cual al reaccionar con una solución de acetato de plomo, forma el sulfuro de plomo 4.
Con la reacción de Biuret se evidencio la presencia de proteínas (albúmina y otras) en la clara de huevo.
La coagulación de la albúmina cuando se adiciona formaldehído se puede explicar por una reacción nucleofílica entre este y un péptido de la albúmina.
REFERENCIAS 1
. Tablas, datos experimentales y gráficos elaborados por Edward Ramírez y Simón Grueso. CONCLUSIONES
Los aminoácidos tienen un rango de pH entre 6-7, lo cual confirma la presenta del estado dipolar zwitterion, en medio neutro.
2
. Chang, R., Química, 7ª ed., Mc-Graw Hill, Ciudad de México 2002, 982-991p. 3
. Morrison & Boyd, Organic Chemistry, th 6 ed., Prentice-Hall, New Jersey, 2002 , 1132-1138p. 4
.http://www.angelfire.com/scifi/anarki
mia/Reconocimiento%20de%20Protena
La albúmina coagula con el aumento de temperatura, y la presencia de ácidos minerales, por que se altera la estructura tridimensional de la misma. El color amarillo cuando se adiciona ácido nítrico a una solución de clara de huevo evidencia la presencia de anillos aromáticos en la estructura de la albúmina.
s.htm vista el 04-11-10 a las 23:50 pm. 5
. Skoog, D. A., West, D. M., Holle F. J., Crouch, S. R., Fundamentos de química analítica, 8ª ed., Thomson, Madrid, 2005, 458p.
