Propiedades de las
proteinas
Introducción
Las proteínas
son macromoléculas compuestas por unidades de alfa
–aminoácidos que se unen entre sí mediante
enlaces petídicos y que alcanzan un peso molecular igual o
superior a 5000 D.
El enlace peptídico, característico de estos compuestos, resulta
de la reacción del grupo
carboxilo de un aminoácido con el grupo amino
del otro aminoácido, lo cual da lugar a un enlace
covalente de tipo carbamida y que tiene algunas características peculiares como:
- El enlace C-N tiene cierto carácter
de doble enlace, por lo cual le confiere rigidez a la
molécula. - El oxigeno y el
nitrógeno quedan en posición trans. - Todos los elementos que lo componen el enlace se
encuentran ubicados en el mismo plano . - La rotación de la molécula formada
queda restringida a los carbonos alfa.
El gran número de aminoácidos que componen
la molécula proteica determina que su estructura sea
extraordinariamente compleja, y que para poder
estudiarla nos veamos precisados a dividirla artificialmente en
los llamados <<niveles de organización de la estructura
proteica >>, de los cuales se describen habitualmente 4,
aunque algunos autores llegan a describir 5 o
más.
Por supuesto que toda organización estructural que implique
determinado orden requiere de la presencia de una fuerza
estabilizadora, que en el caso de las proteínas
estaría constituida por diferentes tipos de enlaces o
interacciones físicas y químicas que se enuncian en
el cuadro siguiente:
Nivel de organización | Enlaces que lo |
Primario | Enlace peptídico. |
Secundario | Puentes de hidrógeno entre los elementos |
Terciario | Puentes de hidrógeno entre las cadenas |
Cuaternario | Los mismos que para el nivel terciario |
La complejidad estructural de las proteínas se
manifiesta desde el punto de vista funcional en una gran
diversidad de funciones
biológicas.
Experimento N° 1:
Método:
- Titulación con ácido en presencia de
indicador que vira entre limites donde se supone que existe
propiedad
amortiguadora.
REACTIVOS: |
– Acido clorhídrico 0.01 N |
– Solución indicadora de Rojo de Metilo. |
Procedimiento:
- Titular un volumen de
suero sanguíneo diluido agregando agua
destilada y comparar con la titulación de un suero
desproteinado. - La muestra de
suero desproteinado: tomar una muestra de
suero sanguíneo y llevarlo a baño de
ebullición durante 1 a 2 minutos, agregarle suficiente
agua para
tener igual dilución que en el suero. - Filtrar o centrifugar.
Experimento N° 2:
- Determinar el punto isoeléctrico de una
proteína (caseína).
Método:
- Estudio de la solubilidad de la caseína a
diferentes pH.
REACTIVOS: |
– Acido acético 1 N. |
– Hidróxido de sodio 1 N |
– Solución de caseína en acetato |
Procedimiento:
- Marcar nueve tubos. En el tubo uno colocar 3.2 ml de
ácido acético 1 N y 6.8 ml de agua destilada,
mezclar. - Medir 5 ml de agua destilada a los restantes 8 tubos
restantes. - Sacar 5 ml de la solución del tubo 1 y
traspasarlo al tubo 2 y mezclar; así sucesivamente hasta
el ultimo tubo el cual se elimina los 5 ml que se saquen del
tubo 9. - Agregar 1 ml de caseína a los nueve tubos,
mezclar al instante . - Anotar el efecto que se produce al instante y el de
los 30 minutos después en cada tubo.
Experimento N° 3:
- Estudiar la precipitabilidad de las proteínas
por solventes orgánicos. - Estudiar el efecto de la temperatura
sobre la desnaturación de las proteínas en
presencia de solventes orgánicos.
Método:
- Precipitación y redisolución de las
proteínas sericas.
REACTIVOS: |
– Etanol de 95°( 10% a 100%) |
– Cloruro de sodio 0.15 M |
– Agua destilada (de acuerdo al porcentaje de |
– suero sanguíneo (0.5 ml de suero |
Procedimiento:
- Tomar 2 muestra de suero sanguíneo(4 muestras
divididas en cuatro tubos). - Agregar a una de ellas 3 volúmenes de etanol
de 95° equilibrando a temperatura
ambiente. A
la otra agregar etanol a de 95° equilibrando a la
temperatura de una mezcla frigorífica (hielo)
–10° C aproximadamente. - Diluir 1: 4 cada muestra con solución de NaCl
0.15 M. Levar a temperatura ambiente. - Variar las condiciones del experiemnto: volumen de
etanol, temperatura, tiempo de
incubación, cantidad y composición del diluyente
final.
Experimento N° 4:
- Determinar la acción de cationes y aniones
sobre la solubilidad de las proteínas.
Método:
- Precipitación y redisolución de las
proteínas con ácido y base.
REACTIVOS: |
– HCl 0.1n. |
– NaOH 0.1 n |
– Acetato de plomo 10% |
– Sulfato de zinc 10% |
– Tungstato de sodio 10% |
– Ferrocianuro de potasio 10% |
– Albúmina 1.5 ml |
Preparación:
- Enumere 8 tubos .
- Seleccionar los primeros 4 tubos agregandoles 1.0 ml
HCl y a los restantes 4 tubos añadir 1.0 ml de NaOH , al
principio en medio ácido y en medio
básico. - Agregar 1.5 ml de Albúmina a todos los
tubos. - Una vez preparados los tubos de ensayo,
estudiar el efecto de cada una de las sales indicadas en
reactivos, sobre la solubilidad de las proteínas en
ambiente ácido como básico.
Registro N°1:
- Indicar en cada caso los meq de ácido gastado
para cambiar aproximadamente 1 unidad de pH por ml de suero
sanguíneo.
Resultados :
- En el tubo 1, con proteínas: suero (1
ml) más agua destilada (5 ml). Luego al mezclar la
solución se le agrega el indicador de rojo de metilo 10
gotas, cuya mezcla se torna de color amarillo.
Se titula con HCl 0.01 N hasta cambiar a un color rosado
pálido gastando 14 ml de aquel ácido. - En el tubo 2, sin proteínas: suero
(1ml) a baño de ebullición de 1 a 2 min,
formándose un precipitado amarillo débil. Se le
añade 5 ml de agua destilada. Luego se procede a moler
el precipitado; se agrega 10 gotas del indicador rojo de metilo
cambiando la mezcla de un color amarillo. Se titula con HCl
0.01 N gastando 7 ml y virando a un color rojizo. - En el tubo 3, desproteinado: suero (1 ml) a
baño de ebullición de 1 a 2 min, formando un
precipitado amarillo débil. Se añade 5 ml de agua
destilada. Se muele el precipitado y se filtra. A la mezcla
filtrada (incolora) se le añade 10 gotas de rojo de
metilo obteniendo un color amarillo. Se titula con HCl 0.01 N
con un gasto de 2.8 ml.
Cálculos:
- Datos N°1: 14 ml HCl gastados al titular con una
concentración del ácido de 0.01 N.
- N * 14 ml = 0.14 meq
Además:
0.14 meq 2.1 pH
x meq 1.0 pH/
x = 0,066 meq.
2. Datos N°2: 7
ml HCl gastados al titular con una concentración de
ácido de 0.01 N
- N * 7 ml = 0.07 meq
Además:
0.07 meq 2.1 pH
x meq 1.0 pH/
x = 0,0033 meq.
3. Datos
N°3: 2.8 ml HCl gastados al titular con una concentracion de
ácido de 0.01 N
- N * 2.8 ml = 0.028 meq
Además:
0.028 meq 2.1 pH
x meq 1.0 pH/
x = 0,013 meq.
Conclusión:
Cuando la temperatura es elevada aumenta la
energía cinética de las moléculas con lo que
se desorganizan la envoltura acuosa de las proteínas, y se
desnaturalizan. Lo que significa que el interior
hidrofóbico interacciona con el medio acuosos y se produce
la agregación y la precipitación de la
proteína desnaturalizada.
Una proteína puede adoptar diferentes
conformaciones dependiendo de la temperatura y de los
hidrogeniones que están en solución. Por eso, si
cambiamos la concentración de hidrogeniones, es decir, el
pH de la solución, la proteína puede adoptar una
conformación no funcional y puede conducir a
patologías y aun la muerte. De
aquí que sea absolutamente necesario mantener el pH intra
y extracelular de los seres vivos dentro de unos limites muy
estrechos de pH.
El pH de la sangre, por
ejemplo, es de 7.4. si baja por debajo de 7.2 se tiene una
condición llamada ACIDOSIS. Si sube por encima de 7.6
tendremos ALACALOSIS.
Para mantener el pH de los líquidos corporales
constante hacemos uso de sistemas que
llamamos amortiguadores (inglés,
buffer; francés, tampón), los cuales en este caso
las proteínas son buenos amortiguadores por que los
aminoácidos que lo constituyen se comportan como ácidos
débiles .
Respecto al gasto realizado con HCl al titular se deduce
que mientras más estabilizada y estructurada esta la
proteína mayor cantidad de volumen se requiere para lograr
varia el pH de la solución cumpliendo así la
propiedad amortiguadora que poseen las proteínas. En
cambio cuando
se desnaturaliza la proteína el gasto de HCl es mucho
menor debido a que no alcanza mantener el pH
constante.
Registro N°2:
- Calcular el pH de las soluciones
en cada tubo mediante la ecuación de
Henderson-Hasselbalch Siendo el pk del CH3COOH =
4,7. - Evaluar la solubilidad de la caseína en
función del precipitado formado y la
turbidez de la solución. - Indicar el pI aproximado así
obtenido.
Cálculos:
3,2 ml de ácido acético 1 N; 6,8 ml de
agua destilada, cada traspaso de un tubo a otro se divide
éste en ácido por la mitad.
Ecuación de Henderson-Hasselbalch pH = pK
+ log [caseína]
[CH3COOH]
pK = 4.7
Tubos | [CH3COOH] = meq [1 N] | [caseína] = meq [0.1 N] | PH |
Uno | 1.6 ml * 1 N =1.6 meq | 1 ml * 0.1 N= 0.1 meq | 3.5 |
Dos | 0.8 ml * 1 N = 0.8 meq | 1 ml * 0.1 N = 0.1 meq | 3.8 |
Tres | 0.4 ml * 1 N = 0.4 meq | 1 ml * 0.1 N = 0.1 meq | 4.1 |
Cuatro | 0.2 ml * 1 N = 0.2 meq | 1 ml * 0.1 N = 0.1 meq | 4.4 |
Cinco | 0.1 ml * 1 N = 0.1 meq | 1 ml * 0.1 N = 0.1 meq | 4.7 |
Seis | 0.05 ml * 1 N = 0.05 meq | 1 ml * 0.1 N = 0.1 meq | 5.0 |
Siete | 0.025 ml * 1 N = 0.025 meq | 1 ml * 0.1 N = 0.1 meq | 5.3 |
Ocho | 0.0125 ml * 1 N = 0.0125 meq | 1 ml * 0.1 N = 0.1 meq | 5.6 |
Nueve | 0.00625 ml * 1 N = 0.00625 meq | 1 ml * 0.1 N = 0.1 meq | 5.9 |
Resultados :
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Conclusión:
Cuando el pH es bajo, los grupos ionizables
está protonado, y la carga neta de la proteína es
de signo positivo. Cuando el pH es alto, los grupos ionizables
está desprotonado, y la carga neta es de signo negativo.
Entre amabas zonas, habrá un pH en el cual la carga neta
de la proteína es nula. Es el pH isoeléctrico o
punto isoeléctrico, y es característico de cada
proteína. La solubilidad de una proteína es
mínima en su punto isoeléctrico, ya que su carga
neta es cero y desaparece cualquier fuerza de
repulsión electrostática que pudiera dificultar la
formación de agregados. El punto isoeléctrico de la
caseína es de 4,6 – 4,7.
Registro N°3:
- Anotar el efecto del etanol sobre la solubilidad y
desnaturación (puesto en evidencia por la
coagulación) de las proteínas del suero
sanguíneo a las temperaturas elegidas.
Resultados:
- Alcohol al 60% a temperatura ambiente: afecto
mucho, mezcla lechosa, proteína
desnaturalizada. - Alcohol al 60% a temperatura fría: mezcla
amarilla transparente - Alcohol al 100% a temperatura ambiente: amarillo, no
cambió tanto - Alcohol al 100% a temperatura fría: mezcla
espesa con precipitado pequeño
La concentración de alcohol de un
10 a 100% a temperatura ambiente
Como al 40% posiblemente habría una
formación de precipitado, y por tanto, aumenta la
insolubilidad al tratar de recuperar la constante
dieléctrica asimismo aumenta la interacción de las
moléculas de las proteínas contribuyendo a la
formación de la precipitación.
La concentración de alcohol de un 10 a 100% a
temperatura fría
Casi al 100% se pudo recuperar la proteína al
bajar la temperatura, aumentando así la solubilidad entre
las proteínas y los solventes orgánicos.
Conclusión:
La polaridad del disolvente disminuye cuando se le
añaden sustancias menos polares que el agua como
etanol o la acetona. Con ello disminuye el grado de
hidratación de los grupos ionicos superficiales de la
molécula proteica, provocando la agregación y
precipitación. Los disolventes orgánicos
interaccionan con el interior hidrofóbico de las
proteínas, y desorganizan la estructura terciaria,
provocando su desnaturalización y
precipitación.
Registro N°4:
- Evaluar la solubilidad de las proteínas en
cada condición eperimental.
Resultados:
Albúmina 1.5 | Tubo 1 | Tubo 2 | Tubo 3 | Tubo 4 | Tubo 5 | Tubo 6 | Tubo 7 | Tubo 8 | ||||||
1.5 ml | 1.5 ml | 1.5 ml | 1.5 ml | 1.5 ml | 1.5 ml | 1.5 ml | 1.5 ml | |||||||
Inicio cationes | Medio ácido 1.0 ml HCl Cuatro tubos | Medio básico 1.0 ml NaOH | ||||||
Zn | – | + | ||||||
Na | + | – | ||||||
K | + | – | ||||||
Pb | – | + | ||||||
fin cationes | Medio básico 1.5 ml NaOH | Medio ácido 1.5 ml HCL | ||||||
Zn | + | – | ||||||
Na | – | + | ||||||
K | – | + | ||||||
Pb | + | – | ||||||
Conclusión:
El zinc forma un precipitado en medio
básico.
El sodio forma un precipitado en medio
ácido.
El potasio forma un precipitado en medio
ácido.
El plomo forma un precipitado en medio
básico.
Las proteínas pueden precipitar con la adicion de
cationes como el Zn +2 y el Pb +2
.
Estas proteínas pueden precipitar mediante un
agente precipitante de carga opuesta a la de las
proteínas; esto se requiere que el pH de la
solución debe ser controlado de tal modo que la
proteína quede en el lado ácido o básico de
su punto isoeléctrico.
Sangre: es un liquido rojo, viscoso de sabor
salado y olor especial. En ella se distinguen las siguientes
partes = el plasma, los glóbulos rojos, los
glóbulos blancos y las plaquetas.
Plasma sanguíneo: es la parte liquida, es
salado de color amarillento y en él flotan los
demás componentes de la sangre,
también lleva los alimentos y las
sustancias de desecho recogidas de las células.
El plasma sanguíneo cuando se coagula la sangre, origina
el suero sanguíneo.
Suero sanguíneo: al liquido resultante
tras la coagulación de la sangre. Se define como la parte
liquida del plasma sanguíneo. El suero sanguíneo
contiene en solución albúminas, globulina, sales,
enzimas, hormonas,
vitaminas,
lípidos,
hidratos de carbono,
aminoácidos, etc.
El suero: se define como la parte clara de un
liquido orgánico (referido casi siempre a la sangre) que
queda después de su coagulación.
Los glóbulos rojos o hematies: tienen
forma de discos bicóncavos y son tan pequeños que
en cada milímetro cúbico hay cuatro a cinco
millones, miden unas siete micras de diámetro, no tiene
núcleo por eso se consideran células
muertas, tiene un pigmento rojizo llamado HEMOGLOBINA que les
sirve para transportar el oxígeno
desde los pulmones a las células.
Los glóbulos blancos o leucocitos: son
mayores pero menos numerosos (unos siete mil por milímetro
cúbico), son células vivas que se trasladan, se
salen de los capilares y se dedican a destruir los microbios y
células muertas que encuentran por el organismo.
También producen antitoxinas que neutralizan l0os venenos
de los microorganismos que producen las enfermedades.
Las plaquetas: son células muy
pequeñas, sirven para taponar las heridas y evitar
hemorragias.
- Guía de laboratorio
de Bioquimica - Páginas en internet.
- http://www.inicia.es/de/proteoma/aminoacidos.htm
http://caminantes.metropoliglobal.com/web/biologia/aminoacidos.htm- http://www.um.es/~molecula/prot03.htm
- H.-D. Belitz * W. Grosch : Quimica de los alimentos;
sedunda edición.
Integrantes :
Paola Olivares G.
Claudia Durán L.
Universidad de la Serena
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ing. En Alimentos/