Practica 1 - REACCIONES DE AMINOACIDOS Y PROTEÍNAS PDF

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REACCIONES DE AMINOACIDOS Y PROTEÍNAS ...

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Instituto Politecnico Nacional Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato

REPORTE PRÁCTICA 1: REACCIONES DE AMINOACIDOS Y PROTEÍNAS BIOQUÍMICA FARMACÉUTICA EQUIPO 2 3FV1 AGUILAR LIRA FRIDA SOFÍA GARCÍA GARCÍA INGRID CASSANDRA SANDOVAL OLIVA HILDA VALERIA LÓPEZ ARAIZA ESPARZA FATIMA PATLAN MARES LOURDES JACQUELINE

Fecha de realización: 14 de Febrero de 2018

Fecha de entrega: 18 de Febrero de 2018

índice 1. Objetivos 2. Introducción 2.1Carbohidratos. 2.1.1 Monosacáridos 2.1.2 Disacáridos 2.1.3 Polisacáridos 2.2 Lípidos 2.3 Aminoácidos y proteínas 2.3.1 Aminoácidos Indispensables 2.3.2 Enlaces Peptídicos 2.4 Pruebas de identificación 2.4.1.Reacción de Biuret. 2.4.2. Reacción de Lowry. 2.4.3. Reacción de la Ninhidrina. 2.4.4. Reacción Xantroprotéica. 2.4.5. Reacción para azufre de cisteína y cistina. 2.4.6.Reacción de Ehrlich. 2.5. Punto Isoeléctrico 3. Resultados y Observaciones. 4. Discusión y Resultados. 5. Conclusiones 6. Referencias 7. Bibliografía

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1. Objetivos general: A partir de esta práctica se podrá reconocer algunas de las propiedades de las proteínas y se adquirirá información sobre las propiedades físicas y químicas de algunos aminoácidos.

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1.1 Objetivos específicos: Se realizarán diferentes pruebas cualitativas que ayudarán a determinar los grupos químicos de diversos aminoácidos. Se someterán soluciones de proteínas a desnaturalización con agentes químicos, que se llevará a cabo a partir de la prueba de determinación del punto isoeléctrico de la caseína. A partir de ciertas pruebas de determinará la presencia de proteínas o en su caso de aminoácidos libres. 2. Introducción:

La complejidad de las sustancias químicas dentro de los organismos vivos varía desde el agua y sales simples hasta las moléculas de ADN que se componen de miles de átomos, así mismo el cuerpo humano está constituido de un 60% de agua y en algunos tejidos su contenido llega a ser del 80%. Dentro de un organismo vivo se encuentran los 4 tipos mas importantes de biomoléculas que son los carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, las cuales son seleccionadas y sintetizadas por el mismo organismo para su óptimo funcionamiento, ya que gracias a esto son capaces de desarrollarse, reparar sus daños y reproducirse por sí mismos. 2.1 Carbohidratos: Estos compuestos se obtienen de la dieta humana, al momento en que se ingiere y metaboliza, administran alrededor de 4kcal de energía por gramo, formando el reacomodo de compuestos sencillos y estables, como el carbono, hidrógeno y oxígeno (C(H2O)) los cuales llamamos carbohidratos, estos se muestran cuando la glucosa cristalina de color blanco se calienta, desprende agua y sólo queda un residuo negro de carbón. Dentro de los carbohidratos, se tiene una clasificación: 2.1.1 Monosacaridos: Carbohidratos sencillos, los cuales no se pueden descomponer en azúcares más sencillos, pueden hidrolizarse a dos unidades de monosacáridos llamados disacáridos y son susceptibles a producir muchas unidades de monosacáridos llamados polisacáridos. Dentro de estos encontramos distintos monosacáridos que en base al grupo que contengan, obtienen su nombre; como lo son las aldosas que contienen un grupo aldehído y las cetosas que contienen un grupo cetona. Las estructuras cíclicas se forman cuando el carbono carbonílico es golpeados por el oxígeno del grupo hidroxilo y durante la formación de este anillo, el oxígeno del grupo carbonilo, que en un principio tenía doble enlace, se convierte en un grupo hidroxilo para formar distintas estructuras de anillos cerrados, conocidas como alfa y beta. 2.1.2 Disacáridos: los más comunes son; la maltosa que está presente en los granos en germinación, pero su fuente principal es la hidrólisis parcial del almidón; la lactosa que constituye del 5% al 7% de la leche humana y del 4% al 6% de la leche de vaca; y 3

la sacarosa, llamada comúnmente como azúcar de mesa, que está presente en el azúcar de caña y de remolacha.

Fig. 1.- Estructura de la Maltosa. 2.1.3 Polisacáridos: llamados también como carbohidratos complejos, los cuales casi todos los animales pueden digerir y metabolizar, aunque los seres humanos y algunos mamíferos no obtienen valor alimenticio alguno. Hay dos clases de almidón; amilosa, que tiene unidades de glucosa unidas en cadena continua; amilopectina, que tiene cadenas ramificadas de unidades de glucosa; y glucógeno que es el almidón animal. 2.2 Lípidos Son compuestos que se aislan de tejidos corporales, si es que son más solubles en disolventes orgánicos que en agua. Estos son sustancias grasosas o aceitosas que se clasifican en simples, fosfolípidos, esteroides o prostaglandinas. Los lípidos simples son ésteres derivados del glicerol y ácidos carboxílicos de cadena larga, conocidos también como triglicéridos o ácidos grasos, los cuales pueden ser saturados, (el cual no contiene dobles enlace) monoinsaturados, (que contienen doble enlace) y poliinsaturado (contiene dos o más dobles enlaces). 2.3 Aminoácidos y Proteínas Las proteínas son el componente vital de toda la vida, están en la sangre, cerebro, esmalte dentario, bacterias, músculos y tejido cutáneo, y cada tipo de célula fabrica sus proteínas peculiares. Son copolímeros de alrededor 20 aminoácidos distintos y unidos por enlaces peptídicos, y cada uno tiene dos grupos funcionales; un grupo carboxilo y un grupo amino que se encuentra unido al carbono vecino del grupo carbonilo, conocido como carbono alfa. El grupo carboxilo reacciona con el grupo amino (ácido y base) y cuando interactúan, el grupo carboxilo transfiere un protón al grupo amino y producen una sal interna, llamada ion dipolo, que es un compuesto en el que un anión y un catión están en la misma molécula.

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Fig. 2. Fórmula de un Fosfolípido 2.3.1 Aminoácidos indispensables Son ocho y provienen de los alimentos ingeridos que se degradan en el organismo y el cuerpo las utiliza para construir otras estructuras proteínicas. Por otro lado, la mayoría de las proteínas de origen animal contienen cantidades adecuadas de todos los aminoácidos indispensables y la deficiencia de ellas conduce a retardo físico y mental.

Fig. 3.- Aminoácidos comunes. 2.3.2 Enlaces peptídicos

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Las proteínas son poliamidas, que contienen enlaces de amida, estos enlaces pueden unir muchos tipos de estructuras, pero cuando el enlace de amida une dos unidades de aminoácidos, se obtiene lo que llamamos enlace peptídico. Dentro de este enlace, tenemos un grupo amino y uno carboxilo, los cuales son reactivos y pueden reaccionar con más aminoácidos, pero cuando sólo se unen dos aminoácidos se produce un dipéptido, y cuando se combinan tres, se produce un tripéptido. También en el momento en el que ocurre una reacción de condensación entre el grupo amino de uno y el carboxilo del otro, se libera una molécula de agua y se forma un enlace peptídico, cuyos residuos de aminoácidos forman un dipéptido. Cuando se tiene una cadena de 10 o más unidades de aminoácido se le llama polipéptido y dependiendo de si su peso es mayor de 10,000, entonces se le llama proteína, por lo que se puede decir que conforme aumenta la longitud de una cadena peptídica, las variaciones en la secuencia son casi infinitas. Dependiendo del acomodo de aminoácidos tenemos distintas estructuras: Estructura primaria: secuencia. Estructura secundaria: cadenas enroscadas llamadas hélice. Estructura terciaria: ordenamiento de láminas plegadas.

Fig.4.- Secuencia de aminoácidos Los aminoácidos se pueden dividir en tres grupos, aminoácidos esenciales, aminoácidos no esenciales y aminoácidos condicionales. Para los no esenciales, existen 13 aminoácidos, los cuales se producen a partir de otros aminoácidos o diversas fuentes de proteínas, aunque también pueden ser sintetizados a partir de los glúcidos, cuando exista la aparición de un Nitrógeno para producir las reacciones de aminación correspondientes. Arginina: Llamado también viagra natural, ya que aumenta el flujo sanguineo hacia el pene, retrasa crecimiento de tumores y cancer, aumento de tamaño y actividad del timo, desintoxicación del hígado, reduce toxicidad por alcohol, aumenta conteo de espermatozoides, 6

pérdida de peso, liberación de hormonas del crecimiento, reparación de tejidos, colágeno y liberación de insulina. Ácido Aspártico: aumenta resistencia, actividad celular, formación de células y metabolismo, protección del hígado, absorción de toxinas, circulación de ciertos minerales y función del ARN y ADN. Cisteína: antioxidante, protección contra radiación, protección del hígado y cerebro de daños por sustancias tóxicas, ayuda en tratamiento de artritis reumatoides y endurecimiento de arterias, recuperación de quemaduras y cirugías, quema de grasa, formación de músculos, retrasa envejecimiento y compone piel y cabello. Ácido Glutámico: Neurotransmisor excitatorio, metabolismo de azúcares y grasas, transporte de potasio, combustible cerebral, corrección de trastornos psíquicos, utilizado en tratamiento de epilepsia, retraso mental, distrofia muscular y úlceras. Glutamina: se encuentra en los músculos, tejido muscular, previene desgaste muscular, aumenta función cerebral y actividad mental, mantenimiento del equilibrio del ácido alcalino, sistema digestivo, curación de úlceras, alivia fatiga, depresión e impotencia, disminuye antojo de azúcar y alcohol y ha sido empleado en tratamiento de esquizofrenia y demencia. Glicina: retarda la degeneración muscular, almacenamiento de glucógeno, prostata, sistema nervioso central, sistema inmunológico y repara tejidos dañados. Ornitina: liberación de hormonas de crecimiento, sistema inmunológico, desintoxicación de amoníaco, regeneración del hígado, secreción de insulina y construcción del músculo. Prolina: producción de colágeno, cicatrización del cartílago, fortalecimiento de articulaciones y tejidos conectivos. Serina: metabolismo de grasas, ácidos grasos, crecimiento de músculo, sistema inmunológico, protección de fibras nerviosas, ARN y ADN, producción de inmunoglobulinas y anticuerpos. Taurina: músculo cardiaco, visión, bilis, utilización adecuada de sodio, potasio, calcio y magnesio, previene arritmias y se emplea en el tratamiento de ansiedad, epilepsia, hiperactividad y convulsiones. Tirosina: precursor de adrenalina y dopamina, sistema nervioso, disminución de grasa corporal, producción de melanina, glándulas suprarrenales, tiroides, glándula pituitaria y ayuda en la narcolepsia, ansiedad, depresión, reducción de la líbido, alergias y dolores de cabeza.

Fig.5.- Estructura de un aminoácido

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Para los esenciales hay nueve, los cuales el organismo no puede sintetizar y por lo tanto se deben de aportar mediante una dieta rica en proteínas las cuales se descomponen y se obtienen los aminoácidos esenciales que forman nuevas proteínas. Histidina: hemoglobina, para el tratamiento de artritis, alergias, úlceras y anemia, tejidos, células nerviosas, producción de glóbulos rojos y blancos, protección ante la radiación, reducción de presión arterial, eliminación de metales pesados y mejora la líbido. Isoleucina: hemoglobina, regulación de azúcar y niveles de energía, reparación de tejido muscular, piel, huesos y en caso de deficiencia, se presentan trastornos mentales y físicos. Leucina: cicatrización de tejido muscular, piel, huesos, reducción de niveles de azúcar en la sangre y aumento de la hormona del crecimiento. Lisina: absorción de calcio y equilibrio de nitrógeno, colágeno, producción de anticuerpos y reducción de niveles de triglicéridos en suero. Metionina: antioxidante, fuente de azufre, descomposición de grasas, desintoxicación de agentes nocivos, disminuye debilidad muscular, cabello, protección ante radiación, promueve excreción de estrógenos, reduce la histiamina y utilizado en tratamiento de esquizofrenia. Fenilalanina: producción de noradrenalina, señales entre células y cerebro, estado de alerta y vitalidad, disminución de dolor, ayuda a la memoria y aprendizaje, tratamiento de artritis, depresión, calambres menstruales, jaquecas, obesidad, parkinson y esquizofrenia. Treonina: mantiene cantidad adecuada de proteínas, colágeno, elastina, esmalte de dientes, lipotropía en el hígado, metionina, acumulación de grasa en hígado y metabolismo. Triptófano: relajante natural, alivia insomnio, reduce ansiedad, depresión, tratamiento de la migraña, sistema inmunológico, control de peso, liberación de hormonas del crecimiento y controla hiperactividad en los niños. Valina: metabolismo muscular, coordinación, reparación de tejidos, equilibrio de nitrógeno y se utiliza en el tratamiento de enfermedades del hígado y vesícula biliar Alanina: transferencia de nitrógeno, metabolismo de glucosa, evita acumulación por sustancias tóxicas y fortalece el sistema inmunológico produciendo anticuerpos.

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Fig.6.- Aminoácidos esenciales. 2.4 Pruebas de Identificación. 2.4.1.Reacción de Biuret Es un método cualitativo cuya función es determinar la presencia de péptidos de más de dos aminoácidos y proteínas, es decir, reconocen los enlaces peptídicos y forman con ellos, un complejo que se manifiesta por su color violeta o azul, cuyo rango varía de acuerdo a la naturaleza de la proteína detectada. La aparición del compuesto, llamado Biuret, se produce entre los nitrógenos de los grupos amino que participan en los enlaces peptídicos y los iones cúprico (Cu2+) del CuSO4. 2.4.2. Reacción de Lowry Es un método de valoración cuantitativa que consta de dos partes muy importantes. La primera parte consta de una reacción similar a la de Biuret, en la que también se utiliza sulfato de cobre pero a distinta concentración dando lugar a un complejo violeta; para la segunda parte se utilizará Folin-Colcatieau (color amarillo), el cuál en se reducirá por medio de los grupos fenólicos de la proteína para dar lugar a una coloración azul . La intensidad de color es directamente proporcional a la concentración de proteínas. 2.4.3. Reacción de la Ninhidrina La reacción se usa con frecuencia para cuantificar los aminoácidos. Reacciona con los alfa-aminoácidos, los descarboxila y se produce un compuesto púrpura conocido como Púrpura de Ruhemann, CO2, H2O y el aldehído correspondiente. El color depende del tipo de aminoácido. 2.4.4. Reacción Xantroprotica En esta prueba se forma un compuesto aromático nitrado de color amarillo, cuando las proteínas son tratadas con ácido nítrico concentrado. Generalmente, se forma primero un precipitado blanco, resultado de la desnaturalización de la proteína, las cuales provocan una disminución en la solubilidad. Dado que en la prueba, el HNO3 reacciona con el radical fenilo de los aminoácidos que lo contienen, dicho radical se transforma en hidroxi-benceno, lo que da resultado positivo en aquellas proteínas con aminoácidos portadores de grupos bencénicos, como tirosina, fenilalanina y triptófano, obteniéndose nitrocompuestos de color amarillo, que se vuelven anaranjados en medio fuertemente alcalino. 2.4.5. Reacción para azufre de cisteína y cistina 9

Al calentar los aminoácidos y proteínas que presentan grupos tiólicos en un medio fuertemente alcalino, el azufre de estos grupos reacciona formando sulfuros, los cuales se pueden detectar agregando acetato de plomo que formará un precipitado de color negro (sulfuro de plomo). Otra opción es agregar en vez del acetato de plomo, nitroprusiato de sodio, que en presencia de un exceso de amoniaco, forma un complejo de color rojo. 2.4.6.Reacción de Ehrlich El ácido diazobencensulfónico de la prueba reacciona con los grupos imidazol formando productos de color rojo en el medio alcalino. Aminoácidos como la histidina presentan grupos imidazol. 2.5 Punto Isoeléctrico. El punto isoeléctrico es el pH indicado para que la carga neutra de un aminoácido o proteína sea cero. Para los aminoácidos hay dos maneras de sacarlo dependiendo el número de gruposR ionizables que tenga. a. Para compuestos alifáticos el punto isoeléctrico será el promedio de los pKa de sus grupos ionizables los cuales sólo son el amino y carboxilo. b. Compuestos con grupo R-ionizables se puede seguir un serie de pasos para calcularlo. I. Averiguar los valores de pKa de los grupos ionizables del aminoácido. II. Ordenar de menor a mayor los valores de pKa, correspondiendo el orden el cual se desprotonarían ante una base fuerte. III. Razonamos las cargas de cada grupo. IV. Sumamos la obtención de cargas para cada aminoácido. V. El pI será el promedio de pHs donde la carga es 0.

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Fig.7.-Valores

de

pka

de

aminoácidos

y

su

respectivo

grupo-R.

3. Resultados Prueba Biuret Lowry Nihidrina

Albumina Positivo/Negativo Positivo Positivo Negativo

Xantoprotéica Ehrlich

Positivo Positivo

Azufre con cisteína y caseína

Positivo

Observaciones Color Lila Azul Ambar claro Amarillo Grumos rojos Café debil

Sin datos. Sin datos. Sin datos. Sin datos. Precipitó en forma de pequeños grumos rojos. Sin datos.

Tabla 1. Pruebas realizadas para la albúmina Prueba

Gelatina Positivo/Negativo Color

Observaciones 11

Biuret Lowry

Positivo Positivo

Nihidrina

Positivo

Xantoprotéica

Negativo

Ehrlich

Positivo

Azufre con cisteína y Negativo caseía Tabla 2. Pruebas realizadas para la gelatina Prueba

Lila Al agitar cambia a color lila. Azul Sin datos. degradado Morado claro Se tornó morado de manera inmediata en el baño maria. Incoloro Permaneció incoloro en todo el proceso. Grumos rojos Precipitó en forma de pequeños grumos rojos. Incoloro Sin datos.

Biuret Lowry

Caseína Positivo/Negativo Color Negativo Azul Positivo Azul obscuro

Ninhidrina

Negativo

Amarillo claro

Xantoproteica

Positivo

Ehrlich

Positivo

Amarilloblanquecino Grumos rojos

Azufre con cisteína y Negativo Incoloro caseía Tabla 3. Pruebas realizadas para la caseína Prueba Biuret Lowry Ninhidrina

Glicina Positivo/Negativo Negativo Positivo Positivo

Xantoprotéica

Negativo

Ehrlich

Negativo

Azufre con cisteína y Negativo caseía Tabla 4. Pruebas realizadas para la glicina Prueba Biuret Lowry Ninhidrina

Observaciones Sin datos. Se observó un color verde al fondo del tubo de ensaye. En el transcurso del baño maria se tornó claro. Aparición de pequeñas partículas de color amarillo. Precipitó en forma de pequeños grumos rojos. Sin datos.

Observaciones Color Azul Azul oscuro Morado oscuro Incoloro Amarillomostaza Incoloro

Tono ligeramente azul. Sin datos. Se tornó morado claro de manera inmediata en el baño maria. Permaneció incoloro en todo el proceso. Precipitó. Coloración amarillo mostaza. Sin datos.

Cisteína Observaciones Positivo/Negativo Color No se realizó prueba No se realizó prueba Positivo Morado oscuro Sin datos. 12

Xantoproteica No se realizó prueba Ehrlich No se realizó prueba Azufre con cisteína y caseína Positivo Café débil Tabla 5. Pruebas realizadas para la cisteína. Reacción

Prolina Positivo/Negativo Color Biuret No se realizó prueba Lowry No se realizó prueba Ninhidrina Positivo Morado oscuro Xantoproteica No se realizó prueba Ehrlich No se realizó prueba Azufre con cisteína y No se realizó prueba caseína

Sin datos.

Observaciones

En el transcurso del baño maría se comenzó a tornar morado.

Tabla 6. Prueba realizada para la prolina

Prueba Biuret Lowry Ninhidrina

Fenilalanina Positivo/Negativo Color No se realizó prueba No se realizó prueba Negativo Café oscuro

Xantoproteica

Negativo

Observaciones

Se tornó color ambar minutos transcurridos en el baño maria. Transparente Permaneció transpare...