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El precipitado isoeléctrico se obtiene con mayor eficiencia en un medio acido, al observar nuestras muestras al pasar el tiempo los primeros 6 tubos precipitaron de una manera muy notoria, a partir del 7 tubo la solubilidad empezaba a presentarse, con esto y la ayuda de la ecuación de Henderson-Hass...

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Práctica #7. Propiedades químicas de las proteínas – INSTITUTO DE CIENCIAS BIOMÉDICAS Licenciatura en Química – Laboratorio de bioquímica

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CIUDAD JUÁREZ

Introducción El plegamiento de proteína es un proceso por el cual una cadena del polipéptido dobla para convertirse en una proteína biológicamente activa en su estructura nativa 3D. La estructura de la proteína es crucial a su función. Las proteínas dobladas son ligadas por diversas acciones recíprocas moleculares. Durante la traslación, se sintetiza cada proteína mientras que una cadena lineal de aminoácidos o de una bobina al azar que no tenga una estructura estable 3D. Los aminoácidos en la cadena obran recíprocamente eventuales para formar una proteína bien definida, doblada. La serie de aminoácido de una proteína determina su estructura 3D. El plegamiento de proteínas en su estructura nativa correcta es dominante a su función. La falla de doblar correctamente produce las proteínas inactivas o tóxicas que funcionan incorrectamente y causan varias enfermedades. La organización de una proteína viene definida por cuatro niveles estructurales denominados: estructura primaria, estructura secundaria, estructura terciaria y estructura cuaternaria. Cada una de estas estructuras informa de la disposición de la anterior en el espacio (Gonzales, 2003).

una proteína depende de su secuencia y de la forma que ésta adopte. Estructura secundaria es la disposición de la secuencia de aminoácidos en el espacio. Los aminoácidos, a medida que van siendo enlazados durante la síntesis de proteínas y gracias a la capacidad de giro de sus enlaces, adquieren una disposición espacial estable, la estructura secundaria en donde la cadena se va enrollando en espiral: La a(alfa)-hélice.

Imagen 2. Estructura de proteína.

Esta estructura se forma al enrollarse helicoidalmente sobre sí misma la estructura primaria. Se debe a la formación de enlaces de hidrógeno entre el -C=O de un aminoácido y el -NH- del cuarto aminoácido que le sigue. La conformación beta.

Imagen 3. Lamina plegada.

Imagen 1. Estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria de las proteínas.

La estructura primaria es la secuencia de

En esta disposición los aminoácidos no forman una hélice sino una cadena en forma de zigzag, denominada disposición en lámina plegada. Estructura terciaria informa sobre la disposición de la estructura secundaria de un polipéptido al plegarse sobre sí misma originando una conformación globular. En definitiva, es la estructura primaria la que determina cuál será la secundaria y por tanto la terciaria (Olivares, 2004).

aminoácidos de la proteína. Nos indica qué aminoácidos componen la cadena polipeptídica y el orden en que dichos aminoácidos se encuentran. La función de

Esta conformación globular facilita la solubilidad en agua y así realizar funciones de transporte, enzimáticas, hormonales, etc.

Esta conformación globular se mantiene estable gracias a la existencia de enlaces entre los radicales R de los aminoácidos. Aparecen varios tipos de enlaces: 1.-El puente disulfuro entre los radicales de aminoácidos que tienen azufre. 2.-Los puentes de hidrógeno. 3.-Los puentes eléctricos. (covalentes). 4.-Las interacciones hidrófobas. Presentan esta estructura secundaria la queratina de la seda o fibroína.

Imagen 4. Estructura secundaria de la queratina.

Estructura cuaternaria informa de la unión, mediante enlaces débiles (no covalentes) de varias cadenas polipeptídicas con estructura terciaria, para formar un complejo proteico. Cada una de estas cadenas polipeptídicas recibe el nombre de protómero. El número de protómeros varía desde dos, como en la hexoquinasa; cuatro, como en la hemoglobina, o muchos, como la cápsida del virus de la poliomielitis, que consta de sesenta unidades proteicas (Olivares, 2004).

desnaturalización bioquímica se entiende el cambio estructural de proteínas o ácidos nucleicos que lleva a la perdida de la estructura nativa de la molécula de estas sustancias. Este cambio estructural conlleva a un cambio en el funcionamiento óptimo de las proteínas o ácidos nucleicos pudiendo llegar a la pérdida total de su función biológica. También, pero no siempre, va acompañado de cambios en las propiedades fisicoquímicas siendo lo más común la pérdida de solubilidad. Una proteína adopta una estructura en el espacio específica que es esencial para el desarrollo de su función biológica. Esta estructura tridimensional es conocida con el nombre de conformación espacial y se caracteriza por un plegamiento determinado de su estructura. La desnaturalización de las proteínas ocurre cuándo se pierde esta conformación espacial específica (Gonzales, 2003). La desnaturalización de proteínas puede ser reversible o irreversible. Esto depende del grado de cambios estructurales que haya sufrido la proteína durante el proceso de desnaturalización. Si una desnaturalización es reversible, la proteína puede volver a su conformación espacial funcional si el agente desnaturalizante desaparece el medio o deja de ejercer su efecto. En el caso de que la desnaturalización de una proteína sea reversible, la reestructuración de la proteína de vuelta a su conformación espacial funcional puede ser lento, puede durar desde horas hasta días (Olivares, 2004). Los agentes desnaturalizantes son aquellos factores químicos o físicos que producen la desnaturalización de las proteínas. Entre los más comunes son:  Temperatura  PH  Polaridad del disolvente  Fuerza iónica

Imagen 5. Estructura cuaternaria.

Las proteínas determinan la forma y la estructura de las células y dirigen casi todos los procesos vitales. Las funciones de las proteínas son específicas de cada una de ellas y permiten a las células mantener su integridad, defenderse de agentes externos, reparar daños, controlar

La solubilidad de una proteína está influenciada por los siguientes factores: a) Su composición en aminoácidos (una proteína rica en aminoácidos polares es en general más soluble que una rica en aminoácidos hidrofóbicos). b) Su estructura tridimensional (las proteínas fibrosas son en general menos solubles que las globulares) c) El entorno de la propia proteína. En este último sentido, podemos decir que

y regular funciones, etc. (Guerrero, 2003.) La desnaturalización de proteínas es una desnaturalización bioquímica. Por

los principales factores ambientales que influyen en la solubilidad de una proteína son los siguientes:

1) la temperatura 2) la constante dieléctrica del medio 3) el pH de este 4) la fuerza iónica. La precipitación isoeléctrica se basa en la disminución de la solubilidad en el punto isoeléctrico. Las proteínas por su naturaleza anfotérica presentan una carga neta negativa a pH altos y una carga neta positiva a pH bajos. Existe un pH llamado pH isoeléctrico al cual la carga neta de la proteína es cero. A este pH la molécula es incapaz de desplazarse en un campo eléctrico (Gonzales, 2003). . Efecto de las fuerzas electrostáticas sobre la proteína:

Imagen 6. Fuerzas electrostáticas de la proteína.

La precipitación con sales se refiere a la adición de sales que elimina el agua de la proteína hidratada, dejando las regiones hidrofóbicas en libertad de combinarse intermolecularmente.

Imagen 7. Precipitación con sales.

La precipitación con solventes es una técnica que se basa en la disminución de la solubilidad mediante la adición de un solvente orgánico ligeramente polar El agua se caracteriza por su alta constante dieléctrica, lo cual significa que los iones en solución acuosa presentan interacciones más débiles que con otros medios. La

debe a que el solvente presenta una Mecanismo proteicas que tienden a precipitar, esto se debe a que el solvente presenta una constante dieléctrica menor que la del agua, lo cual produce un incremento en las fuerzas de atracción entre cargas opuestas y una disminución en el grado de ionización de los radicales de las proteínas, y en consecuencia una disminución en la solubilidad de ésta. (Sobral, 2009) Objetivo Comprobar el efecto del pH, naturaleza y concentración de los iones, sobre la solubilidad de las proteínas y determinar punto isoeléctrico mediante precipitación. Metodología El desarrollo de la fase experimental de la práctica consto de 2 experimentos siendo los siguientes: Experimento1. Determinación del punto isoeléctrico de la Caseína por adición de un ácido: Primeramente se prepararon 10 tubos de ensayo donde se les añadió las cantidades de 0.5, 1, 1.5, 2, 3, 4, 6, 8, 6 y 8 mililitros de acetato de sodio 0.1N, sucesivo a esto se les añadió las siguientes cantidades de ácido acético 0.1N hasta llegar a un volumen de 10mL 9.5, 9, 8.5, 8, 7, 6, 4 y 2 respectivamente, a los dos tubos restantes se les añadió 4 y 2 mililitros de ácido acético 0.01N para completar el volumen de 10mL, una vez preparados y listos todos los tubos se les añadió 1mL de albumina 0.1N para finalmente realizar las observaciones que se notaran en cuanto a los cambios de solubilidad. Experimento 2. Solubilización y precipitación por sales: Se prepararon tres grupos distintos de tubos, donde cada grupo contenía un total de tres tubos de ensayo, a cada tubo de ensayo se les agrego 1, 0.5 y 0.1 mL de la sal o alcohol, en este caso se trató de NaCl 10%, ZnSO4 10% y Etanol, enseguida a cada tubo que aún no tenía el volumen de 1mL se le añadió la cantidad necesaria de agua destilada para completarlo, es decir 0.5 y 0.9 mL, una vez listos los nueve tubos se procedió a agregar 1mL de albumina 0.1N a cada uno de los tubos, para finalmente observar y analizar la solubilidad de esta proteína. Cabe mencionar que para ambos experimentos fue necesario utilizar tanto gradillas como pipetas y sus respectivas propipetas, asimismo una gradilla....