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Relatório Bioquímica Experimental I – Aula do dia 26 de Abril de 2010
Introdução:
Aminoácidos:
Um aminoácido é uma molécula orgânica formada por átomos de carbono, hidrogênio, oxigênio, e nitrogênio unidos entre eles de maneira característica. Os aminoácidos são divididos em quatro partes: o grupo amina (NH2), grupo carboxílico (COOH), hidrogênio, carbono alfa (todas as partes se ligam a ele), e um radical característico de cada aminoácido. Os aminoácidos se unem através de ligações peptídicas, formando as proteínas. Para que as células possam produzir suas proteínas, elas precisam de aminoácidos, que podem ser obtidos a partir da alimentação ou serem fabricados pelo próprio organismo.
Aminoácidos não-essenciais são aqueles os quais o corpo humano pode sintetizar.
Aminoácidos essenciais são aqueles que os organismos (normalmente o humano) não é capaz de sintetizar, mas é requerido para o seu funcionamento. Existem aminoácidos que são essenciais apenas em determinadas situações patológicas ou em organismos jovens e em desenvolvimento. A estes diz-se "condicionalmente essenciais". Estes aminoácidos são fontes de divisões entre os cientistas, havendo os que consideram estes como essenciais e os que não os consideram essenciais.
Curva de titulação:
No início da curva observa-se que os grupos dos aminoácidos carboxilíco e amina estão completamente ácidos. Com a titulação o grupo carboxílico vai liberar prótons. Durante essa liberação é evidenciado um ponto onde a concentração desse doador de prótons é igual à concentração do íon dipolar desse aminoácido, ponto de inflexão, correspondente a pH igual a pK (medidor da tendência de ceder prótons) do grupo ácido que não está sendo titulado. O ponto onde se observa o fim da liberação de prótons por parte do carboxilíco é o ponto isoelétrico, pI, esse ponto possui um pH caraterístico, onde se observa todo o aminoácido como íon dipolar, ou seja, a carga total é igual a zero. Com a continuação da titulação, o próton do grupo NH3 + será liberado. Também se observa um ponto de inflexão nessa segunda parte da curva de titulação.
Curva de titulação:
Caráter anfótero dos aminoácidos:
Os aminoácidos apresentam em sua molécula o grupo carboxila (que lhes dá característica ácida) e o grupo amino (que lhes dá característica básica). Desse modo, quando em solução, ocorre interação intramolecular, originando um "sal interno":
Essa interação é comprovada pelo fato de os aminoácidos serem solúveis em água, insolúveis em solventes orgânicos e terem PF e PE altos (características dos sais). E explica o caráter anfótero dos aminoácidos, ou seja, eles reagem tanto em ácidos quanto em bases, produzindo sais :
pHmetro:
O pHmetro ou medidor de pH é um aparelho usado para medição de pH. Constituído basicamente por um eletrodo e um circuito potenciômetro. O aparelho é calibrado (ajustado) de acordo com os valores referenciado em cada uma das soluções de calibração. Para que se conclua o ajuste é então calibrado em dois ou mais pontos. Normalmente utiliza-se tampões de pH 7,000 e 4,005. Uma vez calibrado estará pronto para uso. A leitura do aparelho é feita em função das leituras de milivolts que o eletrodo gera quando submerso na amostra. Esses milivolts é convertido para uma escala de pH. O aparelho faz essa conversão e tendo como uma escala usual de 0 a 14 pH. Seu uso é comum em qualquer setor da ciência que trabalhe com soluções aquosas. É utilizado na agricultura, tratamento e purificação da água, fabricação de papel, indústria petroquímica, na produção e desenvolvimento de medicamentos, fabricação de alimentos, entre outros.
Procedimentos:
Na referida aula foi realizado o teste para definir o pH dos aminoácidos.
Materiais utilizados:
Medidor de pH, agitador magnético,béquer, pipeta volumétrica, tiras indicadoras de pH, bureta de 50mL, NaOH 0,1N, solução de glicina, acido glutâmico e histidina 0,02M.
Metodologia:
Seguindo as normas de segurança no laboratório, demos inicio a aula pratica de curva de titulação de aminoácidos.
Etapa 1:
Foram pipetados 10 mL de solução de glicina 0,02M em um béquer.
Etapa 2:
Foram acrescentados 10 mL de HCl 0,1N ou volume suficiente para atingir o pH 1 e água destilada até completar o volume de 50 mL.
Etapa 3:
Foi testado o pH com a tira indicadora de pH que deu aproximadamente pH 1.
Etapa 4:
O pHmetro foi calibrado com as soluções padronizadas. Primeiramente com a solução de pH 4 e posteriormente com a solução de pH 6,86.
Etapa 5:
Foi registrado o pH inicial da solução de aminoácido.
Etapa 6:
Encher a bureta com NaOH 0,1N, a mesma foi zerada e foi dado inicio a titulação.
Etapa 7:
A cada mL adicionado à solução de glicina foi registrado o valor do pH, sendo que a cada mL adicionado era feita agitação para homegenizar a solução.
Volume de NaOH (mL)
pH solução
1
1,46
2
1,58
3
1,55
4
1,70
5
1,74
6
1,89
7
2,02
8
2,44
9
3,46
10
8,00
11
8,90
12
9,11
13
9,62
14
9,67
15
9,73
16
9,81
17
9,88
18
9,92
19
9,98
20
10,00
21
10,05
22
10,07
23
10,10
24
10,13
25
10,16
26
10,18
27
10,21
28
10,22
29
10,24
30
10,26
31
10,28
32
10,28
33
10,30
34
10,31
35
10,32
36
10,33
37
10,35
38
10,35
39
10,36
40
10,38
41
10,38
42
10,39
43
10,42
44
10,41
45
10,42
46
10,43
47
10,43
48
10,44
49
10,60
50
10,48
Fundamentação teórica:
pK:
No início da curva observa-se que os grupos dos aminoácidos carboxilo e amino estão completamente protonados. Com a titulação o grupo carboxílico vai liberar prótons. Durante essa liberação é evidenciado um ponto onde a concentração desse doador de prótons é igual à concentração do íon dipolar desse aminoácido, ponto de inflexão, correspondente a pH igual a pK (medidor da tendência de ceder prótons) do grupo protonado que não está sendo titulado.
O ponto onde se observa o fim da liberação de prótons por parte do carboxilo é o ponto isoelétrico, pI, esse ponto possui um pH caraterístico, onde se observa todo o aminoácido como íon dipolar, ou seja, a carga total é igual a zero. Com a continuação da titulação, o próton do grupo NH3+ será liberado. Também se observa um ponto de inflexão nessa segunda parte da curva de titulação.
Importância do conhecimento do Ponto isoelétrico (PI):
A solubilidade das proteínas,depende de vários fatores, dentre eles, destaca-se a presença das cargas elétricas ao longo da molécula. A existência de uma carga positiva ou negativa determina a interação com o meio aquoso, além de estabelecer um estado de repulsão entre as próprias moléculas de proteína, aumentando a interação com o solvente e, conseqüentemente, favorecendo a solubilidade. No ponto isoelétrico existe um equilíbrio entre o número de cargas positivas e negativas, o que gera uma situação em que as forças de repulsão entre as moléculas de proteína e as forças de interação com o solvente são mínimas. Assim, as proteínas vão formando aglomerados que, cada vez maiores, tendem a precipitar. É importante destacar que essa diminuição de solubilidade varia de proteína para proteína.
Curva de titulação de aminoácidos:
Conclusão:
A curva de titulação tem duas fases diferentes, correspondendo cada uma à remoção de prótons dos seus dois diferentes grupos. A pH muito baixo, a espécie iônica predominante da glicina é a forma completamente protonizada +H3N – CH2- COOH. O meio da primeira fase da titulação, na qual o grupo carboxila da glicina perde o seu próton, as concentrações do doador (+H3N – CH2 – COOH) e aceitador de prótons (+H3N – CH2 –COO-) são equivalentes. A meio de qualquer titulação é atingido um ponto de inflexão onde o pH é igual ao pKa do grupo protonado que está a ser titulado. O pH para o ponto médio da primeira fase na glicina é 1,74, dado que o seu grupo carboxila tem um pKa de 1,74. Com o continuar da titulação outro ponto importante é alcançado ao pH=3.46. Aqui existe outro ponto de inflexão, no qual o primeiro próton já foi praticamente removido e inicia-se a remoção do segundo próton. A este valor de pH a glicina encontra-se majoritariamente sob a forma de +H3N – CH2 – COO-. A segunda fase da titulação corresponde à remoção do próton do grupo NH3 + da glicina. A meio desta segunda fase o pH toma valor de 8,00, equivalente ao pKa do grupo amina. A titulação fica praticamente completa quando o pH atinge o valor de 12. Neste ponto a forma predominante da glicina é H2N – CH2 – COO-.
Das curvas de titulação da glicina podemos tirar diversas informações importantes. Primeiro dá-nos uma medida quantitativa do pKa de cada um dos grupos ionizáveis: 1,74 para o grupo carboxila e 8,00 para o grupo amina. A diferença de pKa do grupo carboxila na glicina é causado pela repulsão entre o próton que sai e o grupo amina carregado positivamente do carbono. As cargas opostas ao estabilizarem, se deslocam o equilíbrio para a direita. À semelhança deste, o pKa do grupo amina da glicina fica abaixo do seu valor médio. Este efeito é devido parcialmente à eletronegatividade dos átomos de oxigênio do grupo carboxila, que tende a atrair elétrons, aumentando a tendência de o grupo amina ceder um próton. De forma geral, o pKa de qualquer grupo funcional é majoritariamente afetado pelo ambiente químico, um fenômeno por vezes explorado no centro ativo das enzimas para promover mecanismos de reação que dependem dos valores do pKa dos grupos doadores/aceitadores de resíduos específicos.
Bibliografia:
LEHNINGER, A. Lester. Fundamentos de Bioquímica. 4ª ed. São Paulo: Sarvier, 2006.
http://isabelle.math.ist.utl.pt/~l55770/megafiles/anodois/ME_trab3_g2.pdf
http://www.dq.fct.unl.pt/cadeiras/pb/download/Trabalho%201%2004-05.pdf
