POTENCIOMETRO

En el presente tema abordaremos aspectos generales sobre estructura y función

de los aminoácidos y las proteínas en el organismo, así como de los medios de

laboratorio para identificar a los mismos.

Por la importancia y el papel que desempeña las proteínas, es necesario conocer

la función de un grupo de ellas, como las proteínas plasmáticas, para tal efecto

realizaremos una revisión general de las mismas.

OBJETIVOS:

• Conocer y determinar las diferentes propiedades físicas y químicas de los

aminoácidos y proteínas

• Evaluar mediante pruebas físicas y químicas la presencia de aminoácidos y

proteínas en las diferentes muestras.

• Emplear técnicas de reconocimiento de aminoácidos y

FUNDAMENTO TEORICO:

Las proteínas son bipolímeros de alto peso molecular, conformadas por unidades

monoméricas básicas, denominadas α aminoácidos, de los que 20 son

biológicamente importantes. La unión entre aminoácidos se forma mediante la

interacción del grupo carboxilo de un aminoácido con el grupo amino de otro para

formar un enlace peptídico. Siendo así que la adición secuencial de aminoácidos

origina un péptido y finalmente una proteína.

Las proteínas forman estructuras de diversas complejidad que podemos resumir

en las siguientes características biológicas:

- Ejercen y tienen relación estrecha entre estructura y función (las del músculo

actúan transluciendo energía mecánica).

- Disponen de flexibilidad importante de su estructura, de ahí su diversidad

infinita (hemoglobina, miosina , albúmina, colágeno y todas en sí). - Disponen de un mecanismo de formación que posee fidelidad absoluta e

inmutable para cada proteína (esto quiere decir que cada proteína tiene una

función determinada en el organismo).

Entre las características físicas y químicas de las proteínas señalamos las si-

guientes :

- La gran masa molecular de las proteínas determina su carácter coloidal en

soluciones acuosas, por lo que su diámetro en solución es mayor a 0,001 um.

Esta propiedad coloidal les confiere una gran afinidad hacia el agua, siendo

por esto muy soluble en ella. Otras propiedades coloidales características de

las proteínas son: sus diluciones tienen aspecto opalescente; producen el

fenómeno de Farady-Tyndall (ver difracción); movimiento browniano (es el

movimiento permanente y desordenado de las partículas de materia muy

pequeña (de micrómetros solamente) en el seño del agua y otros líquidos; se

debe a los choques de las partículas con las moléculas del líquido, las cuales

según la teoría cinética de la materia, se hallan sometidas constantemente a

la agitación térmica); no son filtradas por ultrafiltración; poseen presión

osmótica, pueden ser separadas de otros compuestos por diálisis a través de

una membrana semipermeable.

- La solubilidad proteica en agua, les permite formar sales en agua y

disoluciones acuosas de sustancias polares. Esta propiedad esta ligada a la

hidratación de sus moléculas, por esto, cualquier factor que altere esta

propiedad provocará la disminución de su solubilidad en agua y su

consecuente precipitación. Esto último podría lograrse al agregar a una

solución acuosa proteica compuesta deshidratantes como alcohol, acetona,

soluciones de sales neutras de metales alcalinos y otros compuestos que

lograrían la precipitación proteica. Esta precipitación (con sales alcalinas) no

produce la desnaturalización de las proteínas, es así, que este procedimiento

es usado para separar proteínas y mantener su actividad biológica; l que no

ocurre si se utiliza metales pesados (acetato de plomo). En resumen, la

precipitación de proteínas, consiste en la pérdida de sus propiedades hidrófilas, adquiriendo características hidrófobas, con pérdida de carga

eléctrica.

- Las proteínas se comportan también, como electrólitos anfóteros, es decir

que poseen simultáneamente características de ácidos y bases; se debe

tomar en cuenta que esta propiedad proteica deriva de sus bases

estructurales, los aminoácidos. Un grupo anfótero, como un aminoácido,

puede disociar sus grupos amino y carboxílico de acuerdo al pH del medio,

siendo así que en medio ácido, una proteína se cargará positivamente y en el

medio alcalino ocurrirá lo contrario.

Esta propiedad de los aminoácidos en la estructura proteíca, es utilizada para

la identificación de las proteínas por medio de la electroforesis o cromatografía

(esta última para diferenciar aminoácidos y proteínas).

- Todas las reacciones para identificar aminoácidos y proteínas están basadas

en la presencia de grupos químicos, en los enlaces o en sus propiedades

físico-químicas. Las reacciones de reconocimiento pueden dividirse en dos

grupos independientes:

a. Reacciones de precipitación: que a su vez, pueden subdividirse en dos

grupos:

Precipitación de proteínas sin desnaturalización, por ejemplo utilizando sulfato

de amonio ((NH4)

2

SO4), cloruro de amonio (NH4

Cl) o sulfato de sodio

(Na2

SO4)

Precipitación de proteínas con desnaturalización que utilizan sales de metales

pesados (sales de plomo, de cobre, de mercurio y otras), o la temperatura

mayor a 80ºC, ácidos inorgánicos y orgánicos

b. Reacciones coloreadas: como la reacción de Biuret, de la ninhidrina, del

ácido píerico, la xantoproteíca, la Millon y muchas otras. Estas reacciones

permiten identificar a ciertos grupos de aminoácidos de acuerdo a los grupos

funcionales que contengan.

En la práctica incidiremos en identificar aminoácidos y proteínas de diferentes

soluciones proteicas, por medio de estas técnicas sencillas, que no implican el

uso de instrumentos sofisticados (hoy en día se disponen de técnicas de identificación de aminoácidos y proteínas altamente especializadas, como

diversas formas de cromatografía automatizada, secuenciación de proteínas,

electroforesis y otras que pueden ser consultadas en libros de

especialización).

Las proteínas son sustancias anfóteras que pueden reaccionar con H2

O de

una de estas 2 maneras:

Proteína - COO-

+ H2

O Proteína - COOH + OHProteína - COO-

+ H2

O Proteína - COOH + H3

O

Según el número relativo de grupos carboxilo y amino libres en la molécula, la

proteína en solución dará reacción ácida o básica. En otras palabras, algunas

moléculas de proteína en solución acuosa se cargan positivamente y otras se

cargan negativamente. Para hacer una proteína eléctricamente neutra, en

solución acuosa es necesario generalmente añadir una pequeña cantidad de

ácido o base de Bronsted. El pH en el que una proteína determinada es

eléctricamente neutra se conoce como punto isoeléctrico de esa proteína.

Todas las proteínas son menos solubles en el punto isoeléctrico y, algunas,

como la caseína, la metaproteína, son insolubles.

Para la hidrólisis ácida de una proteína en los aminoácidos que la componen

Se requiere una emisión de flujo muy prolongada.

Son macromoléculas construidas a base de aminoácidos, unidos por enlace

Peptídico así:

Las proteínas contienen C, H, O, N, casi siempre S, a menudo P y a pequeñas

cantidades de metales como MN, Fe, Mg, etc.

Actualmente hay más de 26 aminoácidos reconocidos, de estos unos 10 se

designa como aminoácidos esenciales, ya que no pueden ser sintetizados por el

organismo, sino que son: Arginina, histidina, leucina, isoleucina, lisina, metionina,

fenilalanina, triptofano, treonina, valina varían algo, según la especie animal.

Tanto aminoácidos como proteínas tienen carácter anfótero, propiedad que deriva

de la presencia de los grupos ácidos (carboxilo: -COOH); y básicos (amino: -NH2),

simultáneamente en la molécula, cuya interacción intramolecular ácido-base

origina una forma bipolar: Zwitterion. Cualquier variación del pH del medio dará

lugar a que predomine una de las cargas, de aquí que se puede comportar como

ácido ó base, según el pH del medio, así:

Las proteínas pueden ser desdobladas para crear formas intermedias de tamaño

y diferentes propiedades, y esto se logra por medio de ácidos, bases, enzimas: los

productos de la degradación proteica, en orden decreciente de tamaño y

complejidad son: Proteínas – proteasas – peptonas – polipéticos - pépticos –

aminoácidos – amoniaco – nitrógeno elemental.

Las desnaturalización de proteínas esta relacionada con cualquier modificación de

su estructura, sin rompimiento del enlace peptídico. Esta se puede lograr con el

calor, sustancias químicas, alcoholes, bases, etc.

Las reacciones cromáticas son reacciones coloreadas de reconocimiento de las

proteínas,

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