Laboratorio Nº 3 Proteínas
Universidad Nacional del Nordeste Licenciatura en Ciencias Biológicas
LABORATORIO Nº 3 Proteínas
OBJETIVOS * Reconocer los que tipos de aminoácidos están presentes en una proteína mediante reacciones específicas. * Comprobar los distintos factores que pueden desnaturalizar a una proteína.
INTRODUCCIÓN TEÓRICA Las proteínas son compuestos biológicos constituidos por α-aminoácidos unidos linealmente por enlaces peptídicos. Las proteínas conocidas están formadas por una combinación de 20 aminoácidos unidos en una secuencia determinada, propia de cada proteína (estructura primaria). Una de las propiedades más características de los aminoácidos es su naturaleza anfótera. En soluciones acuosas pueden encontrarse como iones bipolares o zwitteriones, los cuales en presencia de ácidos se comportan como bases y toman protones mientras que en presencia de bases se comportan como ácidos cediendo protones. Las proteínas son biomoléculas formadas básicamente por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Pueden además contener azufre y en algunos tipos de proteínas, fósforo, hierro, magnesio y cobre entre otros elementos. La unión de un bajo número de aminoácidos da lugar a un péptido; si la unión de aminoácidos que forma la molécula no es mayor de 10, se denomina oligopéptido, si es superior a 10 se llama polipéptido y si la unión es superior a 50 aminoácidos se habla ya de proteína. 1. AMINOÁCIDOS Los aminoácidos se caracterizan por poseer un grupo carboxilo (-COOH) y un grupo amino (-NH2). Las otras dos valencias del carbono se saturan con un átomo de H y con un grupo variable denominado radical R.
COOH H C NH2 R
2. ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS La organización de una proteína viene definida por cuatro niveles estructurales. Cada una de estas estructuras informa de la disposición de la anterior en el espacio. • Estructura Primaria: la estructura primaria es la secuencia de aminoácidos de la proteína. Nos indica qué aminoácidos componen la cadena polipeptídica y el orden en que dichos aminoácidos se encuentran. La función de una proteína depende de su secuencia y de la forma que ésta adopte. • Estructura Secundaria: la estructura secundaria es la disposición de la secuencia de aminoácidos en el espacio. Trata sobre las interacciones entre aminoácidos cercanos presentes en la estructura proteica. 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. Existen dos tipos de estructura secundaria:
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α – hélice: se forma al enrollarse helicoidalmente sobre sí misma la estructura primaria. Se debe a la formación de enlaces de hidrógeno entre el grupo carbonilo (–C=O) de un aminoácido y el grupo amino (–NH–) del cuarto aminoácido que le sigue. Conformación β: en esta disposición los aminoácidos no forman una hélice sino una cadena en forma de zigzag, denominada disposición en lámina plegada. Se encuentra estabilizada por la formación de puentes de hidrógeno intracatenarios. • Estructura Terciaria: informa sobre la disposición de la estructura secundaria de un polipéptido al plegarse sobre sí misma originando una conformación globular. Trata sobre las interacciones entre aminoácidos lejanos presentes en la estructura proteica. En definitiva, es la estructura primaria la que determina cuál será la secundaria y por tanto la terciaria. 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 interacciones entre los radicales R de los aminoácidos. Aparecen varios tipos de interacciones: El puente disulfuro entre los radicales de aminoácidos que tienen azufre. Los puentes de hidrógeno. Las interacciones electrostáticas. Las interacciones hidrófobas e hidrofílicas. • Estructura Cuaternaria: esta estructura 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 60 unidades proteicas. 3. PROPIEDADES DE PROTEÍNAS a) Especificidad: se refiere a su función; cada una lleva a cabo una determinada función y la realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformación espacial propia; por lo que un cambio en la estructura de la proteína puede significar una pérdida de la función. Además, no todas las proteínas son iguales en todos los organismos, cada individuo posee proteínas específicas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de órganos transplantados. b) Desnaturalización: consiste en la pérdida de todas las estructuras, con excepción de la primaria, ya que se rompen las interacciones forman dichas estructuras. Todas las proteínas desnaturalizadas tienen la misma conformación, muy abierta y con una interacción máxima con el disolvente, por lo que una proteína soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita.
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ACTIVIDADES I. REACCIONES DE COLORACIÓN
1) Reacción del Biuret: Fundamento: esta reacción es característica de los péptidos y de las proteínas ya que el reactivo reacciona con el enlace peptídico. El Cu2+, en medio fuertemente alcalino, se coordina con los electrones libres que posee el nitrógeno del enlace peptídico, formando un complejo de color violeta. La intensidad de color es proporcional a la concentración de proteína presente en la solución. a) Colocar 3 ml de la solución proteica en un tubo y añadir 0,5 ml de solución de NaOH al 40 %. b) Agitar suavemente. c) Agregar 3 o 4 gotas de solución del Biuret y agitar. d) Observar la aparición del color. 2) Reacción Xantoproteica: Fundamento: se produce la nitración de los anillos bencénicos presentes en los aminoácidos triptófano, fenilalanina y tirosina, obteniéndose nitrocompuestos de color amarillo. La adición de ácido nítrico concentrado a la solución proteica generalmente produce la formación de un precipitado amarillo que cambia al anaranjado cuando se calienta la solución. a) En un tubo de ensayo colocar 2 ml de la solución de proteína. b) Añadir 1 ml de HNO3 concentrado. c) Calentar a baño maría durante un minuto. d) Dejar enfriar y añadir lentamente 1 o 2 ml de solución de NaOH al 40 %. e) Observar el cambio. 3) Reconocimiento del Triptofano: Fundamento: implica la reacción del grupo indol del triptófano con el ácido glioxílico, en presencia de ácido sulfúrico concentrado. a) Colocar en un tubo de ensayo 3 ml de solución proteica. b) Agregar 2 ml de ácido acético previamente “activado” por exposición al sol durante un día (en frasco incoloro). c) Por las paredes del tubo agregar 3 ml de H2SO4 concentrado (tómense las precauciones correspondientes al manejo de este ácido). d) No agitar, para observar la aparición de un anillo coloreado en la interfase. 4) Reconocimiento de Aminoácidos con Azufre: Fundamento: se pone de manifiesto por la formación de un precipitado negruzco de sulfuro de plomo. Se basa esta reacción en la separación, mediante un álcali, del azufre de los aminoácidos, el cual al reaccionar con una solución de acetato de plomo, forma el sulfuro de plomo. a) En un tubo de ensayo colocar 3 ml de la solución proteica.
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b) Agregar 3 a 5 gotas de solución de acetato de plomo al 5 % y una cantidad de NaOH al 40 % como para redisolver el precipitado que se forma. c) Calentar a baño maría. Si hay algún aminoácido azufrado, aparece coloración negra por la formación de sulfuro de plomo.
II. REACCIONES DE PRECIPITACIÓN 1) Acción del Calor: Fundamento: muchas proteínas se desnaturalizan por calor, que afecta las interacciones débiles como enlaces de hidrógeno. El cambio es abrupto, la pérdida de la estructura en una parte de la proteína desestabiliza el resto. a) Colocar en un tubo de ensayo 3 ml de la solución de proteína. b) Agregar 5 gotas de ácido acético diluido. c) Agregar 1 o 2 gotas de solución de NaCl al 5 %. d) Hervir suavemente. e) La formación de un coágulo blanco indica la presencia de albúminas. 2) Precipitación por Ácidos: Fundamento: los pHs extremos causan desnaturalización porque áreas de la molécula proteica adquieren cargas, causando repulsión, otras áreas pierden cargas que estaban involucradas en mantener la estructura. a) Colocar 3 ml de la solución de proteína en el tubo de ensayo. b) Añadir 1 ml de solución de ácido nítrico ácido pícrico (o de otro ácido, como ser el ácido pícrico, ácido tricloroacético, etc.). c) Observar el precipitado que se forma. 3) Acción del Alcohol: Fundamento: los disolventes orgánicos interaccionan con el interior hidrofóbico de las proteínas y desorganizan la estructura terciaria, provocando su desnaturalización y precipitación. a) En un tubo, agregar 3 ml de la solución proteica y una gota de HCl concentrado. b) Agregar 2 ml de alcohol puro. c) Observar la turbidez.
CUESTIONARIO 1. ¿Qué son los aminoácidos? ¿En qué forma se presentan en la naturaleza? 2. Esquematice una unión peptídica. ¿A qué se denomina péptido? 3. ¿Cuáles son las diferentes estructuras de las proteínas? Indique brevemente qué indica cada una de ellas. 4. ¿A qué se denomina especificidad y desnaturalización de una proteína? 5. Esquematice las reacciones que hará en el presente laboratorio, indicando el fin de cada una de ellas.
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BIBLIOGRAFÍA Morrison, Boyd. Química Orgánica. Fondo Educativo Interamericano. S.A. México. 1996. Fox, Mary. Química Orgánica. Segunda edición. Addison Wesley. México. 2000. Blanco, A. Química biológica. Séptima edición. Editorial El Ateneo.
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