Laboratorio N 2 PROPIEDADES QUÍMICAS DE LAS PROTEÍNAS Y LÍPIDOS

Transcripción

1 UIVESIDAD MAY FAULTAD DE MEDIIA Laboratorio 2 PPIEDADES QUÍMIAS DE LAS PTEÍAS Y LÍPIDS I.- Introducción A) Proteínas Las proteínas son moléculas de gran tamaño que se encuentran en todos los organismos vivos. Existen diferentes tipos de proteínas las cuales cumplen distintas funciones biológicas. Así, por ejemplo, la queratina de la piel y las uñas la fibroína de la seda y de las telarañas, el colágeno de los tendones y de los cartílagos, son todas proteínas estructurales; la insulina que regula el metabolismo de la glucosa en el cuerpo, es una proteína hormonal; y el AD polimerasa y la inversotranscriptasa, actúan como catalizadores biológicos de las reacciones químicas en las células son proteínas llamadas enzimas. Sin importar su aspecto o su función todas las proteínas son químicamente similares puesto que todas están constituidas por muchas unidades de aminoácidos. Los aminoácidos son moléculas bifuncionales, contienen un grupo amino (básico) y un grupo carboxílico (ácido). 2 Los aminoácidos se unen a través de un enlace amida o enlace peptídico. esulta un dipéptido cuando se forma un enlace amida entre el grupo amina de un aminoácido y el grupo carboxílico de otro aminoácido; un tripéptido resulta de la unión de tres aminoácidos vía dos enlaces peptídicos, y así sucesivamente. Ejemplo: Pentapéptido 2 Enlaces Peptídicos Se han identificado 20 α- L-aminoácidos en las proteínas en donde la estructura de los aminoácidos sólo difieren en la naturaleza del grupo de la cadena lateral (). Dependiendo de la naturaleza de la cadena lateral los aminoácidos se pueden clasificar en: a) aminoácidos polares b) aminoácidos apolares c) aminoácidos ácidos d) aminoácidos básicos Todos los aminoácidos son necesarios para la síntesis de proteínas, pero el ser humano sólo es capaz de sintetizar 10 de ellos, los otros 10 aminoácidos esenciales deben ser adquiridos por ingestión, es decir, como parte de la alimentación.

2 UIVESIDAD MAY FAULTAD DE MEDIIA Desde el punto de vista químico, las proteínas son polipéptidos de elevado peso molecular, cuya estructura presenta varios niveles. La más básica o estructura primaria de una proteína corresponde a la secuencia de aminoácidos de la que está constituida (enlaces peptídicos). La estructura secundaria está referida a la forma regular en que están orientados los segmentos del esqueleto peptídico en el espacio formando espirales, hojas o esferoides compactos. La estructura terciaria es la forma en la cual la molécula entera de la proteína está enrollada para asumir su configuración tridimensional global y la estructura cuaternaria describe la forma en que se agrupan varias moléculas de proteínas para formar grandes agregados estructurales. Las proteínas se clasifican como fibrosas o globulares, dependiendo de sus estructuras secundarias y terciarias. Las proteínas fibrosas son fuertes, rígidas e insolubles en agua, y en consecuencia, participan como los principales componentes estructurales de tejidos animales, por ejemplo, la α-queratina, el colágeno, la miocina, etc. Las proteínas globulares son solubles en agua, tienen forma casi esférica y son móviles dentro de las células, por lo tanto, presentan una variedad de funciones que tienen relación con la mantención y regulación del proceso de la vida, por ejemplo, la insulina, anticuerpos, albúmina, hemoglobina, etc. En ciertas condiciones y frente a ciertos reactivos químicos se puede destruir la actividad biológica y la naturaleza de una proteína, sin romper los enlaces peptídicos. Esto se conoce como denaturación. Estructuralmente, la denaturación es una desorganización de la proteína al destruirse las estructuras secundarias, terciarias y cuaternarias si las hay. El calor, la radiación UV, los solventes orgánicos, los ácidos y bases fuertes, los detergentes o la agitación fuerte rompen los enlaces por puentes de hidrógeno que mantienen la estructura de la proteína, y se produce la denaturación. Las sales de metales pesados (g +2, Ag +, Pb +2 ) precipitan la proteína combinándose con los grupos -S, produciendo también la denaturación. La mayoría de las denaturaciones son irreversibles, por ejemplo el huevo no recupera su forma original cuando disminuye la temperatura y la leche cuajada no vuelve a hacerse homogénea. Sin embargo, se han encontrado muchos casos en los cuales ocurre una renaturación espontánea, este es el caso de las enzimas. Existen varios test de reconocimientos para proteínas, siendo los más utilizados los que se señalan a continuación: 1) eacción de Biuret econoce compuestos con dos o más uniones peptídicas y es una prueba general para identificar la presencia de proteínas. uando la reacción es positiva se observa un cambio de color celeste (color del reactivo de Biuret) a lila o morado claro. 2) Test de Azufre educido Este test detecta proteínas con un alto contenido de azufre. uando la reacción es positiva se observa que la solución de proteína se torna de color café. 3) Test Xantoproteíco Detecta anillos bencénicos que contienen grupos amino ( 2 ) o hidroxilo (), los cuales son fácilmente nitrados para dar compuestos de color amarillo, ácido xantoproteico.

3 UIVESIDAD MAY FAULTAD DE MEDIIA B) Lípidos Los lípidos son moléculas orgánicas naturales, que se aíslan de células y tejidos por extracción con solventes orgánicos no polares. Los lípidos se definen por propiedades físicas (solubilidad) más que por su estructura molecular. Debido a que generalmente tienen grandes porciones de hidrocarburos en sus estructuras, los lípidos son insolubles en agua, pero solubles en solventes orgánicos apolares. Los lípidos más abundantes hallados en los organismos vivos son derivados del glicerol. Las grasas y aceites son triesteres del glicerol, es decir, triacilgliceroles (denominados a menudo triglicéridos). Las ceras son mezclas de ésteres y de ácidos carboxílicos (ácidos grasos) y alcoholes de cadena larga. Los terpenos son moléculas orgánicas relativamente pequeñas con una inmensa diversidad de estructuras; algunos son hidrocarburos, otros contienen oxígeno; algunos son de cadena abierta, otros contienen anillos. Los fosfolípidos son ésteres mixtos de glicerol en los que uno de los grupos hidroxilos del glicerol está esterificado con un resto de ácido fosfórico. Los esfingolípidos son derivados del amino glicerol, muy relacionados con los fosfolípidos. Debido a la diversidad de estructuras químicas que son incluidas en los lípidos, las funciones que ellas tienen son también múltiples. Así, por ejemplo, las ceras protegen la piel, el pelo y las plumas haciéndolas flexibles e impermeables. Un ejemplo, es la cera de abeja cuyo principal componente es el hexadecanoato de triacontilo. Los fosfolípidos se encuentran formando parte de la membrana celular de tejidos de plantas y animales. Los esteroides, constituyen otro grupo importante de lípidos, se encuentran ampliamente distribuidos en los tejidos corporales y tienen una gran variedad de actividades fisiológicas. En el cuerpo humano la mayoría de los esteroides actúan como hormonas. Los monoterpenos y sesquiterpenos se encuentran principalmente en las plantas, pero los terpenos mayores se encuentran tanto en plantas como en animales. Por ejemplo, el lanosterol es el precursor de todas las hormonas esteroidales en la naturaleza, y el β-caroteno es una importante fuente de vitamina A que abunda en algunos vegetales. Las grasa animales y los aceites vegetales son los lípidos más abundantes. Aunque parecen diferentes, las grasas animales son sólidas y los aceites vegetales son líquidos sus estructuras guardan íntima relación. Químicamente, las grasas y los aceites son triacilglicéridos, es decir, triesteres de glicerol. Los triacilgliceroles ricos en ácidos grasos insaturados como los ácidos oleicos y linoleicos, suelen ser aceites; mientras que los ricos en ácidos saturados, como los ácidos esteárico y palmítico, suelen ser grasas. La hidrogenación, adición de hidrógeno a algún doble enlace presente en la cadena carbonada del ácido graso no saturado, convierte los aceites vegetales en grasas. 2 2 ( 2 ( 2 3 2, Presión alor 2 2 ' ' ( ( 2 3 ' Aceites Grasas La hidrólisis de una grasa o un aceite con hidróxido de sodio acuoso (saponificación) produce glicerol y tres sales de ácidos grasos (jabón).

4 UIVESIDAD MAY FAULTAD DE MEDIIA 2 2 ' '' a Δ a a a ' '' Triglicérido Glicerol Jabón Los jabones son mezclas de sales de sodio y potasio de ácidos carboxílicos de cadenas largas (ácidos grasos). Estos compuestos ejercen su acción limpiadora debido a que los dos extremos de la molécula son muy diferentes. En el agua dura (agua rica en cationes de Mg +2 y a +2 ), los carboxilatos de sodio (solubles) se convierten en sales de estos cationes (insolubles), lo cual ocasiona el percudido de la ropa blanca y el conocido depósito en forma de anillo en las bañeras. Los químicos han resuelto estos problemas sintetizando una clase de detergente basado en sales de ácidos alquilbencenosulfónicos de cadena larga. El principio por el cual operan estos detergentes es idéntico al principio de los jabones, sin embargo, a diferencia de lo que ocurre en el caso de los jabones, los detergentes no forman sales insolubles de metales en el agua dura y no dejan el desagradable depósito. 3 ( 2 ) 16 Jabón - a + 3 ( 2 ) 16 S Detergente - a + II.- bjetivos econocer químicamente las proteínas. bservar experimentalmente el fenómeno de denaturación de una proteína. bservar experimentalmente algunas características de los lípidos. Presencia de insaturación en grasas y aceites. Diferenciar un jabón de un detergente sintético. III.- Parte Experimental 1.- econocimiento de Proteínas a) eacción de Biuret: en cada tubo de ensayo limpio y seco, coloque 2,0 ml de solución de proteínas, adicione 2,0 ml de a 3M, agite y agregue 2 gotas de reactivo de Biuret, agite nuevamente y observe. b) Test del Azufre educido: en cada tubo de ensayo limpio y seco, coloque 2,0 ml de solución de proteína agregue 2,0 ml de a 6 M, caliente cuidadosamente a la llama por 15 segundos,

5 UIVESIDAD MAY FAULTAD DE MEDIIA agregue 5 gotas de solución saturada de acetato de plomo. Si no observa cambios, caliente la mezcla suavemente por 15 segundos. c) eacción del Ácido Xantoproteico: en cada tubo de ensayo limpio y seco, coloque 2,0 ml de una solución de proteína adicione 0,5 ml de 3 concentrado con mucho cuidado, agite y observe. egistre todas sus observaciones en la siguiente tabla. Proteína (2,0 ml) gelatina Biuret 1 : 2,0 ml de a 3M 2 : 2 gotas de Biuret Azufre reducido 1 : 2,0 ml de a 6M y Δ 15 seg 2 : 5 gotas de acetato de plomo (II) Xantoproteico (0,5 ml de 3 conc.) albúmina 2.- Denaturación de una proteína a) Acción del calor: En un tubo de ensayo adicione 2,0 ml de una solución de albúmina caliente en un mechero a fuego suave hasta que hierva y observe. b) Acción de Metales Pesados: En un tubo de ensayo adicione 2,0 ml de una solución de albúmina. Agregue 10 gotas de solución saturada de gl 2 y observe. egistre todas sus observaciones en la siguiente tabla. Proteína (2,0 ml) Acción del calor Adición de gl 2 (10 gotas) albúmina 3.- Insaturación de Lípidos En tubos de ensayo secos y limpios, disuelva separadamente con diclorometano cantidades equivalentes de ácido esteárico, ácido oleico y aceite de maravilla. BAJ AMPAA agregue 3 gotas de solución de eactivo de Bromo y observe. egistre todas sus observaciones en la siguiente tabla. Lípido (1 puntita de espátula ó una porción al fondo del tubo) ácido esteárico Diclorometano (2,0 ml) Diclorometano (2,0 ml) + Bromo (3 gotas) lasificación del lípido ácido oleico aceite de maravilla

6 UIVESIDAD MAY FAULTAD DE MEDIIA 4.- Jabones y Detergentes Sintéticos a) En un tubo de ensayo disuelva una puntita de espátula de jabón en 5,0 ml de agua destilada. b) Separe esta solución (mezcla homogénea) en dos tubos de ensayo. c) A uno de los tubos de ensayo adicione 5 gotas de l 3,0 M. Agite y observe. d) Al otro tubo agregue 5 gotas de una solución saturada de al 2. Agite y observe. e) epita el procedimiento utilizando detergente en vez de jabón. egistre todas sus observaciones en la siguiente tabla. Muestra jabón detergente l 3,0 M (5 gotas) Solución saturada de al 2 (5 gotas)