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GUÍAS DE LABORATORIO PRINCIPIOS DE BIOQUÍMICA Autores Carlos Yesid Soto Ospina Luis Ernesto Contreras Rodríguez María Camila Vergara Rodríguez Departamento de Química Facultad de Ciencias Universidad Nacional de Colombia Sede Bogotá GUÍAS DE LABORATORIO PRINCIPIOS DE BIOQUÍMICA CONTENIDO 0. Normas de trabajo en el Laboratorio 1. tracci n c anti caci n de ácido asc rbico 2. st dio de la acti idad en imática de la catalasa 3. Determinación de proteínas mediante los métodos de Biuret y Kjeldahl 4. P ri caci n de la a ina : tracci n de Prote nas 5. P ri caci n de la a ina : romato ra a de nidad 6. P ri caci n de la a ina : lectro oresis 7. raccionamiento de tejidos : arbo idratos N 8. raccionamiento de tejidos : idos 9. raccionamiento de tejidos : Prote nas ANEXO 1 Preci itaci n con s l ato de amonio ANEXO 2. ormato c as de se ridad ANEXO 3. Uso de la micropipeta Prácticas Página 7 11 23 41 57 67 75 89 107 119 132 133 135 7 OX = Oxidante COR = Corrosivo s iantes sim les eacciona iolenta o e losi amente con a a ies o biol ico adiacti o In amabilidad Peligro específico ReactividadRiesgo para la salud n amable a menos de c n amable a menos de c n amable a menos de c n amable a más de c 0 No in amable P ede detonar P ede estallar or altas tem erat ras o or im acto nestable en caso de cambio imico iolento nestabe en caso de calenta- miento 0 stable P ede ser mortal P ede ca sar da o serio o ermanente P ede ca sar inca acitaci n tem oral o da o resid al P ede ca sar irritaci n si ni cati a 0 No e iste eli ro INTRODUCCIÓN El trabajo en el Laboratorio de Bioquímica es una labor segura, siempre y cuando se cumplan todas las normas exigidas para el desarrollo del mismo. La seguridad de los experimentadores depende de un conjunto de protocolos de trabajo que contempla el conocimiento de los riesgos potenciales, las normas de prevención y las acciones a ejecutar en caso de ocurrir un accidente. El trabajo en el Laboratorio de Bioquímica no es peligroso, pero existe la posibilidad de accidentes debido al manejo inadecuado de sustancias micas de idos biol icos otencialmente in ecciosos Por tal ra n es indis ensable la re araci n re ia de las rácticas de laboratorio Normas de trabajo en el laboratorio mediante la elaboraci n de re in ormes e incluyen las Fichas de Manejo de las sustancias a tili ar ETIQUETADO DE REACTIVOS QUÍMICOS as eti etas de los reacti os micos identi can la s stancia e incl en in ormaci n eneral constit ndose como la rimera ente de in ormaci n de se ridad ara s manejo nternacionalmente se tili a n sistema codi cado de colores e in orma los riesgos y la severidad de los mismos del si iente modo: Práctica 0 Práctica 0: Normas de trabajo en el laboratorio 88 stancias t icas stancias radiacti as stancias noci as ara la sal d NORMAS DE SEGURIDAD a se ridad como re enci n se de ne or na serie de barreras como: Primarias: ocali adas alrededor del ori en del ries o jem lo: reali ar la ráctica adec adamente Secundarias: ocali adas alrededor del racticante jem lo: lle ar el elo reco ido las as cortas tili ar i eteadores etc Terciarias: ocali adas alrededor del laboratorio jem lo: no sacar nin n material t ico del laboratorio • eri car el rado de eli rosidad de la sustancia a trabajar • eri car e se est sando la s stancia adecuada • antener los rascos cerrados en el sitio dis esto ara tal n • No trans ortar los reacti os com nes al esto de trabajo s s com a eros tambi n los tili arán • eer c idadosamente la eti eta de identi caci n del reacti o • No mani lar los rascos de los reacti os or el cuello del envase • l dil ir ácidos ertes a adir lentamente el ácido al agua, nunca al contrario • Evitar el contacto con piel, ojos, mucosas y la in esti n accidental de los reacti os NORMAS SOBRE EL TRABAJO EN EL LABORATORIO • No comer beber mar almacenar alimentos a licar cosm ticos • Portar antes a as bata blanca de labora- torio • sar máscara anti ás c ando sea necesario • Lavar y secar las manos antes y después de reali ar la ráctica • Realizar todos los procedimientos técnicos en la orma indicada • im iar s er cies de mesones antes des- s de reali ar la ráctica NORMAS SOBRE EL MANEJO DE REACTIVOS QUÍMICOS dicionalmente las eti etas de los reacti os micos contienen in ormaci n en orma de s mbolos e indican entre otros as ectos: stancias in amables stancias e losi as stancias corrosivas 9 Práctica 0: Normas de trabajo en el laboratorio MANIPULACIÓN DE MATERIAL Y EQUIPOS DE LABORATORIO n el desarrollo de las rácticas se em leará material de idrio e debe mani larse c idadosamente ara evitar su quiebre, potenciales heridas y gastos económicos. Adicionalmente, los equipos como balanzas, centr as micro i etas a itadores es ectro ot metros destiladores entre otros se tili arán bajo la supervisión de los docentes siguiendo las debidas precauciones e instrucciones de operación. PREPARACIÓN Y EVALUACIÓN DE LAS PRÁCTICAS Quizes: e al aciones cortas orales o escritas e se reali an antes de iniciar la ráctica corres ondiente Pretenden e al ar el rado de re araci n del est diante ara reali ar la ráctica Pre-Informes: escritos indi id ales elaborados siem re a mano e resentan los si ientes tems: Introducción: com onente te rico relacionado con el tema de la ráctica Objetivo general y específicos: metas e se alcan arán desarrollando la ráctica Metodología: dia rama de jo e indica el rocedimiento e erimental a ejec tar Tablas y gráficas: tili adas ara consi nar los datos ad iridos en la ráctica Fichas de seguridad: in ormaci n de los reacti os micos a tili ar en la ráctica Bibliografía: so orta de la in ormaci n resentada en el re in orme l re in orme será re isito indispensable para ingresar al laboratorio. Datos de la práctica: al nali ar la ráctica cada r o debe entre ar na tabla de los datos obtenidos d rante la misma la c al es necesaria ara oder entre ar el in orme en la si iente sesi n a no entre a de la tabla de datos indica la no obtenci n de res ltados necesarios ara reali ar el in orme Informe de la práctica: escritos por grupo de trabajo elaborados siempre a mano que presentan datos, res ltados análisis disc si n concl siones de la ráctica e entre an a la semana si iente de la reali aci n de las rácticas dicionalmente incl irá el desarrollo del c estionario corres ondiente a cada ráctica l in orme será re isito indis ensable ara in resar a las e al aciones arciales del laboratorio Evaluaciones parciales de las prácticas: sesiones que se realizarán en el mismo horario de laboratorio, en las c ales se e al arán los contenidos desarrollados en las rácticas e reali arán dos e al aciones d rante el semestre stas eden ser orales escritas o rácticas se reali arán de orma indi id al o por grupos de trabajo. • No pipetear con la boca, usar pipeteadores o i etas a tomáticas • No pipetear varias sustancias con el mismo instrumento • No mezclar sustancias sin conocimiento de su comportamiento • No trabajar con equipos eléctricos si se pre- sentan derrames sobre ellos • Usar campanas de extracción cuando se gene- ren gases tóxicos o irritantes • m lear escobilla c rr sco ara el la ado de material • im iar secar el esto de trabajo al nali ar la ráctica Práctica 0: Normas de trabajo en el laboratorio 1010 CUESTIONARIO son las cla es internacionales li e s ncionamiento mencione tres ejem los áles son los ries os biol icos más rec entes e se eden resentar en n laboratorio de io mica son las ci ras si ni cati as c áles son las re las básicas ara s manejo encione al nos ejemplos. ¿Dónde se localizan los siguientes elementos del Laboratorio de Bioquímica 330? Realice un esquema lano indicando la bicaci n de: • lmac n de reacti os • Máquina de hielo • Balanzas • Nevera • oti n • Potenciómetro • Cabinas de extracción • Recipientesde desechos • Casilleros • Salidas de emergencia • entr as • Puesto de trabajo • tintores • Termostatos • Lava ojos n c ál reci iente de desec os se deben descartar los si ientes reacti os Para ello describa s stancias se eden desec ar en cada no de los reci ientes ndi e la com osici n de los reacti os marcados con asterisco * • Acetona • Ácido nítrico • Ácido molíbdico • loro ormo • Cloruro de sodio • Hidróxido de amonio • Permanganato de potasio • Ninhidrina • Nitroanilina • eacti o de enedict* • eacti o de i ret* • eacti o de ol* • eacti o de illon* • eacti o de olisc * Objetivos: 1. Aplicar el concepto de Seguridad en el Laboratorio. 2. econocer se ales s mbolos relacionados con la e ridad en el aboratorio 3. Conocer las normas generales de Seguridad en el Laboratorio. 11 l nos si los atrás acia el a o 00 d rante extensos viajes en altamar, se registraban n merosas m ertes en las tri laciones mar timas a ca sa n d cit itam nico a itaminosis o i o itaminosis de ácido asc rbico o itamina C, que conllevaba al desarrollo de una condición patológica denominada escorbuto. sta en ermedad se caracteri a or na de eneraci n del tejido conecti o el c al está constit ido rinci almente or bras de colá eno Debido a que la vitamina C es requerida para la hidroxilación de residuos de prolina y lisina del colá eno s d cit enera bras inestables cuyos síntomas principales incluyen hemorragias, rdida de dientes cicatri aci n ins ciente ati a e in ecciones res iratorias En términos químicos, la vitamina C o ácido ascórbico, es una cetolactona de seis carbonos e se o ida con acilidad al ambiente a ma or a de animales sinteti an itamina a artir de l cosa en na r ta bio mica de c atro reacciones catali adas en imáticamente in embar o al nos mam eros como los orilas los m rci la os de la r ta los manos an erdido la ltima en ima de la r ta de s ntesis de ácido ascórbico, que cataliza la conversión de L-gluconolactona en ácido L-ascórbico, razón por la cual debe obtenerse de la dieta. Como su nombre lo indica, el ácido ascórbico, al ser n ácido libera rotones dismin endo el de na sol ci n sta ro iedad a orece e el ácido asc rbico artici e en reacciones como a ente red ctor cede electrones a otras moléculas reduciéndolas a expensas de s o idaci n lo c al es rele ante desde el punto de vista bioquímico. Al reaccionar con es ecies reacti as de o eno la itamina e ita la oxidación de otras moléculas esenciales para la c l la como los os ol idos de las membranas biol icas el ácido ribon cleico N Por lo tanto la itamina es n anti o idante ital ara los seres vivos. La oxidación del ácido ascórbico genera ácido dehidroascórbico, como se ilustra en la siguiente ra: FUNDAMENTO TEÓRICO El oxígeno, los iones metálicos, el pH, la luz la tem erat ra son al nos de los actores que conducen a la oxidación de la vitamina C. dicionalmente di ersas en imas tili an dic a vitamina como agente reductor en las reacciones que catalizan. as r tas c tricas a abas tomates resas anti caci n de itamina Práctica 1 Práctica : anti caci n de itamina 1212 erd ras erdes a as son entes ricas de vitamina C. Los jugos de naranja y limón presentan una concentración de ácido ascórbico aproximada de 0 m m m n e etales ede resentarse en orma libre ácido asc rbico o en orma combinada ascorb eno sta orma no es detectada por los métodos corrientes de análisis a menos que se hidrolice a ácido ascórbico, hirviendo el material con solución de ácido oxálico. l ndamento del m todo e se a licará en la resente ráctica de laboratorio se basa en la c anti caci n es ectro otom trica del com lejo de color rojo ioleta e res lta al nal de las reacciones ermitiendo la determinaci n del ácido ascórbico. Espectrofotometría s ectro otometr a es el sistema de análisis basado en las medidas de la intensidad de la l e asa a tra s de na sol ci n tili ando di erentes lon it des de onda la c al se de ne como la distancia entre dos picos cuando la luz recorre n camino en orma ond latoria Numerosas sustancias químicas absorben luz de la región visible o ultravioleta del espectro electroma n tico sta ro iedad es a ro ec ada para determinar la concentración de dichas sustancias. Para esto, se hace pasar un rayo de luz de lon it d de onda es ec ca a tra s de na sol ci n de la s stancia a c anti car a cantidad de l absorbida or dic a sol ci n de ende de tres actores: el ti o de s stancia s concentración y la distancia que debe recorrer el haz luminoso dentro de la solución. En los análisis es ectro otom tricos se tili an como ente de luz, lámparas de tungsteno y de deuterio, para la re i n isible ltra ioleta res ecti amente La longitud de onda de máxima absorbancia, la cual depende de la sustancia a analizar, se selecciona con un monocromador. a l de intensidad inicial o se asa a tra s de na celda o c eta e contiene la sol ci n de interés, la cual absorbe una parte de la luz incidente a intensidad de la l transmitida se denomina I y es menor a Io. La absorbancia de la sol ci n se de ne como o 0 o s relaci n con el ti o de s stancia s concentraci n y la distancia que debe recorrer el haz de luz, se e lican con las si ientes le es: Ley de Lambert: relaciona la intensidad de la l trasmitida el es esor de la celda o camino recorrido or la radiaci n l minosa a e resi n matemática es: I = Ioe-K1.L e = Base de logaritmos naturales istancia e debe recorrer el a l minoso dentro de la celda cm onstante caracter stica de la s stancia coloreada I = Io e-K2.CL oncentraci n de la sol ci n coloreada K2 = Constante de la sustancia coloreada Ley de Beer: relaciona e de eer: relaciona la intensidad de la l trasmitida con la concentraci n de la s stancia coloreada dentro de la sol ci n a e resi n matemática es: Las dos leyes pueden combinarse en una, conocida como Ley de Lambert-Beer c a e resi n matemática es: I = Io e-K.C.L. es ejando con irtiendo a lo aritmo decimal: Log10 Io/I = 0.4343 K.C.L Como se mencionó anteriormente, Log10 Io es i al a la absorbancia mientras e el alor 0 corres onde al coe ciente de e tinci n tica es ec co de la s stancia anali ada c as nidades son [M-1 . cm-1 eem la ando en la ec aci n: Práctica : anti caci n de itamina 13 A 0.200 Luz blanca Registrador Fuente de luz Monocromador Solución de muestra Absorción d Luz monocromática de intensidad I0 Luz monocromática de intensidad I Detector ncionamiento básico de n es ectro ot metro Por s arte la transmitancia de la l no absorbida se de ne como: o men do la transmitancia se e resa como orcentaje: o 00 es ejando ordenando la ec aci n: o 00 licando lo aritmo decimal: lo 0 o lo 0 00 lo 0 ado e lo 0 o entonces la relaci n matemática entre transmitancia absorbancia es: A = 2 – log10 %T El oxígeno, los iones metálicos, el pH, la luz la tem erat ra son al nos de los actores que conducen a la oxidación de la vitamina C. dicionalmente di ersas en imas tili an dic a vitamina como agente reductor en las reacciones que catalizan. as r tas c tricas a abas tomates resas erd ras erdes a as son entes ricas de vitamina C. Los jugos de naranja y limón presentan una concentración de ácido ascórbico aproximada de 0 m m m n e etales ede resentarse en orma libre ácido asc rbico o en orma combinada ascorb eno sta orma no es detectada por los métodos corrientes de análisis a menos que se hidrolice a ácido ascórbico, hirviendo el material con solución de ácido oxálico. l ndamento del m todo e se a licará en la resente ráctica de laboratorio se basa en la c anti caci n es ectro otom trica del com lejo de color rojo ioleta e res lta al nal de las reacciones ermitiendo la determinaci n del ácido ascórbico. El oxígeno, los iones metálicos, el pH, la luz y la temperatura son algunos de los actorese cond cen a la o idaci n de la itamina dicionalmente di ersas en imas tili an dic a vitamina como agente reductor en las reacciones que catalizan. as r tas c tricas a abas tomates resas erd ras erdes a as son entes ricas de vitamina C. Los jugos de naranja y limón presentan una concentración de ácido ascórbico aproximada de 0 m m m n e etales ede resentarse en orma libre ácido asc rbico o en orma combinada ascorb eno sta orma no es detectada por los métodos corrientes de análisis a menos que se hidrolice a ácido ascórbico, hirviendo el material con solución de ácido oxálico. l ndamento del m todo e se a licará en la resente ráctica de laboratorio se basa en la c anti caci n es ectro otom trica del com lejo de color rojo ioleta e res lta al nal de las reacciones ermitiendo la determinaci n del ácido ascórbico. Práctica : anti caci n de itamina 1414 bjeti o: licar n m todo sim le ara e traer c anti car el contenido de ácido asc rbico o itamina en r tas o erd ras REACTIVOS ili enciar la c a de se ridad de todos los reacti os s bra ados Nota: e itar la e osici n del atr n de itamina a la atm s era debido a e es n com esto ácilmente oxidable. PROCEDIMIENTO 1. Registrar el peso de las muestras, exprimirlas y medir el volumen total del zumo. omar m de mo a re ar m de ácido o álico 0 P me clar ltrar si es necesario em lear ca as de asa n emb do ara tal n ando trabaja con r tas no e rimibles o erd ras esar de las mismas macerar con m de ácido o álico 0 P stas re araciones constit en las m estras Nota: c ando las m estras de las r tas o erd ras resentan coloraci n debe re arar n t bo lanco Problema con todos los reacti os incl endo la m estra e ce to Na l reali ar los cálc los el valor de absorbancia de este Blanco Problema se debe descontar del valor de absorbancia de las muestras. • cido o álico 0 P • a destilada • Etanol absoluto • r tas c tricas o erd ras eben traerlas los est diantes • Na 0 P • nitro anilina 0 P en ácido ac tico lacial: l 0 : • Nitrito de sodio 0 0 P reci n re arado • Patrón de vitamina C 0.2 mg/mL, recién preparado n t bos de ensa o N marcados a re ar los si ientes reacti os: Reactivos [mL] Blanco Blanco problema Patrones Fruta 1 Fruta 2 o verdura P1 P2 P3 P4 P5 P6 M1 M2 M3 M4 2- Nitroanilina 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Nitrito de sodio 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 4. Agitar y observar decoloración. Si no se produce decoloración, agregar 0.1 mL adicionales de nitrito de sodio restar del ol men de a a e o adicionar: Reactivos [mL] Blanco Blanco problema Patrones Fruta 1 Fruta 2 o verdura P1 P2 P3 P4 P5 P6 M1 M2 M3 M4 Etanol absoluto 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Patrón vit. C 0,2 mg/mL - - 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 - - - - cido o álico 0 P 0,6 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 - 0,3 - 0,3 - Muestra - 0,3 - - - - - - 0,3 0,6 0,3 0,6 Práctica : anti caci n de itamina 15 e clar dejar en re oso min tos a tem erat ra ambiente e o adicionar: e clar bien el contenido de cada t bo leer en el es ectro ot metro a 0nm RESULTADOS m rimir dili enciar entre ar el ormato de n orme de aboratorio corres ondiente CUESTIONARIO e debe res onder en el ormato de n orme de aboratorio ál es la nci n del ácido o álico en la ráctica Por se reali a el análisis en el es ectro ot metro a 0 nm nci n reali an las m estras N en la ráctica s ceder a al c anti car el ácido asc rbico inmediatamente 0 oras des s de obtenerlo Por se resenta este en meno 5. ¿Qué sucedería si la extracción de la vitamina C se realiza desde vegetales cocidos? Frankenburg FR. Vitamin discoveries and disasters. History, science and controversies. ABC-CLIO. 2009. anta arbara ali ornia a t lo oolman oe m olor tlas o ioc emistr nd edition eor ieme erla 00 t art erman Pá ina 0 sao Pac er c s n o er ie o ascorbic acid c emistr and bioc emistr ac P arm 00 : REFERENCIAS Reactivos [mL] Blanco Blanco problema Patrones Fruta 1 Fruta 2 o verdura P1 P2 P3 P4 P5 P6 M1 M2 M3 M4 Na 0 P 0,6 - 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 a destilada 2,6 2,9 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 1616 PROCEDIMIENTO anti caci n de itamina 1 Registrar el peso de las muestras, exprimirlas y medir el volumen total del zumo. 3 Mezclar: 1 mL de zumo + 4 mL de ácido oxálico 0,15% (P/V) Agitar y MARCAR: “Muestra Problema (M) 1, 2, 3, etc…” 4 Agregar en el siguiente orden la cantidad en mL de los reactivos indicados A E F G B C D H Blancos Patrones Muestras Naranja Limón Agitar hasta observar decoloración 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 Mezclar e incubar 5 minutos a temperatura ambiente Agitar y medir absorbancia a 540 nm 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 - - 0,1 0,2 0,3 0,4 0,6 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 1 0,3 1 1 1 1 0,5 0,6 - - - - 0,1 - 0,3 - 0,3 - 1 1 1 1 1 1 2,6 2,9 2,6 2,6 2,6 2,6 1 1 1 1 1 1 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 1 1 0,3 0,6 0,3 0,6 2-nitro anilina 0,16% (P/V); HCl 10% (V/V) 9:1 Nitrito de sodio 0,08% (P/V) Etanol Absoluto Solución de vitamina C 0.2 mg/mL Solución de ácido oxálico 0.15% (P/V) H2O NaOH 20% (P/V) Muestra problema 2 Filtrar el zumo a través de 2 capas de gasa utilizando un embudo. EXTRACCIÓN DEL ÁCIDO ASCÓRBICO CUANTIFICACIÓN DEL ÁCIDO ASCÓRBICO B1 B2 1 2 3 4 5 6 M1 M2 M3 M4 B1 B2 1 2 3 4 5 6 M1 M2 M3 M4 M1 M2 23 Los organismos que viven bajo condiciones aeróbicas dependen del oxígeno molecular ara obtener ener a mica en orma de ATP, mediante procesos bioquímicos como la os orilaci n o idati a no de los s b rod ctos de dicho proceso es el peróxido de hidrógeno n a ente o idante erte e a ecta estructuras celulares y biomoléculas esenciales para la célula. a catalasa c di o en imático es na en ima e rote e a las c l las de los e ectos tóxicos del H2O2, siendo una de las enzimas más e cientes de la nat rale a e a calc lado e na nica mol c la de esta rote na catali a la con ersi n de asta 0 0 millones mol c las de H2O2 por segundo. La catalasa se encuentra en organismos procariotas y eucariotas, en éstos ltimos se locali a ma oritariamente en or anelos denominados peroxisomas. Sin embargo, también se ha reportado en mitocondrias y citoplasma. e ac erdo con la base de datos N s: brenda en mes or de endiendo del organismo, la catalasa exhibe rangos amplios de peso molecular y punto isoeléctrico. Estructuralmente, la catalasa presenta un r o rost tico mol c la or ánica nida de manera co alente e contrib e con la nci n en imática denominado r o emo a catalasa los citocromos, la hemoglobina, la mioglobina y las ero idasas constit en el r o de las emo proteínas. a catalasa es altamente es ec ca catali a la si iente reacci n: FUNDAMENTO TEÓRICO 2H O 2H catalasa n la descom osici n en imática del 0 , éste se une al grupo hemo de la catalasa y se descompone en agua y oxígeno atómico. El átomo de oxígeno se enlaza con el átomo de hierro presente en el r o emo desde all es trans erido acia una segunda molécula de H O ormando na nueva molécula de agua y oxígeno molecular. La ener a de acti aci n de la reacci n catali ada por la catalasa es tan solo de 23 kJ/mol, lo cual, en comparación con la reacción no catalizada, conlle a a n actor de aceleraci n de 0 veces. En términos de estructura cuaternaria, se han reportado oligómeros de dos, cuatro y seis s b nidades d meros tetrámeros e ámeros res ecti amente ara la ma or a de catalasas in embargo, la catalasa del hongo Neurospora crassa nciona en estado monom rico n todos los casos cada s b nidad contiene n r o emo como se indica para la catalasa humana de la si iente ra: cti idad en imática de la catalasa Práctica 2 Práctica : cti idad en imática de la catalasa 2424 n c anto alos arámetros cin ticos de la catalasa y dependiendo del organismo, la constante de ic aelis enten ar a entre 0 0 m mientras e s tem erat ra tima de reacci n com renden ran os entre 0 0 res ecti amente Diversos compuestos químicos han sido reportados como inhibidores de las catalasas, como óxido n trico N metanol ditiotreitol el ion cian ro N entre otros n el caso artic lar del Na N s mecanismo de in ibici n es irreversible, uniéndose y bloqueando el grupo hemo. Adicionalmente, inhibe el complejo en imático citocromo c o idasa de la cadena trans ortadora de electrones a ectando la s ntesis de ATP. Por tal razón, el NaCN es un compuesto tóxico que debe ser manipulado con precaución. a acti idad en imática de la catalasa tanto en extractos proteicos como en preparaciones ras se mide de di ersas ormas n la resente ráctica se eri cará mediante la tit laci n del no catali ado resid al con erman anato de otasio n des s de detener la reacci n con ácido s l rico a reacci n de tit laci n es la si iente: atalasa mana c di o en el anco de atos de Prote nas P r o emo 2KMnO O 3H SO 2MnSO SO Práctica : cti idad en imática de la catalasa 25 Objetivo: idenciar la acti idad en imática de la catalasa e al ar el e ecto del la concen- tración de enzima, la concentración de sustrato y la temperatura. REACTIVOS ili enciar la c a de se ridad de todos los reacti os s bra ados PROCEDIMIENTO Nota: ara el desarrollo de la ráctica se debe tener en c enta el si iente as ecto: los e erimentos se reali arán a ba o de ielo or lo tanto los reacti os los t bos e se tili arán deben encontrarse a esta temperatura. Esta condición es necesaria debido a la alta velocidad de reacción de la enzima. Pre araci n del e tracto en imático de catalasa: n n mortero colocar de abic ela bien la ada icada en tro os e e os dicionar 0 m de a a destilada r a macerar asta obtener n e tracto coloreado ni orme rans erir el e tracto a n t bo alcon centri ar a 000 r m or min tos btener el sobrenadante com letar con a a destilada r a a 0 m itar s a emente conser ar a sta m estra constit e el Extracto Enzimático e contiene la catalasa a est diar A. Estudio del efecto del pH sobre la actividad enzimática: n el ba o de ielo colocar t bos de ensa o rot lados e o adicionar: • morti ador os atos 0 m • abic elas rescas eben traerlas los est diantes • H SO 6 N • KMnO 5 mM • Solución de H O 50 mM reci n re arada en amorti ador os atos eacti os m Tubos T1 pH 4 T2 pH 5 T3 pH6 T4 pH7 T5 pH8 CONTROL pH 7 H SO 6 N 2 2 2 2 2 2,5 Reactivos [mL] TUBOS T1 pH 4 T2 pH 5 T3 pH 6 T4 pH 7 T5 pH 8 CONTROL pH 7 morti ador del corres ondiente 10 10 10 10 10 10 H 0 50 mM 2 2 2 2 2 2 Extracto Enzimático 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 - itar los t bos e inc bar or min tos en el ba o de ielo e o adicionar: rans erir el contenido de cada t bo a n erlenme er tilice no ara cada t bo tit lar el 0 remanente con n l nto nal de la tit laci n se alcan a c ando a arece n color rosado claro permanente. Práctica : cti idad en imática de la catalasa 2626 B. Estudio del efecto de la concentración de enzima: n el ba o de ielo colocar t bos de ensa o rot lados e o adicionar: eacti os m Tubos T1 T2 T3 T4 T5 CONTROL morti ador de 10 9,5 9 8,5 8 10,5 H 0 50 mM 2 2 2 2 2 2 Extracto Enzimático 0,5 1 1,5 2 2,5 - itar los t bos e inc bar or min tos en el ba o de ielo e o adicionar: eacti os m Tubos T1 T2 T3 T4 T5 CONTROL H SO 6 N 2 2 2 2 2 2 rans erir el contenido de cada t bo a n erlenme er tilice no ara cada t bo tit lar el 0 remanente con n l nto nal de la tit laci n se alcan a c ando a arece n color rosado claro permanente. C. Estudio del efecto de la concentración de sustrato: n el ba o de ielo colocar t bos de ensa o rot lados e o adicionar: eacti os m Tubos T1 T2 T3 T4 T5 CONTROL morti ador de 11,5 11 10,5 10 9,5 10 H 0 50 mM 0,5 1 1,5 2 2,5 2,5 Extracto Enzimático 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 - itar los t bos e inc bar or min tos en el ba o de ielo e o adicionar: eacti os m Tubos T1 T2 T3 T4 T5 CONTROL H SO 6 N 2 2 2 2 2 2 rans erir el contenido de cada t bo a n erlenme er tilice no ara cada t bo tit lar el 0 remanente con n l nto nal de la tit laci n se alcan a c ando a arece n color rosado claro permanente. Práctica : cti idad en imática de la catalasa 27 D. Estudio del efecto de la temperatura sobre la actividad enzimática: n el ba o de ielo colocar t bos de ensa o rot lados e o adicionar: eacti os m Tubos T1 T2 T3 T4 T5 CONTROL morti ador de 9,5 9,5 9,5 9,5 9,5 10,5 H 0 50 mM 2 2 2 2 2 2 Extracto Enzimático 1 1 1 1 1 - itar los t bos e inc bar el tiem o indicado en baño con agua en ebullición. P N 0 2 5 10 15 15 e o adicionar: eacti os m Tubos T1 T2 T3 T4 T5 CONTROL H SO 6 N 2 2 2 2 2 2 rans erir el contenido de cada t bo a n erlenme er tilice no ara cada t bo tit lar el 0 remanente con n l nto nal de la tit laci n se alcan a c ando a arece n color rosado claro permanente. RESULTADOS m rimir dili enciar entre ar el ormato de n orme de aboratorio corres ondiente CUESTIONARIO e debe res onder en el ormato de n orme de aboratorio indica cada no de los n meros del c di o en imático de la catalasa n la ráctica se est diaron al nos actores e a ectan la acti idad en imática de la catalasa otros actores tendr an e e al ar ara com letar el est dio cin tico de la en ima li e áles di erencias e isten entre la acci n de la catalasa la ero idasa onstr ir n c adro com arati o ál es la nci n del d rante la ráctica Por no se a lica sim ltáneamente con los demás reacti os e odr a s stit ir el or idr ido de sodio Na sti e s res esta REFERENCIAS oolman oe m olor tlas o ioc emistr nd edition eor ieme erla 00 t art erman Pá ina Nelson o e nin er Princi les o ioc emistr t edition reeman om an 0 New York, USA. Capítulo 6 P tnam r ai o rne ainer cti e and n ibited man atalase tr ct res: i and and N P indin and atal tic ec anism ol iol 000 : 0 2828 PROCEDIMIENTO cti idad en imática de la catalasa [mL] 1 Pesar 5 g de habichuela fresca. 3 EXTRACCIÓN DE LA CATALASA Sobrenadante tracto en imático Precipitado 2 En un mortero colocar la habichuela bien lavada y picada en trozos pequeños. Adicionar 0 m de a a destilada r a macerar asta obtener un extracto coloreado uniforme. 4 arcar como tracto en imático itarsuavemente y conservar a 4°C. Transferir el extracto a un tubo Falcon y centrifugar a 6000 rpm por 5 minutos. Obtener el sobrenadante y completar con agua destilada r a a 0 m 29 PROCEDIMIENTOcti idad en imática de la catalasa A. EFECTO DEL pH SOBRE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA DE LA CATALASA morti ador de os atos H O 0m en amorti ador de tracto en imático H SO N n m Reactivos n el ba o de ielo colocar t bos de ensa o rot lados e o adicionar los si ientes ol menes en ml: pH 4 pH 5 pH 6 pH 7 pH 8 pH 7 iii i ii 10 10 10 10 10 10 2 2 2 2 2 2 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 - 2 2 2 2 2 2,5 morti ador de corres ondiente H O 0m tracto en imático H SO N itar e inc bar or min tos en el ba o de ielo ControlT5T4T3T2T1 A.1 iv Transferir el contenido de cada tubo a un erlenmeyer (utilice uno para cada tubo) y titular el H202 remanente con KMnO4. El punto final de la titulación se alcanza cuando aparece un color rosado claro permanente. Transferir Titular Punto final Medir volumen de KMnO4 gastadoKMnO4 A.2 3030 PROCEDIMIENTO Transferir el contenido de cada tubo a un erlenmeyer (utilice uno para cada tubo) y titular el H202 remanente con KMnO4. El punto final de la titulación se alcanza cuando aparece un color rosado claro permanente. Transferir Titular Punto final Medir volumen de KMnO4 gastadoKMnO4 B.2 B. EFECTO DE LA CONCENTRACIÓNDE LA ENZIMA Amortiguador de fosfatos pH 7 H2O2 50mM en amortiguador de pH 7 Extracto enzimático H2SO4 6 N KMnO4 5mM Reactivos B.1 En el baño de hielo colocar 6 tubos de ensayo rotulados. Luego, adicionar los siguientes volumenes en ml: Control 10 ml 9,5 ml 9 ml 8,5 ml 8 ml 10,5 ml 10 9,5 9 8,5 8 10,5 2 2 2 2 2 2 0,5 1 1,5 2 2,5 - 2 2 2 2 2 2 Amortiguador de pH 7 H2O2 Extracto enzimático H2SO4 6 N Agitar e incubar por 5 minutos en el baño de hielo T5T4T3T2T1 iii i ii iv cti idad en imática de la catalasa 31 PROCEDIMIENTO morti ador de os atos H O 0m en amorti ador de tracto en imático H SO N n m Reactivos n el ba o de ielo colocar t bos de ensa o rot lados e o adicionar los si ientes ol menes en ml: iii i ii 11,5 11 10,5 10 9,5 10 0,5 1 1,5 2 2,5 2,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 - 2 2 2 2 2 2 morti ador de H O 0m tracto en imático H SO N itar e inc bar or min tos en el ba o de ielo ControlT5T4T3T2T1 C.1 iv Transferir el contenido de cada tubo a un erlenmeyer (utilice uno para cada tubo) y titular el H202 remanente con KMnO4. El punto final de la titulación se alcanza cuando aparece un color rosado claro permanente. Transferir Titular Punto final Medir volumen de KMnO4 gastadoKMnO4 C.2 C. EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN DE SUSTRATO SOBRE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA DE LA CATALASA cti idad en imática de la catalasa 3232 PROCEDIMIENTO P N : morti ador de os atos 0 H O 0m en amorti ador de 0 tracto en imático H SO N n m Reactivos n el ba o de ielo colocar t bos de ensa o rot lados e o adicionar los si ientes ol menes en ml: iii i ii 9,5 9,5 9,5 9,5 9,5 10,5 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 - 0 2 5 10 15 15 morti ador de H O 0m Extracto nzimático TIEMPO (MIN) itar los t bos e inc bar el tiem o indicado en ba o con a a en eb llici n ControlT5T4T3T2T1 D.1 Transferir el contenido de cada tubo a un erlenmeyer (utilice uno para cada tubo) y titular el H202 remanente con KMnO4. El punto final de la titulación se alcanza cuando aparece un color rosado claro permanente. Transferir Titular Punto final Medir volumen de KMnO4 gastadoKMnO4 D.2 2 2 2 2 2 2H SO Niv itar e inc bar or min tos en el ba o de ielo cti idad en imática de la catalasa 41 Determinación de proteínas mediante los métodos de Biuret y Kjeldahl Las proteínas son las biomoléculas más abundantes y estructuralmente diversas del mundo natural. odas se com onen de aminoácidos tienen di erentes nciones incl endo: catálisis control metab lico de ensa inm nol ica sost n trans orte entre m c os otros n di erentes especies, una misma proteína presenta variaciones estr ct rales a esar de desem e ar na nci n semejante. Los aminoácidos de las proteínas se caracterizan or la resencia de c atro r os micos distintos e ce to la licina nidos co alentemente a un mismo átomo de carbono, conocido como carbono al a os c atro r os son: r o amino r o carbo ilo átomo de idr eno cadena lateral denominada r o la c al se n s s caracter sticas micas es tili ada ara la clasi caci n de los aminoácidos tra s de s s r os amino N carbo ilo los aminoácidos reaccionan entre si estableciendo un enlace covalente denominado enlace e dico a ni n de arios aminoácidos cond ce a la ormaci n de oli o tidos 0 oli tidos 00 rote nas más de 00 aminoácidos os e tremos de la mol c la res ltante e contienen los r os amino y carboxilo intactos, correspondientes al rimer ltimo resid o de aminoácido de la cadena, se denominan extremos N y C terminal, res ecti amente as rote nas eden le arse de di erente manera, estableciendo los siguientes niveles de or ani aci n: Estructura primaria: secuencia de aminoácidos nidos mediante enlaces e dicos enerando na cadena oli e dica Estructura secundaria: con ormaci n local e as me la cadena oli e dica lo rando s estr ct ra más estable P ede ser en orma de lices ojas iros Estructura terciaria: se de ne como la dis osici n de todos los átomos de una proteína en el espacio. Surge cuando las estructuras secundarias se pliegan entre si, generando una estructura tridimensional compleja de orden superior. En la estructura resultante, los aminoácidos idro bicos se bican acia el interior de la proteína, alejándose del agua del medio, mientras e los aminoácidos idro licos se bican acia la eri eria de la rote na Estructura cuaternaria: asociación de dos o más cadenas oli e dicas cada na con s ro ia estr ct ra terciaria de nida e establecen homo-oligómeros y hetero-oligómeros, cuando las cadenas son i ales o di erentes entre s res ecti amente La mayoría de interacciones que estabilizan las proteínas son no covalentes, por lo tanto, el calentamiento de las mismas conduce a su ruptura y a la pérdida de las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria de las proteínas. En este caso las rote nas e erimentan el en meno de desnat rali aci n tros actores e eden desnat rali ar rote nas incl en: alores extremos de pH, solventes orgánicos y detergentes. Por otra arte el estado nati o de na rote na a el en el c al stas son ncionalmente acti as se mantiene c ando las interacciones e estabilizan sus estructuras se conservan. FUNDAMENTO TEÓRICO Práctica 3 Práctica : eterminaci n de rote nas mediante los m todos de i ret jelda l 4242 Interacciones estabilizadoras de las estructuras protéicas Estructura primaria Estructura secundaria Estructura terciaria Estructura cuaternaria nlace e dico P entes dis l ro P entes de idr eno P entes salinos nteracciones idro bicas lice oja Poli tido Poli tido Poli tido minoácidos La solubilidad de las proteínas depende de actores intr nsecos e e tr nsecos l rinci al actor intr nseco e in e en la sol bilidad de las rote nas corres onde al ti o de aminoácidos resentes en la s er cie de las mismas Por s arte los actores e tr nsecos incl en el la temperatura, la presencia de solventes orgánicos la er a i nica de la sol ci n as rote nas son electrolitos m lti alentes se comportan de manera similar a los iones simples, cumpliendo la teoría de Debye-Hückel. n este sentido bajas concentraciones de sal en el solvente estabilizan los grupos cargados de las rote nas a mentando s sol bilidad sol bilidad or salado o altin in l en meno contrario reci itaci n or salado o altin o t se obser a a altas er as i nicas como res ltado de la competencia entre la proteína y los iones de la sal por las moléculas de agua de solvatación. La solubilidad de la mayoría de las proteínas, a una er a i nica constante resenta n m nimo en s punto isoeléctrico, dado que a este valor de pH las re lsiones electrostáticas entre las mol c las de soluto son mínimas. Los solventes orgánicos como la acetona el iso ro anol el cloro ormo son buenos precipitantes, debido a que presentan una baja constante dieléctrica. e n s sol bilidad las rote nas se clasi can en los si ientes r os: Solubilidad y precipitación de las proteínas GRUPO SOLUBLES EN INSOLUBLES EN EJEMPLOS lb minas Agua Soluciones diluidas de sales como el NaCl Soluciones ácidas y básicas diluidas ol ciones de s l ato de amonio N sat ra- das al 0 P Coagulan por calor actalb mina oalb mina eroalb mina lob linas Soluciones diluidas de sales como el NaCl Soluciones ácidas y básicas diluidas Agua y soluciones de N sat radas al 0 P Coagulan por calor Ovoglobulina Seroglobulina e mina lob lina de semilla Práctica : eterminaci n de rote nas mediante los m todos de i ret jelda l 43 Prolaminas lco ol 0 0 Soluciones ácidas y básicas diluidas Agua y etanol absoluto No coagulan por calor liadina del tri o Hordeína de la avena Zeína del maíz l telinas Soluciones ácidas y básicas diluidas Solventes neutros, solucio- nes salinas y alcohólicasCoagulan por calor l telina del tri o ri e na del arroz Escleroproteínas - Agua y soluciones ácidas y básicas diluidas, salinas y alcohólicas, resistentes a las en imas roteol ticas Colágeno lastina Fibroina eratina Existen diversos métodos para determinar el contenido proteico de una muestra. Entre stos se incl en: análisis or densitometr a es ectro otometr a isible de com lejos coloreados es ectro otometr a ara detecci n de aminoácidos aromáticos o determinaci n del contenido total de nitrógeno en la muestra. La elecci n de n m todo en artic lar de ende de actores como la nat rale a l ida o s lida cantidad de m estra la ra ide la e actit d sensibilidad deseados. n la resente ráctica se c anti cará el contenido proteico de una muestra, mediante los métodos de Biuret y Kjeldahl. Método de Biuret: técnica apropiada para la c anti caci n de m estras en sol ci n e basa en el tratamiento de stas con s l ato de cobre en sol ci n alcalina reacti o de i ret enerando n color lila caracter stico c ando los com estos analizados presentan más de dos enlaces e dicos El color generado se debe al complejo de coordinación que se establece entre el átomo de cobre de la solución con cuatro átomos de nitr eno ro enientes de los enlaces e dicos como se indica en la si iente ra: Cuantificación de proteínas R R Cu O OO R R RO OO H HH R C H C CCCC N H N H N H N H N H N 2+ CC H CC H CC H Los espectros de absorción de los complejos de cobre ormados or di erentes rote nas son similares or esta ra n es osible tili ar cualquier proteína como patrón de coloración. La concentración mínima requerida de muestra es 1-20 mg/mL. Compuestos como glicerol, amoniaco ca san inter erencia todo de jelda l: t cnica til ara la c anti caci n de m estras en sol ci n o s lidas Práctica : eterminaci n de rote nas mediante los m todos de i ret jelda l 4444 catalizador calorN or ánico N i esti n N Na N Na estilaci n or arrastre de a orestilaci n or arrastre de a or N N Absorción N l N l Titulación Indicador tashiro Indicador tashiro os orcentajes de nitr eno total Nt de rote na br ta se calc lan a artir del ol men de ácido clor drico de concentraci n conocida astado en la tit laci n de ac erdo con las si ientes rm las: Nt = Nitrógeno total m ol men de l astado en la tit laci n de la m estra b ol men de l astado en la tit laci n del blanco NHCl = Normalidad del HCl a m lti licaci n del Nt or 00 se basa en el ec o de e el contenido romedio de nitr - eno en las rote nas es Nt m -Vb NHClx14x100 eso de m estra di erida m Prote na br ta Nt 00 16 l m todo se dise ara determinar el contenido de nitr eno total nitr eno roteico nitr eno no roteico en na m estra roteica siendo el método de análisis de proteínas más usado en la actualidad. El contenido de proteína verdadera puede determinarse mediante una extracción de ésta, reci itándola con ácido tricloroac tico 0 c anti cando el nitr eno no roteico e ermanece en el sobrenadante a di erencia entre el nitrógeno total y el nitrógeno no proteico, corresponde a la proteína verdadera. Las reacciones que ocurren durante el proceso son: El método es reproducible y requiere el tratamiento de muestras con una concentración de proteína mayor a 3 mg/mL ó 3 mg/g, para m estras l idas s lidas res ecti amente No se aconseja la implementación de éste método para la determinación de numerosas muestras, debido a que es dispendioso y demorado. Práctica : eterminaci n de rote nas mediante los m todos de i ret jelda l 45 Objetivo: om arar dos m todos de c anti caci n de rote nas i ret jelda l desde el punto de vista de sensibilidad y rapidez. REACTIVOS ili enciar la c a de se ridad de todos los reacti os s bra ados PROCEDIMIENTO 1. Preparación de la muestra Pesar ramos de arina e etal dis onerla en n t bo alcon de m dicionar 0 ml de Na l P a itar d rante 0 min tos em leando orte centri ar a 00 r m or min tos trans erir el sobrenadante en n matra a orado de m com letar ol men con Na l P escartar el residuo. sta m estra constit e el tracto Proteico e contiene las alb minas lob linas a c anti car 2. Cuantificación mediante el método de Kjeldahl a. Digestión: tomar dos matraces jelda l ara di esti n adicionar en no de ellos m del tracto Proteico en el otro m de a a destilada ste será el blanco del rocedimiento lo reali ará n nico r o cada matra adicionar en el si iente orden: • 100 mg de mezcla catalizadora • 30 gotas de H2SO4 concentrado Colocar los matraces en el digestor, aumentado la temperatura gradualmente hasta que la solución tome na coloraci n erde esmeralda n riar los balones d rante min tos b. Destilación y absorción: bajo la s er isi n del ro esor reali ar el si iente rocedimiento en el destilador: rans erir los rod ctos de la di esti n al emb do del destilador la ar el matra de di esti n dos eces con m de a a destilada rec erando el remanente de m estra trans erir estos la ados al emb do Dejar pasar la muestra suavemente hacia el dedal de reacción. dicionar 0 m de ácido b rico P otas de indicador as iro en n erlenme er de m la sol ci n se torna roji a obre esta sol ci n se reco erá el destilado • cido b rico P • H2SO4 concentrado • Harina vegetal • HCl 0.01N valorado • Indicador de Tashiro • e cla catali adora n 0 selenio • Na l P • Na 0 P • Patr n de rote na alb mina de e o o case na m m • eacti o de i ret Práctica : eterminaci n de rote nas mediante los m todos de i ret jelda l 4646 re ar ota a ota m de Na 0 P desde el emb do del destilador acia el dedal de reacci n dejando un remanente de la solución en el embudo, la cual actuará como sello que evitará la pérdida de vapores. bser ar el cambio de coloraci n de la sol ci n tili ada ara recibir el destilado a medida e transc rre el roceso la sol ci n se tornará a l contin ar la destilaci n or min tos adicionales c. Titulación: tili ar l 0 0 N ara tit lar la sol ci n contenida en el erlenme er asta obtener la coloraci n inicial sol ci n roji a 3. Cuantificación mediante el método de Biuret a n t bos de ensa o N marcados a re ar los si ientes reacti os: eacti os m Blanco Patrones Muestras P1 P2 P3 P4 P5 M1 M2 Patrón de proteína 5mg/mL - 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 - - Extracto Proteico - - - - - - 0,5 1 Na l P 2 1,7 1,4 1,1 0,8 0,5 1,5 1 eacti o de i ret 3 3 3 3 3 3 3 3 b e clar el contenido de cada t bo inc bar or 0 min tos a leer en el es ectro ot metro a 540nm. RESULTADOS m rimir dili enciar entre ar el ormato de n orme de aboratorio corres ondiente N e debe res onder en el ormato de n orme de aboratorio l re arar el tracto Proteico or error se tili a a en l ar de Na l P se obt o en el sobrenadante? ¿Qué proteínas quedaron en el precipitado? l leer la absorbancia a 0 nm de los t bos e contienen el tracto Proteico se obt ieron alores e sobre asan a ellos tili ados ara constr ir la c r a de calibraci n en el m todo de i ret estrategias aplicaría en esta situación? Mencione y explique al menos dos estrategias. ál es la di erencia entre rote na br ta rote na erdadera li e ál es la nci n de la me cla catali adora sada en el m todo de jelda l es c mo nciona el indicador de as iro áles son los m todos o ciales de análisis de rote nas en alimentos REFERENCIAS arret ris am ioc emistr t edition roo s ole en a e earnin 0 0 oston USA. Capítulos 4-6 Práctica : eterminaci n de rote nas mediante los m todos de i ret jelda l 47 e ico n ola elasco as de aboratorio de io mica ara la arrera de mica edici n olecci n Notas de lase ni ersidad Nacional de olombia 0 o otá olombia Práctica Pá ina Pase N et al Protein tr ct re tabilit and ol bilit in ater and t er ol entsP il rans oc ond 0 : 4848 PROCEDIMIENTO 1 2 EXTRACCIÓN DE PROTEÍNAS DEL FRIJOL Pesar 2 g de harina de frijol y adicionar 10 mL de NaCl 1% (P/V) Agitar en Vortex por 10 minutos y centrifugar a 3500 rpm por 5 minutos 3 Tomar el sobrenadante y completar el volumen de 25 mL con NacCl 1% (P/V) 4 Marcar como “Extracto Proteico” Método de Biuret Método de Kjeldahl [mL] ! " # $ % & '()* '+,* "- Determinación de proteínas mediante los métodos de Biuret y Kjeldahl 49 PROCEDIMIENTO anti caci n de rote nas or el m todo de jelda l N tracto roteico e cla catali adora cido b rico P H concentrado eacti os Na 0 P l 0 0 N ndicador as iro re ar en n matra de di esti n en el si iente orden: m de Extracto Proteico 00 m de me cla catali adora 0 otas de concentrado Balón de digestión Incubar sobre hornilla ~ 45 min Incubar hasta decolorar y enfriar Realizar en cabina de extracción debido a la emisión de gases tóxicos 2.1 N N rans erir al destilador 2.2 dicionar Na 0 P 2.3 estilar absorber el destilado 2.4 etener destilaci n min des s de iraje a a l 10 mL ácido bórico + 2 gotas indicador de Tashiro N HCl 0,01 N Punto final Medir volumen de HCl gastado Determinación de proteínas mediante los métodos de Biuret y Kjeldahl 5050 PROCEDIMIENTO 1 Agregar en el siguiente orden la cantidad en mL de los reactivos indicados C D A B Blanco Patrones Muestras Agitar e incubar durante 10 minutos a 37° C Medir absorbancia a 540 nm - 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 - - - 1,0 1,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 1,5 0,5 0,8 1,1 1,4 1,7 2,0 - - - - - Patrón de proteína 5 mg/mL Extracto Proteico CUANTIFICACIÓN DE PROTEÍNAS MEDIANTES EL MÉTODO DE BIURET Extracto proteico NaCl 1% (P/V) eacti o de i ret Patr n de alb mina o case na m m eacti os NaCl 1% (P/V) Reactivo de Biuret 0,5 B 1 2 3 4 5 M1 M2 B1 1 2 3 4 5 M1 M2 Determinación de proteínas mediante los métodos de Biuret y Kjeldahl 57 as in esti aciones bio micas eneralmente re ieren la ri caci n arcial o com leta de las biomol c las bajo est dio ado e las entes biol icas c l las tejidos contienen n merosos com onentes ácidos n cleicos carbo idratos l idos rote nas el roceso de ri caci n resulta complejo y requiere de gran trabajo. Por otra parte, la biomolécula de interés puede ser inestable de radarse ácilmente o encontrarse en bajas concentraciones di c ltando s aislamiento. P ri caci n de la a ina: Extracción de proteína El primer paso para aislar una proteína consiste en la ruptura o lisis celular, para posteriormente e traerla con n amorti ador adec ado os m todos de r t ra cel lar se clasi can de ac erdo a rinci ios sico micos s a licaci n de ende de las caracter sticas estr ct rales de las m estras de artida stos m todos incl en: FUNDAMENTO TEÓRICO Práctica 4 MÉTODOS FÍSICOS Choque osmótico: consiste en suspender las células en una solución hipotónica con respecto al interior celular. Debido a la di erencia osm tica el a a di nde al interior de la c l la ca sando s inc amiento r t ra todo til ara lisar células sin pared celular como las células animales. Maceración, molienda y presión: m todos mecánicos de lisis cel lar e em lean morteros molinos rensas rancesas instr mentos e asan las c l las a ran elocidad a tra s de n e e o ori cio res ecti amente es ltan tiles para lisar células vegetales, bacterias y levaduras. Termólisis: se ndamenta en someter las c l las a cambios abr tos de tem erat ra a licando ciclos de con elamiento con nitr eno l ido descon elamiento a tem erat ra entre a ormaci n de cristales de a a al interior cel lar e lica el en meno de crio r t ra e se resenta en este m todo Ultrasonido o sonicación: las c l las se res s enden en na sol ci n amorti adora en la c al se s mer e na nta de metal conectada a n dis ositi o e enera ondas de ltrasonido estableciendo el en meno de ca itaci n ormaci n de e e as b rb jas e estallan iolentamente lisando las c l las MÉTODOS QUÍMICOS Álcalis: las aredes cel lares de bacterias lantas eden ser de radadas or com estos alcalinos 0 desestabili ando la inte ridad cel lar de este ti o de m estras Posteriormente es necesario ne trali ar el de las muestras con el propósito de estabilizar las biomoléculas extraídas. Detergentes: se tili an am liamente ara e traer rote nas l idos de las membranas cel lares liberando el contenido cito lasmático os deter entes más com nes son el dodecil s l ato de sodio el rit n 00 Solventes orgánicos: el tratamiento con acetona dimetil s l ido tol eno ciertos alco oles ermiten e traer los lípidos de las membranas celulares, contribuyendo a la extracción de componentes intracelulares. Sin embargo, la desnaturalización de proteínas es la principal desventaja del método. Práctica : P ri caci n de la a ina tracci n de rote nas 5858 MÉTODOS ENZIMÁTICOS Lisozimas: a orecen la r t ra de las aredes cel lares bacterianas al catali ar la idr lisis de los enlaces l cos dicos entre el ácido N acetilm rámico la N acetil l cosamina del e tido licano com onente rinci al de la ared cel lar de bacterias ram ositi as Glucanasas: idrolasas em leadas ara debilitar las aredes cel lares de on os al de radar el l cano olisacáridos de l cosa resente en las mismas Otras enzimas empleadas en los protocolos de lisis celular incluyen celulasas, manasas, quitinasas y xilanasas. Es importante mencionar que en los protocolos de ruptura celular se pueden combinar varios de los métodos recién expuestos para mejorar la extracción de los componentes de interés. Para el caso de las proteínas, una vez que ésta se ha extraído de su entorno natural, queda expuesta a actores e eden de radarla como cambios bruscos de pH, temperaturas extremas y la acci n de las roteasas en imas e idroli an los enlaces e dicos Para e itar o minimi ar la degradación de las proteínas, durante los rocesos de e tracci n ri caci n se tili an amorti adores e in ibidores de roteasas conservando las muestras a bajas temperaturas rocediendo de manera rá ida El resultado de los métodos de lisis celular es n e tracto cr do e contiene na me cla de biomoléculas, membranas y restos celulares. El e tracto cr do se somete a centri aci n ara eliminar los restos celulares y demás componentes insol bles l ro sito de la centri aci n es obtener un sobrenadante que contenga la biomolécula de interés. No obstante, en algunas ocasiones la molécula bajo estudio permanece en la racci n insol ble re iriendo la tili aci n de detergentes o agentes caotrópicos que permitan su resuspensión. LECTINAS i ersas amilias e etales es ecialmente las le minosas abaceae contienen en s s semillas rote nas denominadas lectinas las cuales se organizan como dímeros o tetrámeros, dependiendo del pH. El peso molecular de estas rote nas ar a entre 0 00 a caracterizándose por su propiedad de unirse a carbo idratos artici ando en rocesos de reconocimiento celular. Las bacterias, algunos eces e in ertebrados tambi n resentan lectinas iertas lectinas como la ri ro imina aislada desde la lanta imenia americana ejercen acti idad anti roli erati a en l neas cel lares de le cemia cáncer de próstata. n la resente ráctica se re arará n e tracto de rote nas artiendo de arina obtenida de semillas de aba Vicia faba ara tili arlo en la ri caci n de la a ina lectina es ec ca de esta planta. Práctica : P ri caci n de la a ina tracci n de rote nas 59 bjeti o: btener n e tracto de rote nas a artir de arina de aba icia aba PROCEDIMIENTO Extracción de proteínas: olocar 0 de arina de aba en n erlenme er o aso de reci itados adicionar 0 m de Na l P a itar i orosamente or lo menos ora con a itador ma n tico entri ar a 000 r m or 0 min tos y separar el sobrenadante del precipitado. Ajustar el pH del extracto a 4,65 y medir el volumen total obtenido. Marcar como Extracto Crudo,mantener sobre hielo y guardar 1 mL para pruebas posteriores c anti caci n de rote nas electro oresis ste e tracto cr do contiene alb minas lob linas Separación de albúminas y globulinas: Colocar 5 mL del Extracto Crudo en un tubo Falcon, adicionar LENTAMENTE Y CON AGITACIÓN SUAVE, s l ato de amonio macerado re iamente asta na orcentaje de sat raci n del 0 tilice el Anexo 1 de la a ara calc lar la cantidad de sal a adicionar isol er com letamente el s l ato de amonio e inc bar en ba o de ielo or min tos entri ar a 000 r m or min tos se arar el sobrenadante del reci itado l sobrenadante el reci itado contienen alb minas lob linas res ecti amente Medir el volumen del sobrenadante, marcar como ALBÚMINAS y guardar para pruebas posteriores c anti caci n de rote nas electro oresis es s ender el reci itado en Na l P com letar en bal n ol m trico a m arcar como GLOBULINAS ardar ara r ebas osteriores c anti caci n de rote nas ri caci n de a ina electro oresis Cuantificación de proteínas por absorción en el ultravioleta: a onstr ir na c r a de calibraci n tili ando como atr n na sol ci n de case na de m m medir s absorbancia a 0 nm: eacti os m Blanco Patrones P1 P2 P3 P4 P5 P6 Patrón de proteína 5mg/mL - 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Na l P 2,5 2,3 2,1 1,9 1,7 1,5 1,3 b ra car: Absorbancia 280 nm VS Concentración de proteína (mg/mL). Determinar la ecuación de la recta res ltante el alor del coe ciente de re resi n c alc lar la concentraci n de rote na en las m estras tracto r do lb minas lob linas interpolando en la curva de calibración su absorbancia corregida y usando la ecuación de la recta. Se deben dil ir las alb minas lob linas : 0 : 0 en Na l P res ecti amente Práctica : P ri caci n de la a ina tracci n de rote nas 6060 RESULTADOS m rimir dili enciar entre ar el ormato de n orme de aboratorio corres ondiente CUESTIONARIO e debe res onder en el ormato de n orme de aboratorio es c mo nciona n metro ealice n es ema ál es la nci n de aj star el del tracto r do a nciones biol icas desem e a la a ina REFERENCIAS de artine n ola de me ecto de idr lisis en imática sobre la acti idad to emoa l tinante de la a ina e ista olombiana de mica 0 : arrison ell disr tion n: oo o n ditor in ie om re ensi e iotec nolo nd dition ord lse ier 0 Pá inas oc e ab s ind a ic ol tion t dition oc e ia nostics mb 0 ann eim erman a t lo Pá ina 61 PROCEDIMIENTOP ri caci n de la a ina tracci n de rote nas 1 Pesar 10 g de harina de haba. EXTRACCIÓN DE PROTEÍNAS 2 Adicionar 30 mL de NaCl 1% (P/V) 3 Agitar 1 hora y centrifugar a 4000 rpm por 10 minutos 4 Tomar sobrenadante y ajustar pH a 4,65 5 Medir volumen y marcar como M1: “Extracto Crudo” 6 Guardar 1 mL para pruebas posteriores [mL] Sobrenadante tracto en imático Precipitado M11 mL 6262 PROCEDIMIENTO P ri caci n de la a ina tracci n de rote nas SEPARACIÓN DE ALBÚMINAS Y GLOBULINAS 1 Tomar 5 mL del “Extracto Crudo” 2 Adicionar LENTAMENTE Y CON AGITACIÓN SUAVE sulfato de amonio hasta 50% de saturación. 3 Disolver COMPLETAMENTE el sulfato de amonio e incubar sobre hielo por 15 minutos 4 Centrifugar a 4000 rpm por 15 minutos Sobrenadante Precipitado Medir volumen, marcar como “Albúminas” y guardar para osteriores r ebas c anti caci n y electroforesis). Resuspender en NaCl 1% (P/V) hasta completar 25 mL y marcar como “Globulinas”. Guardar para pruebas posteriores c anti ci n ri caci n electroforesis). [mL] Albúm inas Globulinas 63 PROCEDIMIENTOP ri caci n de la a ina tracci n de rote nas Blanco Patrones B 1 2 3 4 5 6 CUANTIFICACIÓN DE PROTEÍNAS POR ABSORCIÓN EN EL ULTRAVIOLETA A B Agitar y leer absorbancia a 280 nm - 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 2,5 2,3 2,1 1,9 1,7 1,5 1,3 Patrón de proteína 5 mg/mL (mL) NaCl 1% (P/V) (mL) Preparar diluciones de las muestras a cuantificar y leer absorbancia a 280 nm. Se recomiendan diluciones de albúminas y globulinas 1:250 y 1:50 en NaCl 1% (P/V), respectivamente. Patrón de albúmina o caseína 5 mg/mL NaCl 1% (P/V) Reactivos 67 P ri caci n de la a ina: romato ra a de a nidad Práctica 5 os m todos de ri caci n de rote nas a ro ec an distintas ro iedades sico químicas de éstas para lograr su aislamiento. Las ro iedades en menci n incl en tama o car a a nidad e idro obicidad de la rote na de inter s no de los m todos más tili ados ara se arar rote nas es la cromato ra a en col mna as col mnas cromato rá cas contienen rellenos de material s lido con caracter sticas micas es ec cas e constit en la ase estacionaria tra s de la col mna e na sol ci n amorti adora denominada ase m il la c al permite la entrada del extracto crudo a la columna. ada rote na mi rará a distinta elocidad a tra s de la ase estacionaria se n el rado de interacci n con dic a ase eneralmente los rotocolos cromato rá cos se reali an de orma semia tomática en la c al la ase m il se ace asar a tra s de la col mna or acci n de na bomba eristáltica mientras e n detector n colector de racciones irán analizando y recogiendo las muestras que salen de la columna. Los detectores permiten monitorear las muestras en el rango ultravioleta, a 210 y/o 0 nm ara el enlace e dico los aminoácidos aromáticos res ecti amente os ti os de cromato ra a tili ados ara la ri caci n de rote nas son: 1. Filtración en gel o cromatografía de exclusión molecular: la ase estacionaria está constit ida or ar c las de ol meros de di erente orosidad en c o tama o reside el rinci io de se araci n Así, las proteínas grandes no pueden penetrar los oros de las ar c las de la ase estacionaria son eluidas rápidamente de la columna. En este caso se dice que dichas proteínas son excluidas de la matri Por s arte las rote nas e e as penetran por los poros, recorriendo un camino más lar o siendo el idas osteriormente l tama o de los poros internos depende de la naturaleza del ol mero e constit e la ase estacionaria 2. Cromatografía de intercambio iónico: la ase estacionaria está constit ida or so ortes con car as ositi as o ne ati as las c ales son ne trali adas or los iones resentes en la ase móvil. Cuando el extracto de proteínas ingresa a la columna, aquellas proteínas con más tendencia a unirse al soporte reemplazan reversiblemente los iones de la ase m il ni ndose al so orte En este caso, las proteínas se han intercambiado por los iones que neutralizaban el soporte. Las rote nas más car adas se nirán ertemente al intercambiador or lo tanto serán más di ciles de el ir a a nidad con la e na rote na se ne a n intercambiador de ende de la er a i nica del medio, debido a la competencia entre los grupos car ados de la rote na los iones de la ase m il Por lo tanto, la elución de las proteínas retenidas se lo ra a mentando rad almente la er a i nica de la ase m il e esta orma el irán inicialmente las proteínas débilmente retenidas, mientras que las proteínas más cargadas eluirán c ando la er a i nica sea s erior ando el so orte resenta car as ositi as estará ne trali ado or iones de car a ne ati a aniones de la ase m il los c ales se intercambiarán or rote nas c a car a neta tambi n es ne ati a n este caso la cromato ra a se denomina de intercambio aniónico. Por el contrario, c ando el so orte resenta car as ne ati as ste intercambiará cationes denominándose cromato ra a de intercambio cati nico 3. Cromatografía hidrofóbica: la ase estacionaria es a olar idro bica ra n or la c al las proteínas se unirán al soporte mediante sus FUNDAMENTO TEÓRICO Práctica : P ri caci n de la a ina romato ra a de a nidad 6868 residuos de aminoácidos apolares. Por lo tanto, cuanto más residuos apolares exhiba la proteína en s s er cie será retenida más ertemente en la columna. En este caso la elución de la proteína se logra aumentando la apolaridad de la ase m il 4. Cromatografía de afinidad: numerosas proteínas tienenla ca acidad de nirse es ec camente a ciertas mol c las mediante niones ertes no covalentes. En esta técnica la molécula que se une a la proteína se denomina ligando, el cual se enlaza covalentemente a una matriz o soporte inerte. Cuando el extracto con la mezcla de proteínas se aplica a la columna, la proteína a n or el li ando se nirá a ste mientras e las demás proteínas saldrán de la columna con la ase m il a el ci n de la m estra se reali a estableciendo n en meno de com etencia al a mentar la concentraci n del li ando en la ase m il Por ejem lo c ando na ase estacionaria está constit ida or carbo idratos como la l cosa las rote nas a nes a los mismos serán retenidas y eluirán posteriormente al pasar en la ase m il altas concentraciones de l cosa n este caso la ase estacionaria la l cosa de la ase m il com iten or la rote na de inter s os sistemas cromato rá cos eden a tomati arse tili ando bombas de alta resi n 00 00 bares col mnas con ma or oder de retención. Estos sistemas reducen notablemente los tiem os de o eraci n e incrementan los orcentajes rendimiento de las ri caciones l P ast Protein i id romato ra es el sistema act almente más em leado ara tal n n la resente ráctica se reali ará n rotocolo de cromato ra a de a nidad em leando la ase estacionaria e ade 00 n so orte com esto or de trano olisacárido de l cosa el c al ermitirá ri car la a ina a ro ec ando s a nidad or los carbo idratos Práctica : P ri caci n de la a ina romato ra a de a nidad 69 bjeti o: P ri car la a ina resente en n e tracto de lob linas de arina de aba icia aba mediante cromato ra a de a nidad PROCEDIMIENTO Cromatografía de afinidad: cada r o se le entre ará na col mna em acada con e ade 00 la c al se encontrará e ilibrada en Na l P ste so orte tradicionalmente se sa ara cromato ra a de ltraci n en el sin embar o en esta ocasi n se a ro ec ará s estr ct ra mica ara reali ar cromato ra a de a nidad Aplicación del extracto de globulinas: etirar la sol ci n de Na l P e se enc entra sobre la s er cie de la ase estacionaria de la columna, mediante la apertura de la llave de paso de la columna. EVITAR QUE EL SOPORTE SE SEQUE. Por esta ra n d rante el rotocolo debe mantener n remanente de ase m il sobre la ase estacionaria. Adicionar con pipeta pasteur, LENTAMENTE Y POR LAS PAREDES DE LA COLUMNA, 7.5 mL del extracto de globulinas. EVITAR PERTURBAR LA SUPERFICIE DE LA FASE ESTACIONARIA. e o ermitir e la muestra ingrese en el soporte, mediante la apertura de la llave de paso. Elución de proteínas no retenidas: na e la m estra a a in resado en s totalidad al so orte el ir la m estra al adicionar Na l P en la arte s erior de la col mna reco er racciones de m en t bos de ensa o ontin ar adicionando Na l P sobre la ase estacionaria asta obser ar la el ci n com leta de la racci n de rote nas e no interact con el so orte rote nas no retenidas Para esto determinar la resencia de rote nas en cada na de las racciones reco idas monitoreando s absorbancia a 0 nm tili ar como blanco Na l P onser ar la racci n de ma or absorbancia ara r ebas osteriores electro oresis RESULTADOS m rimir dili enciar entre ar el ormato de n orme de aboratorio corres ondiente CUESTIONARIO e debe res onder en el ormato de n orme de aboratorio Por se tili a Na l P como ase m il en la ráctica li e Para ri car la a ina n r o de trabajo tili na col mna e ade e ilibrada con l cosa P Na l P ra car el er l de el ci n es erado na e nali ado el rotocolo de ri caci n ál es el objeti o de monitorear la absorbancia a 0 0 nm de las di erentes racciones reco idas d rante el rotocolo de ri caci n Práctica : P ri caci n de la a ina romato ra a de a nidad 7070 REFERENCIAS Asensio, E. Estudio comparativo de la actividad hemaglutinante de algunas leguminosas colombianas. Purificación y caracterización de la hemaglutinina del haba (Vicia faba). Tesis de grado en Química. Universidad Nacional de Colombia. Bogotá. 1975 López Rico E, Anzola Velasco C. Guías de Laboratorio de Bioquímica para la Carrera de Química. edición. Colección Notas de Clase. Universidad Nacional de Colombia. 0 o otá olombia Práctica Pá ina 71 PROCEDIMIENTOP ri caci n de la a ina romato ra a de a nidad PURIFICACIÓN DE FAVINA POR CROMATOGRAFÍA DE AFINIDAD Columna Sephadex G-75 NaCl 1% (P/V) Glucosa 5% (P/V) en NaCl 1% (P/V) Materiales y reactivos Extracto de globulinas 1 Adicionar 7.5 mL de la muestra Comenzar a recoger fracciones de 3 mL c/u NaCl 1% (P/V)2 Lavar con NaCl 1% (P/V) Continuar recogiendo fracciones de 3 mL c/u Monitorear Abs 280 nm hasta obtener línea base (≈ 0) 3 Blanco: NaCl 1% (P/V) Abs Gluosa-NaCl4 Eluir con glucosa 5% (P/V)- NaCl 1% (P/V) Recoger fracciones de 1.5 mL c/u Monitorear Abs 280 nm hasta obtener línea base (≈ 0) 5 Blanco: Glucosa 5% (P/V) - NaCl 1% (P/V) Abs Ab s. 28 0 nm Volumen (mL) 6 Almacenar fracción de mayor absorbancia Almacenar fracciones de mayor absorbancia Utilizar las muestras almacenadas para posterior análisis por electroforésis 75 P ri caci n de la a ina: lectro oresis Práctica 6 Electroforesis a electro oresis es na t cnica sim le rá ida sensible que permite separar moléculas cargadas, bajo la in encia de n cam o el ctrico l principio de la técnica se basa en el siguiente en meno: al a licar n cam o el ctrico las moléculas cargadas migran hacia los electrodos de olaridad o esta sta t cnica anal tica se tili a rinci almente ara el est dio de ácidos nucleicos y proteínas. a elocidad de mi raci n de las mol c las es directamente proporcional al producto de su car a e ecti a or la intensidad del cam o el ctrico e in ersamente ro orcional al coe ciente de ricci n el c al es relati o al radio r de la mol c la a la iscosidad del medio de se araci n eamos: FUNDAMENTO TEÓRICO v = qE/F s miendo e la mol c la es es rica a licando la le de to es la c al se re ere a la er a de ricci n e erimentada or objetos es ricos en n medio iscoso como los so ortes electro or ticos se tiene e: r artir de estas ec aciones la elocidad de la mol c la será: r Por consiguiente, la velocidad de migración de las mol c las en la electro oresis de ende de s car a e ecti a la intensidad del cam o el ctrico el tama o de la mol c la la iscosidad del medio La carga de las moléculas depende principalmente de los r os ioni ables resentes en s s er cie cuyo signo y magnitud depende a su vez del pH la er a i nica del medio n consec encia la se araci n tima de las mol c las mediante electro oresis ede e ect arse seleccionando las condiciones a ro iadas de er a i nica a ma or di erencia entre m todos electro or ticos es el ti o de so orte el c al ede ser de a arosa almidón, celulosa o poliacrilamida. La celulosa es usada como soporte para separar moléculas de bajo peso molecular como aminoácidos y carbohidratos. Por su parte, los geles de poliacrilamida y agarosa son ampliamente usados para macromoléculas como proteínas y ácidos nucleicos. lectro oresis en eles de oliacrilamida P : Los geles de acrilamida presentan las siguientes caracter sticas: 1. Alto poder de resolución para proteínas y ácidos nucleicos. 2. Interacciones mínimas entre la matriz y las moléculas migrantes. 3. stabilidad sica de la matri 4. Alta sensibilidad. a electro oresis en el de oliacrilamida permite mejorar la resolución de separación de los componentes de una muestra dado que la separación se basa no solo en la movilidad electro or tica sino tambi n en la acci n de tamizado molecular. El gel es comparable con un tamiz molecular donde las moléculas grandes no se mo erán ácilmente la elocidad de mi raci n de las mol c las e e as será ma or Los geles de poliacrilamida son preparados por la polimerización de radicales libres de acrilamida s entrecr amiento con N N metilen bis Práctica :P ri caci n de la a ina lectro oresis 7676 acrilamida. La polimerización química está controlada or el ers l ato de amonio la N N N N tetraetilendiamina e act an como iniciador catali ador res ecti amente El poder de resolución y el intervalo de tama o molec lar a se arar de enden de la concentración de acrilamida y bis-acrilamida. ajas concentraciones de acrilamida producen geles de resolución con poros grandes que permiten el análisis de biomoléculas de alto peso molecular. Por el contrario, altas concentraciones de acrilamida rod cen eles con oros e e os e ermiten el análisis de biomol c las de menor tama o rote nas l tama o del oro ede controlarse con e actit d en orma re rod cible or la concentraci n total de acrilamida el rado de entrecr amiento : (a+b) x 100 V b x 100 (a+b) %C = %T = a = masa de acrilamida en ramos b = masa de N N metilen bis acrilamida en ramos V = ol men en m Electroforesis en gel discontinuo: n esta t cnica a dos onas di erentes en la placa del gel, una superior o gel de concentración otra in erior o el de se araci n as di erencias entre ambas onas radica en el el l el de concentración, cuyo pH es 6,8, presenta poros de ran tama o Por s arte el el de separación, cuyo pH es 8.8, presenta poros de menor tama o stas di erencias rom e en la ormaci n de bandas concentradas de los componentes de la muestra en el gel de concentración y una mejor resolución en el gel de separación. Por tanto, la electro oresis en el discontin o ermite excelente resolución y es el método de elección para el análisis de proteínas porque las bandas con contenidos e e os de rote na eden ser detectadas ácilmente al te ir el el des s de la corrida electro or tica Electroforesis en gel de poliacrilamida con dodecil sulfato de sodio (SDS-PAGE): Técnica que permite determinar el peso molecular P de las rote nas anali adas al ser se aradas or electro oresis en resencia de n deter ente ani nico como el dodecil s l ato de sodio de n a ente red ctor como el merca toetanol El SDS rompe la estructura secundaria, terciaria y cuaternaria de las proteínas, generando cadenas oli e dicas lineales c biertas con car ándolas ne ati amente l se ne de manera ro orcional al tama o de la cadena mol c la resid os de aminoácidos l merca toetanol desnat rali a la rote na or red cci n de los entes dis l ro En consecuencia, la movilidad del complejo rote na de enderá del tama o de la mol c la donde las de ma or tama o serán retardadas or el e ecto de tami molec lar del el mientras e las mol c las de menor tama o tendrán una mayor movilidad. Para determinar el PM de una proteína, la cual ha sido tratada con P merca toetanol 0 sometida a eb llici n or min tos se corre simultáneamente con una mezcla de rote nas de P conocido marcadores de P na e corrida la electro oresis te ido el el se miden las mo ilidades electro or ticas de los marcadores de PM para construir una curva de calibraci n o P s o ilidad relati a tili ando la ec aci n de la recta res ltante se determina el PM de la proteína objeto de estudio. Práctica : P ri caci n de la a ina lectro oresis 77 Objetivo: nali ar las racciones reco idas en el rotocolo de ri caci n de la a ina or electro oresis bajo condiciones desnat rali antes REACTIVOS ili enciar la c a de se ridad de todos los reacti os s bra ados PROCEDIMIENTO 1. Preparación del gel Armar el casete del gel, el cual consiste de dos vidrios separados por espaciadores adecuados, que permiten enerar eles de es esor ni orme entre 0 mm nsertar el casete en el dis ositi o de olimeri aci n eri car e no a a a tili ando a a destilada ara tal n etirar el a a rose ir Pre arar la si iente me cla ara el el se arador erter entre los dos idrios del casete: a me cla res ltante es s ciente ara re arar dos eles se aradores • Buffer concentrador 4X: Tris 0.5 M pH 6.8/ 0 P • Buffer de carga 6X: a l de bromo enol 0 0 P b er concentrador P 0 P licerol 0 P merca toetanol • Buffer de corrida de electroforesis 5X: ris P licina P 0 P • Buffer separador 4X: ris 0 P • tanol absol to o • Marcadores de peso molecular • Pers l ato de amonio 0 P • Solución de monómeros: acrilamida P bisacrilamida 0 P Toxica. Evite contacto con la piel • Solución de tinción: ácido ac tico P a l de oomassie 0 0 0 P iso ro anol P ensibilidad: 0 0 banda • TEMED Componente Volumen a destilada 5 mL er se arador 3,8 mL Solución de monómeros 6 mL Pers l ato de amonio 00 *TEMED 0 * Se agrega al final y sólo en el momento de aplicar la solución entre los vidrios. Práctica : P ri caci n de la a ina lectro oresis 7878 s erar asta la olimeri aci n com leta de la me cla a ro 0 min tos etirar el eine la ar con a a destilada ara eliminar sales resid os de acrilamida no olimeri ada olocar el casete al interior de la cámara de electro oresis adicionar b er de corrida en los tan es interior e terior del sistema ase rando e los lamentos de la cámara eden s mer idos en el b er 2. Preparación de la muestra e clar en n t bo e endor 0 l de m estra Prote nas no retenidas l idos 0 l del b er de carga 6X, de tal manera que éste quede 1X. Hervir por 5 minutos a 92ºC. Con el extracto original, las lob linas las alb minas roceder del mismo modo ero dil ndolas : 00 en Na l P re io a la adici n del b er de car a 3. Condiciones de corrida y tinción del gel embrar en cada o o entre 0 de m estra onectar la cámara a la ente de oder aj star a 0 oltios correr la electro oresis asta e el rente de corrida banda a l alcance la arte s erior del el de se araci n mentar el oltaje a 0 oltios asta e el rente de corrida alcance el borde in erior del el emo er el el e inc barlo or lo menos na ora en la sol ci n de tinci n etirar ardar la sol ci n de tinci n a ar el el con a a caliente eali ar al menos la ados lternati amente la ar el el con ácido ac tico asta s decoloraci n RESULTADOS m rimir dili enciar entre ar el ormato de n orme de aboratorio corres ondiente CUESTIONARIO e debe res onder en el ormato de n orme de aboratorio es c áles son las tilidades de na electro oresis nati a de rote nas ál es la nci n del en los eles de concentraci n se araci n ál es la nci n de la licina tili ada en el b er de corrida na rote na i ot tica se com one de dos cadenas oli e dicas de a cada na ic as cadenas establecen eterod meros mediante entes dis l ro ib je el er l electro or tico de la rote na c ando es anali ada mediante P en resencia a sencia de merca toetanol REFERENCIAS arc a Pere lectro oresis en eles de oliacrilamida: ndamentos act alidad e im ortancia ni erso ia n stico 000 : e ico n ola elasco as de aboratorio de io mica ara la arrera de mica edici n olecci n Notas de lase ni ersidad Nacional de olombia 0 o otá olombia Práctica Pá ina Nelson o e nin er Princi les o ioc emistr t edition reeman om an 0 New York, USA. Capítulo 3 119 Fraccionamiento de tejidos en sus principales constituyentes: Proteínas Práctica 9 La diversidad e importancia biológica de las proteínas, ha impulsado el desarrollo de campos de investigación para dilucidar su estructura y comprender los mecanismos moleculares de su funcionamiento. Generalmente, el estudio bioquímico de las proteínas implica su aislamiento y caracterización (determinación de su composición, estructura y función). El aislamiento de proteínas a partir de una fuente biológica, se basa en las propiedades físicas y químicas de dichas biomoléculas. Por ejemplo, la solubilidad de las proteínas en diferentes soluciones, es una propiedad fundamental que se aprovecha para lograr su separación. En este sentido, las globulinas presentes en una muestra precipitan por la adición de sulfato de amonio hasta el 50% de saturación
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