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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERÍA CAMPUS GUANAJUATO INGENIERÍA FARMACÉUTICA LABORATORIO DE BIOQUÍMICA IDENTIFICACIÓN DE AMINOACIDOS Y PROTEINAS MEDIANTE DIVERSAS REACCIONES PROFESOR: ANASTACIO CORTES MENDOZA MARIA DEL ROSARIO LEON REYES SILVIA DIAZ SANDOVAL 3FM1 EQUIPO 2: PALACIOS CARRILLO BRENDA JAZMIN PÉREZ GUTIÉRREZ LILIA VANESSA TERRONES LIRA JUAN ISRAEL VENEGAS MEJIA MERCEDES ESTEFANIA SILVA JUÁREZ ANGEL DAVID OROZCO PADILLA MARIEL Contenido Objetivos ................................................................................................................................................ 3 Objetivo general .............................................................................................................................. 3 Objetivos específicos .................................................................................................................... 3 Introducción ........................................................................................................................................... 3 Proteínas .......................................................................................................................................... 3 Estructuras de las proteínas ........................................................................................................ 3 Caseína ............................................................................................................................................. 5 Aminoácidos .................................................................................................................................... 5 Reacciones de identificación de aminoácidos y proteínas. ................................................... 7 Reacción de Biuret. ............................................................................................................................ 7 Materiales .............................................................................................................................................. 8 Reactivos ............................................................................................................................................... 8 Materiales para extracción de caseína ............................................................................................... 9 Metodología......................................................................................................................................... 10 Resultados .......................................................................................................................................... 11 Discusión ............................................................................................................................................. 13 Conclusión ........................................................................................................................................... 15 Bibliografía .......................................................................................................................................... 15 Objetivos Objetivo general Realizar la identificación de proteínas y aminoácidos por medio de reacciones químicas. Objetivos específicos Realizar las pruebas de biuret, ninhidrina y millón para la identificación de aminoácidos y proteínas. Obtener una proteína específica (caseína) mediante la precipitación de esta a partir de leche. Introducción Proteínas En los seres vivos se pueden encontrar diferentes tipos de macromoléculas, entre ellas las proteínas, las cuales se encuentran en grandes cantidades, incluso llegando a representar la mitad del total de peso de ser vivo. Estas macromoléculas poseen una masa molecular grande, debido principalmente a su conformación estructural, ya que poseen cadenas de aminoácidos que se unen por medio de los llamados enlaces peptídicos, el punto de unión entre los grupos alfa carboxilo y amino de los aminoácidos. Podemos encontrar más de 300 aminoácidos, sin embargo, en las proteínas solo se presentan 20 diferentes tipos de aminoácidos que tienen distintas características que los identifican en cuanto a su forma, carga, reactividad química, etc. Hay dos tipos de aminoácidos, los esenciales y no esenciales, los esenciales son los que el organismo no tiene la capacidad de sintetizar por lo que se necesitan ingerir, mientras que a los llamados no esenciales el cuerpo humano sí es capaz de sintetizarlos. Estructuras de las proteínas Estructura primaria: Se va a describir como la conformación de la cadena unida por enlaces covalentes, es decir, enlaces peptídicos y puentes disulfuro que su función va a ser unir a los distintos aminoácidos que conformen a la proteína formando una cadena polipeptídica. Dado la formación de esta estructura de aminoácidos que se constituyen a la proteína dará como origen una cadena o un esqueleto en el cual van a brotar las cadenas laterales de los aminoácidos. El conocer esta estructura en primera instancia no solo nos va a ayudar a entender el funcionamiento de una proteína, sino que además también es objeto de estudio de enfermedades genéticas dado que alguna de esta enfermad radique en el mal acomodo de los diferentes aminoácidos de la cadena polipeptídica. Estructura secundaria: Es la colocación estable de los distintos aminoácidos, que como consecuencia van a dar una estructura repetitiva de la cadena. Involucra el plegamiento de la estructura primaria, esto mediante la formación de puentes de hidrogeno entre la partícula que forma el enlace peptídico, por lo que de esta mamera la cadena polipeptídica va a formar conformaciones que van a ser de menor energía y por lo tanto más estables, dichas conformaciones pueden ser: Hélice alfa. Hoja beta. Estructura terciaria: Este tipo de estructura va a ser la conformación tridimensional que involucra el plegamiento de la proteína. Este tipo de estructura va a ser la encargada de darle todas sus propiedades biológicas a la proteína, debido a que esta disposición espacial va a ser la responsable de la interacción con varios ligandos. Estructura cuaternaria: Esta conformación se va a dar cuando una proteína posee dos o en su caso más subunidades polipeptídicas. Tabla 1. Representación de las estructuras de las proteínas. Caseína Comúnmente se denomina a la caseína como una mezcla que es heterogénea en proteínas, dada esta vaga idea es difícil concretar una definición concreta de ella. La composición de esta proteína tiene un rasgo característico, y que la mayoría de los componentes suelen precipitar a un pH de 4.6, debido a esta característica, se define como una proteína que es insoluble en la leche. Se considera a la caseína como una fosfoproteína que se localiza en la leche que de acuerdo con la reacción está se forma por la separación con el resto de los componentes en un medio ácido de tal forma que forman una masa blanca. Estas fosfoproteínas se llamarán de esta forma debido a que se encuentran enlazadas con un grupo de ácido fosfórico, dado a esto, encontraremos un elemento fosforo en su estructura. Cuando hacemos que la renina en conjunto con la caseína coagules vamos a tener un compuesto denominado paracaseína, sin embargo, cuando se hace que coagula por medio de su pH la vamos a denominar caseína ácida. Y cuando no se encuentra coagulada la vamos a denominar caseinógeno. Podemos encontrar a la caseína como un sólido que tiene un color entre blanco y amarillento, no va a presentar tanto sabor ni olor, el compuesto va a ser insoluble en agua y por lo tanto vamos a tener una buena disociaciónen un medio alcalino. Aminoácidos Tabla 2. Estructura de aminoácidos Reacciones de identificación de aminoácidos y proteínas. Reacción de Biuret. En esta reacción se forma una sustancia con cobre (II) y con los grupos aminos, este último grupo de los enlaces peptídicos, ya que la intensidad de coloración de la reacción es totalmente proporcional a la cantidad de proteínas presentes en la muestra, por lo que este método es recomendable para la cuantificación de proteínas, así como también puede identificar péptidos y algunos otros compuestos con varios enlaces peptídicos Reacción de ninhidrina. La ninhidrina es un reactivo muy utilizado en el estudio e identificación de aminoácidos por medio de la cromatografía, también puede ser utilizado cuando se quiere identificar de manera cuantitativa los aminoácidos presentes en las proteínas. La ninhidrina tiene la capacidad de reaccionar con los alfa aminoácidos que poseen un pH que varía entre 4 y 8, por lo que dependiendo del pH será el color que resulte de la reacción. Para la prueba con reactivo de ninhidrina la coloración predominante en las reacciones consideradas positivas será violeta, llamada también púrpura de Ruhemann. Reacción de millón. Esta prueba tiene importancia en la detección de radicales hidroxilbenceno en los aminoácidos, un claro ejemplo lo podemos encontrar en el aminoácido tirosina y los que se originan de este. El reactivo de millón se involucra en la reacción de tal manera que debido a que contiene nitritos y nitratos mercúricos va a actuar de tal manera que ocasionan una nitración y mercuración o nitrosación de los grupos fenólicos libres, de tal manera que se va a dar la formación de un precipitado que suele ser de color blanco y para finalmente virar a un color rosa o rojo. Materiales 1 gradilla 21 tubos de ensayo Pipetas graduadas 1 propipeta 1 vaso de precipitados 1 pinza para sujetar los tubos 1 placa calefactora 1 plumón no permanente Campana de extracción Reactivos Reactivo de Biuret Reactivo de Ninhidrina Reactivo de Millon Tirosina Gelatina Valina Leucina Metionina Prolina Caseína Alanina Aspargina Albúmina Glicina Ovoalbúmina Fenol Agua Materiales para extracción de caseína 400 ml de leche 80 ml de vinagre 80 ml de jugo de limón 1 calentador (estufa) 1 olla para hervir la leche 2 recipientes pequeños 1 trozo de tela blanca Metodología Resultados Tabla 3. Prueba de biuret PRUEBA DE BIURET ABREVIATURA ¿CAMBIO DE COLOR? COLOR AL QUE CAMBIO TIROSINA TIR (Y) NO N/A VALINA VAL (V) NO N/A LEUCINA LEU(L) NO N/A METIONINA MET(M) NO N/A PROLINA PRO(P) NO N/A CASEINA N/A SI MORADO GELATINA N/A SI MORADO Tabla 4. Prueba de ninhidrina PRUEBA DE NINHIDRINA ABREVIATURA ¿CAMBIO DE COLOR? COLOR AL QUE CAMBIO ALANINA ALA(A) SI MORADO ASPARAGINA ASP(D) SI AMARILLO ALBUMINA BSA SI MORADO GLICINA GLY(G) SI MORADO OVOALBUMINA OVA SI MORADO PROLINA PRO(P) SI AMARILLO AGUA N/A NO N/A Tabla 5. Prueba de millón PRUEBA DE MILLON ABREVIATURA ¿CAMBIO DE COLOR? COLOR AL QUE CAMBIO ALBUMINA BSA SI ROSA C/ PRECIPITADO FENOL 𝐶6𝐻6𝑂 SI ROJIZO TIROSINA Y SI ROSA/ANARANJADO AGUA 𝐻2𝑂 NO NO Tabla 6. Precipitación de caseína Discusión PRECIPITACIÓN DE CASEÍNA La leche contiene 4 componentes que son esenciales en ella como lo son los triglicéridos, proteínas, glúcidos y sales minerales. Entre las proteínas que se encuentran en la leche tenemos la caseína, albumina y globulinas, la que en esta ocasión se está analizando es la caseína que en la literatura se menciona que este tipo de proteína va a precipitar a un pH de 4.6. Para la muestra en donde se utilizó jugo de limón, sabemos que la caseína en este caso es una fosfoproteína por lo que al añadir el jugo de limón la micela de caseína va a pasar de una carga negativa a estar neutralizada, es decir, los grupos fosfatos de la proteína se protonan y la proteína va a precipitar. Para la muestra donde se utilizó vinagre, es decir ácido acético, tenemos un protón de hidrogeno que puede estar fácilmente en el medio, este protón va a ser fácilmente aprovechado por las cargas negativas de los grupos fosfatos de la caseína, por lo tanto, esta va a precipitar. PRUEBA DE BIURET La prueba de Biuret funciona para detectar el contenido de proteínas ya que percibe enlaces peptídicos, los resultados de esta prueba son positivos cuando la muestra se torna de color morado o violeta, esto ocurre debido a que el reactivo de Biuret está compuesto por sulfato cúprico (CuSO4) e hidróxido de sodio (NaOH) este último para alcalinizar el medio, el reactivo actúa sobre polipéptidos o proteínas formando un complejo entre los electrones del nitrógeno que se encuentra en los enlaces peptídicos y los cationes del cobre encontrado en este reactivo. Por lo cual la reacción que se presenta por esta prueba ocurre en proteínas, más no en aminoácidos ya que estos no cuentan con enlaces peptídicos, por lo tanto, no presentaran el color violeta. Los resultados obtenidos en este experimento sí eran los esperados debido a que de las muestras utilizadas se encontró que con la tirosina, valina, leucina, metionina y prolina no ocurrió ningún cambio de color debido a que todas estas son aminoácidos, así que el reactivo de Biuret no actuó sobre estas por la inexistencia de enlaces peptídicos. Sin embargo, en las muestras de caseína y gelatina si hubo un cambio a color violeta, justamente porque ambas son proteínas, por lo cual poseen enlaces peptídicos que dan lugar a que ocurra la reacción y por lo tanto la coloración. PRUEBA DE NINHIDRINA La prueba con reactivo de Ninhidrina nos permite principalmente identificar compuestos que poseen grupos aminos libres como los alfa-aminoácidos, aminas primarias y amoniaco. Las reacciones serán positivas si se obtiene como resultado una coloración violeta. La coloración violeta aparece como resultado de la reacción entre los grupos amino libres de aminoácidos y el reactivo de ninhidrina, estos al reaccionar formarán amoniaco y anhidrido carbónico, la ninhidrina se reducirá a hidrindantina, la cual va a reaccionar con el amoniaco y otra molécula de ninhidrina dando como resultado la coloración violeta. Algunos otros aminoácidos no van a presentar una coloración violeta al agregar el reactivo de Ninhidrina, por ejemplo, la prolina y la asparagina que presentarán una coloración amarilla, esto se debe a que poseen un grupo amino sustituido en la cadena lateral, es decir, en lugar de tener un grupo amino, tienen un imino (-NH-), lo cual provoca un color rojo que de manera casi instantánea pasará a ser de una coloración amarilla. Los resultados que se obtuvieron de la prueba si fueron los esperados de acuerdo con lo que la teoría establece,ya que, para las muestras de alanina, albúmina de suero bovino, glicina y ovoalbúmina, se obtuvieron coloraciones violetas debido a que todos son aminoácidos que contienen grupos amino libres; por otro lado, para las muestras de prolina y asparagina se obtuvieron coloraciones amarillas por el hecho de poseer un grupo imino en lugar de uno amino. PRUEBA DE MILLON La prueba que conlleva esta reacción nos ayuda a la detección de radicales hidroxibenceno en las proteínas, por lo cual darán positivo todas aquellas moléculas que contengan tal radical en su estructura. Esta reacción se basa primeramente en una nitración de anillo fenólico de la molécula, el cual reaccionara con el ácido nítrico del reactivo. Para la reacción con el reactivo BSA que consiste en una albúmina de suero bovino la muestra es una estructura proteica terciará que consta de aproximadamente de 607 aminoácidos, por lo cual la literatura nos menciona que esta prueba dará positiva para todas aquellas estructuras que tengan radicales hidroxibenceno o bien aquellas que tengan un compuesto fenólico no sustituido en la posición 3,5 el cual formaran un complejo oxido de mercurio-fenol, por lo cual podemos decir que algunos de los aminoácidos de la proteína contienen este grupo fenólico y que por otro lado se observó un precipitado de color blanco para el cual se le debe de suministrar más calor para que ayude a la formación de complejos y vire completamente a la coloración roja. Para el fenol se obtuvo una coloración rojiza el cual nos demuestra que la formación del complejo oxido de mercurio-fenol se llevó de manera correcta puesto que este fenol no está sustituido en la posición 2,3,4,5,6 y a lo que la literatura nos menciona que se llevará la formación del complejo en la posición 3,5 y al no tener un sustituyente en tal posición en las aledañas decimos que no habrá un impedimento estérico para que se lleve la reacción. Esta prueba principalmente detecta el aminoácido tirosina debido a su estructura por lo que al realizar la reacción con el reactivo de millón y el aminoácido como era de esperarse se formó el complejo de manera exitosa. Por último, para el agua no se obtuvo reacción ya que esta no cuenta con un radical hidroxibenceno o un anillo fenólico para que el reactivo de millón reaccione con ella. Conclusión Se logaron los objetivos ya que identificamos mediante distintas técnicas colorimétricas la presencia de proteínas y aminoácidos. Se realizaron las 3 diferentes pruebas de tal manera que se identificaron de manera cualitativa los aminoácidos y proteínas presentes en las muestras, y se obtuvo un precipitado que se identificó como caseína mediante el uso del pH en la leche. Bibliografía Vázquez-Jorge, Yanira G., & Guerra-Molina, Leticia, & Quintana-Tamayo, Jabiel F., & Ramírez- Arzuaga, J., & Fernando-Ballestero, Rafael, & Vázquez-Jorge, Yahumara (2014). Caracterización fisicoquímica y contenido de proteínas de extractos fluidos del ostión de mangle (Crassostrea rizophorae). Revista Cubana de Química, XXVI (1),66-74. [fecha de Consulta 13 de octubre de 2020]. ISSN: 0258-5995. Disponible en: https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=4435/443543737009 Jorrín, J., Díaz, M., & Bárcena, J. Separación de aminoácidos por cromatografía en capa fina y detección mediante reacción con ninhidrina. Departamento de Bioquímica y Biología Molecular, Campus Universitario de Rabanales. Fecha de consulta: 12 de octubre de 2020. 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