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Bioquímica Experimental - 2023 Revisão dos relatórios 1 Juçara Gastaldi Cominal 2 AULA 1 – PROPRIEDADES ÁCIDO-BASE DE AMINOÁCIDOS Estrutura geral • Cadeia lateral (grupo variável) • Caráter anfotérico em solução aquosa • Grupos ionizáveis capacidade de sistema tampão NH2 COOHCR H Grupo carboxila Grupo amino PRÁTICA 1: Titulação potenciométrica de um aminoácido Ácido fraco pK1 ~ 2 Base fraca pK2 ~ 9 Titulação HCl Titulação NaOH pH neutro fisiológico pH ácido pH básico 3 • O estado de ionização dos grupos carboxila e amino varia com o pH R R R A titulação ácido-base envolve a adição ou remoção gradual de prótons pK1= 2,17 pK2= 9,04 pKR= 12,48 4 pK1 pK2 pKR Arginina PRÁTICA 1: Titulação potenciométrica de um aminoácido Titulação NaOH Titulação HCl Ph inicial 7,26 Titulação NaOH 5 PRÁTICA 1: Titulação potenciométrica de um aminoácido Arginina • Curva de titulação depende dos grupos ionizáveis presentes na estrutura do aminoácido Titulação HCl Curva de titulação ideal para arginina p H Equivalentes OH- Equivalente de OH- 6 Glicina pK1= 2,34 pK2= 9,60 Poder tamponante máximo PRÁTICA 1: Titulação potenciométrica de um aminoácido Glutamato pK1= 2,19 pK2= 4,25 pKR= 9,67 7 pI=3,22 0 pI=(2,19+4,25)/2 = 3,22 PRÁTICA 1: Titulação potenciométrica de um aminoácido • Os aminoácidos possuem no mínimo dois grupos ionizáveis • A reação de protonação e desprotonação depende do pH da solução 8 Cromatografia em papel PRÁTICA 2: Cromatografia em papel • Separação dos aminoácidos com base na sua polaridade • Fase móvel = solvente (solução ácido acético/butanol) • Fase estacionária = papel • Migração depende da afinidade do aminoácido pela fase móvel e pela fase estacionária origem Aminoácido menos polar Aminoácido mais polar 9 D d 𝑅𝑓 = 𝑑𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 (𝑑) 𝑑𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 (𝐷) Ácido, carga - Alifático, não polar Básico, carga + Alifático, não polar Polar, não carregado Aromático PRÁTICA 2: Cromatografia em papel Ácido glutâmico Arginina Leucina Prolina Tirosina Alanina 10 RF de aminoácidos determinados nas seguintes condições: solvente de Partridge, n-butanol/ácido acético glacial/água (4:1:1), papel Whatman no1 e à 20 ºC. PRÁTICA 2: Cromatografia em papel Quanto menor o Rf mais polar é o aminoácido 11 Revelador = ninidrina PRÁTICA 2: Cromatografia em papel E a prolina? 12 (iminoácido) PRÁTICA 2: Cromatografia em papel Exceção N terminal faz uma ligação covalente com o próprio radical da Prolina Grupo amino não livre Reação com a ninidrina é incompleta Complexo amarelo Ninidrina oxidada Prolina 13 PRÁTICA 1: Reação de Biureto Verificar a presença de ligações peptídicas 14 NaOH 2N – desnaturação, alcalinização PRÁTICA 1: Reação de Biureto • Verificar a presença de ligações peptídicas Interação similar Biureto + CuSO4 Coloração violeta 15 Água Ovoalbumina Gelatina Glicina Ureia XX PRÁTICA 1: Reação de Biureto ? 16 + CuSO4 Decomposição da uréia (aquecimento) gera Biureto Coloração violeta Solução alcalina PRÁTICA 1: Reação de Biureto 17 AULA 2 – REAÇÕES DE CARACTERIZAÇÃO DE AMINOÁCIDOS E PROTEÍNAS Solubilidade pode ser afetada: • Desnaturação e posterior precipitação da proteína • Sem quebra de ligações covalentes na cadeia polipeptídica Variação extrema de pH • Afeta carga dos grupos ionizáveis das proteínas • Causa repulsão ou diminuição da força de atração eletrostática • Quebra de pontes de hidrogênio Presença de solventes orgânicos miscíveis com a água (álcool, acetona) OU presença de solutos (uréia) • Quebra de interações hidrofóbicas que mantém estáveis proteínas globulares 18 PRÁTICA 2: Acetato de Chumbo • Detecção de enxofre pela degradação do grupo SH ou SS em aminoácidos sob condições fortemente alcalinas em altas temperaturas Tubo 2: Mecha de cabelo (α-queratina) Tubo 3: Ovoalbumina Ricas em cisteína 19 Tubo 1: Gelatina (Colágeno) Composição do colágeno 35% Gly 11% Ala 21% Pro ou HyPro PRÁTICA 2: Acetato de Chumbo Ausência de íons de enxofre livre - cisteína Estrutura do colágeno Prolina AlaninaGlicina Hidroxiprolina 20 Ovoalbumina Ácido nítrico Ácido clorídrico PRÁTICA 3: REAÇÕES DE PRECIPTAÇÃO DE PROTEÍNAS B1) Efeito de Ácidos fortes: repulsão entre as cargas da proteína pH < pI = carga líquida positiva = favorece interação da molécula com os ânions do ácido Variação extrema de pH • Afeta carga dos grupos ionizáveis das proteínas • Causa repulsão ou diminuição da força de atração eletrostática • Quebra de pontes de hidrogênio 21 B2) Precipitação fracionada por soluções salinas concentradas Salting in A adição de sal em baixas concentrações neutraliza cargas da proteína e aumenta sua solubilidade Salting out Altas concentrações de sais com carga removem a água de solvatação das proteínas e as regiões hidrofóbicas entram em contato precipitando a proteína Interação proteína-proteína é favorecida 22 Efeito salting out Ovoalbumina + (NH4)2SO4 (sulfato de amônio) B2) Precipitação fracionada por soluções salinas concentradas Cada proteína tem um ponto de salting-out característico, o que pode ser explorado em separações de misturas proteicas 23 Diminuição da constante dielétrica favorece a precipitaçãoÁgua-proteína Proteína -proteína + - - + B2) Precipitação por acetona (solvente orgânico) 1 2 3 4 Interação entre os grupos polares impede a hidratação, resultando na diminuição da solubilidade e precipitação proteica 24 Precipitação isoelétrica = interações hidrofóbicas pI da caseína 4,6 Próximo ao seu PI • Atração eletrostática das proteínas • Repulsão é mínima. C) Determinação do ponto Isoelétrico de uma proteína 256,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 Caseína pI=4,6 C) Determinação do ponto Isoelétrico de uma proteína Métodos não-destrutivos e seletivos 280 nm 260 nm 26 D) Dosagem de proteínas Espectros de absorção da Tirosina, Triptofano e Fenilalanina. Presença de grupamentos aromáticos em sua estrutura são responsáveis pelas propriedades de absorção das proteínas na região do ultravioleta 2727 Espectrofotômetro Seletor λ I0 It I0 =Luz incidente It =Luz transmitida Métodos não-destrutivos e seletivos D) Dosagem de proteínas Lei de Lambert-Beer log I0/I = e l c Absorbância Coeficiente de extinção molar mols / litro / cm A absorbância é proporcional à concentração da espécie química absorvente, sendo constantes o comprimento de onda, a espessura atravessada pelo feixe luminoso e demais fatores. L = caminho óptico C= concentração do analito (mol/L) 28 29 Curva padrão Métodos Destrutivos D) Dosagem de proteínas 30 Abs 595 nm Coomassie GProteína Aa radicais básicos e aromáticos D) Dosagem de proteínas – Reagente Bradford (Comassie Brillant Blue G-250) + • Comprimento de onda que a substância absorve corresponde à cor complementar que ela apresenta • Métodos espectrofotométricos - escolher a cor, correspondente a um comprimento de onda, que a substância em questão absorve com maior intensidade. 31 2 5 10 15 20 0 ug de BSA 0,0 D) Dosagem de proteínas – Reagente Bradford (Comassie Brillant Blue G-250) 32 BSA ug/mL ABS 0 0,0000 2 0,0130 5 0,0900 10 0,2120 15 0,2870 20 0,4630 0,0 y = 0,0228x - 0,0205 R² = 0,9842 -0,1000 0,0000 0,1000 0,2000 0,3000 0,4000 0,5000 0 5 10 15 20 25 A b s [BSA ug/mL] D) Dosagem de proteínas – Reagente Bradford (Comassie Brillant Blue G-250) 33 y = 0,0228x - 0,0205 R² = 0,9842 -0,1000 0,0000 0,1000 0,2000 0,3000 0,4000 0,5000 0 5 10 15 20 25 A b s [BSA ug/mL] Y=0,0228x-0,0205 0,163=0,0228x-0,0205 X=8,04 ug/mL Amostra desconhecida 0,0 34 Vantagem: • Sensibilidade •rapidez • simplicidade Desvantagens: • Interferentes (ureia, detergentes, mercaptoetanol, gliceraol, lipídeos, polifenois) • Composição de aa • Instabilidade dos reagentes (precipita com tempo, por isso dilui na hora) D) Dosagem de proteínas – Reagente Bradford (Comassie Brillant Blue G-250) 35 D) Dosagem de proteínas – Reagente Bradford (Comassie Brillant Blue G-250) 36 ELETROFORESE - SDS-PAGE AULA 3 – CROMATOGRAFIA E ELETROFORESE SDS-PAGE 37 38 DETERMINAÇÃO DA MASSA MOLECULAR NO GEL DESNATURANTE 39 DETERMINAÇÃO DA MASSA MOLECULAR NO GEL DESNATURANTE 40 CROMATOGRAFIA DE FILTRAÇÃO EM GEL 41 Eficiência: Capacidade de eluição com o mínimo de dispersão do analito. Resolução: separação efetiva entre dois picos adjacentes Seletividade: Interagir diferencialmente com os componentes da amostra. 42 Comprimento Percurso analítico resolução Percurso analítico tempo de análise Diâmetro Volume eficiência resolução diâmetros maiores propiciam maior difusão lateral proteínas eluem por completo em um intervalo de volume maior (alargamento do pico) Exemplo 43 Altura 7 cm Diâm. 1,6 cm Altura 7 cm Diâm. 2,1 cm Altura 14 cm Diâm. 1,6 cm Altura 14 cm Diâm. 2,1cm Azul de metileno Hemoglobina Determinação da Massa Molecular Aparente em Solução 44 Volume de eluição de moléculas que não penetram nos poros do gel (V0) 45 Dúvidas??? 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