Relatório de aula prática Titulação de aminoácidos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
INSTITUTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E BIOFÍSCIA
Professores: Luzimar G. Fernandez, Daniele Takahashi, Renato D. de Castro, Paulo R. Ribeiro
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA – UFBA
REDE NORDESTE DE BIOTECNOLOGIA – Renorbio
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOTECNOLOGIA
INSTITUTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE – ICS
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E BIOFÍSCIA
Relatórios de aulas práticas
Titulação de aminoácidos
Diego da Silva Cunha
Salvador, BA
08 de Junho de 2017
TITULAÇÃO DE AMINOÁCIDOS
(Determinação do pKCOOH, pKNH2 e do ponto isoelétrico da glicina)
Introdução
Os aminoácidos são as unidades fundamentais das proteínas. São moléculas orgânicas as quais possuem ligações ao mesmo átomo de carbono (denominado de carbono alfa) um átomo de hidrogênio, um grupo amina, um grupo carboxílico e uma cadeia lateral “R” característica para cada aminoácido. Essa cadeia lateral é o que difere os aminoácidos em sua estrutura, tamanho, cargas elétricas e solubilidade em água. Além de conferir propriedades físico-químicas diferentes a cada aminoácido, as cadeias laterais são também responsáveis por forças estabilizadoras, advindas de interações fracas (ligações de hidrogênio, hidrofóbicas, eletrostáticas etc.), que mantêm as estruturas conformacionais enoveladas das proteínas. 
Devido aos agrupamentos das moléculas, e por dados experimentais, sabe-se que a forma predominante de um aminoácido em solução aquosa é a forma dipolar, onde têm cargas elétricas em seus dois pólos devido ao agrupamento amina se encontrar protonado (NH3+) e a carboxila dissociada (COO-). 
De acordo com seu comportamento ácido-base, denota-se que eles podem agir como ácidos e bases, portanto recebem a denominação de anfóteros. Quanto um aminoácido é dissolvido em água, ele existe na solução como um íon dipolar, podendo agir tanto como ácido, doando prótons, ou como base, recebendo prótons. 
Efetuam-se titulações potenciométricas de soluções aquosas destes compostos, sendo a titulação a adição ou remoção gradual de prótons de um eletrólito fraco por meio da adição ao meio de uma base ou ácido forte. E, essas titulações, podem ser feitas a partir de um aminoácido totalmente protonado, utilizando a solução de NaOH.
Em uma titulação, o pK (medida de tendência de um grupo ionizável em doar ou receber prótons) corresponde ao pH em que a relação entre a base conjugada e o ácido conjugado é 1, ou seja, equimolar. Neste ponto, o pH é igual ao pK pela equação de Handerson-Hasselbach, e a substância que está sendo titulada encontra-se no pH onde possui maior poder tampão. 
A forma dipolar do aminoácido tem carga nula. Quando colocada sob a ação de um campo elétrico não migra para o pólo algum. O pH onde existe esta forma é conhecido como ponto isoelétrico. Para calcularmos o ponto isoelétrico (pI), basta acharmos a média aritmética dos dois, um anterior e outro posterior à sua existência. O conhecimento deste comportamento em geral, é da maior importância para a compreensão de muitas das propriedades das proteínas.
Objetivos
Determinar o pKCOOH, pKNH3 e o pI do aminoácido glicina;
Traçar uma curva de titulação deste aminoácido;
Relacionar o assunto teórico sobre aminoácidos com experimentos realizados na prática;
Evidenciar na prática a característica anfótera do aminoácido.
Materiais e Métodos 
Foi medido 50 ml da solução de glicina e colocou-se em um béquer de 100 ml, colocou o agitador magnético dentro do bécker e mergulhou o eletrodo na solução. Na capela, mediu-se 1 ml de HCL (ácido clorídrico) concentrado e acrescentou-o na solução de glicina para reduzir o pH, posteriormente a agitação, foi ligado o pHmetro e atingiu um valor de pH de 1,08. Cocomitantemente para realizar a titulação utilizamos a base (NaOH) fazendo o ambiente dentro da bureta e posteriormente com o auxílio de um funil mediu-se e transferiu 50 ml de glicina, formando uma solução de glicina com hidróxido de sódio a 0,5 ml L. Gradualmente deixou-se pingar 1 ml por vez na solução glicina+HCL que estava no béquer, anotando os valores a cada ml. 
Resultados
Na tabela abaixo são representados os valores de pH a cada ml titulado da solução de glicina com hidróxido de sódio.
	Volume titulado (ml)
	pH medido
	0
	1,08
	1
	1,34
	2
	1,29
	3
	1,3
	4
	1,35
	5
	1,42
	6
	1,53
	7
	1,66
	8
	1,86
	9
	2,15
	10
	2,52
	10,5
	2,93
	11
	4,1
	11,5
	8,9
	12
	9,5
	12,5
	9,82
	13
	10,16
	13,5
	10,76
	14,5
	11,45
	15,5
	11,75
	16,5
	11,86
	Com os resultados obtidos na tabela, foi realizado um gráfico que representa a curva de titulação da glicina, a qual possui o pKCOOH = 2,34 e pKNH2 = 9,60 e o momento potencial isoelétrico igual a 5,97. 
	Neste gráfico existe uma região na qual a solução de glicina + ácido clorídrico resiste a variação de pH diante da adição da solução de hidróxido de sódio. Nesse intervalo, a região próxima do valor de pK, existe uma mistura de formas protonadas e desprotonadas ou, uma mistura de um ácido fraco com seu sal de base forte, nessa região, a curva mostra a existência de uma solução tampão, sendo a faixa apresentada pela tabela onde o pH tem um crescimento mínimo e logo após a “saída” da região tamponante há um salto no valor dos pHs.
	O pH 5,97 é atingido no ponto em que existe igualdade de cargas. Nesse ponto isoelétrico, a carga líquida do aminoácido é zero e corresponde a um pH cujo o valor é a média aritmética dos valores dos pks.
Questões
Traçar a curva de titulação da glicina e anexar ao relatório.
Figura 1. Curva de títulação de glicina. 
Determinar o valor de pKCOOH, pKNH2, pHI do aminoácido glicina usando a curva de titulação traçada.
	Os valores foram:
pKCOOH = 2,34;
pKNH2 = 9,60 e;
pHI = 5,97
Comparar os valores obtidos com os valores tabelados para a glicina.
Os valores encontrados em nossa prática foram muito próximos dos valores tabelados já determinados em estudos.
Como base na curva de titulação de cada aminoácido, o pKCOOH, o pKNH2 e pI e o pKR explique como estes podem funcionar como tampões biológicos e em laboratório.
No citoplasma das células se verifica altas concentrações de proteínas, que possuem muitos aminoácidos com grupos funcionais que são ou ácidos ou bases fracas. Como exemplo a cadeia lateral do aminoácido histidina, por exemplo, tem um pKa de 6,0 e proteínas contendo resíduos de histidina podem tamponar ao redor do pH neutro.
Qual a importância de se determinar o valor dos pKs dos aminoácidos?
	A determinação dos pKs revelam as características os valores dos grupos ionizáveis presentes nas enzimas que catalisam as reações celulares e muitas biomoléculas.
Os aminoácidos poderiam servir como tampões? Justifique sua resposta.
Sim, Todos os aminoácidos livres podem servir como tampões, assim como os aminoácidos que apresentam carga quando ligados às cadeias peptídicas. O carbono α de cada aminoácido (com exceção da glicina) está ligado a quatro diferentes grupos químicos e é, portanto, um átomo de carbono quiral ou opticamente ativo.