Relatório de aula prática: Titulação de aminoácidos

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ – 
CAMPUS FRANCISCO BELTRÃO 
Bacharelado em Engenharia Química 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁLISE DA CURVA DE TITULAÇÃO DE 
AMINOÁCIDOS 
 
 
EMANUEL STINGELIN DORNELLES 
LEONARDO MALDANER 
MARILIA EDUARDA WONS 
 
 
Prof. Elisabete Hiromi Hashimoto 
 
Francisco Beltrão - PR 
Abril, 2018 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................ 3 
2 MATERIAIS E MÉTODOS............................................................................... 5 
2.1 MATERIAIS .................................................................................................. 5 
2.2 MÉTODOS ................................................................................................... 5 
3 RESULTADOS ................................................................................................ 6 
3.1 GLICINA ....................................................................................................... 6 
3.2 GLUTAMATO ............................................................................................... 7 
3.3 LISINA .......................................................................................................... 8 
3.4 ERROS ....................................................................................................... 10 
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS .......................................................................... 11 
REFERÊNCIAS ................................................................................................ 11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
A ampla maioria dos processos que ocorrem em um organismo 
dependem do pH do meio, tanto que uma leve alteração no pH pode mudar 
drasticamente a velocidade do processo. Por isso, os seres vivos precisam de 
um mecanismo que controle rigorosamente o pH do meio e impeça que 
alterações aconteçam. 1 
Esse mecanismo funciona através dos tampões, que garantem a 
homeostasia no organismo. Os tampões são misturas de ácidos fracos com 
suas bases conjugadas e tendem a resistir às alterações de pH quando são 
adicionadas pequenas quantidades de ácido (H+) ou base (OH-). 1 
Impedir mudanças no pH é essencial para que os nossos processos 
continuem a ocorrer perfeitamente, principalmente para as enzimas. As 
enzimas apresentam maior atividade catalítica quando estão em um 
determinado pH, esse pH é chamado de pH ótimo. Se houver alterações no pH 
ótimo a atividade catalítica da enzima cai de forma significativa, alterando a 
velocidade da reação. 1 
Portanto, o controle do pH das células e de outros fluidos presentes nos 
seres vivos é de fundamental importância para as atividades metabólicas e dos 
processos celulares, pois as enzimas são os principais catalisadores para que 
ocorram as reações intracelulares e extracelulares. 1 
Existem patologias que podem interferir no pH, a diabetes não 
controlada grave é um exemplo, nesse estágio há uma superprodução de 
ácidos metabólicos que gera a acidose. Esse excesso de ácido pode abaixar o 
pH até 6,8 causando danos irreparáveis e consequentemente a morte. O 
mesmo ocorre com doenças que elevam o pH. 1 
Um sistema de tamponamento biológico muito importante é o fosfato, 
que atua no citoplasma das células, esse sistema tem o H2PO4
- como doador 
de próton e HPO4
2- como receptor de prótons. Esse sistema é mais eficiente 
em pH próximo do pKa do fosfato que é de 6,86; sendo assim, sua faixa de pH 
é de 5,9 e 7,9. Por isso ele é um excelente tampão para sistemas biológicos. 1 
Um sistema de tamponamento mais complexo, porém extremamente 
importante, é o sistema que possui bicarbonato. O papel do doador de prótons 
4 
 
é feito pelo ácido carbônico (H2CO3) e o receptor é o bicarbonato (HCO3
-). O 
pH desse sistema depende das concentrações de ácido e de bicarbonato, 
porém a concentração de H2CO3 depende da concentração de CO2 dissolvida 
no meio que por sua vez depende da concentração de CO2 na fase gasosa, 
pressão parcial. Assim, a concentração de um tampão de bicarbonato exposto 
a fase gasosa depende da concentração de HCO3
- e da pressão parcial do 
CO2. 
1 
 Outro sistema de tamponamento é o da amônia, que tem como doador 
de prótons o íon amônio (NH4
-) e a amônia como recebedor (NH3), o íon 
amônio é obtido através da dissociação da Glutamina, que além do amônio 
gera Glutamato. Esse amônio liberado que é responsável por fazer o controle 
dos íons e garantir o pH. 2 
 Os sistemas analisados em laboratório tiveram como objetivo o 
monitoramento da curva de pH através da titulação de aminoácidos pela adição 
de hidróxido de sódio (NaOH). Assim, pode-se entender como a curva se 
comporta e quais dados ela pode gerar para serem extraídos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
2 MATERIAIS E MÉTODOS 
 
2.1 Materiais 
- Béquer 250 mL; 
- Proveta; 
- Soluções de glicina, lisina e glutamato; 
- pHmetro; 
- Barra magnética; 
- Pipetadora; 
- NaOH. 
 
2.2 Métodos 
Identificaram-se os béqueres com o nome do aminoácido a ser titulado 
(Gly, Lys e Glu). Com a proveta transferiu-se 50 mL de solução de cada 
aminoácido para os béqueres devidamente identificados. Mediu-se o pH inicial 
de cada amostra de aminoácido. 
Colocou-se uma barra magnética em um béquer e levou-se ao agitador, 
ligou-se o agitador e ajustou-se a velocidade de forma moderada. Removeu-se 
a capa de proteção do eletrodo do pHmetro e lavou-se com água destilada. 
Inseriu-se o eletrodo na solução, anotou-se o pH inicial. 
Após certificar que a pipetadora automática estava regulada para pipetar 
1000 µL, acoplou-se a ponteira azul na ponta da pipetadora e succionou-se o 
volume de 1000 µL. Adicionou-se de 1 em 1 mL de hidróxido de sódio com o 
auxílio da pipetadora, aguardou-se o pHmetro estabilizar e anotou-se o os 
valores de pH obtidos em cada mL, até o pH 12. Repetiu-se a operação para 
os demais aminoácidos. 
Os valores obtidos (tabelados no apêndice A) foram inseridos no 
programa computacional SciDAVis para que gerassem-se os gráficos do 
comportamento da curva de pH em relação ao volume de NaOH. Em seguida, 
foram-se feitos cálculos para entender o mecanismo dos aminoácidos quando 
o pH sofre alteração e seus respectivos valores de pK e do ponto isoelétrico. 
 
6 
 
3 RESULTADOS 
 
3.1 Glicina 
A glicina requereu um total de 47 mL de hidróxido de sódio para sair de 
seu pH inicial de 2,09 para atingir o valor de 12,06. Foi possível analisar gráfica 
e intuitivamente ao ver os resultados que a Glicina tem duas regiões de 
tamponamento aproximadamente nos valores de pH: de 2 a 4 e de 9 a 11. 
 
 
Figura 1 – Curva de Titulação da Glicina em relação ao volume de NaOH 
 
O mecanismo de transformação da glicina (figura 2) corresponde ao 
estado de suas cargas em relação ao aumento de pH. A configuração inicial 
corresponde a uma glicina ácida (pH < 7) enquanto ela vai para a configuração 
mais básica (pH > 7) ao final do procedimento, passando pelo ponto isoelétrico. 
 
Figura 2 – Mecanismo de desprotonação da glicina. 
Para o cálculo do pK1, usou-se a média do primeiro intervalo de pH 
listado nos dados tabelados, o que rendeu um resultado de 2,94 enquanto que 
para o pK2 o valor obtido foi de 9,89. Para esses valores de pH, estão 
7 
 
presentes na mistura valores equimolares de glicina protonada e da receptora 
de prótons (figuras 1.a e 1.b, respectivamente) e na segunda região valores 
equimolares da glicina receptora e da desprotonada (figuras 1.b e 1.c).O valor para o pH do ponto isoelétrico (ponto em que o aminoácido 
possui carga 0) pôde ser calculado a partir da média dos dois pK obtidos 
experimentalmente que resultou no valor de aproximadamente 6,42. 
 
Tabela 1 – Comparação de dados experimentais e literatura para Glicina. 
 Literatura Experimental Erro relativo 
pK1 2,34 2,94 25,64% 
PI 5,87 6,42 9,37% 
pK2 9,60 9,89 3,02% 
 
3.2 Glutamato 
Diferentemente da glicina, o glutamato contém uma parte a mais no 
mecanismo de desprotonação correspondente a ida de seu estágio mais ácido 
(carga +1) para o mais básico de carga -2. Para a parte ácida inicial o pH 
medido foi de 1,69. 
 
 
Figura 3 – Mecanismo de desprotonação do Glutamato 
 
Percebe-se graficamente e pelos valores experimentais obtidos que o 
gráfico do glutamato tem uma interpretação mais complicada em relação à 
glicina devido aos seus quatro estados de diferentes cargas já que as duas 
cargas iniciais estão muito próximas em relação ao efeito tamponante. Logo, a 
análise para encontrar o valor de pK1 deve ser mais cuidadosa e foi feita a 
partir da média de valores de pH do intervalo de 1,69 até 2,46 resultando em 
2,08. A partir daí, a carga do glutamato é nula e ele se encontra no ponto 
isoelétrico até que ocorra mais uma desprotonação por volta do pH 5,20 
8 
 
gerando um valor para pKr de 3,83. Realizando a média dos dois valores, o 
ponto isoelétrico está então localizado em pH = 2,96. 
 
 
Figura 4 – Curva de titulação do Glutamato 
Pode-se perceber pelo gráfico da figura 4 que a desprotonação 
continua a partir da carga -1 para que o glutamato atinja carga final de -2 e isto 
ocorre na mistura equimolar tamponada entre 8,80 e 10,73, gerando um pK2 de 
valor igual a 9,77. 
Tabela 2 – Comparação de dados experimentais e literatura para Glutamato. 
 Literatura Experimental Erro relativo 
pK1 1,88 2,08 10,64% 
PI 2,77 2,96 6,86% 
pKr 3,65 3,83 4,93% 
pK2 9,60 9,77 1,77% 
 
3.3 Lisina 
Semelhantemente ao glutamato, o aminoácido Lisina apresenta três 
regiões de tamponamento, portanto, os cálculos realizados foram dispostos 
como na seção 3.2 de acordo com os resultados experimentais e o gráfico 
apresentado na figura 5. A diferença entre ambos é de que a Lisina parte da 
carga +2 para a -1. 
9 
 
 
Figura 5 – Curva de titulação da Lisina 
Assim, para pK1 podemos encontrar o valor de 2,42. Mesmo tendo carga 
positiva e sendo considerado um aminoácido mais ácido por conta disso, a 
lisina conta com um grupo ainda pouco ácido, o que explica que seu pK2 ocorra 
em um pH maior do que 7. Esse valor é próximo de 9,05. 
 
Figura 6 – Desprotonação da Lisina 
Seguindo o que ocorre na figura 6, o ponto isoelétrico se dará entre o 
pK2 e o pKr. O valor desconhecido de pKr pode ser obtido pela última região de 
tamponamento (9,60 < pH < 12,02) que é 10,81. Fazendo a média deste com o 
valor do pK anterior encontramos o ponto isoelétrico em 9,93. 
 
 
10 
 
Tabela 3 – Comparação de dados experimentais e literatura para Lisina. 
 Literatura Experimental Erro relativo 
pK1 2,18 2,42 11,01% 
pK2 8,95 9,05 1,12% 
PI 9,74 9,93 1,95% 
pKr 10,53 10,81 2,66% 
 
3.4 Erros 
Percebe-se que em geral os erros relativos foram baixos sendo os 
maiores apresentados na titulação da glicina. Atribui-se os erros ao processo 
de titulação envolvendo o possível erro na graduação da pipeta e ao 
movimento do agitador magnético que em algumas horas pode não ter 
misturado a solução homogeneamente o suficiente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
Glicina, Lisina e Glutamato são aminoácidos e contém três estruturas 
idênticas em sua composição. A Glicina é a única que não apresenta 
quiralidade em seu carbono alfa devido à presença de ligação com dois 
hidrogênios sendo um deste considerado um radical, que é o que diferencia um 
aminoácido do outro. Isso pode ser uma explicação da razão pela qual este 
aminoácido apresenta somente duas etapas de desprotonação enquanto os 
outros dois apresentam duas e que são praticamente opostas em consideração 
as suas cargas, o que explica o comportamento das curvas de titulação. 
A partir dessa curva foi possível obter valores para os diversos pK e 
também aos pontos isoelétricos mostrando o quão importante se torna a 
análise destes gráficos. 
 
REFERÊNCIAS 
[1] Nelson, D. L; Cox, M. M. Lehninger Princípios de Bioquímica. 4o ed. São 
Paulo: Sarvier, 2006. 65-69 p. 
[2] Cruzat, V. F; Petry, E. R; Tirapegui, J. Glutamina: Aspectos bioquímicos, 
metabólicos, moleculares e suplementação. Disponível em: < 
http://www.scielo.br/pdf/rbme/v15n5/15.pdf/> acessado em: 1 de abril de 2018 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
Apêndice A 
 
Tabelas correspondentes aos dados obtidos na titulação dos 
aminoácidos em relação a quantidade volumétrica de Hidróxido de Sódio e ao 
pH da solução. 
Tabela 4 – Dados obtidos da titulação da Glicina 
NaOH (mL) pH NaOH (mL) pH NaOH (mL) pH NaOH (mL) pH 
0 2,09 12 3,06 24 9,39 36 10,36 
1 2,16 13 3,18 25 9,49 37 10,47 
2 2,23 14 3,32 26 9,57 38 10,59 
3 2,31 15 3,50 27 9,65 39 10,73 
4 2,39 16 3,78 28 9,72 40 10,91 
5 2,47 17 4,72 29 9,80 41 11,12 
6 2,55 18 8,22 30 9,88 42 11,37 
7 2,63 19 8,65 31 9,95 43 11,68 
8 2,73 20 8,89 32 10,02 44 11,76 
9 2,80 21 9,05 33 10,10 45 11,89 
10 2,88 22 9,18 34 10,18 46 11,99 
11 2,97 23 9,30 35 10,27 47 12,06 
Fonte: Experimento dos autores. 
Tabela 5 – Dados obtidos da titulação do Glutamato 
NaOH (mL) pH NaOH (mL) pH NaOH (mL) pH 
0 1,69 25 3,70 50 9,67 
1 1,75 26 3,81 51 9,77 
2 1,80 27 3,91 52 9,84 
3 1,86 28 4,01 53 9,92 
4 1,91 29 4,11 54 9,99 
5 1,97 30 4,21 55 10,06 
6 2,03 31 4,31 56 10,13 
 7 2,08 32 4,41 57 10,20 
8 2,14 33 4,53 58 10,27 
9 2,20 34 4,65 59 10,35 
10 2,26 35 4,79 60 10,43 
11 2,32 36 4,96 61 10,52 
12 2,39 37 5,20 62 10,62 
13 2,46 38 5,61 63 10,72 
14 2,53 39 7,30 64 10,83 
15 2,61 40 8,26 65 10,94 
16 2,69 41 8,59 66 11,07 
17 2,78 42 8,80 67 11,20 
18 2,88 43 8,97 68 11,35 
19 2,98 44 9,11 69 11,49 
20 3,10 45 9,22 70 11,62 
21 3,22 46 9,31 71 11,74 
22 3,34 47 9,41 72 11,85 
23 3,47 48 9,50 73 11,94 
24 3,59 49 9,58 74 12,02 
Fonte: Experimento dos autores. 
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Tabela 6 – Dados obtidos da titulação da Lisina 
NaOH (mL) pH NaOH (mL) pH NaOH (mL) pH 
0 1,84 23 8,86 46 10,55 
1 1,89 24 8,95 47 10,62 
2 1,95 25 9,04 48 10,68 
3 2,01 26 9,12 49 10,74 
4 2,07 27 9,19 50 10,81 
5 2,13 28 9,26 51 10,87 
6 2,20 29 9,33 52 10,93 
7 2,26 30 9,40 53 10,99 
8 2,33 31 9,46 54 11,04 
9 2,41 32 9,60 55 11,10 
10 2,50 33 9,66 56 11,17 
11 2,59 34 9,73 57 11,23 
12 2,70 35 9,80 58 11,29 
13 2,82 36 9,86 59 11,35 
14 2,99 37 9,94 60 11,41 
15 3,22 38 10,00 61 11,54 
16 3,67 39 10,07 62 11,62 
17 7,14 40 10,14 63 11,69 
18 7,97 41 10,21 64 11,76 
19 8,28 42 10,28 65 11,83 
20 8,48 43 10,35 66 11,90 
21 8,64 44 10,42 67 11,96 
22 8,75 45 10,49 68 12,02 
Fonte: Experimento dos autores.