Titulação de aminoácidos Relatório

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Introdução
 Aminoácidos são compostos orgânicos formados a partir de um átomo de carbono central (carbono alfa), o qual liga um grupamento amino, um grupo carboxílico, uma cadeia lateral e um hidrogênio. São conhecidos 20 aminoácidos-padrão e eles se diferenciam por suas cadeias laterais (grupo R).
 
Fig.1: Estrutura zwitteriônica de um aminoácido.
 A presença de grupos amino e carboxila propicia aos aminoácidos um caráter anfotérico em solução aquosa, ou seja, um comportamento tanto de ácido como de base. Em valores de pH 6,0- 7,0, os aminoácidos existem na forma dipolar iônica (neutra), conforme representado acima. Esta forma é denominada zwitterion. Entretanto, em faixas extremas de pH, os aminoácidos se apresentarão como espécies iônicas diferentes.
 Por meio de uma curva de titulação é possível estudar a dissociação dos prótons de um aminoácido em solução onde anota-se a variação do pH do meio com o auxílio de um medidor de pH. A titulação de um aminoácido consiste basicamente na remoção gradual de prótons através da adição de uma base ou ácido. A curva de titulação revela os pKas dos grupos ionizáveis do aminoácido. A partir da curva de titulação podemos também determinar o ponto isoelétrico de um aminoácido (pI), que é identificado pelo valor do pH onde o aminoácido assume carga líquida igual a zero.
 Objetivo
 Como consequência das estruturas dos aminoácidos podemos aplicar técnicas para observar seu comportamento anfotérico em diferentes meios.
 Na presente aula utilizaremos de titulações com ácidos e bases fortes para verificar os valores de pKs, ponto isoélétrico, zonas de tamponamento de três aminoácidos: Glicina (R não ionizável), Histidina (R básica), Ácido Glutâmico (R ácida) e iremos comparar os resultados obtidos com os resultados presentes na literatura. 
Métodos
 Para a curva de titulação, foram pipetados volumes crescentes de NaOH 0,1M e HCl 0,1M nas soluções de aminoácidos: Glicina, Histidina e Ácido glutâmico. Foi realizada a leitura do pH (por meio de fita indicadora de pH) a cada 0,5mL de ácido ou base adicionados na solução de aminoácido. 
 Após todas as leituras, foi construída uma tabela com o ph correspondente de cada fração de ácido e base adicionado para a construção de gráficos Volume (NaOH ou HCl) por pH para cada aminoácido testado. Foi elaborado também um gráfico de Equivalentes de OH- por pH. Através dos gráficos foram verificadas os valores de pKs dos aminoácidos, bem como as zonas de tamponamento. 
 Para a medição do ponto isoelétrico foram usados os pKs dos aminoácidos, sendo os cálculos: 
pI= pKa1+ pKa2 / 2 (para aminoácidos com grupos R não ionizáveis);
pI= pKa R+ pKa (COO-) / 2 (para aminoácidos com R ácido);
pI= pKa R+ pKa (NH3+) / 2 (para aminoácidos com R básico).
 
Resultados
 Através dos dados obtidos pelas leituras de pH foram construídos os seguintes gráficos representando Volume de NaOH/ Volume de HCl por pH:
Glicina
	Ácido Glutâmico
	
	
	Histidina
	
	
Após a análise dos gráficos acima, foram elaborados os gráficos representando equivalentes de OH por pH, para podermos visualisar os respectivos pKas, zonas de tamponamento e ponto isoeletrico dos aminoácidos estudados.
	Glicina
	
	Ácido Glutâmico
Histidina
Discussão
 Como visto nos gráficos, detectamos, com as leituras de pH, os pKas dos aminoácidos testados e suas zonas de tamponamentos. Obtivemos também o pI da Glicina e do Ácido Glutâmico. Não foi possível visualizar o pI da Histidina, por que o volume usado no experimento não atingiu o volume necessário para detectar seu pKa2. As zonas de tamponamento foram representadas por pKa+- 1.
 No aminoácido Glicina obtivemos como pKas experimentais pKa1=2 e pKa2=9, e consequentemente um pI= 5,5. Ao verificar em fontes científicas, encontramos como valores da Glicina: pKa1=2,34; pKa2= 9,60 e pI= 5,97. A diferença nos resultados pode se dar pelo fato da leitura com fitas de pH não ser tão precisa. Como a Glicina é um aminoácido sem grupo R ionizável, utilizamos para o cálculo de pI os pKas de ionização dos grupos amino e ácido carboxílico.
 O Ácido glutâmico apresentou em nossos testes, um pKa1=2, um pKa3=3 e um pI=2,5. Na literatura, observamos um pKa1=2,19, um pKa3= 4,25 e um pI= 3,22. Possivelmente as diferenças se dão por erros na leitura e na precisão das fitas de pH. Para o cálculo do pI do ác. Glutâmico, utiliza-se o pKa de ionização da carboxila de sua cadeia lateral, pois a mesma possuí caráter ácido. Portanto, o cálculo é feito com pKa1 + pKa3 (COO-)/ 2.
 Por fim, no experimento com a Histidina, foi possível apenas visualizar seu pKa3=6, pois o volume de ácido e de base adicionados para detectar os outros pKas deveria ser maior que o utilizado. Procurando na literatura observamos um pI da Histidina de 7,59 enquanto pKa2=9,17 e pKa3=6,0. Para a Histidina, tem-se esse valor pois o cálculo deve levar em conta o pKa da ionização de seu grupo lateral que é carregado positivamente.
 
Referências
VOET, Donald; VOET, Judith G. Bioquímica. 4. ed. Porto Alegre, Artmed, 2013.
Nelson, David L.; COX, Michael M. Princípios de bioquímica de Lehninger. Porto Alegre: Artmed, 2011. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2014.
SOLOMONS, T. W. Graham; Fryhle, Craig B. Química Orgânica, vol. 1 e 2. 9 ed. LTC, 2009
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Glycine-zwitterion-2D-skeletal.png