Relatório Bioquímica Titulação de Aminoácidos

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UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE
CURSO DE QUÍMICA
DISCIPLINA DE BIOQUÍMICA
TITULAÇÃO DE AMINOÁCIDOS
Alunos: Ana Carolina da Silva Drumond TIA: 3140344-1
 Kelly Cristina do Nascimento 3144770-8
 Sophia Rodrigues Parisi 3140143-0
São Paulo
2015
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE
TITULAÇÃO DE AMINOÁCIDOS
Relatório da primeira prática da disciplina de 
Bioquímica ministrada pelo Prof. Dr. Marcos 
A. Fazio acerca da titulação do aminoácido 
Glicina utilizando KOH, para verificar aspectos
referentes à variação de pKa, capacidade 
tamponante e ponto isoelétrico.
. 
São Paulo
2015
 OBJETIVO
Verificar de maneira experimental o conceito de solução tampão, pKa e pH. Além de, saber identificar o ponto isoelétrico de um aminoácido através dos valores de pKa obtidos pela curva de titulação. 
 INTRODUÇÃO
2.1 Conceitos de pH e sistema tampão.
Potencial hidrogeniônico, também conhecido como pH, é uma escala onde é medido os valores de prótons Hidrogênio em uma solução, este pode ser calculado pela equação: pH = - log [H+]. Esta escala é dividida entre os números 0 a 14, onde 7 é encontrada a neutralidade, por estar no meio da mesma. Os números entre 0 e 6,9 caracterizam o meio ácido, maior concentração de H+, e entre 7,1 e 14 caracteriza-se o meio básico, onde a concentração de OH- é maior.
O sistema tampão é aquele em que o pH não varia de forma abusiva, sendo de grande importância para a bioquímica. O tamponamento funciona com um ácido fraco, pois ele não libera todos seus prótons de Hidrogênio, e sua base conjugada. A base conjugada tem a função de receber os H+ da solução que está sendo adicionada, assim, a base conjugada diminui sua concentração, mas aumenta a concentração da espécie inicial, fazendo com que o pH não mude drasticamente. Se adicionarmos OH- no sistema tampão, o valor do pH aumenta, mas não drasticamente, pois a quantidade de H+ diminui, por ter se ligado a hidroxila, e a quantidade da base conjugada aumenta, diminuindo então a quantidade da espécie inicial (Marzzoco, 2007).
Existe um ponto onde o valor de pH encontrado, que caracteriza a ação tamponante, e significa que 50% do ácido está na sua forma inicial e os outros 50% se encontram na forma de base conjugada, este ponto é chamado de pKa. Este intervalo do sistema tampão funciona uma unidade acima e uma unidade abaixo, mas, além destes valores, o sistema perde sua capacidade. Os ácidos fracos têm diferentes números de pKa, e quanto maior este valor, mais forte o ácido, pois ele dissocia seus prótons de hidrogênio mais facilmente (Marzzoco, 2007).
2.2 Aminoácidos
Os aminoácidos constituem as unidades monoméricas dos polipeptídios que sintetizam as proteínas. Os aminoácidos podem ser chamados de α-aminoácidos e até de L-α-aminoácidos, quando se trata de aminoácidos presente nos seres humanos. Este “L” de levorrotatórios refere-se à quiralidade dos aminoácidos, com exceção da glicina, segundo sua atividade óptica, os microrganismos têm capacidade de sintetizar aminoácidos dextrorrotatórios e assim são chamados de D-aminoácidos (Murray et al, 2006).
É de extrema importância o papel que os aminoácidos desempenham na vida dos seres humanos, eles participam nas atividades neuroendócrinas constituindo peptídeos hormonais, enzimas e diversas outras proteínas. Na natureza existe mais de 300 diferentes aminoácidos, mas é somente 20 deles que constituem as unidades monoméricas das proteínas (Murray et al, 2006). 
2.2.1 Propriedades gerais dos aminoácidos.
Substâncias anfotéricas são substâncias que possuem características básicas e ácidas, os aminoácidos possuem essas duas características e os α-aminoácidos que possuem a cadeia lateral ionizável pode possuir até três grupos ácidos básicos. No pH fisiológico os α-aminoácidos apresentam tanto seu grupo amino como seu grupo carboxila completamente ionizados, os grupamentos ácidos α-carboxílico possuem pK em torno de 2,2 e acima de 3,5 encontram-se completamente ionizados já os grupos α-aminos possuem pK em torno de 9,8 e abaixo de 8,0 também estão ionizados (Voet, 2006).
Os α-aminoácidos podem possuir cadeia lateral apolares como a glicina (GLY), alanina (ALA) e a valina (VAL), cadeia lateral polares sem carga como a serina (SER), e a asparagina (ASN) e cadeia lateral com carga como a lisina (LYS) e a arginina (ARG). Uma molécula que apresenta cargas positivas e negativas simultaneamente chama-se de zwitterions ou íons dipolares. Dos aminoácidos carregados positivamente, ou seja, sua cadeia lateral carregada positivamente, tem-se que estes são aminoácidos básicos, já os aminoácidos que possuem a cadeia lateral carregada negativamente são aminoácidos ácidos (Voet, 2006).
A glicina é o aminoácido mais simples e em sua curva de titulação com uma base forte, como por exemplo o NaOH, nota-se que em pH muito baixo a glicina encontra-se completamente protonada, podendo doar dois prótons, no decorre da titulação ela perde seu primeiro próton, onde temos o pK1 onde encontra-se em equilíbrio sua forma zwitteriônica e sua forma protonada (+H3NCH2COO– / +H3NCH2COOH), quando a glicina perde seu segundo próton tem-se então o pK2 onde encontra-se em equilíbrio sua forma zwitteriônica e sua forma aniônica (+H3NCH2COO– / H2NCH2COO–) (Voet, 2006). 
Um aminoácido apresenta pH isoelétrico (pI) quando sua molécula possui a mesma quantidade de cargas positivas e negativas, sendo assim possui carga elétrica líquida igual a zero. O pH isoelétrico pode ser calculado pela média aritmética do pK1 e pK2 (Murray et al, 2006). 
Abaixo curva de titulação da glicina com uma base forte: 
 Figura 1: curva de titulação da glicina e seus respectivos valores de pK e de pI.
2.3 Titulação
A titulação é o método de análise volumétrica que consiste em determinar a concentração de ácido ou de base através de um volume gasto de uma das soluções com molaridade conhecida.
Este método é muito utilizado em laboratórios químicos e nele são utilizadas as seguintes vidrarias e reagentes:
- Erlenmeyer (vidro usado para guardar e preparar soluções);
- Bureta (tubo de vidro graduado em milímetros com torneira);
- Indicador ácido-base (fenolftaleína, alaranjado de metila, etc).
A figura a seguir mostra a forma correta de se realizar uma titulação:Figura 2: manuseio correto para realização de titulações.
Na bureta, coloca-se a solução de concentração conhecida, a qual é adicionada a uma alíquota da solução com concentração a ser determinada.
O momento em que o indicador muda de cor chama-se ponto de final ou ponto de equivalência. Anota-se o volume gasto na bureta e é através deste, que podemos estabelecer as quantidades, em mol, que reagiram entre si.
 PROCEDIMENTOS
3.1 Materiais
	
- Béquer de 100 mL.
- Béquer de 50 mL.
- Agitador magnético. 
- Barra magnética.
- Potenciômetro (pH metro).
- Bureta de 50 mL.
- Papel milimetrado.
- Suporte universal.
- Garra metálica.
3.2 Reagentes
- Solução de KOH 0,5 M.
- Solução de glicina 0,1 M.
3.3 Método
Usou-se o potenciômetro previamente calibrado, com soluções tampão de pH 4,0 e pH 7,0. Coletou-se 50 mL da solução de glicina com auxílio de um béquer de 50 mL, e a solução foi transferida para o béquer de 100 mL, no qual continha a barra magnética. Após isso, foi adicionado o suporte para manter o potenciômetro em contato com a solução e a bureta na posição correta. A solução de KOH foi transferida do béquer de 50 mL, para a bureta, ajustando precisamente o menisco. Titulou-se a solução de glicina da seguinte forma: até o potenciômetro medir próximo ao pH 3,5 foi adicionado alíquotas de 1 mL, atingindo esse valor, foi adicionado alíquotas de 0,5 mL, até obter um valor próximo ao pH 9,0, finalizou-se com adição de alíquotas de 1 mL até atingir o pH próximo a 12,0.Com os dados obtidos, fez-se o gráfico da titulação da glicina.
 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Com o objetivo de verificar experimentalmente os conceitos de pH, pK e solução tampão, fez-se em laboratório a titulação de 50mL de glicina, um dos aminoácidos mais simples utilizando uma base forte, neste experimento utilizou-se uma solução de KOH de molaridade 0,5 M em uma bureta de 50mL. 
A tabela a baixo contém os valores obtidos no experimento na medida em que foi adicionado 1,0 mL até o pH 3,34, após isso o passou-se a adicionar 0,5 mL até obtenção do pH 9,19, e retornou a adicionar 1,0 mL da solução alcalina.
Tabela 1: Dados da titulação da glicina.
	KOH (mL)
	pH
	KOH (mL)
	pH
	KOH (mL)
	pH
	0,00
	0,90
	10,00
	2,09
	18,50
	9,46
	1,00
	0,96
	11,00
	2,23
	19,50
	9,68
	2,00
	1,05
	12,00
	2,41
	20,50
	9,87
	3,50
	1,18
	13,00
	2,61
	21,50
	10,07
	4,00
	1,23
	14,00
	2,87
	22,50
	10,25
	4,50
	1,28
	15,00
	3,34
	23,50
	10,46
	5,00
	1,35
	15,50
	3,95
	24,50
	10,74
	6,00
	1,49
	16,00
	8,25
	25,50
	11,22
	7,00
	1,62
	16,50
	8,73
	26,50
	11,92
	8,00
	1,77
	17,00
	8,99
	27,00
	12,14
	 9,00
	1,92
	17,50
	9,19
	 
	 
Na medida em que adicionava a solução alcalina, o pH aumentava, pois estava sendo titulada a solução de um aminoácido, que tem característica ácida.
Sabe-se que os aminoácidos contem um ponto isoelétrico, onde ele possui a carga liquida 0. No caso da glicina que foi titulada, o ponto isoelétrico experimental foi medido da seguinte forma:
pK1 + pK2 / 2
Calculando pK1 obtivemos o valor 1,0927.
Calculando pK2 obtivemos o valor 10,0621.
(1,0927 + 10,0621) / 2 = 5,5774
O valor encontrado no experimento é diferente do valor teórico encontrado em livros, mas sabe-se que, em uma titulação, podem ocorrer erros e quando se trata de um experimento, os valores não serão idênticos aos teóricos. O valor teórico do pI da glicina é 5,97, percebe-se que o valor teórico e o experimental variam, mas a variação não é absurda.
Figura 3: gráfico com o resultado da titulação da Glicina.
Este é o gráfico da curva do pH da solução de acordo com a adição da solução de KOH. O ponto isoelétrico está localizado ente o pH 4,0 e o pH 8,0, esta área é onde ocorre a grande mudança no valor do pH e a glicina está em sua forma carregada, como na imagem:
Figura 4: molécula de Glicina em sua forma carregada. 
Isto significa que a glicina está na sua capacidade tamponante máxima, que é quando tem tanto a capacidade de ganhar próton, como a capacidade de perder próton.
 CONCLUSÃO
No experimento foi utilizado o aminoácido glicina, a fim de saber qual sua curva de titulação, a partir da curva determinar em qual pH ocorreria o maior grau de tamponamento e onde estaria seu ponto isoelétrico. 
Como a glicina é um aminoácido apolar, o pI está na zona de tamponamento, como visto no gráfico que está em resultados e discussões. O ponto isoelétrico experimental não difere muito do teórico, assim é possível perceber que o experimento obteve resultados satisfatórios de acordo com o esperado.
Ficou explicito onde a glicina está carregada e com carga líquida zero, pois quando observamos no pH metro a diferença dos valores de 4,0 para 8,0 foi de forma abrupta.
A titulação com a chapa magnética foi satisfatória porque não era necessário mexer de forma manual o béquer e, com o suporte, o medidor de pH estava numa posição em que a leitura era feita corretamente e sem chance de quebrá-lo. 
O experimento deu a possibilidade de visualizar na prática o que foi aprendido em sala de aula, com contexto teórico. Mostrando que a glicina é realmente um aminoácido apolar, e o seu ponto isoelétrico se encontra no intervalo de tamponamento, além de provar que o pH consegue alterar uma solução.
 QUESTIONÁRIO
1. Elabore um gráfico da curva da glicina realizada na prática.
2. Qual é o valor do pI (ponto isoelétrico) da glicina obtido no seu experimento?
pK1 = 1,0927
pK2 = 10,0621
pI = 5,5774
3. Qual é o intervalo de tamponamento de uma solução tampão de ácido acético com pKa = 4,7.
O intervalo de tamponamento se dá uma unidade acima e uma unidade abaixo do pKa, assim o intervalo é entre o pH 3,7 e o pH 5,7.
4. Escreva as fórmulas estruturais iônicas da glicina, do ácido aspártico e da arginina nos seguintes valores de pH: 
a) 1,0 b) 7,0 c) 12,0
5. Qual é a carga líquida desses três aminoácidos, em cada valor de pH citado no item anterior:
pH 1,0: Glicina – carga líquida = +1
 Ácido aspártico – carga líquida = +1
 Arginina – carga líquida = +2
pH 7,0: Glicina – carga líquida = 0
 Ácido aspártico – carga líquida = -1
 Arginina – carga líquida = +1
pH 12,0: Glicina – carga líquida = -1
 Ácido aspártico – carga líquida = -2
 Arginina – carga líquida = -1
 TOXICIDADE
KOH: Corrosivo para os metais, toxicidade aguda, oral, corrosão cutânea, lesões oculares graves.
Glicina: Não é uma substancia perigosa se manuseado corretamente, pois é um aminoácido essencial.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
Albretch, C. H.; Bianchi, J. C. de A.; Maia, D. J. Universo da Química: ensino médio/volume único. São Paulo: Ed. FTD, 2005.
FÁZIO, Marcos A. Introdução à Bioquímica. Disponível em: < http://ead.mackenzie.br/moodle/pluginfile.php/1041412/mod_resource/content/2/Aula%2001%20Introd%20Bioq%202015.pdf>. Acesso em: 29 agosto 2015.
FÁZIO, Marcos A. Aminoácidos e Peptídeos. Disponível em: < http://ead.mackenzie.br/moodle/pluginfile.php/956341/mod_resource/content/1/Aula%2002%20Amino%C3%A1cidos%20e%20pept%C3%ADdeos%202015.pdf>. Acesso em: 29 agosto 2015.
Marzzoco, A.; Torres, B. B. Bioquímica Básica. 3 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2007.
Murray, Robert K., Granner, Daryl K., Mayes, Peter A. e Rodwell, Victor W.. Haper: bioquímica ilustrada. Atheneu Editora, 26° Edição. São Paulo, 2006.
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SOQ, Portal da química. Disponível em: <http://www.soq.com.br/conteudos/em/solucoes/p9.php>. Acesso em: 30 agosto 2015.
Voet, Donald e Voet, Judith G.. Bioquímica. Artmed Editora, 3° edição. Porto Alegre, 2007.