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4 1 INTRODUÇÃO As proteínas são macromoléculas constituídas por unidades monoméricas denominadas α−aminoácidos, estão unidos entre si por ligações peptídicas. Essas interações consistem na união do grupo amino (-NH2) de um aminoácido com o grupo carboxílico (-COOH) de outro aminoácido, através da formação de uma amida, ocorrendo à liberação da molécula de H2O. (Motta, 2011) Essas biomoléculas são formadas a partir de 20 aminoácidos distintos, contém em sua composição agrupamentos e combinações infinitas, que possibilitam a constituição de uma variedade de proteínas fundamentais em todos os processos biológicos. Dessa forma, são componentes essenciais a todas as células vivas e estão relacionadas a praticamente todos os processos bioquímicos, atuando como: catalisadores nas reações químicas, transmissores de impulsos nervosos, reações imunológicas e, sobretudo, indispensáveis nos fenômenos de crescimento e reprodução celular. (Motta, 2011) As composições estruturais das proteínas são complexas e distinguem-se em quatro níveis diferentes, sendo elas a primária, que é especificada por informação genética e apresenta número, espécie e sequência de aminoácidos unidos por ligações peptídicas e pontes dissulfeto. Em seguida, a secundária, que possuem arranjos tridimensionais com dobramentos regulares, originando as conformações α−hélice e folha β pregueada. Logo depois, a terciária que refere se ao pregueamento não periódico da cadeia polipeptídica, formando uma estrutura tridimensional estável. E por fim, a quaternária que diz respeito ao arranjo espacial de duas ou mais cadeias polipeptídicas, com a formação de complexos conjuntos tridimensionais. (Motta, 2011) Ademais, as proteínas são categorizadas de acordo com seus aspectos estruturais, podendo apresentar-se como globulares, possuindo uma conformação esférica e sendo em sua maioria solúvel em água. Também tem as proteínas fibrosas que integra grandes proporções de estruturas secundárias regulares, como α−hélices ou folha β pregueadas. Esta constitui os órgãos e tecidos, dando a eles elasticidade e resistência, são constituídos de fios, e na maioria das vezes são insolúveis em água. (Motta, 2011) Vale salientar o processo de desnaturação, que ocorre devido à alteração da conformação tridimensional nativa da proteína. Dessa maneira, essa reação se concretiza quando as proteínas são submetidas a fatores físicos como: alteração da 5 temperatura e estresse mecânico, estes atuam destruindo suas propriedades fisiológicas. Também, podem ser causados por agentes químicos como: ácidos e bases fortes, solventes orgânicos, íons de metais pesados, agentes redutores e detergentes, estes, não afeta a sequência dos aminoácidos, porém causam modificações na molécula, tendo como consequências a insolubilização das proteínas e, sobretudo, prejudicando o processo de cristalização desses compostos. A desnaturação pode ser ou não um processo reversível, tudo vai depender do grau de alteração que ocorreu na estrutura da proteína. (Motta, 2011) Ao serem desnaturadas muitas proteínas podem ser isoladas, é o caso da albumina existente na clara do ovo, esta é representada pela ovoalbúmina e conalbumina e correspondem a 70% da proteína total. Assim, a ovoalbúmina é a proteína que mais predomina na clara, sendo esta uma fosfoglicoproteína globular, ou seja, apresenta forma esférica, possui fosfato e carboidrato unidos à cadeia polipeptídica, além disso, possui 385 resíduos de aminoácidos na sua estrutura. Esta proteína sofre precipitação ligeiramente quando colocada em solução, porém resiste à desnaturação quando expostas ao calor. (RAMOS, 2008). No processo de determinação da proteína da clara, utilizou-se o teste de biureto, esse método é baseado na solução de sulfato de cobre em meio alcalino, em síntese, possui a função de verificar a presença de peptídeos com três ou mais resíduos de aminoácidos. Esta prática teve a finalidade de, caracterizar a presença da ovoalbumina e descrever a desnaturação da proteína quando submetidas a diferentes reagentes. 6 2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 2.1 MATERIAIS E REAGENTES Materiais Reagentes Béquer 50 ml NaCl 0,5 mol/L Vidro de relógio Balão volumétrico de 100 ml Água destilada Bastão de vidro Solução de acetato de chumbo a 20% Proveta de 50 ml Solução NaOH 0,25 mol/L Espátula Solução de ácido Clorídrico a 10% Pisseta Solução de sulfato de amônio 0,77 g/ml Funil simples Álcool etílico gelado Balança Analítica 12 Tubos de ensaio 2.2 METODOLOGIA Inicialmente, a equipe foi dividida em dois grupos para facilitar o entendimento de todos os envolvidos na aula experimental. Logo, separaram-se os materiais que auxiliariam na prática. Posteriormente, foram enumerados 8 tubos de ensaios de 1 a 8 com seus respectivos reagentes, para a realização dos experimentos, sendo que no tubo 1, não adicionou nenhum solvente apenas uma solução de 1/1 de água destilada com a clara do ovo, servindo apenas como referência durante os testes. Vale salientar que todos os experimentos descritos subsequentemente apresentam caráter qualitativo, isto é, as medidas não são exatas, pois tem em vista, apenas a visualização da proteína em variados reagentes. 2.2.1 EXPERIMENTO I: CONFIRMAÇÃO DE PROTEÍNA COM REAÇÃO DE BIURETO. De início, preparou-se uma solução denominada “teste do biureto”, visando identificar de 3 a 4 peptídeos contidos na clara. Assim, foi adicionado em um Becker cerca de 5 gotas de NaOH 2,5 mol/L e algumas gotas da solução de sulfato de cobre (CuSO4) 1%. Em seguida, adicionou-se em um tubo de ensaio a clara do ovo a água e a reação de biureto. 7 2.2.2 EXPERIMENTO II: PRECIPITAÇÃO DE PROTEÍNAS POR ADIÇÃO DE SAIS NEUTROS (EFEITO DA FORÇA IÔNICA) Em seguida, em um tubo de ensaio colocou-se aproximadamente 2 ml da solução de clara de ovo, após inseriu cerca de 2 ml de solução de sulfato de amônio, deixando-o escorrer pela parede do tubo. Esse meio é utilizado com o intuito de verificar a ação de sais neutros sobre a solubilidade da proteína. Logo depois repetiu as etapas anteriores usando o NaCl ao invés da solução de (NH4)2SO4. 2.2.2 EXPERIMENTO III: PRECIPITAÇÃO POR SAIS DE METAIS PESADOS E POR ÁCIDOS FORTES. Nesse experimento, colocou-se um tubo de ensaio aproximadamente 0,5 ml da solução de água de bateria da marca betilimp, que contém em sua composição o acetato de chumbo 20% e acrescentou cerca de 5 ml de água destilada. Em sequencia, foi elaborado outro experimento substituindo a água de bateria pelo ácido clorídrico HCL a 10%. Essa reação tem função de verificar a influência de sais de materiais pesados e ácidos fortes e pH sobre a carga líquida da molécula. 2.2.3 EXPERIMENTO IV: PRECIPITAÇÃO DAS PROTEÍNAS POR SOLVENTES ORGÂNICOS. E por último, para identificar a precipitação das proteínas em relação aos sorvetes orgânicos, foi adicionada uma de determinada quantidade de solução proteica em dois tubos de ensaio. Logo após, foi incluído cerca de 4 ml de etanol gelado em cada recipiente, em seguida foi agitado. Esse teste teve como finalidade verificar a solubilidade de proteínas em solventes orgânicos. 3 RESULTADOS E DISCUSSÕES 3.3.1 EXPERIMENTO I: CONFIRMAÇÃO DE PROTEÍNA COM REAÇÃO DE BIURETO. O método se fundamenta pela diluição do hidróxido de sódio o sulfato de cobre e a solução proteica. Tem como finalidade, detectar a presença de ligações pépticas na solução. 8 O teste do biureto se consolida, quando o cobre em meio alcalino interage com a proteína, formandoum complexo de ligação denominada de quadrado planar, a partir desse fenômeno, ocorre uma reação de mudança de cor na solução. Vale salientar que esse método só é positivo quando apresentar de 3 a 4 peptídeos. (Zaia, 1998) Com base no experimento foi possível constatar a presença dos peptídeos, uma vez que, a solução apresentava uma coloração violeta característica, obtendo assim um resultado positivo. (Motta, 2011) 3.3.2 EXPERIMENTO II: PRECIPITAÇÃO DE PROTEÍNAS POR ADIÇÃO DE SAIS NEUTROS (EFEITOS DA FORÇA IÔNICA). No momento em que foi diluída a solução de NaCl com a clara do ovo, foi verificado que houve a precipitação da albumina, a esse fenômeno damos o nome de Salting out. Em síntese essa reação acontece devido a grande concentração de sal presente na solução, assim, as cargas proveniente desse sal entram em contato com a parte proteica, em função disso, ocorre uma diminuição no seu poder de solubilidade aumentando a interação proteína-proteína, originando uma solução esbranquiçada como foi observado no experimento. Sob outra perspectiva, ao adicionar o Sulfato de Amônio e a solução proteica, foi averiguado o oposto da solução de NaCl. Sendo constatado que houve uma redução significativa na concentração de (NH 4)2SO4, dessa maneira, as cargas oriundas do sal, vinculou-se diretamente com a parte proteica, com isso, diminuiu as interações entre as proteínas e consequentemente aumentou sua solubilidade em água, a esse fato damos o nome de Salting in. (Motta, 2011) 3.3.3 EXPERIMENTO III: PRECIPITAÇÃO POR SAIS DE METAIS PESADOS E POR ÁCIDOS FORTES. Ao diluir o acetato de chumbo com a clara do ovo, podem apresentar diversas mudanças na estrutura proteica. Como resultado disso, há um rompimento nas pontes salinas, pela formação de ligações iônicas com grupos carregados negativamente. Desse modo, os metais pesados se ligam com grupos sulfídricos, podendo manifestar profundas alterações nas estruturas e funções proteicas. 9 Após realizar o experimento, foi possível constatar a formação de uma pequena quantidade de precipitado na superfície, isso ocorre devido às características do ponto isoelétrico. Isto é, quando a proteína está acima do seu ponto isoelétrico, a carga líquida é negativa, colaborando na interação com os cátions, no entanto, quando a proteína está abaixo do seu pI, a carga liquida total da molécula é positiva. Isso possibilita a interação da molécula com ânions. Assim, podemos justificar a formação do composto insolúvel, a precipitação e a coloração branca no experimento. (Motta, 2011) 3.3.4 EXPERIMENTO IV: PRECIPITAÇÃO DAS PROTEÍNAS POR SOLVENTE ORGÂNICO. Após a adição do Etanol gelado com a solução proteica, ocorreu a precipitação da proteína. Em síntese, foi constatada a formação de coloides esbranquiçados dispersos na solução. Isso acontece, pois, o Etanol é um solvente orgânico e apresenta um maior poder de solvatação, isto é, menor que a água, devido a sua constante dielétrica ser menor. Deste modo, a modificação que ocorreu na estrutura tridimensional da solução proteica é graças à interferência do etanol com as interações hidrofóbicas, e também, pela interação com os grupos R não−polares, formando pontes de hidrogênio com a água e grupos protéicos polares. (Motta, 2011) 10 CONSIDERAÇÕES FINAIS Logo, com base nos experimentos elaborados no laboratório foi possível observar os variados agentes desnaturante da proteína da clara do ovo. Compreendemos que apesar das proteínas possuírem uma estrutura tridimensional bastante organizada, podem sofrer alterações em suas estruturas secundárias, terciárias e quaternária, quando são desnaturadas. Vimos também, que a desnaturação decresce a solubilidade das proteínas, interferindo negativamente nas interações água-proteína e favorecendo nas interações proteína-proteína. Além disso, foi possível verificar as inúmeras variedades de reagentes desnaturantes, podendo ser, desde sais comuns, até metais pesados e ácidos fortes, eles podem ser utilizados tanto para caracterizar a presença de proteínas em uma solução, como para análises de componentes não proteicos. 11 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS FENNEMA, R. O. Química de los alimentos. Ed. Acribia, S.A. 1995 MOTTA Valter T. Bioquímica básica; 2ª edição; 2011. RAMOS, B. F. S. Gema de ovo composição em aminas biogénicas e influência da gema na fração volátil de creme de pasteleiro. 2008.111f. Dissertação (Mestrado em Controle de qualidade) – Faculdade de farmácia, Universidade do Porto, Porto. ZAIA, D. A. M. ZAIA, C. T. B. V. LICHTIG, J. Determinação de proteínas totais via espectrofometria: vantagens e desvantagens dos métodos existentes. Química Nova. n.21 Jun . 19 98. p 787- 793. 12 ANEXOS Desnaturação da proteína da clara do ovo em variados reagentes. Fig.1 - Teste do Biureto Fig.2 – Solução proteica e Amônia Fig.3 - Solução proteica e NaCl Fig.4 - Solução proteica e HCl Fig.5 - Solução proteica e Etanol Fig.6 - Solução proteica e Água