Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Curso Técnico em Biotecnologia Processos Bioquímicos Dosagem de Proteína usando o método de Bradford NOTA: 9,9 Gabriele Mentz Nathalia Gonçalves Pâmela Stradolini Profº. Dra. Alessandra Nejar Bruno e Dr. Leonardo da Silva Bittencourt Porto Alegre, 04 de Outubro de 2019 1. INTRODUÇÃO 1.1 PROTEÍNAS Proteínas são polímeros de aminoácidos responsáveis por controlar praticamente todos os processos que ocorrem dentro de uma célula. As proteínas de cada organismo, da mais simples das bactérias aos seres humanos, são construídas a partir do mesmo conjunto onipresente de 20 aminoácidos (Nelson e Cox, 2019). As proteínas têm muitos papéis importantes no corpo; diferentes da gordura e do glicogênio, elas não são apenas uma reserva de substratos energéticos. A proteína muscular é essencial para o movimento corporal. Outras proteínas funcionam como enzimas (catalisadores de reações bioquímicas) ou como componentes estruturais de células e tecidos (Nelson e Cox, 2019). Os 20 aminoácidos comumente encontrados nas proteínas estão unidos entre si por ligações peptídicas. A sequência linear dos aminoácidos ligados contém a informação necessária para formar uma molécula proteica com estrutura tridimensional única (Harvey e Ferrier, 2012). A estrutura de grandes moléculas, tais como proteínas, pode ser descrita em vários níveis de complexidade, arranjada em um tipo de hierarquia conceitual. Quatro níveis de estrutura proteica são comumente definidos (Nelson e Cox, 2019). Figura 1 - Níveis estruturais de proteína - Princípios de Bioquímica de Lehninger; Nelson e Cox 2019. 1.1.1 Estrutura Primária A sequência de aminoácidos em uma proteína é denominada estrutura primária da proteína. A sequência linear dos aminoácidos ligados contém a informação necessária para formar uma molécula proteica com estrutura tridimensional única (Harvey e Ferrier, 2012). Figura 2- Estrutura Primária de proteína – Bioquímica ilustrada; Harvey e Ferrier, 2012 1.1.1.1 Ligação Peptídica Nas proteínas, os aminoácidos são unidos covalentemente por ligações peptídicas, as quais são ligações amida entre o grupo a-carboxila de um aminoácido e o grupo a-amino de outro. As ligações peptídicas não são rompidas por condições desnaturantes, como aquecimento ou altas concentrações de ureia. Deve haver uma exposição prolongada a um ácido ou a uma base forte em temperaturas elevadas para hidrolisar essas ligações de forma não enzimática (Harvey e Ferrier, 2012). • Características das ligações peptídicas: A ligação peptídica tem um caráter de dupla-ligação parcial, ou seja, é mais curta do que uma ligação simples, além de rígida e planar. Figura 3 - Características das ligações peptídicas - Bioquímica Ilustrada; Harvey e Ferrier, 2012. A ligação peptídica geralmente é uma ligação trans, em grande parte devido à interferência estérica dos grupos R quando em posição cis (Harvey e Ferrier, 2012). 1.1.2 Estrutura Secundária Estrutura secundária se refere a qualquer segmento de uma cadeia polipeptídica e descreve o arranjo espacial de seus átomos na cadeia principal, sem considerar a posição de suas cadeias laterais ou sua relação com outros segmentos (Nelson e Cox, 2019). O esqueleto polipeptídico não assume uma estrutura tridimensional aleatória, mas, em vez disso, geralmente forma arranjos regulares de aminoácidos que estão localizados próximos uns aos outros na sequência linear (Harvey e Ferrier, 2012). Figura 4 - Estrutura de proteína Secundária - Bioquímica Ilustrada; Harvey e Ferrier, 2012. 1.1.2.1 α Hélice Apresenta estrutura helicoidal, que consiste em um esqueleto polipeptídico central espiralado e bem compacto, com as cadeias laterais dos aminoácidos que a compõem estendendo-se para fora do eixo central, de modo a evitar a interferência estérica entre si (Harvey e Ferrier, 2012). 1.1.2.3 Folha β Outra forma de estrutura secundária, na qual todos os componentes da ligação peptídica estão envolvidos com ligações de hidrogênio. As superfícies das folhas β apresentam uma aparência "pregueada" e, portanto, essas estruturas são frequentemente denominadas ''folhas β pregueadas". Ao contrário da α hélice, as folhas β são compostas de duas ou mais cadeias peptídicas ou segmentos de cadeias polipeptídicas, que se apresentam quase totalmente estendidos. Nas folhas β as ligações de hidrogênio são perpendiculares ao esqueleto polipeptídico (Harvey e Ferrier, 2012). 1.1.2 Estrutura Terciária e Quaternária A estrutura primária de uma cadeia polipeptídica determina sua estrutura terciária (Harvey e Ferrier, 2012). O arranjo tridimensional total de todos os átomos de uma proteína é chamado de estrutura terciária. Enquanto o termo “estrutura secundária” se refere ao arranjo espacial dos resíduos de aminoácidos adjacentes em um segmento polipeptídico, a estrutura terciária inclui aspectos de alcance mais longo da sequência de aminoácidos (Nelson e Cox, 2019). Figura 5 - Estrutura de Proteína terciária - Bioquímica Ilustrada; Harvey e Ferrier, 2012. Algumas proteínas contêm duas ou mais cadeias polipeptídicas distintas, ou subunidades, que podem ser idênticas ou diferentes. O arranjo destas subunidades proteicas em complexos tridimensionais constitui a estrutura quaternária. Figura 6 - Estrutura de Proteína Quaternária - Bioquímica Ilustrada; Harvey e Ferrier, 2012. 1.2 Espectrofotometria A espectrofotometria é uma técnica analítica que permite determinar a concentração das soluções por meio da intensidade de luz absorvida ou transmitida por elas. Com soluções coloridas, em que a intensidade de cor produzida na solução é proporcional à concentração da substância que está sendo dosada, conseguimos quantificar a concentração de uma dada substância em uma solução. Isso ocorre devido às diversas biomoléculas absorverem luz em comprimentos de onda () característicos. A luz branca é um espectro contínuo dos comprimentos de onda de todas as cores. Se a luz branca atravessar uma solução contendo um composto corado, certos comprimentos de onda de luz são absorvidos seletivamente (BRUNO et al., 2014). Em 1852, Johann Lambert estudou transmissão de luz por sólidos homogêneos, enquanto August Beer estendeu os estudos para a análise das soluções, resultando na Lei de Lambert-Beer que determina que: “Quando uma faixa de luz monocromática atravessa uma solução colorida, a quantidade de luz absorvida é diretamente proporcional à concentração da solução colorida e à espessura da camada atravessada” (NELSON; COX, 2011). O espectrofotômetro é um equipamento que compara quantitativamente a fração de luz que passa através de uma solução de referência e de uma solução de teste. De modo geral, um espectrofotômetro possui uma fonte estável de energia radiante (normalmente uma lâmpada incandescente), um seletor de faixa espectral (monocromatizadores, como os prismas, que selecionam o comprimento de onda da luz que passa através da solução de teste), um recipiente para inserir a amostra a ser analisada (a amostra deve estar em recipientes apropriados conhecidos como cubetas) e um detector de radiação, que permite uma medida relativa da intensidade da luz. O espectrofotômetro informa quanta luz foi transmitida (T) ou quanta luz foi absorvida (A). Desta forma podemos afirmar que: Absorbância (A): é a quantidade de luz que uma solução absorve. Apresenta a vantagem de variar de forma linear com a concentração da amostra. Transmitância (T): é quantidade de luz que uma solução deixa passar, ou seja, não absorve. É expressa em porcentagem de luz transmitida.Assim, quando T=100%, não há absorção de fótons. A determinação da concentração de um soluto em uma determinada solução por espectrofotometria envolve também a comparação da absorbância da solução comum com uma solução de referência, na qual já se conhece a concentração do soluto. De modo geral, essa solução de referência é chamada de solução-padrão. Pode-se então diluir a solução-padrão para obter diferentes concentração (pontos), determinar as suas respectivas absorbâncias e traçar um gráfico, cujo perfil é conhecido como curva- padrão. No gráfico da curva-padrão, o eixo Y (vertical) indica a absorbância da amostra, enquanto no eixo X (horizontal) indica a concentração em mg/mL da amostra (BRUNO et al., 2014). Em cada ponto obtido na curva-padrão, obtemos o fator de calibração (FC) de cada ponto da curva. Realizando a média dos fatores de calibração parcial, obtemos o fator de calibração médio (FCM) e, com ele, calculamos as concentrações desconhecidas em uma solução por meio da seguinte fórmula: Q ou C (concentração) = A (absorbância da amostra) X FCM 1.2 .1 Método de Bradford O método de Bradford (1976) é uma técnica para a determinação de proteínas totais baseada na interação entre o corante que utiliza o reagente de “Coomassie brilliant blue”, e macromoléculas de proteínas que contém aminoácidos de cadeias laterais básicas ou aromáticas. A interação entre a proteína de alto peso molecular e o corante provoca o deslocamento do equilíbrio do corante para a forma aniônica, que absorve fortemente em 595 nm. O método de Bradford é mais rápido e sensível que o de Lowry, apresentando linearidade para BSA de 0,2 – 1 mg/ml. A técnica tem sido utilizada para a determinação de proteínas totais em diversos meios: plasma ou soro sangüíneo, líqüor, saliva humana, produtos alimentícios, leite humano, tecidos de plantas, suspensões de células e urina (BRUNO et al., 2014). 2. OBJETIVO - Utilizar um método espectrofotométrico de quantificação de proteínas. - Determinar a concentração de proteína em uma amostra biológica através do método de Bradford. 3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1 Materiais • 1 estante para tubos de ensaio • 14 tubos de ensaio grandes • 350 uL de Albumina 1 mg/mL (previamente preparada) • 35 mL de Coomassie Blue • Micropipeta de 10-200uL • Ponteiras pequenas para água, albumina e amostra • 01 Pipeta de vidro de 5mL para o Comassie Blue • Espectofotômetro 3.2 Métodos Em tubos de ensaio foram adicionados em duplicata quantidades de Coomassie Blue, água e Albumina Bovina Padrão (BSA) em diferentes concentrações conforme a tabela abaixo: Concentração (mg/mL) Água (uL) Albumina 1 mg/mL (uL) Coomassie Blue (uL) Branco 50 0 2500 0,2 40 10 2500 0,4 30 20 2500 0,6 20 30 2500 0,8 10 40 2500 1 0 50 2500 Tabela 1 - Curva Padrão (Bradford, 1996). Após a curva padrão foi feita a quantificação de proteínas, onde foi pipetado em um tubo de ensaio 30 uL de água, 20 uL da amostra e 2500 uL de Coomassie Blue, conforme a tabela abaixo: Tubo Água (uL) Amostra (uL) Coomassie Blue (uL) 1 30 20 2500 Tabela 2 - Quantificação de Proteínas. No espectrofotômetro previamente ligado e calibrado no comprimento de onda desejado (595nm) foi medido a absorbância de cada solução. 4. RESULTADOS Curva-padrão da proteína BSA (Albumina Bovina Padrão) lida em 595 nm Tubos Absorbância 1 Absorbância 2 Média FC Tubo 1 0,086 0,076 0,081 2,47 Tubo 2 0,177 0,577 0,377 1,06 Tubo 3 0,257 0,455 0,356 1,68 Tubo 4 0,912 0,292 0,602 1,32 Tubo 5 0,702 0,332 0,517 1,93 Tabela 3 - Resultados de absorbância lidos em espectrofotômetro para quantificação de proteínas pelo método de Bradford. Cálculos: Tubo 1 FCP = abs 1 + abs 2 / 2 FCP = 0,086 + 0,076 / 2 = 0,081 FC 1 = C / abs FC 1 = 0,2 / 0,081 = 2,47 Tubo 2 FCP = abs 1 + abs 2 / 2 FCP = 0,177 + 0,577 / 2 = 0,377 FC 1 = C / abs FC2 = 0,4 / 0,377 = 1,06 Tubo 3 FCP = abs 1 + abs 2 / 2 FCP = 0,257 + 0,455 / 2 = 0,356 FC 1 = C / abs FC3 = 0,6 / 0,356 = 1,68 Tubo 4 FCP = abs 1 + abs 2 / 2 FCP = 0,912 = 0,912 FC 1 = C / abs FC4 = 0,8 / 0,912 = 0,877 Tubo 5 FCP = abs 1 + abs 2 / 2 FCP = 0,702 = 0,702 FC 1 = C / abs FC5= 1,0 / 0,702 = 1,42 FCM = soma dos FC’s / 5 = 2,47 + 1,06 + 1,68 + 0,877 + 1,42 / 5 = 1,50 Quantificação da proteína BSA (Albumina Bovina Padrão) Tubo Água (uL) Amostra (uL) Coomassie Blue (uL) Absorbância Concentração (C) 1 30 20 2500 0,549 41,2 mg/mL Tabela 4 - Concentração em mg/mL obtida a partir da absorbância lida no espectrofotômetro. Cálculo: Concentração multiplicada por 50 para correção do valor devido a diluição de 50x da amostra C = FCM x abs x 50 C = 1,50 x 0, 549 x 50 = 41,2 mg/mL Gráfico 1 - Curva padrão usando Albumina Bovina Padrão (BSA 1 mg/mL) versus absorbância lida em 595 nm. Eixo Y: absorbância Eixo X: concentração (Q) em mg/mL da proteína BSA 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 5. CONCLUSÃO E DISCUSSOES Na técnica de quantificação de uma amostra de proteína pelo método de Bradford, as proteínas que contem aminoácidos de cadeias laterais básicas ou aromáticas interagem com o reagente coomassie blue. Nessa interação o corante provoca deslocamento do equilíbrio da proteína à forma não iônica, absorvido pela luz do espectrofotômetro no comprimento de 595nm. Para cada amostra usamos duplicatas, e o valor de cada amostra se assemelham, em muito, a sua respectiva duplicata e na realização de experimento da amostra de leite foi diluída previamente em 50 vezes. Preparamos os tubos de ensaio com as amostras com diferentes concentrações todos em duplicatas exceto o branco, aguardam os 5 minutos, e pipetamos a proteína nos tubos. Obtivemos os valores, para montar o gráfico da curva padrão, por meio do espectrofotômetro. Podemos ver uma pequena variação de medição no espectrofotômetro dos tubos 4 e 5 da tabela 3, os valores de absorbância 0,292 e 0,332, respectivamente, ficaram fora do padrão de calibração, ou seja, estavam fora dos 20% aceitos, portanto foram cortados do FCM para um melhor resultado final da curva-padrão. O método de Bradford como uma técnica rápida é eficiente e detecta entre 20 a 2000 µ g/mL, mas seu reagente exige altas concentrações de proteínas podem variar a quantificação assim atribuindo uma menor precisão, sendo uma vantagem do método calcular proteína de alta massa molecular, já que o reagente não se liga a baixas concentrações. Os resultados obtidos na pratica de laboratório fez com que tivéssemos uma visão e um entendimento bem mais claro sobre o Método de Bradford possibilitando um melhor aprendizado. Comentado [A1]: Aqui poderiam ser incluídas outras caraterísticas da técnica, tais como linearidade, sensibilidade, interferentes, estabilidade, custo, limite de detecção..... Comentado [A2]: Aqui na discussão poderia conter: - Qual a proteína dosada na amostra utilizada? - Se a concentração de proteína encontrada condiz com a concentração correta? Pela curva o valor deveria ser de quanto? 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BRUNO, Alessandra Nejar et al (Org.). Biotecnologia I: Princípios e Métodos. Porto Alegre: Artmed, 2014. p 101 - 102. NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 5. ed. Porto Alegre: Artmed, 2011 Nelson, L.. Cox, M; Princípios de Bioquímica de Lehninger - 6. ed. – Porto Alegre : Artmed, 2014.NELSON, David L.; COX, Michael M.; Princípios de Bioquímica de Lehninger - 7. Ed. Porto Alegre : Artmed, 2019. Harvey, A., Ferrier, D; Bioquímica ilustrada - 5. ed. - Porto Alegre : Artmed, 2012. Volhardt, K. et al; Química Orgânica – Estrutura e Função 6ª edição; 6ª edição, 2013. ZAIA, D. A. M.; ZAIA, C. T. B. V.; LICHTIG, J. Determinação de proteínas totais via espectrofotometria: vantagens e desvantagens dos métodos existentes. Química Nova, v. 21, n. 6, p. 787-793, 1998
Compartilhar