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1 INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO - IFES CURSO BACHARELADO EM BIOMEDICINA GABRIELA GRAMLICH MARIANA GOLTARA PROTEÍNAS TOTAIS E FRAÇÕES – METÓDOS E ANÁLISE Vila Velha - ES Abril/2021 2 INTRODUÇÃO As proteínas são enzimas essenciais para o funcionamento do organismo e possuem variadas funções dentro do corpo, que vão desde ajudar o sistema imunológico a até mesmo permitir a formação dos músculos. São grandes moléculas biológicas compostas de aminoácidos, que podem ser obtidos a partir de carnes, aves e peixes e derivados, como queijo leite e etc. As principais proteínas plasmáticas são a albumina, as globulinas e o fibrinogênio e estão envolvidas em diversas funções como a manutenção da pressão osmótica e da viscosidade do sangue, a regulação do pH sanguíneo, participam na coagulação sanguínea e transporte de nutrientes metabólitos, hormônios e produtos de excreção. As análises clínicas realizam exames que permitem mostrar e observar indicadores e valores referentes a substâncias que estão no organismo, como as proteínas. Através dos resultados obtidos é possível saber o estado de saúde do indivíduo, além de indicar o melhor tratamento caso alguma patologia seja detectada. No caso do exame de proteínas totais, são medidas as quantidades de proteínas presentes na circulação sanguínea da pessoa, e permite medir os valores dos componentes albumina e globulina, além dos valores totais de proteínas. Também pode ser feita em frações, onde é feito o fracionamento das proteínas em dois grandes grupos, de albumina e outro com as restantes, onde a maior parte é de globulina, para fazer um diagnóstico mais preciso. O exame de proteínas totais e frações é um exame de rotineiro, pois a alterações nele pode ser indicador de doenças renais ou hepáticas e esse procedimento também é indicado para pacientes com perda de peso recente. Se os valores no resultado dos exames de proteínas totais e frações estiver abaixo do normal, o paciente pode apresentar condição de hipertireoidismo, deficiência de vitamina D, insuficiência cardíaca e cirrose, além de alcoolismo crônico. E se os valores forem acima da tabela podem ser indicadores de doenças autoimunes, hepatite B e C, câncer, artrite reumatoide e lúpus. 3 Os valores de referência usados são; Proteínas Totais:6.0 a 8.0 g/dL Albumina...........:3.5 a 5.5 g/dL Globulina...........:2.5 a 3.5 g/dL 4 OBJETIVO Analisar o método e equipamentos que são utilizados em laboratórios clínicos para determinar as concentrações das proteínas totais e frações. 5 1. QUANTIFICAÇÃO DE PROTEÍNAS PELO MÉTODO DE LOWRY O método de Lowry tem sido o mais utilizado para determinação de proteínas totais, devido a sua simplicidade, baixo custo e rapidez. Nesse método, amostra é tratada com solução alcalina de cobre e depois com o cromógeno misto de ácidos fosfotúngtico e fosfomolíbdico. Nessa segunda etapa, a cor é transformada em decorrência da rápida redução do reagente fenólico pelos resíduos de aminoácidos aromáticos no caso, a tirosina e o triptofano e de uma reação devagar do quelato de cobre com cadeia peptídica, e o resultado é um heteropoliácido de cor azul com absorção máxima de 750 nm9. Esse método apresenta detecção inferior a 10 µg mL-1 e apresenta baixa variação com diferentes tipos de proteínas. A albumina bovina é utilizada como padrão. Equipamentos usados Espectrofotômetro de absorção molecular UV-Visível Cary 60 Cubetas de plástico Vortéx Vantagens: Possui alta sensibilidade; Tem sido utilizado em diversos tipos de equipamentos automatizados. É usado para determinar proteínas totais em líqüor, tecido animal e tecido vegetal; Mais sensível; Melhor exatidão; Menor consumo de amostra; Menos suscetível a alguns tipos de interferentes. Desvantagens: Está sujeito a muitos interferentes; Apresenta longo tempo de análise; Possui absortividade específica altamente variável para diferentes proteínas; 6 Segue a Lei de Beer-Lambert apenas numa pequena faixa de concentração de proteínas. 2. QUANTIFICAÇÃO DE PROTEÍNAS PELO MÉTODO BCA O método do ácido bicinchoninico (BCA 4,4’-dicarboxi-2,2’-biquinolina) proposto por Smith se baseia na reação do cobre (II) com as proteínas, em um meio alcalino e produz cobre (I) formando um complexo BCA que absorve fortemente a região e 560 nm. Esse teste é usado na determinação de proteínas totais da saliva, leite humano, proteínas celulares e na determinação de grupos funcionais. Equipamentos usados: Kit Bicinchoninic Acid Protein Assay (Sigma, Alemanha); Tubos descartáveis com tampa; Tubos de vidro com tampa, em triplicata; Banho térmico a 60°C. Vantagens: É mais simples no preparo dos reagentes; É tão sensível quanto o método de Lowry; Relativamente rápido. Desvantagens: Dependência da temperatura de incubação das amostras; Variação da absortividade específica para diferentes proteínas; Variação da absorbância com o tempo. 3. TÉCNICA DE QUANTIFICAÇÃO DE PROTEÍNAS PELO MÉTODO DE KJELDAHL PRINCÍPIO O método de Kjeldahl determina a matéria nitrogenada total de uma amostra. A base do processo de Kjeldahl é o deslocamento do nitrogênio presente na amostra, 7 transformando-se em sal amoniacal (sulfato de amônio, por meio de H2SO4). A seguir, desse sal obtido, desloca-se o amônio recebendo-se sobre a solução ácida (ácido bórico). Por titulação determina-se a quantidade de nitrogênio que lhe deu origem. Os equipamentos usados nessa técnica são o erlenmeyer e funil separador. Vantagens: Aplicável a todos os tipos de alimentos; Relativamente simples; Não é caro; É preciso. Trata-se de um método oficial para a determinação de proteínas; Vem sendo modificado para análise de microgramas de proteína (micro Kjeldhal). Desvantagens: Mede Nitrogênio orgânico total, não apenas nitrogênio de proteínas; Demorado; Utiliza reagentes corrosivos. 4. TÉCNICA DE QUANTIFICAÇÃO DE PROTEÍNAS PELO MÉTODO DE BIURETO O método se baseia na reação do reativo do biureto, que é constituído de uma mistura de cobre e hidróxido de sódio com um complexante que estabiliza o cobre em solução, sendo o tartarato de sódio o recomendado por Gornall e cols. O cobre, em meio alcalino, reage com proteínas formando um complexo quadrado planar com a ligação peptídica. O produto de reação apresenta duas bandas de absorção, uma em 270 nm e outra em 540 nm. Apesar da banda na região de 270 nm aumentar em seis vezes a sensibilidade do método do biureto, a banda na região de 540 nm é a mais utilizada para fins analíticos, porque diversas substâncias, normalmente presentes na maioria dos meios analisados, absorvem na região de 270 nm causando muita interferência no método. 8 O método de biureto tem sido aplicado para determinar a concentração de proteínas totais em diversos meios, sendo eles: soro ou plasma sangüíneo, líquido cérebro espinhal (líqüor), urina, alimentos, saliva, fibrinogênio e tecido animal. O método de biureto tem sido, também, utilizado em análise por injeção em fluxo, assim como em alguns métodos cinéticos. Os equipamentos usados nessa técnica são pipetas e conta gotas. Vantagens: Rápido; Utiliza reagentes de baixo custo; Por envolver uma reação com a ligação peptídica, envolve proteína e não nitrogênio total. Desvantagens: Não é considerado um método muito sensível; Está sujeito a interferência de substancias que possam reagir com os íons de cobre. 5. TÉCNICA DE QUANTIFICAÇÃO DE PROTEÍNAS PELO MÉTODO DE BRADFORD O método de Bradford é uma técnica para adeterminação de proteínas totais que utiliza o corante de "Coomassie brilliant blue" BG-250. Este método é baseado na interação entre o corante BG-250 e macromoléculas de proteínas que contém aminoácidos de cadeias laterais básicas ou aromáticas. No pH de reação, a interação entre a proteína de alto peso molecular e o corante BG-250 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 e cols e tem sido utilizado para a determinação de proteínas totais em diversos meios: plasma ou soro 9 sangüíneo, líqüor, saliva humana, produtos alimentícios, leite humano, tecidos de plantas, suspensões de células, avidina e estreptavidina, urina e detergentes. Os equipamentos usados nessa técnica são agitador de tubos e espectrofotômetro. Vantagens: Rápido; Preciso; Está sujeito a menor número de interferências que o método de Lowry. Desvantagens: Os resultados podem não ser tão reprodutíveis, dependendo da pureza do corante. 6. TÉCNICA DE QUANTIFICAÇÃO DE PROTEÍNAS PELO MÉTODO DE NINIDRINA Reação de ninidrina é um teste geral para aminoácidos, podendo ser usado de uma forma qualitativa, em geral para detectar a presença de aminoácidos em meios de suporte para cromatografia ou eletroforese (ver Eletroforese de Aminoácidos) , ou de uma forma quantitativa (por exemplo, para dosear aminoácidos após separação cromatográfica de hidrolisados proteicos , na determinação da composição em aminoácidos de proteínas). A reação dos aminoácidos com a ninidrina origina um composto de cor roxa ou púrpura par a todos eles, com exceção do derivado prolina, que dá origem a um composto de cor amarela e a Ovalbumina que dá origem a um composto incolor contendo um anel de Heller. Os equipamentos usados nessa técnica são tubos de ensaio. Vantagens: Rápido; Utiliza reagentes de baixo custo; 10 Por envolver uma reação com aminas livres a intensidade da cor produzida é proporcional a concentração de espécie (aminoácidos, proteínas e peptídeos). Desvantagens: Não é considerado um método muito sensível. 7. TÉCNICA DE QUANTIFICAÇÃO DE PROTEÍNAS - MÉTODO POR ESPECTROFOTOMETRIA ULTRAVIOLETA A espectrofotometria é um método que estuda a interação da luz com a matéria e a partir desse princípio permite a realização diversas análises. Cada composto químico absorve, transmite ou reflete luz ao longo de um determinado intervalo de comprimento de onda. A espectrofotometria pode ser utilizada identificar e quantificar substâncias químicas a partir da medição da absorção e transmissão de luz que passa através da amostra. Espectrofotometria é uma ferramenta importante e versátil amplamente utilizada para a análise em diversas áreas como química, física, biologia, bioquímica, materiais, engenharia química e aplicações clínicas e industriais. Dentre as diversas aplicações o espectrofotômetro é usado para medir determinados ingredientes em uma droga, medir o crescimento bacteriano, ou diagnosticar um paciente com base na quantidade de ácido úrico presente em sua urina. Sendo que as análises podem ser quantitativas (identificação da concentração da substância) e qualitativas (identificação de uma substância desconhecida), já que cada substância irá refletir e absorver a luz de forma diferente. Os equipamentos usados nessa técnica são espectrofotômetro e cubeta. 11 Vantagens: Rápido; Não destrutivo; Altamente sensível (0,06 a 2,0g de proteína). Desvantagens: Os tipos e os conteúdos de aminoácidos diferem entre as proteínas; Somente aplicado em soluções de proteínas; Sujeito a muitos interferentes. 8. TÉCNICA DE QUANTIFICAÇÃO DE PROTEÍNAS PELO MÉTODO DE DYE- BINDING Este método apareceu por volta de 1944, e seu uso em alimentos tem aumentado nos últimos anos. Quando uma amostra é tratada com excesso de corante (tipo indicador), o corante e a proteína reagem quantitativamente para formar um complexo insolúvel que pode ser separado por centrifugação ou filtração. O excesso de corante não reagido em solução é medido colorimetricamente e, por diferença, obtém-se indiretamente a quantidade de proteína da amostra. Uma relação entre a quantidade de corante de ligação e o conteúdo de proteína de uma amostra permite a construção, para cada tipo de alimento, de uma tabela de conversão onde as % de proteínas são lidas. O método é normalmente utilizado em amostras de grãos de cereais, sementes oleaginosas, produtos vegetais e animais e laticínios. Existem equipamentos comerciais disponíveis que tornam o método rápido e sem a desagradável manipulação dos reagentes corrosivos utilizados no método Kjedahl. Estes equipamentos fazem, num mesmo conjunto, a reação colorimétrica, a filtração do complexo insolúvel e a medida colorimétrica da solução filtrada. Os corantes utilizados 12 no método são: laranja G, laranja 12, vermelho A, preto búfalo e preto amino 10B. Este método tem boa correlação com método oficial de Kjeldahl. Os equipamentos usados nessa técnica são filtros e centrifuga. Vantagens: Rápido; Barato; Maior precisão que Kjeldhal; Não utiliza reagentes perigosos; Não quantifica nitrogênio não proteico. Desvantagens: Pouco sensível; Depende de equipamento próprio. 13 CONCLUSÃO Como mencionado as proteínas são de grande importância para o bom funcionamento do corpo, além de ser uma molécula orgânica mais abundantes entre os seres vivos possui estruturas diversificadas e funções importantes como enzimática, transportadora, catalítica, estrutural e energética. Dessa forma, fica evidente o quão importante são as proteínas até para identificação de possíveis problemas relacionados a saúde. Os testes de identificação de proteínas são necessários pois possuem o papel de prevenção de doenças de acordo com os níveis proteicos no sangue, estando em falta ou em excesso. Os métodos utilizados para a identificação de proteínas totais e frações são complexos, mas são importantes para a saúde no geral, por isso é necessário que os testes sejam feitos com corretamente pois podem prevenir possíveis patologias como alcoolismo crônico, doenças hepáticas e doenças renais quando em excesso, e doenças como o aumento da produção de anticorpos em algumas doenças infecciosas, câncer, doenças autoimunes, doenças granulomatosas quando as proteínas estão em excesso no sangue. 14 REFERÊNCIS 1. LEMOS, Marcela. Exame de proteínas totais e frações: o que é e como entender o resultado. Pernambuco: Tua Saúde, 2019. Disponível em: https://www.tuasaude.com/exame-de-proteinas/. Acesso em: 23 abr. 2021. 2. MIWA, Adriana Cristina Poli. AVALIAÇÃO DE MÉTODOS ESPECTROFOTOMÉTRICOS PARA DETERMINAÇÃO DE PROTEÍNA EM AMOSTRAS DE LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO. São Paulo: Core, 2008. Disponível em: https://core.ac.uk/download/pdf/37445671.pdf. Acesso em: 23 abr. 2021. 3. ZAIA, Dimas A. M.. Determinação de proteínas totais via espectrofometria: vantagens e desvantagens dos métodos existentes. Paraná: Química Nova, 1998. Disponível em: https://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100- 40421998000600020#:~:text=Os%20métodos%20para%20a%20determinaçã o,visível%20(UV-Vis).. Acesso em: 23 abr. 2021. 4. AZEVEDO, Rita Machado da Cruz. ESTUDO COMPARATIVO DE MÉTODOS DE DOSEAMENTO DE PROTEÍNA EM PREPARAÇÕES DE IMUNOGLOBULINA HUMANA INTRAVENOSA. Porto: Infarmed, 2017. Disponível em: file:///C:/Users/Alexandre/Downloads/Dissertacao_Rita_Azevedo.pdf. Acesso em: 23 abr. 2021. 5. RODRIGUES, João. TESTE DE QUANTIFICAÇÃO DE PROTEÍNAS PIERSE BCA. São Paulo: Fc Ciências, 2016. Disponível em: https://www.fciencias.com/2016/02/18/21234/#google_vignette. Acesso em:23 abr. 2021. 6. FERNANDES, Gabriel Martins. ESTRATÉGIAS PARA DETERMINAÇÃO DE PROTEÍNAS BASEADAS EM DISPOSITIVOS DE PAPEL, DISPOSTIVOS MINIATURIZADOS E IMPRESSÃO 3D. Uberlândia: Ufu, 2019. Disponível em: https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/27437/1/EstrategiasDeterminac aoProteinas.pdf. Acesso em: 23 abr. 2021. 15 7. ZAIA, Dimas A. M.; ZAIA, Cássia Thaïs B. V.; LICHTIG, Jaim. Determinação de proteínas totais via espectrofometria: vantagens e desvantagens dos métodos existentes. Quím. Nova, São Paulo , v. 21, n. 6, p. 787-793, nov. 1998 . Disponível em <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100- 40421998000600020&lng=pt&nrm=iso>. Acessos em 24 abr. 2021. https://doi.org/10.1590/S0100-40421998000600020. 8. KASVI. Espectrofotometria – Princípios e aplicações. Disponível em: https://kasvi.com.br/espectrofotometria-principios-aplicacoes/. Acesso em: 24 abr. 2021. 9. SITE BIOMEDICO. Proteínas. Disponível em: http://sitebiomedico.br.tripod.com/proteinas.htm. Acesso em: 24 abr. 2021. 10. UFRGS. TÉCNICA DE QUANTIFICAÇÃO DE PROTEÍNAS PELO MÉTODO DE KJELDAHL PRINCÍPIO. Disponível em: https://lume-re- demonstracao.ufrgs.br/composicaoalimentos/proteinas/kjeldahl.php. Acesso em: 25 abr. 2021. https://doi.org/10.1590/S0100-40421998000600020
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