CH NH R COOH

Laboratorio Nº 3
Proteínas
Universidad Nacional del Nordeste
Licenciatura en Ciencias Biológicas
LABORATORIO Nº 3
Proteínas
OBJETIVOS
* Reconocer los que tipos de aminoácidos están presentes en una proteína mediante
reacciones específicas.
* Comprobar los distintos factores que pueden desnaturalizar a una proteína.
INTRODUCCIÓN TEÓRICA
Las proteínas son compuestos biológicos constituidos por α-aminoácidos unidos
linealmente por enlaces peptídicos. Las proteínas conocidas están formadas por una
combinación de 20 aminoácidos unidos en una secuencia determinada, propia de cada
proteína (estructura primaria).
Una de las propiedades más características de los aminoácidos es su naturaleza
anfótera. En soluciones acuosas pueden encontrarse como iones bipolares o
zwitteriones, los cuales en presencia de ácidos se comportan como bases y toman
protones mientras que en presencia de bases se comportan como ácidos cediendo
protones.
Las proteínas son biomoléculas formadas básicamente por carbono, hidrógeno,
oxígeno y nitrógeno. Pueden además contener azufre y en algunos tipos de proteínas,
fósforo, hierro, magnesio y cobre entre otros elementos.
La unión de un bajo número de aminoácidos da lugar a un péptido; si la unión de
aminoácidos que forma la molécula no es mayor de 10, se denomina oligopéptido, si es
superior a 10 se llama polipéptido y si la unión es superior a 50 aminoácidos se habla
ya de proteína.
1. AMINOÁCIDOS
Los aminoácidos se caracterizan por poseer un grupo carboxilo
(-COOH) y un grupo amino (-NH2). Las otras dos valencias del
carbono se saturan con un átomo de H y con un grupo variable
denominado radical R.
COOH
H C NH2
R
2. ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS
La organización de una proteína viene definida por cuatro niveles estructurales.
Cada una de estas estructuras informa de la disposición de la anterior en el espacio.
• Estructura Primaria: la estructura primaria es la secuencia de aminoácidos de la
proteína. Nos indica qué aminoácidos componen la cadena polipeptídica y el orden en
que dichos aminoácidos se encuentran. La función de una proteína depende de su
secuencia y de la forma que ésta adopte.
• Estructura Secundaria: la estructura secundaria es la disposición de la secuencia
de aminoácidos en el espacio. Trata sobre las interacciones entre aminoácidos cercanos
presentes en la estructura proteica. Los aminoácidos, a medida que van siendo
enlazados durante la síntesis de proteínas y gracias a la capacidad de giro de sus
enlaces, adquieren una disposición espacial estable, la estructura secundaria.
Existen dos tipos de estructura secundaria:
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α – hélice: se forma al enrollarse helicoidalmente sobre sí misma la
estructura primaria. Se debe a la formación de enlaces de hidrógeno entre el
grupo carbonilo (–C=O) de un aminoácido y el grupo amino (–NH–) del
cuarto aminoácido que le sigue.
Conformación β: en esta disposición los aminoácidos no forman una hélice
sino una cadena en forma de zigzag, denominada disposición en lámina
plegada. Se encuentra estabilizada por la formación de puentes de
hidrógeno intracatenarios.
• Estructura Terciaria: informa sobre la disposición de la estructura secundaria de
un polipéptido al plegarse sobre sí misma originando una conformación globular. Trata
sobre las interacciones entre aminoácidos lejanos presentes en la estructura proteica.
En definitiva, es la estructura primaria la que determina cuál será la secundaria y
por tanto la terciaria.
Esta conformación globular facilita la solubilidad en agua y así realizar funciones
de transporte, enzimáticas, hormonales, etc.
Esta conformación globular se mantiene estable gracias a la existencia de
interacciones entre los radicales R de los aminoácidos.
Aparecen varios tipos de interacciones:
El puente disulfuro entre los radicales de aminoácidos que tienen azufre.
Los puentes de hidrógeno.
Las interacciones electrostáticas.
Las interacciones hidrófobas e hidrofílicas.
• Estructura Cuaternaria: esta estructura informa de la unión, mediante enlaces
débiles (no covalentes) de varias cadenas polipeptídicas con estructura terciaria, para
formar un complejo proteico. Cada una de estas cadenas polipeptídicas recibe el
nombre de protómero.
El número de protómeros varía desde dos como en la hexoquinasa, cuatro como en
la hemoglobina, o muchos como la cápsida del virus de la poliomielitis, que consta de
60 unidades proteicas.
3. PROPIEDADES DE PROTEÍNAS
a) Especificidad: se refiere a su función; cada una lleva a cabo una determinada
función y la realiza porque posee una determinada estructura primaria y una
conformación espacial propia; por lo que un cambio en la estructura de la proteína
puede significar una pérdida de la función. Además, no todas las proteínas son iguales
en todos los organismos, cada individuo posee proteínas específicas suyas que se
ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de órganos transplantados.
b) Desnaturalización: consiste en la pérdida de todas las estructuras, con
excepción de la primaria, ya que se rompen las interacciones forman dichas estructuras.
Todas las proteínas desnaturalizadas tienen la misma conformación, muy abierta y con
una interacción máxima con el disolvente, por lo que una proteína soluble en agua
cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita.
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ACTIVIDADES
I. REACCIONES DE COLORACIÓN
1) Reacción del Biuret:
Fundamento: esta reacción es característica de los péptidos y de las proteínas ya
que el reactivo reacciona con el enlace peptídico.
El Cu2+, en medio fuertemente alcalino, se coordina con los electrones libres que
posee el nitrógeno del enlace peptídico, formando un complejo de color violeta. La
intensidad de color es proporcional a la concentración de proteína presente en la
solución.
a) Colocar 3 ml de la solución proteica en un tubo y añadir 0,5 ml de solución
de NaOH al 40 %.
b) Agitar suavemente.
c) Agregar 3 o 4 gotas de solución del Biuret y agitar.
d) Observar la aparición del color.
2) Reacción Xantoproteica:
Fundamento: se produce la nitración de los anillos bencénicos presentes en los
aminoácidos triptófano, fenilalanina y tirosina, obteniéndose nitrocompuestos de color
amarillo.
La adición de ácido nítrico concentrado a la solución proteica generalmente
produce la formación de un precipitado amarillo que cambia al anaranjado cuando se
calienta la solución.
a) En un tubo de ensayo colocar 2 ml de la solución de proteína.
b) Añadir 1 ml de HNO3 concentrado.
c) Calentar a baño maría durante un minuto.
d) Dejar enfriar y añadir lentamente 1 o 2 ml de solución de NaOH al 40 %.
e) Observar el cambio.
3) Reconocimiento del Triptofano:
Fundamento: implica la reacción del grupo indol del triptófano con el ácido
glioxílico, en presencia de ácido sulfúrico concentrado.
a) Colocar en un tubo de ensayo 3 ml de solución proteica.
b) Agregar 2 ml de ácido acético previamente “activado” por exposición al sol
durante un día (en frasco incoloro).
c) Por las paredes del tubo agregar 3 ml de H2SO4 concentrado (tómense las
precauciones correspondientes al manejo de este ácido).
d) No agitar, para observar la aparición de un anillo coloreado en la interfase.
4) Reconocimiento de Aminoácidos con Azufre:
Fundamento: se pone de manifiesto por la formación de un precipitado negruzco
de sulfuro de plomo. Se basa esta reacción en la separación, mediante un álcali, del
azufre de los aminoácidos, el cual al reaccionar con una solución de acetato de plomo,
forma el sulfuro de plomo.
a) En un tubo de ensayo colocar 3 ml de la solución proteica.
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b) Agregar 3 a 5 gotas de solución de acetato de plomo al 5 % y una cantidad
de NaOH al 40 % como para redisolver el precipitado que se forma.
c) Calentar a baño maría. Si hay algún aminoácido azufrado, aparece
coloración negra por la formación de sulfuro de plomo.
II. REACCIONES DE PRECIPITACIÓN
1) Acción del Calor:
Fundamento: muchas proteínas se desnaturalizan por calor, que afecta las
interacciones débiles como enlaces de hidrógeno. El cambio es abrupto, la pérdida de la
estructura en una parte de la proteína desestabiliza el resto.
a) Colocar en un tubo de ensayo 3 ml de la solución de proteína.
b) Agregar 5 gotas de ácido acético diluido.
c) Agregar 1 o 2 gotas de solución de NaCl al 5 %.
d) Hervir suavemente.
e) La formación de un coágulo blanco indica la presencia de albúminas.
2) Precipitación por Ácidos:
Fundamento: los pHs extremos causan desnaturalización porque áreas de la
molécula proteica adquieren cargas, causando repulsión, otras áreas pierden cargas que
estaban involucradas en mantener la estructura.
a) Colocar 3 ml de la solución de proteína en el tubo de ensayo.
b) Añadir 1 ml de solución de ácido nítrico ácido pícrico (o de otro ácido,
como ser el ácido pícrico, ácido tricloroacético, etc.).
c) Observar el precipitado que se forma.
3) Acción del Alcohol:
Fundamento: los disolventes orgánicos interaccionan con el interior hidrofóbico
de las proteínas y desorganizan la estructura terciaria, provocando su desnaturalización
y precipitación.
a) En un tubo, agregar 3 ml de la solución proteica y una gota de HCl
concentrado.
b) Agregar 2 ml de alcohol puro.
c) Observar la turbidez.
CUESTIONARIO
1. ¿Qué son los aminoácidos? ¿En qué forma se presentan en la naturaleza?
2. Esquematice una unión peptídica. ¿A qué se denomina péptido?
3. ¿Cuáles son las diferentes estructuras de las proteínas? Indique brevemente
qué indica cada una de ellas.
4. ¿A qué se denomina especificidad y desnaturalización de una proteína?
5. Esquematice las reacciones que hará en el presente laboratorio, indicando el
fin de cada una de ellas.
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BIBLIOGRAFÍA
Morrison, Boyd. Química Orgánica. Fondo Educativo Interamericano. S.A.
México. 1996.
Fox, Mary. Química Orgánica. Segunda edición. Addison Wesley. México.
2000.
Blanco, A. Química biológica. Séptima edición. Editorial El Ateneo.
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