3. Protenas

Todas las protenas estn compuestas de los elementos carbono, nitrgeno, oxgeno e hidrgeno. La mayora de las protenas tambin contiene azufre , y algunas tienen fsforo y otros elementos como hierro, cinc o cobre. Las protenas son polmeros grandes, y al hidrolizarse producen unidades monmeras llamadas aminocidos. El peso molecular de la mayor parte de ellas varia de 12000 a un milln o ms, comparadas con otros compuestos, cuyos pesos moleculares estn por lo general debajo de 1000. Este gran tamao le da a las protenas propiedades coloidales.Debido a su naturaleza tan variada las protenas pueden ser clasificadas de varias maneras. Pueden ser divididas en dos clases principales: protenas simples, que producen solo aminocidos al hidrolizarse, y protenas conjugadas, que producen aminocidos y otras sustancias orgnicas e inorgnicas cuando se hidrolizan. Estas otras sustancias se llaman grupos prostticos. Una segunda clasificacin se basa en las caractersticas fsicas de la molcula de la protena. Las protenas globulares son solubles en agua, frgiles y tienen funciones activas, como la de catalizar reacciones (en el caso de las enzimas) y la de transportar otras sustancias (como la hemoglobina).Las protenas fibrosa son insolubles en agua, son fsicamente fuertes y tienen una funcin estructural o protectora. Las queratinas del pelo, piel y uas, los colgenos de los tendones, piel y sedas, son ejemplos de protenas fibrosas. La importancia biolgica de las protenas es resultado de su amplia variedad e funciones. Las protenas constituyen la principal fuente diettica de nitrgeno y azufre para el cuerpo.

Estructura de las Protenas

Estructura Primaria: La secuencia de los aminocidos y el enlace peptdico. La estructura primaria de una protena es dada por la secuencia de aminocidos en la misma. Estos se encuentran unidos por enlaces covalentes llamados enlaces peptdicos. El enlace peptdico es un enlace formado por la unin del grupo carboxilo de un aminocido y el grupo amino de otro, por eliminacin de agua(es una reaccin de condensacin), figura 3.1.

Figura 3.1. Formacin del enlace peptdico.

El enlace peptdico es estable frente a cambios en el pH, solventes o concentraciones de sales. Puede romperse solo mediante hidrlisis cida o bsica, o por enzimas especficas, dos aminocidos sujetos por un enlace peptdico forman un dipptido, tres aminocidos forman un tripptido y ms de tres forman un polipptido. El glucagon con 21 aminocidos se considera un pptido grande. El glutatin que tiene un papel importante en las reacciones deoxidacin-reduccin, es un tripptido. 1Estructura Secundaria. Es el arreglo espacial local de los tomos del esqueleto de un polipptido sin considerar la conformacin de sus cadenas laterales, la estructura secundaria es mantenida por puentes de hidrgeno entre el oxgeno y el nitrgeno involucrados en los enlaces peptdicos de aminocidos colocados uno arriba de otro. El enlace peptdico tiene una estructura plana, rgida que es

consecuencia de interacciones de resonancia que le dan 40 % de carcter de doble enlace, esta estructura es la que le permite establecer puentes de hidrgeno.Por otro lado, Pauling y Corey tambin determinaron que los grupos peptdicos asumen una configuracin trans, es decir, los carbonos alfa sucesivosestn en lados opuestos del enlace peptdico que los une.Pueden existir varios tipos de estructura secundaria; entre ellos destacan dos: la alfa hlice, en la que los aminocidos de la cadena polipeptdica se presentan formando una especie de cilindro orientado a la derecha y la lmina beta plegada, en la que los aminocidos se acomodan de manera paralela o antiparalela entre si por puentes dehidrgeno. 10Estructura Terciaria: Protenas globulares. La estructura terciaria es la estructura tridimensional de las protenas globulares. A pH y temperaturas normales, cada protena tomar una forma que es energticamente la ms estable, dada la secuencia especifica de aminocidos y los diversos tipos de interacciones que pueden estar relacionadas. Esta forma se llama estado nativo o configuracin nativa de la protena. En general, las protenas globulares se hallan muy plegadas en una forma compacta y esfrica.Puentes bisulfuros. Los puentes bisulfuros son interacciones que incluyen enlaces bisulfuros entre las molculas del aminocido cistena. Este enlace de bisulfuro se puede formar entre dos cistenas de diferentes cadenas de aminocidos, enlazando de esta manera las dos cadenas para formar un material tan fuerte y resistente como la queratina.Interacciones hidrofbicas. Las interacciones hidrofbicas tienen lugar entre las cadenas laterales no polares de los aminocidos en la molcula de protena, y son quizs las interacciones ms importantes para determinar la conformacin de las mismas.

Estructura Cuaternaria: Dos o ms cadenas polipeptdicas. La estructura cuaternaria de una protena representa el modo como las cadenas polipeptdicas y los grupos prostticos, se adaptan juntos en protenas que contiene ms de una cadena. Los enlaces por puente de hidrgeno, las interacciones hidrfobas y los puentes salinos pueden verse relacionados para mantener las cadenas en su posicin. La hemoglobina es un ejemplo de una protena que contiene ms de una cadena polipeptdica, figura 3.2.

Desnaturalizacin

Diversos cambios en el medio ambiente de una protena, puede desorganizar la compleja estructura secundaria, terciaria o cuaternaria de la molcula. La desorganizacin del estado inactivo se llama desnaturalizacin. Este proceso implica el desplegamiento de la molcula de la protena, que se queda desordenada y a su vez pierde su actividad biolgica. La desnaturalizacin puede o no ser permanente; en algunos casos la protena regresa a su estado inactivo, al retirar el agente desnaturalizador. La desnaturalizacin puede tambin dar como resultado la coagulacin. Los agentes desnaturalizantes son de diferentes tipos:a) pH: Los cambios en el pH tiene su mayor efecto desorganizador sobre los enlaces por puente de hidrgeno y los puentes salinos. Por ejemplo el polipptido polilisina, con pH cido sus cadenas laterales estn cargadas positivamente y se rechazan entre si haciendo que la molcula se desestabilice, mientras que a pH bsico las cadenas laterales son neutras, por lo tanto no se rechazan y la molcula toma la forma de -hlice. La exposicin de las protenas a cidos o bases fuertes durante largos perodos de tiempo, produce la hidrlisis de la cadena peptdica.

b) Calor: El calor causa un aumento en la vibracin trmica de la molcula, desorganizando los enlaces por puentes de hidrgeno y los puentes salinos. Luego de un ligero calentamiento, la protena recobra por lo comn su estado nativo. Sin embargo un calentamiento excesivo da por resultado la desnaturalizacin y coagulacin irreversible de la protena (como sucede por ejemplo al cocer el huevo).c) Solventes Orgnicos: Los solventes orgnicos, como el alcohol o la acetona, pueden formar enlaces por puentes de hidrgeno con molculas de protenas, las cuales compiten con los enlaces por puente de hidrgeno que se producen naturalmente en las protenas. Esto causa desnaturalizacin y coagulacin.d) Iones de Metales Pesados: Los iones de metales pesados, como el Pb2+, Hg2+ y Ag+, pueden desorganizar los

puentes salinos naturales de una protena, al formar puentes salinos propios con estas, el resultado es por lo comn la coagulacin de las protenas.e) Reactivos de Alcaloides: Los reactivos de alcaloides, como los cidos pcrico o tnico, afectan, los puentes salinos y enlaces por puente de hidrgeno, causando la precipitacin de las protenas. f) Agentes Reductores: Los agentes reductores desorganizan los puentes bisulfuro formados entre las molculas de cistena, por ejemplo lospermanentes para el cabello operan reduciendo y desorganizando los puentes bisulfuro en el pelo, cuando este se ha rizado, se aplican oxidantes y se forman nuevos puentes bisulfuros.g) Radiacin: La radiacin no ionizante, es similar al calor en sus efecto sobre las protenas. Por ejemplo, la luz ultravioleta quema la piel causando las quemaduras por el s

UNIVERSIDAD VERACRUZANA LABORATORIO DE BIOQUMICA

PRCTICA No. 3

PROPIEDADES QUMICAS DE LAS PROTENAS

NOMBRE: Aldo Edel Gonzlez Contreras FECHA: Abril 27, 2015

OBJETIVOS:Determinar la presencia de protenas mediante reacciones de identificacin especficas.

FUNDAMENTO

En esta prctica se verificarn reacciones de desnaturalizacin y precipitacin de protenas, que tienen importancia en mtodos se separacin de algunas protenas o explican los efectos del calor o los metales pesados y cidos sobre la actividad de las mismas.

a) Precipitacin de Protenas con Etanol y Acetona. La adicin de disolventes orgnicos neutros miscibles con el agua, particularmente etanol o acetona disminuye la solubilidad de la mayor parte de las protenas globulares en el agua de tal manera que precipitan de su disolucin incrementando la fuerza de

atraccin entre las cargas opuestas, disminuyendo de este modo el grado de ionizacin de los grupos R de la protena.b) Precipitacin de las Protenas por Metales. Las protenas forman sales insolubles con algunos iones metlicos. Esta reaccin es til para eliminar las protenas, de una solucin. En presencia de cationes de metales pesados se forman sales de proteinato metlico que pueden ser solubles o insolubles segn la naturaleza del metal. En general, las sales protenicas de Na, K y Mg son solubles, pero las de Hg, Pb, Cu y Zn son insolubles.c) Precipitacin Salina. Las sales neutras ejercen efectos pronunciados sobre la solubilidad de las protenas globulares de tal manera que a medida que la fuerza inica aumenta la solubilidad de una protena comienza a disminuir.d) Precipitacin de las Protenas por los cidos. Cuando las soluciones de protenas se acidifican, adquieren una carga negativa positiva. Las protenas actan como base y pueden formar sales con los cidos o los aniones que se le aadan. Algunas de stas sales resultan insolubles. Se utilizan cidos como el tngstico tanto para aislar protenas como para quitarlas de soluciones.e) Prueba de Biuret para Enlaces Peptdicos. En la prueba de Biuret el sulfato alcalino de cobre reacciona con compuestos que contienen dos o ms enlaces peptdicos dando un complejo de coloracin violeta. La intensidad del color obtenido es una medida del nmero de

enlaces peptdicos presentes en la protena. La reaccin no es absolutamente especfica para los enlaces peptdicos, ya que cualquier compuesto que contenga dos grupos carbonlos unidos por un tomo de nitrgeno o de carbono da un resultado positivo.La reaccin de Biuret debe su nombre a que tambin es positiva con la biurea, por poseer un enlace peptdico. El color se debe a la formacin de un complejo de coordinacin del cobre con cuatro tomos de N peptdico. El mtodo de Biuret es muy til por ser mucho ms sencillo que el clsico mtodo de Kjehldalh.

son sensiblesalos agentesdesnaturalizantes;enocasiones estaf) Desnaturalizacin por Calor y pH Extremos. La desnaturalizacin de las protenas implica modificaciones, en grado variable, de su estructura original o nativa, con la consiguiente alteracin o desaparicin de sus funciones. El fenmeno puede producirse por una diversidad de agentes fsicos: Calor, radiaciones ultravioleta, altas presiones, o qumicos, como los cidos, los lcalis, la urea y la sustancias con actividad de detergente. Las uniones disulfuro tambin

alteracin es reversible cuando se elimina el agente agresivo.La ruptura de los puentes de hidrgeno puede causar la desnaturalizacin y un menor plegamiento de la cadena peptdica. En las protenas desnaturalizadas estn disminuidas la solubilidad, la viscosidad, la velocidad de difusin y la facilidad con que se cristalizan.Los cambios fsicos coinciden con modificaciones qumicas: cuando se rompen los puentes disulfuro se ponen en libertad grupos SH con sus propiedades caractersticas; al desplegarse las cadenas pueden aparecer otros grupos activos o funcionales. Siendo la conformacin de la molcula protenica la base principal de su actividad fisiolgica, al desnaturalizarse se

pueden desarreglar los grupos que determinan su actividad funcional y de esta manera, se alteran sus caractersticas fisiolgicas. Por ejemplo, las globulinas del suero humano desnaturalizadas pierdensus funciones de anticuerpos.17,18,21

MATERIAL Y PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

MATERIAL DE LABORATORIO:- Papel filtro- 1 Pipeta graduada de 10 ml- 3 pipetas graduadas de 5 ml- 1 Gradilla- 12 Tubos de ensaye 13 x 100- Bao de agua hirviendo- Embudo de filtracin- 1 Vaso de precipitados de 250 ml

MATERIAL BIOLGICO:- Clara de huevo diluida 1:5 con agua destilada.

REACTIVOS:(Para su preparacin vase la preparacin de soluciones).- Etanol al 95%- HgCl2 al 5%- AgNO3 al 5%- Disolucin saturada de sulfato deamonio.- Ninhidrina.- Disolucin de sulfato de amonio al 50%- Disolucin de sulfato de amonio al 10%- Albmina, casena, gelatina y peptona al0.5 %- Solucin de tungstato de sodio- Solucin de albmina 1%- cido pcrico- cido tricloroactico- cido actico diluido- cido sulfosaliclico- cido clorhdrico 0.1 N- cido clorhdrico (1 mol/l)- cido ntrico concentrado.- Hidrxido de sodio 0.1 N

- Hidrxido de sodio al 40 %- Hidrxido de sodio (1 mol/l)- Sulfato de cobre al 1 %

a) Precipitacin de Protenas con Etanol y Acetona.MTODO:1. A 2 ml de la clara de huevo diluida agregue 2 ml de alcohol al 95%.2. Anote el resultado observado.

b) Precipitacin de las Protenas porMetales.MTODO:1. Prepare dos tubos con 1 ml de clara de huevo diluida cada uno.2. Agregue a uno de ellos 5 gotas deAgNO3 al 5% y al otro 5 gotas de HgCl2 al5%.3. Mezcle bien y anote el resultado.

c) Precipitacin Salina.MTODO:1. Pese exactamente 3 papeles filtro y anote los pesos.2. Tome 2 ml de clara de huevo diluida, dilyalos en 2 ml de agua.3. Agregue agitando 2 ml de disolucin saturada de sulfato de amonio.4. Filtre a travs de uno de los papeles filtros previamente pesados.5. En el filtrado determine la presencia de protenas con ninhidrina.6. Repita el procedimiento con otros 2 ml de clara de huevo diluida utilizando disolucin al 50% de sulfato de amonio, y con otros 2 ml utilizando disolucin de sulfato de amonio al 10%.7. Deje secar perfectamente los papeles, y pselos.8. Anote los pesos de los 3 precipitados obtenidos, que han quedado retenidos en los papeles filtro.

d) Precipitacin de las Protenas por loscidos.MTODO:1. Aada algunas gotas de solucin de tungstato de sodio a 3 ml de solucin de albmina al 1%2. Acidifique sta solucin con cido actico diluido.3. Sin emplear tungstato repita el experimento con cido pcrico, tricloroactico o sulfosaliclico y se someten algunas de las protenas disponibles a estos reactivos. No es necesario aadir cido despus. Vuelve a disolverse alguno de los precipitados protenicos.

e) Prueba de Biuret para EnlacesPeptdicos. MTODO:1. A 2 ml de la muestra agregue 5 gotas de sulfato de cobre.2. Aada 2 ml de NaOH al 40 %.3. Mezcle vigorosamente y observe los colores formados.

f)) Desnaturalizacin por Calor y pH Extremos.MTODO:1. En 4 tubos de ensaye coloque 5 ml de cada una de las protenas y agregue 0.5 ml de HCl 0.5 de NaOH y 0.5 ml de agua.2. Coloque los tubos en el bao de agua hirviendo durante 10 minutos y enfre a temperatura ambiente.3. Ajuste los tubos cidos y alcalinos hasta la neutralidad agregando lcali o cido segn sea necesario.4. A 2 ml de la solucin de protena, agregue lentamente por las paredes del tubo 2 ml de HNO3 concentrado hasta que se formen dos capas.5. Mezcle cuidadosamente los 2 lquidos y observe.9,16,21

HOJA DE RESULTADOS

NOMBRE: GRUPO: FECHA:

1.- Anota tus observaciones en el siguiente cuadro:

ReaccinObservaciones

a) Precipitacin con etanol y acetona.

b) Precipitacin de las protenas pormetales.

c) Precipitacin salina.

d) Precipitacin de las protenas por los cidos.

e) Prueba de Biuret para enlaces peptidicos.

f) Desnaturalizacinpor calor

ph extremos

DISCUSIN DE RESULTADOS CONCLUSIONESPREGUNTAS PRELABORATORIO

1.- Qu son las protenas?Las protenas son biopolmeros (macromolculas orgnicas), de elevado peso molecular, constituidas bsicamente C, H, O y N; aunque pueden contener tambin S y P y, en menor proporcin, Fe, Cu, Mg, Y, etc...

2.- En qu consiste la desnaturalizacin de las protenas?

Cuando la protena no ha sufrido ningn cambio en su interaccin con el disolvente, se dice que presenta unaestructura nativa- Se llamadesnaturalizacinde las protenas a la prdida de las estructuras de orden superior(secundaria, terciaria y cuaternaria), quedando la cadena polipeptdica reducida a un polmero estadstico sin ninguna estructura tridimensional fija.

La desnaturalizacin provoca diversosefectosen la protena: Cambios en las propiedades hidrodinmicasde la protena: aumenta la viscosidad y disminuye el coeficiente de difusin Una drsticadisminucin de su solubilidad, ya que los residuos hidrofbicos del interior aparecen en la superficie prdida de las propiedades biolgicas

3.- Describe la diferencia entre una protena simple y una conjugada.

Las protenas simples estn formadas por aminocidos como la ubiquitina (formada por 53 aminocidos). Las protenas simples o holoprotenas son aquellas que al hidrolizarse producen nicamente aminocidos. Las protenas conjugadas adems de la cadena polipeptdica contiene un componente no aminoacdico llamado grupo prosttico (azcar, lpido, cido nucleico, etc.) Las protenas conjugadas o heteroprotenas son protenas que al hidrolizarse producen tambin, adems de los aminocidos, otros componentes orgnicos o inorgnicos. la porcin no proteica de una protena conjugada se denomina grupo prosttico.

CUESTIONARIO

1.-Escriba la reaccin de formacin de biurea por calentamiento de la urea.2.-Escriba la frmula del complejo de coordinacin de la biurea con los iones Cu+2.3.-Describe el mtodo calorimtrico para evaluar protenas basndose en laformacin de complejos tipo Biuret.4.-Las protenas pueden clasificarse segn sus funciones biolgicas en:

5.-Cul de las siguientes protenas tiene una estructura cuaternaria? Explica tu respuesta.a) -quimotripsina b) hemoglobinac) insulinad) mioglobina e) tripsina

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAShttp://www.ehu.eus/biomoleculas/proteinas/desnaturalizacion.htmhttp://www.um.es/molecula/prot01.htm