Propiedades físicas y acido-básicas de los aminoácidos

Erika Patricia Caicedo Yela1, Tatiana Patricia Valencia Murcia2

1Departamento de Ciencias, Facultad de Ingeniería y Administración. Programa de Ingeniería Ambiental, 2Departamento de Ciencias, Facultad de Ingeniería y Administración. Programa de Ingeniería Ambiental. Laboratorio de Bioquímica, Departamento de Ciencias Básicas, Facultad de Ingeniería y Administración, Universidad Nacional de Colombia Sede Palmira.

Febrero 10 de 2015

Resumen

El presente informe fue desarrollado con el objetivo de brindar explicación a la práctica enfocada en el fenómeno de solubilizacion de algunos aminoácidos en determinados solventes, dados los resultados obtenidos se busca proveer una explicación sustentada teóricamente que de explicación a los resultados hallados por experimentación.

Introducción

Los aminoácidos, compuestos orgánicos que poseen propiedades acidas y básicas debido a que contienen grupos aminos y carboxilos, se caracterizan por su facilidad para solubilizarse en medios acuosos pero solo una ligera solubilidad en solventes orgánicos, además de sus puntos de fusión altos, ya que se requiere alta energía para romper los enlaces iónicos.También se conoce que los aminoácidos en soluciones neutras existen como iones doblemente cargados, ya que el –NH3

+ hace que el grupo COOH pierda un protón, es por esto que se habla de los aminoácidos como ácidos fuertes.La práctica de laboratorio busca que identifiquemos y analicemos estas propiedades de los aminoácidos, las cuales pueden verse afectadas si la cadena lateral R, que hace parte de los aminoácidos, contiene grupos ionizables.

Materiales y métodos

Acido Glutamico Alanina

1

Asparagina Triptófano

Glicina

La práctica de laboratorio se divide en dos fases: el análisis de solubilidad de aminoácidos y la titulación de aminoácidos, cada una con sus respectivos materiales y métodos, así:

Solubilidad de Aminoácidos:

Materiales Métodos

Glicina H2OAlanina HCl 0.1MTriptófano NaOH 0.1MAsparagina EtanolÁcido glutámico CHCl3

Medición de la cantidad requerida de aminoácidos. Adición de los solventes. Análisis de solubilidad.

Titulación de un Aminoácido:

Materiales Métodos

Glicina HCl 100 MmBureta Medidor de pHAlanina NaOH 100 mmol/l

En el Erlenmeyer adicionar 10 ml del aminoácido seguido de 10 ml de HCl 100 mM. Estandarizamos el medidor de pH y determinamos el pH de la solución repitiendo el procedimiento conforme adicionamos la base hasta que el pH se aproxime a 12.0. Determinamos los pK usando las curvas obtenidas y los comparamos con los valores teóricos. Calculamos los PI.

Resultados

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1. Solubilidad de Aminoácidos.

Tabla 1: Resultados de la Experimentación de Solubilidad de Aminoácidos.

Muestra H2O HCl 0.1M NaOH 0.1M Etanol CHCl3Acido Glutamico

Soluble Soluble Soluble Insoluble Insoluble

Alanina Soluble Soluble Soluble Insoluble InsolubleAsparagina P/Soluble Soluble Soluble Insoluble InsolubleTriptófano Soluble Soluble Soluble Insoluble InsolubleGlicina Soluble Soluble Soluble Insoluble Insoluble

2. Titulación de un Aminoácido.

Tabla 2: Titulación de Glicina

Volumen NaOH (mL) pH0mL 1.711mL 1.832mL 1.963mL 2.114mL 2.255mL 2.426mL 2.617mL 2.908mL 3.389mL 7.5410mL 8.3211mL 8.6312mL 8.8313mL 9.0614mL 9.2015mL 9.3716mL 9.5517mL 9.7418mL 9.9519mL 10.2720mL 10.6621mL 10.9722mL 11.1723mL 11.3024mL 11.4025mL 11.47

Gráfica 1: Titulación de la Glicina

3

0 5 10 15 20 25 300

2

4

6

8

10

12

14

Titulación de la Glicina

ml de NaOH

pH d

e la

sol

ució

n

Tabla 3: Titulación de Alanina Volumen NaOH (mL) pH

0mL 2.731mL 2.872mL 3.003mL 3.134mL 3.305mL 3.496mL 3.707mL 4.108mL 8.259mL 9.5510mL 9.9311mL 10.1712mL 10.3713mL 10.5614mL 10.7315mL 10.9116mL 11.1217mL 11.3918mL 11.75

Gráfica 2: Titulación de la Alanina

4

pK2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200

2

4

6

8

10

12

14Titulación de la Alanina

ml de NaOH

pH d

e la

sol

ució

n

Análisis de Resultados.

Durante la práctica de laboratorio se utilizaron cincos aminoácidos distintos: según su naturaleza química y estructura se clasifican en: dos aminoácidos neutros no polares como lo son la alanina y glicina, Un neutro aromático siendo este el triptófano, un neutro polar, Asparagina y uno acido, acido glutamico; siendo estas características importantes para explicar porque se solubilizaron o no en los solventes utilizados durante la práctica.

Se pudo evidenciar a partir de los resultados experimentales que en los aminoácidos utilizados durante la práctica se presentaba una alta tasa de solubilidad en solventes inorgánicos, caso contrario a los solventes orgánicos, en los cuales solo un aminoácido presente un ligero fenómeno que podría ser tomado como solubilidad parcial. La capacidad de solubilizar los aminoácidos en diversos compuestos se explica por el carácter de cada uno de ellos, sus grupos carboxilo y amino y por el tamaño de la cadena que precede al compuesto, según el tamaño y la longitud de la misma también se puede presentar una mayor o menor solubilidad según sea el caso y el solvente que se utilice.

La solubilidad en agua se determina a partir de la capacidad de forman puentes de hidrogeno con los compuestos de cada aminoácido y su carácter polar. En el caso de los aminoácidos utilizados, algunos eran solubles en agua. Algo importante que destacar fue el comportamiento del triptófano en el cual se pudo observar poca solubilidad debido a la presencia de grupos aromáticos, por lo cual se requeriría la influencia de catalizadores para producir una reacción más agresiva que contrarreste el anillo, lo abra para quedar más expuesto al solvente y así lograr una completa disolución del compuesto.

Los aminoácidos utilizados en la práctica de laboratorio muestra alta solubilidad con NaOH y HCl, debido a los puentes de hidrogeno que pueden establecerse entre los grupos carboxilo y amino, de los aminoácidos y el hidrogeno de cada uno de los compuestos.Para el caso del etanol y el cloroformo, (compuestos orgánicos en los cuales no se logró solubilizar aminoácidos) se puede expresar sus características en términos de polaridad de la estructura molecular que para el etanol es distinta a la de los aminoácidos, y en el caso del cloroformo contiene elementos electronegativos que contribuyen a acidificar el medio.

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Ya pasando al análisis de las titulaciones correspondientes, las cuales fueron realizadas con Glicina y Alanina, podemos decir que en ambos aminoácidos la correspondiente grafica nos muestra dos zonas de amortiguamiento por lo que podemos inferir que las sustancias tienen dos momentos en los se ionizan.

Con respecto a la Glicina, requirió de 25 ml de NaOH para alcanzar un pH de 11.47 mientras que la Alanina demandó tan solo 18 ml de base para alcanzar un pH de 11.75.

Respuesta a las preguntas

1. Realizar la tabla de datos de titulación.

Tabla de titulación de Glicina: página 3Tabla de titulación de Alanina: página 4

2. Realizar grafica de pH vs Volumen de NaOH (mL).

Grafica pH vs V.NaOH de Glicina: página 4Grafica pH vs V.NaOH de Alanina: página 5

3. Determinar los valores pKa y pI a partir de la gráfica.

pI=Pka1−Pka2

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a) Glicina pKa1≈[1.83, 2.9] pKa2 ≈ [8.83, 10.97] pI ≈ 7.94

b) Alanina pKa1 ≈ [2.87, 3.7] pKa2 ≈ [9.55, 10.91] pI ≈ 8.25

4. Comparar los valores experimentales de pKa y pI con los reportados en literatura.

Al comparar los valores de pKa y pI experimentales con los valores reportados en literatura, si nos coinciden los valores de pKa ya que si están dentro de los valores establecidos en los rangos aproximados, sin embargo los valores de pI teóricos difieren de los reportados, sin que podamos establecer una razón para ello.

5. Escribir las estructuras de las especies iónicas en cada punto de la titulación.

6

Estructura Iónica de la Alanina.

Estructura Iónica de la Glicina

Conclusiones

Los Aminoácidos los compuestos orgánicos que debido a la presencia de dos grupos funcionales presentan características anfipaticas, esto les atribuye características químicas muy diversas en las cuales influye, el pH de sus dos grupos funcionales, el tamaño del R, la complejidad de la estructura. Además, tiene gran importancia el medio en el que se encuentre el aminoácido, ya que dependiendo de este el aminoácido puede tender a generar estructuras iónicas.

Al realizar las titulaciones correspondientes a los aminoácidos asignados se puede concluir que las gráficas resultantes de los datos obtenidos son muy similares a las ya conocidas, con unas mínimas diferencias que seguramente serán producto de errores de medición o alguna propiedad que haya sufrido algún cambio. Aun así las gráficas nos muestran las zonas de amortiguamiento donde el pH llega a un valor equivalente a pKa, y que a la vez nos puede proporcionar un valor aproximado del pI.

Por otro lado es de resaltar que la diferencia en volumen de base usado para titular la Glicina y el utilizado para la Alanina podría asociarse a la estructura de las mismas, pues al verlas podemos darnos cuenta que la cadena lateral en cada una es diferente ya que la glicina cuenta con un hidrogeno en ella y la Alanina cuenta

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con un grupo metilo, así pues estos grupos pueden influir en el resultado obtenido en la titulación, sin descartar otro tipo de influencia externa durante el procedimiento.

Referencias Bibliográficas

1. Anónimo. Quimitube. El Comportamiento Acido-Base de los Aminoácidos. Recuperado de: http://www.quimitube.com/el-comportamiento-acido-base-de-los-aminoacidos. Consultado el 14 de febrero de 2015

2. Bohinsky, R., Bioquímica, Quinta Edición, editorial Pearson Educación, México, 1991, Pág. 63-75

3. Hicks, Juan. Bioquímica, segunda edición, editorial Mc Graw Hill, México, 2007. Pág. 54-59

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