UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
CENTRO UNIVERSITÁRIO NORTE DO ESPÍRITO SANTO
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Relatório n°1: Propriedades ácido-base de
Relatório n°1: Propriedades ácido-base de aminoácidosaminoácidos
Nome do alun
Nome do aluno (a): Skarllathy J. J. C. do (a): Skarllathy J. J. C. de Carvalho.e Carvalho. Professor (a): Carolina Fortes Rigos.
Professor (a): Carolina Fortes Rigos. Código da Disciplina: D
Código da Disciplina: DCN11431CN11431
11 de abril de 2014. 11 de abril de 2014.
1. RESUMO
O seguinte relatório tem como assunto as propriedades ácido-base dos aminoácidos. Por possuírem grupos amino e carboxila (grupos ionizáveis) capazes de receber e doar prótons, eles são capazes de realizar tampões. No procedimento experimental realiza-se a titulação potenciométrica do aminoácido de Glicina, utiliza-se um titulante básico e posteriormente um ácido, através dos valores obtidos de pH e concentração de OH- da
solução titulada, monta-se a curva de titulação para o aminoácido. Através da curva tem-se as regiões de grande capacidade tamponante, com seus respectivos valores de pK, compara-se esses valores com os valores que a literatura traz.
2. INTRODUÇÃO
AMINOÁCIDOS
Os aminoácidos são constituintes fundamentais das proteínas, são moléculas orgânicas ligadas ao mesmo átomo de
carbono (denominado de carbono α), um átomo de hidrogênio,
um grupo amina, um grupo carboxílico e uma cadeia lateral R (Figura 1) característica para cada aminoácido, essa cadeia lateral difere os aminoácidos em sua estrutura, tamanho, cargas elétricas e solubilidade em água1.
Nas proteínas são encontrados 20 aminoácidos (α aminoácidos) que são referidos
como aminoácidos primários2. Os carbonos α dos α-aminácidos (exceto a glicina) é um
centro quiral, porque se encontra ligado a 4 grupos diferentes, com isso essas moléculas são enântiomeras3. Eles são agrupados em cinco classes principais, tendo como base as propriedades dos seus grupos R, em particular a sua polaridade, ou tendência para
interagir com a água em pH biológico2. As classes são as seguintes:
Grupos R não-polares e alifáticos: Glicina; Alanina; Prolina; Valina; Leucina;
Isoleucina e Metionina.
Grupos R aromáticos: Fenilalanina; Tirosina e Triptofano.
Grupos R não-carregados, mas polares: Serina; Treonina; Cisteína; Asparagina e
Glutamina.
Grupos R carregados positivamente: Lisina; Arginina e Histidina. Grupos R carregados negativamente: Aspartato e Glutamato.
Figura 1. Estrutura geral dos aminoácidos. (Fonte: Revista Química Nova na Escola. 1
Equação 1.
Figura 5. Estrutura da Glicina. (Fonte: site Feira de Ciências)5
PROPRIEDADES ÁCIDO-BASE DE AMINOÁCIDOS
Quando um aminoácido é dissolvido em água, ele existe na solução como um íon dipolar, ou zwitterion (Figura 2). O zwitterion age tanto
como um ácido quanto como uma base.
A titulação de um aminoácido com uma base, iniciando a titulação com pH 1, faz com que o pH da solução aumente, e o grupo – COOH começa a liberar
íons H+ para o meio, originando a água. Elevando mais o pH, o grupo NH3+, começa a ter condições de liberar seu
H+ (Figura 3)4.
A curva de titulação dos aminoácidos está relacionada com a sua carga total. Por exemplo, no ponto de inflexão entre os dois patamares da curva de titulação (pH=5.97) da Glicina (Figura 4 e 5), ela é encontrada predominantemente na forma totalmente ionizada, mas a sua carga total é zero. O pH em que a carga total é zero tem o nome de Ponto Isoeletrônico (pI). Para um aminoácido diprótico, o PI pode ser calculado de acordo com a equação 1. A glicina tem carga total positiva a qualquer ponto abaixo do seu pI, e carga total negativa a qualquer ponto acima do seu pI.
Figura 2. Formas não-iônicas e zwitteriônicas. (Fonte: Adaptação no Paint.)
3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Materiais: - Erlenmeyer; - Bécker; - Pipeta volumétrica; - Bureta de 25 mL; - Agitador Magnético; - Barra Magnética; - pHmêtro. Reagentes: - Glicina 0,1 mol/L; - Água destilada;
- Solução de NaOH padronizada.
3.1 Procedimento: Titulação Potenciométrica de um Aminoácido:
Métodos:
Pipetou-se para um erlenmeyer 10 mL da solução de glicina 0,1 mol/L. Adicionou-se água destilada ao erlenmeyer em quantidade suficiente para cobrir o bulbo do eletrodo de vidro. Montou-se os materiais para a realização da titulação (Figura 6), na bureta
Figura 6. Esquema da titulação (Feito em Software ChemLab) Figura 5. Curva de titulação para a Glicina.
(Fonte: Livro Lehninger Príncipios de Bioquímica.)2
adicionou-se a solução de NaOH padronizada, e abaixo da bureta instalou-se o agitador magnético. Fez-se a titulação da solução de glicina sob agitação, desligando-o a cada medida de pH realizada. Realizou-se as medidas de pH a cada pequena quantidade de gotas do titulante inserida no erlenmeyer. Repetiu-se o mesmo procedimento, utilizando-se como titulante HCl 0,1 mol/L.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Titulação Potenciométrica da Glicina: Titulação com NaOH 0,1 mol/L.
Montou-se o equipamento necessário para a realização da titulação potenciométrica do aminoácido Glicina. Mediu-se o pH da solução inicial, e posteriormente iniciou-se a titulação medindo-se o pH a cada gota do NaOH 0,1 mol/L que caía no erlenmeyer (solução de glicina 0,1 mol/L), com o tempo aumentou-se essa variação de gotas, como pode ser verificado na tabela 1. A cada medida do pH da solução tomou-se o cuidado de
sempre estar limpando o bulbo do eletrodo de vidro, evitando-se erros nos resultados. Realizou-se a titulação até o término da solução de titulante na bureta, não sendo necessária nova reposição, pois até este ponto obteve-se um pH de 11,4 para a solução de Glicina.
Tem-se na tabela 1 os valores de pH da solução, seu respectivo pOH, a concentração de íons OH- e a quantidade de gotas do titulante inseridas na amostra.
4.2 Titulação Potenciométrica da Glicina: Titulação com HCl 0,1 mol/L.
Após a titulação da Glicina com o NaOH, trocou-se a bureta da titulação e a completou com HCl 0,1 mol/L. Realizou-se o mesmo procedimento da titulação da amostra com o NaOH.
Na tabela 2 tem-se os valores de pH da solução, seu respectivo pOH, a concentração de íons OH- e a quantidade de gotas de HCl inseridas na amostra.
Tabela 1: Valores de pH, pOH e concentração de OH- na solução de Glicina 0,1 mol/L, quantidade de gotas adicionadas do titulante na solução.
Tabela 2: Valores de pH, pOH e concentração de OH- na solução de Glicina 0,1 mol/L, quantidade de
4.3 Curva da titulação.
Montou-se a curva de titulação da Glicina (Figura 7) de acordo com os valores de pH obtidos nas titulações (tabela 1 e 2).
Figura 7. Gráfico da curva de titulação da Glicina 0,1 mol/L. Os pontos em triângulo são referentes aos valores de pK 1 e pK 2.
Observa-se no gráfico que há duas regiões em que o aumento do pH é mais lento, e é exatamente nessas regiões que ocorre o tampão. Na primeira região encontra-se o pK 1, calcula-se esse ponto através da média do pH da primeira região tamponante. Calculou-se o pK 1 considerando a faixa de pH entre 2,2 e 3,5 (símbolos esféricos na curva):
Antes desse ponto (2,85), tem-se na amostra apenas a forma iônica da glicina, que é a sua forma totalmente protonada. No pK 1, o grupo – COOH da glicina perde o seu próton, e então há duas formas com concentrações iguais presentes na solução. O
tampão nessa região ocorre devido a presença dessas duas formas:
0 2 4 6 8 10 12 1 . 5 8 E - 1 2 2 . 5 1 E - 1 2 5 . 0 1 E - 1 2 6 . 3 1 E - 1 2 1 . 2 6 E - 1 1 1 . 5 8 E - 1 1 1 . 5 8 E - 1 1 2 . 5 1 E - 1 1 1 . 5 8 E - 1 0 5 . 0 1 E - 0 8 1 . 5 8 E - 0 7 3 . 9 8 E - 0 7 7 . 9 4 E - 0 7 1 . 2 6 E - 0 6 2 . 0 0 E - 0 6 3 . 1 6 E - 0 6 3 . 9 8 E - 0 6 6 . 3 1 E - 0 6 6 . 3 1 E - 0 6 0 . 0 0 0 0 1 2 . 0 0 E - 0 5 3 . 1 6 E - 0 5 5 . 0 1 E - 0 5 0 . 0 0 0 1 2 5 8 9 3 0 . 0 0 0 3 9 8 1 0 7 0 . 0 0 0 6 3 0 9 5 7 0 . 0 0 1 0 . 0 0 1 5 8 4 8 9 3 0 . 0 0 1 9 9 5 2 6 2 p H [OH-]
Na segunda região tamponante, encontra-se o pK 2, o calculo é o mesmo do pK 1, retira-se a média do pH nessa região. Calculou-se o pK 2 considerando a faixa de pH entre 6,7 e 11,4 (símbolos triângulos na curva):
Esse ponto (9,05) da titulação corresponde à remoção de um próton do grupo – NH3+. E o tampão nessa região ocorre devido a presença das seguintes formas:
Na titulação há um ponto no pH que se encontra entre as duas regiões tamponantes, chamado de ponto isoelétrico (pI), nesse ponto a glicina está presente como um íon dipolar, ela está totalmente ionizada, mas sem carga elétrica líquida (carga zero). Para aminoácidos que não possuem grupos ionizáveis em sua cadeia lateral, assim como a glicina, calcula-se o pI da seguinte maneira:
Nesse ponto a glicina se encontra da seguinte forma: . Abaixo 5,95 a
carga elétrica líquida da glicina é positiva, e acima desse ponto ela é negativa. De acordo com os valores obtidos a equação de dissociação para esse aminoácido é o seguinte:
Encontrou-se na literatura os seguintes valores para o pK 1, pK 2 e pI, respectivamente: 2,34; 9,60; 5,972. Comparando esses valores com os encontrados no
procedimento prático, nota-se que os valores de pK 1 e pK 2são bem diferente, variando para ambos mais ou menos 0,5. Como essa variação para um é para mais (pK 1) e para o outro a mesma variação é para menos (pK 2), ao calcular o valor de pI, o qual é uma média de ambos os valores, observou-se um valor bem próximo do encontrado na literatura, variando apenas em 0,02.
5. CONCLUSÃO
Com o procedimento experimental realizado conclui-se que as propriedade ácido- base dos aminoácidos é de fundamental importância para o seres vivos, pois devido a essa propriedade eles agem como bons tampões fisiológicos, vendo-se que a manutenção do pH constante no organismo evita-se vários problemas em seu funcionamento.
Conclui-se também, que o método utilizado foi satisfatório na obtenção do pI, não sendo muito para os valores do pK 1 e pK 2, mas foram resultados coerentes com a literatura.
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. Revista Química Nova na Escola; Proteína: Hidrólise, Precipitação e um Tema para o Ensino de Química; Nº 24 – novembro de 2006; pg. 12.
Disponível em: http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc24/ccd1.pdf Acessado em 21 de abril de 2014.
2. Cox, M. M; Nelson, L. D.; Lehninger Princípios de Bioquímica; 3ª Edição-São Paulo: SARVIER, 2002; pg. 95-96.
3. Aula de Bioquímica de Paulo Martel – Universidade do Algarve:
Disponível em: http://w3.ualg.pt/~pmartel/cadeiras/bq-mieb/aula2.pdf Acessado em 21 de abril de 2014.
4. Aula de Bioquímica de Franciscleudo Bezerra da Costa – Universidade Federal de
Campina Grande:
Disponível em: http://www.ccta.ufcg.edu.br/# Acessado em 21 de abril de 2014.
5. Site da Feira de Ciências:
Disponível em: http://www.fciencias.com/2013/08/01/glicina-molecula-da-semana/ Acessado em 23 de abril de 2014.
