Proteínas de la leche

Objetivos:
• Reconocer las proteÃ−nas de la leche.
• Con la proteÃ−na obtenida realizar las diferentes reacciones, para determinar la presencia de los
distintos aminoácidos presentes en ella.
Marco teórico:
Generalidades:
Las células de los animales y de los vegetales contienen tres tipos de importantes de compuestos: lÃ−pidos
o grasas, glúcidos y proteÃ−nas.
Las proteÃ−nas son, sin duda, las más importantes desde el punto de vista fisiológico y las más complejas
desde el punto de visa quÃ−mico.
Su importancia radica en que son indispensables para la vida animal. Los animales, incluido el hombre,
pueden vivir durante largos perÃ−odos sin que en su dieta intervengan lÃ−pidos o glúcidos, pero no pueden
prescindir de las proteÃ−nas.
El nombre “proteÃ−na” deriva de la palabra griega “proteios”,
Que significa “lo primero”, lo cual nos está indicando lo indispensable para la estructura de las células
vivientes.
El conocimiento actual de la estructura de las proteÃ−nas ha sido obtenido realizando su hidrólisis ácida o
enzimática.
Son macromoléculas, polÃ−meros muy grandes, y los monómeros que las originan son los α
aminocarboxÃ−licos, a lo cual se llegó estudiando las distintas etapas de su hidrólisis, que son:
ProteÃ−nas --> proteasas --> peptonas --> polipéptidos --> péptidos --> α aminoácidos.
Ya que dichos ácidos α aminocarboxÃ−licos son considerados como las unidades que forman la
molécula de las proteÃ−nas, nuestro estudio de ellas comenzará con el de los aminoácidos.
Aminoácidos:
Frecuentemente, se indican los aminoácidos como compuestos caracterizados por presentar dos funciones
quÃ−micas: ácida y amino.
Sus componentes fundamentales son: C, H, O y N, aunque algunos de ellos contienen además, azufre o iodo.
Por lo tanto, una estructura simplificada serÃ−a:
COOH
|
CHNH2
1
|
R
Clasificación.
Los aminoácidos se pueden clasificar o agrupar según diferentes criterios:
Según la posición relativa de ambos grupos funcionales:
• α aminoácidos: cuando ambos grupos funcionales están en carbonos contiguos.
• Î aminoácidos: cuando dichos grupos están separados por un carbono
• γ aminoácidos: cuando están separados por dos carbonos… etc.
Según el nÃ−mero de grupos amino y carboxilos que presentan:
• Neutros: son la mayorÃ−a y poseen un grupo carboxilo y un grupo amino, por ello se los denomina
monoamino-monoácidos.
• Ôcidos: poseen dos grupos carboxilo y uno amino, son monoamino- diácidos.
• Básicos: cuando contienen un grupo carboxilo y dos amino, son diamino-monoácidos.
Según sean o no imprescindibles para la vida:
Los esenciales para la vida son 21, cada vez que aparezca uno de ellos y el criterio de clasificación.
Aminoácidos neutros:
• Glicina o glicocola (Gly), ácido aminoetanoico o aminoacético:
Carece de actividad óptica, por no presentar quiralidad. Es esencial.
• Alanina (+) (Ala) o ácido 2 amino propanoico o α amino propanoico.
• Fenilanlanina (Phe) o α amino β fenil propanoico. Esencial. De uso comun como edulcorante.
• Tirosina (-) (Tyr)
• Tripofano: (-) (try) o ácido α amino β (3) indonil- propanoÃ−co. Esencial.
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Aminoácidos Básicos:
• Histidina: (-) (His) o ácido α amino β (4) imidozolil-propanóico. Esencial.
• Lisina: (+) (Lys). Esencial
Aminoácidos ácidos:
• Ôcido glutámico (-) (Glu)
• Ôcido aspártico: (+) (Asp) o ácido amino succÃ−nico. Se utiliza como edulcorante, tanto él
como un ester derivado.
Aminoácidos que contienen azufre:
• CisteÃ−na: (-) (Cys)
• Cistina: (-) (Cys-Cys)
Aminoácidos con iodo:
• Tiroxina: (+)
Los sÃ−mbolos (+) o (-), que hemos indicado, en cada aminoácido estudiado, se refieren al poder rotatorio,
ya que, a excepción de la glicina todos poseen quiralidad, siendo ópticamente activos.
Propiedades FÃ−sicas.
Como hemos indicado, los aminoácidos se consideran constituidos por una doble función quÃ−mica:
amino y ácido, es decir poseen dos grupos funcionales diferentes. Amino NH2 y carboxilo COOH.
Sin embargo, ciertas propiedades que poseen no concuerdan con tal estructura:
• los aminoácidos son sólidos cristalinos no volátiles, que funden con descomposición a
temperaturas relativamente altas, propiedad ésta que no la presenta ni las aminas ni los ácidos.
• son insolubles en solventes no polares, tales como éter, benceno, etc.
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Mientras que son apreciablemente solubles en agua.
• sus soluciones acuosas se compartan tal como las sustancia de elevado momento bipolar.
• las constantes de acidez y basicidad son excesivamente pequeñas comparadas con las
correspondientes a los grupos amino y carboxilo.
Este conjunto de propiedades indican que loa Aá presentan un carácter salino, lo cual concuerda con una
estructura de Ion bipolar en solución acuosa.
Péptidos.
Las moléculas polifuncionales, como las de los Aá, poseen frecuentemente la capacidad de formar
dÃ−meros, trÃ−meros, tetrámeros y finalmente polÃ−meros.
Los Aá pueden perder los elementos del agua entre dos o más moléculas, para formar poliamidas, que se
denominan respectivamente: dipéptidos, tripéptidos, polipéptidos. La pérdida de agua deja residuos
de aminoácido encadenados.
El agua se forma entre el grupo carboxilo de una molécula de Aá y un hidrógeno del grupo amino de la
otra molécula.
Los aminoácidos individuales pueden encadenarse formando enlaces covalentes.
El enlace asÃ− formado se llama:
• Enlace peptÃ−dico.
El enlace carbono—nitrógeno que se forma cuando se unen dos aminoácidos con un enlace peptÃ−dico
suele escribirse como enlace sencillo, con un par de electrones compartido entre los dos átomos. Con un
simple desplazamiento en la posición de un par de electrones, es muy posible escribir este enlace como doble
enlace. Tal desplazamiento de electrones es muy conocido en quÃ−mica orgánica y da pie a estructuras de
resonancia que difieren entre sÃ− únicamente en la ubicación de algunos electrones.
ProteÃ−nas.
Las proteÃ−nas son macromoléculas, polÃ−meros lineales en los que las unidades monoméricas son los
aminoácidos. En ellas los Aá están unidos por enlaces peptÃ−dicos, formando una o más cadenas
polipeptÃ−dicas muy largas, que se pliegan en una notable diversidad de formas tridimensionales
estabilizadas por otros enlaces como los puentes de hidrógeno, que les proporcionan una correspondiente
variedad de funciones.
Son componentes esenciales de todas las células vivas.
Se pueden clasificar entre otros, con el criterio de acuerdo de su comportamiento frente a la hidrólisis.
• ProteÃ−nas simples
Son aquellas que por hidrólisis dan solamente α Aá. Como ejemplo ovoalbúmina (proteÃ−na de la clara
de huevo), la queratina del cabello.
A su vez pueden dividirse según, según su comportamiento ante la solubilidad en:
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• Solubles o globulares.
Se caracterizan por ser solubles en agua o en soluciones acuosas de ácidos, bases y sales.
• Insolubles o fibrosas.
Son aquellas que son insolubles en los disolventes comunes, pero son solubles en ácidos y bases fuertes.
• ProteÃ−nas conjugadas
Son aquellas que por hidrólisis dan α Aá y uno o más grupos de naturaleza no proteica. A esos grupos se
les llama “grupos prostéticos”.
Ejemplo: fosfoproteÃ−nas, cromoproteÃ−nas, núcleo-proteÃ−nas, glicoproteÃ−nas o lipo-proteÃ−nas.
Estructuras de las proteÃ−nas.
• estructura primaria: se refiere a la ordenación o secuencia de los residuos de aminoácidos que la
constituyen. Esta secuencia o arreglo da a la proteÃ−na su identidad única o exclusiva. Un cambio
en uno solo de los muchÃ−simos aminoácidos que la constituyen, altera las caracterÃ−sticas
bioquÃ−micos de la proteÃ−na.
• estructura secundaria: las cadenas de aminoácidos se estiran o enrollan en formas espaciales, siendo
uno de los arreglos más importantes y comunes la disposición en α hélice, propuesta por
Pauling y Corey, en 1950. Para su propuesta. Interpretaron los datos de rayos X de la fibra proteica de
a-queratina según una estructura espiral que mantiene la conformación helicoidal mediante enlaces
de hidrógeno intramoleculares.
En esta conformación particular, cada grupo > C=0 y >N - H de una cadena de péptido se une
intramolecularmente por enlaces de hidrógeno, formándose los enlaces de hidrógeno entre dichos grupos
de aminoácidos de cuatro restos más allá de la cadena.
Ciertas caracterÃ−sticas estructurales interfieren en la estructura helicoidal y son:
• grupos R muy voluminosos
• existencia de aminoácidos D y L en el mismo péptido
• contener prolina o hidroxiprolina.
Las estructuras helicoidales no son el único tipo de estructura secundaria, otro es la "hoja plegada", llamada
β hoja plegada. El tipo de hoja plegada es una disposición en la cual las moléculas de proteÃ−na se
colocan lado a lado y se mantienen unidas por puentes de hidrógeno entre las cadenas.
Estructura terciaria: en algunas proteÃ−nas, por ejemplo las globulares, la estructura helicoidal genera otras
disposiciones, enrollándose de varias maneras, y existiendo zonas de conformación al azar.
ProteÃ−nas de la leche:
El grupo más importante de proteÃ−nas de la leche es la caseÃ−na que se encuentra en mayor proporción.
Proveen más de las tres cuartas partes del nitrógeno de la leche.
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Se encuentra en la leche en forma de partÃ−culas coloidales con un diámetro de 1200 A en promedio. Es
una proteÃ−na conjugada que contiene ácido fosfórico, calcio y carbohidratos. Puede ser fácilmente
aislada por precipitación isoeléctrica.
Materiales:
Sustancias
• Ôc. Acético 2 M
• Leche (aprox. 50 ml.)
• Etanol
• Reactivo de millón
• Ôc. etanoico 2 M
• Sulfato de cobre 0,01 M
• Hidróxido de sodio 2 M
• Ôcido nitrico
• Acetato de plomo
Material técnico
• Papel de filtro
• Cuenta gotas
• Embudo
• Soporte para embudo
• Pinza
• tubo de ensayo
• varilla de vidrio
• encendedor
• Mechero
Procedimientos:
Técnica: Obtención de caseÃ−na
• Colocar 50ml de leche en un vaso de bohemia.
• Se agrega gota a gota y agitando ácido acético 2,0M hasta precipitación máxima (unos 7ml de
ácidos)
• Dejar sedimentar y filtrar.
• Lavar precipitado con 20ml de Etanol en el mismo filtro.
• Desecar entre varias hojas de papel.
Reacción de Biuret
• Colocar un trozo de caseÃ−na en un tubo de ensayo
• Añadir CuSO4 0,01M e NaOH 2,0M
• Agitar y observar.
Reacción Xantoprotéica
• Colocar un trozo de caseÃ−na en un tubo de ensayo
• Agregar ácido nÃ−trico concentrado
• Observar y anotar.
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Reacción de Millon
• Colocar un trozo de caseÃ−na en un tubo de ensayo
• Agregar reactivo de Millón
• Calentar
• Observar y anotar
Acetato de Plomo , en medio Básico
• Colocar un trozo de caseÃ−na en un tubo de ensayo
• agregar solución de acetato de plomo con NaOH
• Calentar
• Observar y anotar
Observaciones:
Obtención de la proteÃ−na de la leche:
• Al agregar ácido etanoico a la leche y comenzar a calentar se observa un precipitada en las paredes
del vaso de bohemia. Este precipitado se torna un sólido blando de color blanco manteca. (Ver fig. 1
y 2)
Reacción de Biuret:
• Al añadir sulfato cobre sobre el trozo del sólido obtenido en el tubo de ensayo, empieza a verse
una coloración turquesa y debajo un tono blanco, que luego al agregar hidróxido de sodio pasa a un
color amatista. (Ver fig. 3 y 9-A)
Reacción xanoprtoeÃ−ca:
• Al agregar ácido nÃ−trico al sólido obtenido en el tubo de ensayo, se aprecia un color amarillo.
(Ver fig. 4 y 9-B)
Reactivo de Millon:
• Cuando colocamos el reactivo de millon en el sólido presente en el tubo de ensayo, logramos
identificar un tono rosa carne. (Ver fig. 5, 6 y 9-C)
Acetato en un medio básico:
• Al suministrar acetato de plomo al sólido presente en tubo de ensayo, se observa una coloración
blanca, que posteriormente al añadir hidróxido de sodio se tornará de un color verde mate hasta
alcanzar el tono marrón. (Ver fig. 8 y 9-D)
Emulsión directamente sobre la leche:
• Al suministrar directamente acetato de plomo sobre la leche percibimos la precitipitación y la
coagulación porque es un metal pesado, se mantiene la coloración blanca de la leche. (Ver fig. 7 y
9-E)
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Interpretación de datos:
• Obtención de la caseÃ−na:
El sólido obtenido se denomina caseÃ−na, proteÃ−na conjugada relacionada con el ácido fosfórico,
calcio, carbohidratos (azúcares).
Tiene un PI caseÃ−na=4,7
Le da un color blanco a la leche, coagula por ácidos y no por la acción de calor, porque no se destruye la
capa de molécula de agua que rodea la proteÃ−na, ni las micelas coloidales.
Esta compuesta por una cadena de alrededor de 200 aminoácidos.
Para obtenerla se agrega ácido etanoico ya que con él alcanza su punto isoeléctrico, provoca que se
precipite la caseÃ−na y alcance su solubilidad minima.
Reacciones de reconocimientos:
• Reacción de Biuret:
Las sustancias que contienen dos o m[as enlaces peptÃ−dicos producen un color violeta amatista al ser
tratadas con sulfato de cobre Î Î , (CuSO 4) diluido y bases fuertes (NaOH que fue introducido por las
paredes).
En conclusión esta reacción reconoce enlaces peptÃ−dicos.
El color amatista es debido a la formación de un complejo entre el Ion cobre ΠΠy varios de los enlaces
peptÃ−dico de la proteÃ−na.
• Reacción xanoproteÃ−ca:
Cuando se calientan proteÃ−nas con ácido nÃ−trico concentrado se vuelven amarillas si poseen grupos
aromáticos, ya que estos se nitran.
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Los nitrocompuestos amarillos formados se convierten en sales de color anaranjado por la acción de una
base fuerte (NaOH).
Reconoce la reacción triptófano, tirosina, etc.
• Reacción de millón:
Este reactivo es el nitrato de mercurio II, Hg(NO3)2 en solución nitroso-nÃ−trica.
Si al tratar una solución de proteÃ−na con este reactivo se produce un coágulo blanco que por el
calentamiento pasa a rojo carne, es por que contiene restos de tirosina.
• Reactivo con acetato de plomo:
Se reconoce el aminoácido que contiene azufre (S), al ser un metal pesado, las sales de estos hacen precipitar
a la proteÃ−na formando sales insolubles.
Como por ejemplo la metionina.
Leche + (CH3COO)2 Pb + PP
Pb metal pesado, produce pp y coagulación.
CaseÃ−na + + (CH3COO)2 Pb + Pbs (sulfuro de plomo)
Conclusiones:
• Pudimos obtener la proteÃ−na de la leche (caseÃ−na) mediante un precipitado dado
por el acido etanoico.
• Reconocimos algunas propiedades de las proteÃ−nas.
• Reconocimos algunos aminoácidos y enlaces peptÃ−dicos.
BibliografÃ−a:
• Vila -Romano / Principios de QuÃ−mica general / Ed. Monteverde
• Campbell -Farrell / BioquÃ−mica 5ta edición.
• Garrido Pertierra - Tejión Rivera / Principios de QuÃ−mica estructural / Ed. Tebar
• Brown - Lemay - Bursten - Murphy / QuÃ−mica, la ciencia central / Ed. Pearson
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Santiago MartÃ−nez - Macarena Gallo - Camila Mespolet / San Antonio, canelones
Ejemplo 1.
Ejemplo 2.
Fig. 2
Fig. 1
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Fig. 4
Fig. 3
Fig. 6
Fig. 5
E
D
C
B
A
Fig. 9
Fig. 7
Fig. 8
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