As Reações de Aminoácidos

1. OBJETIVO

Entender o comportamento ácido-básico dos aminoácidos, e por meio de titulação, determinar seu ponto isoelétrico através dos valores de pKa obtidos na titulação do aminoácido Glicina com hidróxido.

 

2. INTRODUÇÃO

2.1 AMINOÁCIDOS

Os blocos de construção de todas as proteínas são os aminoácidos (α) alfa:

O R nessa estrutura pode representar H, CH3 ou substituintes mais complexos. Essas moléculas são chamadas de aminoácidos alfa, porque o grupo amino (-NH2) sempre está́ ligado ao carbono alfa, aquele próximo do grupo carboxila (-COOH).

Os aminoácidos estão agrupados em classes polares e apolares com base na composição dos grupos R, também chamados de cadeias laterais. Cadeias laterais apolares contem principalmente átomos de carbono e hidrogênio; cadeias laterais polares contem átomos de nitrogênio e oxigênio. Essa diferença é importante porque cadeias laterais polares são hidrofílicas (gostam de água), mas as cadeias laterais apolares são hidrofóbicas (tem medo de água). Isso afeta significativamente a estrutura tridimensional das proteínas resultantes, porque elas existem em meios aquosos de organismos vivos.

2.2 PONTO ISOELÉTRICO E pKa

Os “zwitterions” (moléculas que apresentam grupos com cargas elétricas de polaridades opostas) constituem um exemplo de uma espécie isoelétrica – a forma de uma molécula que possui uma quantidade igual de cargas positivas e negativas e, dessa forma, é neutra do ponto de vista elétrico. O pH isoelétrico, também chamado de pI, é o pH a meio caminho entre os valores de pKa para as ionizações em ambos os lados das espécies isoelétricas. Para um aminoácido como a alanina, que possui apenas dois grupamentos dissociáveis, não existe ambiguidade. O primeiro pKa (R-COOH) é 2,35 e o segundo pK (R-NH3+) é 9,69. Desta maneira, o pH isoelétrico (pI) da alanina é:

Para os ácidos polipróticos, o pI também é o pH a meio caminho entre os valores da pKa em ambos os lados das espécies isotônicas. Por exemplo, o pI para o ácido aspártico é

2.3 GLICINA

A glicina (que, quando foi descoberta como um componente da gelatina em 1820, tornou-se o primeiro aminoácido a ser identificado em hidrolisados de proteínas) tem a menor cadeia lateral possível, um átomo de hidrogênio e é uma exceção tendo em vista que, todo carbono α de todo aminoácido é quiral.

Em valores baixos de pH, ambos os grupos ácido-básico da glicina encontram-se completamente protonados, de modo que ela assume a forma catiônica +H3NCH2COOH. No decurso da titulação com uma base forte, como NaOH, a glicina perde dois prótons, o que ocorre em etapas, na forma característica de um ácido poliprótico. Os valores de pK dos dois grupos ionizáveis da glicina são suficientemente diferentes, de modo que a equação de Henderson-Hasselbalch nos dá uma estimativa bastante aproximada para cada platô da curva de titulação. Consequentemente, o pK para cada passo da ionização é dado pelo ponto médio de seu platô correspondente da curva de titulação: no pH 2,35, as concentrações da forma catiônica: +H3NCH2COOH, e da forma zwitteriônica: +H3NCH2COO-, são iguais; da mesma forma, no pH 9,78, as concentrações da forma zwitteriônica e da forma aniônica, H2NCH2COO-, são iguais. Observe que os aminoácidos nunca assumem a forma neutra em solução aquosa.

3. PROCEDIMENTO

Reagentes:

a. Solução 0,1 M de glicina (pH = 1)

b. Solução 0,5 M de KOH

Materiais:

a. Béquer de 100 mL

b. Agitador magnético / barra magnética

c. Potenciômetro (pH metro)

d. Bureta de 50 mL

e. Papel milimetrado

f. Suporte e garra metálica para fixar a bureta

Transferiu-se 50mL da solução de glicina (0,1 M) para um béquer de 100mL. Inseriu ao mesmo um agitador magnético e mergulhou-se o eletrodo do pHmetro na solução. Agitou-se e posteriormente a agitação, fez uma leitura de pH, anotando o valor encontrado. Concomitantemente para realizar a titulação, colocou-se 50mL da base KOH (hidróxido de potássio 0,5M) no interior da bureta.

Após preparados os instrumentos e soluções, foi incrementado 0,5mL da solução base na solução glicina presente no béquer e a cada incremento feito uma medição de pH, até atingir o pH 12.

 

3 RESULTADOS E DISCUSSÕES

A tabela 1 representa os valores de pH a cada mL titulado da solução de glicina com hidróxido de potássio.

Tabela 1 - Valores de pH obtidos através da titulação de KOH

KOH (mL) pH KOH (mL) pH KOH (mL) pH

0 1,74 10,5 3,18 21,0 9,97

0,5 1,79 11,0 3,29 21,5 10,04

1,0 1,84 11,5 3,48 22,0 10,13

1,5 1,89 12,0 3,76 22,5 10,3

2,0 1,95 12,5 4,69 23,0 10,39

2,5 2,02 13,0 8,24 23,5 10,51

3,0 2,06 13,5 8,65 24,0 10,65

3,5 2,14 14,0 8,87 24,5 10,82

4,0 2,18 14,5 9,02 25,0 11,11

4,5 2,25 15,0 9,14 25,5 11,38

5,0 2,31 15,5 9,24 26,0 11,65

5,5 2,37 16,0 9,33 26,5 11,84

6,0 2,43 16,5 9,42 27,0 11,96

6,5 2,49 17,0 9,49 27,5 12,07

7,0 2,55 17,5 9,57

7,5 2,62 18,0 9,57

8,0 2,69 18,5 9,72

8,5 2,77 19,0 9,72