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PRACTICA No. 2PROPIEDADES IONICAS DE LOS AMINOÁCIDOS

Gimena Domínguez (201013526), Adolfo Simón (200923364), Byron Pérez (201013499)

Departamento de Bioquímica, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia, Universidad de San Carlos de Guatemala,

Carrera de Química Biológica.

INTRODUCCIÓNLos aminoácidos son compuestos que contienen un grupo amino, un grupo carboxilo, un

hidrógeno y un grupo R unidos a un carbono alfa, su estructura depende del pH del medio en donde se

encuentran, el grupo carboxílico pierde un protón dando lugar a un ion carboxilato; y el grupo amino se

protona y da lugar a un ion amino. A esta estructura se le denomina ion dipolar zwitterion y se

encuentra en un punto isoélectrico. En una solución ácida, el grupo -COO¯ se protona y se obtiene el

grupo – COOH, y la molécula tiene una carga total positiva. Si el pH aumenta, el grupo – COOH pierde

su protón aproximadamente a pH= 2. A este punto se le denomina pKa1, primera constante de

disociación ácida. Si el pH sigue aumentando, el grupo – NH3+ pierde su protón a un pH entre 9 y 10. A

este punto se le denomina pKa2, segunda constante de disociación ácida. Por encima de este pH, la

molécula tiene una carga total negativa (Wade, 2004, p.1121). Los objetivos a realizar en la práctica

fueron determinar gráficamente el punto isoélectrico del aminoácido, utilizando valores de pH y

volumen de titulante agregado. De la misma manera se tuvo la capacidad de ubicar en las curvas de

titulación, las regiones que manifiestan la presencia de las formas iónicas del aminoácido; y de

determinar gráficamente los valores de pk 1 y pk 2

METODOLOGÍA

El principal método analítico utilizadoen la práctica es la titulación, ya que se valoró

el aminoácido (glicina) con NaOH y HCl. La

titulación tuvo como objetivo, cambiar el pH

del aminoácido; para así poder representar los

cambios en una curva de calibración. Para ello

se utilizo el potenciómetro.

De la misma manera se utilizaron

métodos estadísticos (computarizados) para

realizar la curva de calibración y poder observarlos constantes de disociación (pK) y poder

determinar las diferentes formas iónicas de los

aminoácidos a los pH distintos.

RESULTADOS

Gráfica 1. Curva de Titulación de la Glicina

Fuente: Datos experimentales, obtenidos en el Laboratorio de

Bioquímica, Edificio T-12, USAC

En la Gráfica No. 1 se puede observar en la

curva el pH Isoeléctrico en donde se tiene un

predominio de moléculas como Zwitterión en

un pH aprox. de 6 donde la glicina muestra una

capacidad amortiguadora nula la cual puede

observarse en el aumento brusco de pH.



Gráfica 2. Determinación del pKa1, pI y pKa2

de la Glicina



En la grafica 2 se puede observar el pK1 y pK2

los cuales son representados por los picos más

altos de la grafica en donde se encuentra la zona

amortiguadora de los grupos carbonilo y amino

donde se tiene la mitad de las moléculas

protonadas y la otra mitad desprotonadas.

Tabla 1. Valores de pH en la titulación de

glicina

No.Vol. de Titulante

(mL)pH

pHpromedio

Δ Vol.

(ml)

1 -23.50 1.76 1.77 0.50

2 -23.00 1.78 1.82 1.00

3 -22.00 1.85 1.87 1.00

4 -21.00 1.88 1.89 0.50

5 -20.50 1.90 1.92 0.50

6 -20.00 1.93 1.95 0.50

7 -19.50 1.96 1.97 0.50

8 -19.00 1.98 2.00 0.50

9 -18.50 2.01 2.02 0.50

10 -18.00 2.03 2.05 0.50

11 -17.50 2.06 2.08 0.50

12 -17.00 2.09 2.10 0.50

13 -16.50 2.11 2.13 0.50

14 -16.00 2.14 2.15 0.50

15 -15.50 2.16 2.18 0.50

16 -15.00 2.19 2.22 1.00

17 -14.00 2.24 2.27 1.00

18 -13.00 2.30 2.33 1.00

19 -12.00 2.36 2.39 1.00

20 -11.00 2.41 2.48 2.00

21 -9.00 2.55 2.58 1.00

22 -8.00 2.60 2.65 1.00

23 -7.00 2.69 2.74 1.00

24 -6.00 2.78 2.90 1.00

25 -5.00 3.01 3.07 1.00

26 -4.00 3.13 3.16 0.50

27 -3.50 3.19 3.23 0.50

28 -3.00 3.26 3.30 0.50

29 -2.50 3.34 3.40 0.50

30 -2.00 3.45 3.48 0.30

31 -1.70 3.51 3.57 0.40

32 -1.30 3.62 3.68 0.30

33 -1.00 3.74 3.79 0.20

34 -0.80 3.84 3.92 0.20

35 -0.60 3.99 4.08 0.20

36 -0.40 4.17 4.24 0.10

37 -0.30 4.30 4.39 0.10

38 -0.20 4.47 4.55 0.05

39 -0.15 4.63 4.75 0.05

40 -0.10 4.87 5.06 0.05

41 -0.05 5.25 5.52 0.05

42 0.00 5.80 5.96 0.05

43 0.05 6.12 6.39 0.05

44 0.10 6.65 6.82 0.05

45 0.15 6.98 7.09 0.05

46 0.20 7.20 7.33 0.10

47 0.30 7.46 7.55 0.10

48 0.40 7.64 7.76 0.20

49 0.60 7.88 7.97 0.20

50 0.80 8.05 8.12 0.20

51 1.00 8.18 8.26 0.30

52 1.30 8.33 8.40 0.40

53 1.70 8.47 8.52 0.30

54 2.00 8.57 8.63 0.50

55 2.50 8.68 8.71 0.50

56 3.00 8.74 8.79 0.50

57 3.50 8.83 8.87 0.50

58 4.00 8.90 8.96 1.00

59 5.00 9.02 9.08 1.00

60 6.00 9.14 9.19 1.00

61 7.00 9.23 9.28 1.00

62 8.00 9.32 9.36 1.00

63 9.00 9.39 9.47 2.00

64 11.00 9.54 9.57 1.00

65 12.00 9.60 9.64 1.00

66 13.00 9.67 9.70 1.00

67 14.00 9.73 9.77 1.00

68 15.00 9.80 9.82 0.50

69 15.50 9.83 9.85 0.50

70 16.00 9.86 9.88 0.50

71 16.50 9.90 9.91 0.50

72 17.00 9.92 9.94 0.50

73 17.50 9.96 9.98 0.50

74 18.00 9.99 10.01 0.50

75 18.50 10.03 10.05 0.50

76 19.00 10.07 10.09 0.50

77 19.50 10.10 10.12 0.50

78 20.00 10.14 10.16 0.50

79 20.50 10.17 10.20 0.50

80 21.00 10.22 10.24 0.50

81 21.50 10.26 10.29 0.50

82 22.00 10.31 10.34 0.50

83 22.50 10.36 10.37 0.25

84 22.75 10.38 10.40 0.25

85 23.00 10.41 10.43 0.25

86 23.25 10.44 10.46 0.25

87 23.50 10.47 10.50 0.50

88 24.00 10.52 10.56 0.50

89 24.50 10.59 10.63 0.50

90 25.00 10.67 10.71 0.50

91 25.50 10.74 10.81 0.50

92 26.00 10.87 10.94 0.50

93 26.50 11.01





En la Tabla 1. Se puede observar en la primer

columna los mL de los titulantes de forma

consecutiva: los mL de HCl en números

negativos y de forma inversa (mayor a menor

hasta cero) y los mL de NaOH en números

positivos, ordenando de menor a mayor a partir

de cero, el pH de la titulación según el volumen

que se adiciona, el pH promedio y los mL de

volumen que se adicionan en cada titulación.

DISCUSIÓN DE RESULTADOSLos aminoácidos tienen la propiedad de

poder ser ionizados lo que le permite actuar

como un donador o aceptor de protones.

(Lehninger, 2006, p.81) Durante la práctica se

realizo la titulación acido-base de la glicinapara poder identificar los diferentes estados

ionizados de un aminoácido.

A un pH ácido la glicina se encontró como un

ácido diprótico, ya que tanto el grupo amino

como el carboxilo se encontraron protonados,

es decir, a pH = 1, el 100% de las moléculas de

aminoácido se encontraron en forma de catión.

(Ver Grafica 1) Al irle añadiendo equivalentes

de base (NaOH), el grupo α-carboxilo (-COOH)

se disocio, cediendo protones al medio y

transformándose en un grupo carboxilato; este

equilibrio vino descrito por el pKa1 el cual

experimentalmente tuvo un valor de 2.48 con

un porcentaje de error de 0.14 y un valor

teórico de 2.34. Cuando pH = pKa1, la glicina

se encontró como 50% catión + 50% zwitterion.

Por lo tanto, el par -COOH/-COO- pudo servir

como un tampón amortiguador en la región depH cerca del valor pKa1. En cuanto a la carga,

cuando pH = pKa1, entonces [I] = [II] y por lo

tanto Q neta = 0.5; y cuando pH = pKa1 - 2;

[I]/[II] = 100:1; Q = 1, es decir prácticamente

sólo existe la forma I en solución. (Ver Grafica

2) (Morris, J. 2001, p. 142-149)

En el punto Isoeléctrico, prácticamente el 100%

del aminoácido se encontró como ion dipolar o

zwitterion, de forma tal que el aminoácido

presento una carga neta nula con un valor

experimental de 5.80 con un porcentaje de error

de 0.17 y un valor teórico de 5.97 (en el punto

Isoeléctrico, la mayoría de las moléculas del

aminoácido se encuentran en forma de ion

dipolar, pero también existen pequeñas

cantidades equimolares de aniones y cationes,

además de una pequeña fracción de aminoácido

no ionizado. (Ver Grafica 1) (Donald y J. Voet,

2007, p.84-85) Al seguir añadiendo

equivalentes de base, el grupo amino (-NH3+) se

disocio también, obteniéndose la forma

totalmente desprotonada de la glicina; esteequilibrio estuvo definido por el pKa2 siendo

experimentalmente de 9.47 con un porcentaje

de error de 0.13 y un valor teórico de 9.6.

Cuando pH = pKa2, la glicina se encontró como

50% zwitterion + 50% anión. Por lo tanto, el

par -NH3+ /-NH2 pudo actuar como un sistema

tampón ó disolución amortiguadora en la región

de pH cerca del pKa2. En cuanto a la carga,

cuando pH = pKa2, entonces [II] = [III] y por

lo tanto Q neta = -0.5. (Ver Grafica 2) (Morris,

J. 2001, p. 142-149) A pH muy elevados, el

100% de las moléculas de aminoácido se

encontraron en forma de ion negativo o anión.

Cuando pH = pKa2 + 2; [III]/[II] = 1:100; Q =

-1, es decir prácticamente sólo existe la forma

III en solución. (Ver Grafica 1) (Morris, J.

2001, p. 142-149)

Los valores de los pKa y el punto isoeléctrico

pudieron haberse variado debido a errores demanipulación de los instrumentos como no

haber calibrado bien el potenciómetro o la mala

manipulación de la bureta así como también a

errores de medición ya que se observa que los

valores de error tiene un valo de 0.14 a 0.17

manteniéndose casi constantes en la medición.

(Morris, J. 2001, p. 142-149)



CONCLUSIONES1. Los pka de la glicina determinan los valores

en los cuales empieza a protonarse o

desprotonarse uno de los grupos ionizables

de la molécula.

2. El punto isoeléctrico o pH de la glicina se

encuentra a 5.80 lo cual es el estado en

equilibrio de las cargas dando la suma de

este, 0.

3. Las cargas parciales de la glicina se

encuentran en el pka por lo que se

comportan como soluciones tampón.

4. Los valores de pKa1 y pKa2 de la glicina

fueron 2.48 y 9.47 respectivamente según la

titulación con HCl y NaOH con una

variación al pKa teorico de 0.14.

REFERENCIAS Wade, L. (2004). Quimica Orgánica (5ta

Ed). Madrid, España: Persona, Prentice Hall.

Lehninger. (2006). Principios de

Bioquimica. (4º. Ed.) Editorial Omega,

Barcelona España.

Morris, J. (2001). Fisicoquímica para

Biólogos. (2º. Ed.) Editorial Reverte,

Barcelona España.

Donald y J. Voet. (2007) Fundamentos de

Bioquimica. (2º. Ed.) Editorial Medica

Panamericana, Buenos Aires, Argentina.

ANEXOSGráfica 3. Curva de titulación de la glicina con

valores de pKa y pI

Fuente: Departamento de Quimica, UNAM disponible en:http://depa.pquim.unam.mx/proteinas/estructura/EPamm3.html

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