Desarrollado por Andrea Wilches y Germán Arias. Departamento de Química y Bioquímica Universidad de Boyacá

PRÁCTICA Nº 2

PH Y ACCIÓN AMORTIGUADORA DE LOS AMINOÁCIDOS

Grupo de Laboratorio 11 Equipo de Trabajo ______

NOMBRE Y APELLIDO CÓDIGO

1. Camilo Andrés Ramírez 66412041

2. Luz Stella Patiño Vega 66412102

3. Gabriel Fernando Gutiérrez  66412004

4.

5.

REFERENTE TEÓRICO

Las biomoléculas polares orgánicas e inorgánicas de las células vivientes existen y reaccionan de manera primaria en un ambiente acuoso. El agua, una molécula notablemente esencial para la vida, solubiliza y modifica las características de biomoléculas como ácidos nucleicos, proteínas y carbohidratos al formar puentes de hidrógeno con sus grupos funcionales, interacciones que modifican las propiedades de dichas biomoléculas y sus conformaciones en una solución.

La comprensión de los mecanismos homeostáticos utilizados por los organismos para conservar un entorno intracelular relativamente constante debe considerar el pH y la amortiguación del mismo, a nivel de los líquidos corporales y compartimientos subcelulares.

* Una solución amortiguadora de pH debe estar constituida químicamente por: Un acido débil y su sal del mismo ácido con base fuerte como por ejemplo una mezcla de ácido acético y acetato de sodio ó una base débil y la sal de esta base con un ácido fuerte como por ejemplo amoniaco y cloruro de amonio.

Por otro lado se conoce que una de las múltiples funciones de los aminoácidos es que, tanto en estado libre como formando parte de las proteínas, pueden potencialmente funcionar como soluciones buffer. Esto se debe a que los

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aminoácidos en un medio acuoso contienen un grupo carboxilo que actúa como ácido débil y un grupo amino que lo hace como base débil.

El pK es un valor característico de cada especie química y puede definirse como el pH en el cual una solución tiene el 50% de sus moléculas disociadas y el 50% de sus moléculas sin disociar, por lo cual se encuentra en su máxima capacidad de amortiguación.

* Con respecto a la capacidad amortiguadora de una sustancia, por qué es necesario conocer el valor de su pK? Es necesario porque debido al pK se puede saber que tan fuerte es la disociación de las moléculas, ya que es una constante de disociación (pK) y esta es inversamente proporcional al pH, es decir que sí el pK es alto este tiene más facilidad para ceder sus electrones y su pH será bajo. Por ello es esencial el uso de amortiguadores ya que estas sustancias son capaces de ceder o aceptar iones de hidrogeno, evitando así los cambios violentos e inmediatos en el pH de la solución.

* El siguiente gráfico corresponde a la curva de titulación de un aminoácido que tiene dos valores de pK. Teniendo en cuenta los datos mostrados, identifique el Punto Isoeléctrico del aminoácido (P.I) y explique el comportamiento químico y significado de la curva.

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El punto isoeléctrico (P.I)

PI = PK1 + PK2 = 2,34+9,6 = 11,94= 5,97 2 2 2

Respuesta: Para el equivalente de OH- al adicionar uno(1) la sustancia tiende a subir bruscamente el pH y luego 1,5 trata de otra vez estabilizarse.

CONCEPTUALIZACION PREVIA

Para realizar la fase de experimentación en el laboratorio es necesario tener claridad en los siguientes conceptos:

- Ácidos y bases - Titulación de soluciones con indicadores de pH - Amortiguación de pH - Estructura química de los aminoácidos

Respuesta:

Acido: Es una sustancia que en disolución incrementa la concentración de iones de hidrógeno. En combinación con las bases, un ácido permite formar sales.

Base: Cualquier sustancia que en disolución acuosa aporta iones OH al medio. Un ejemplo es el hidróxido potásico de fórmula: KOH: KOH → OH -   + K +   (en disolución acuosa).

Titulación de soluciones con indicadores de pH: Las titulaciones son procedimientos de laboratorio que se basan en las reacciones de neutralización, y que nos permiten identificar ciertas características de las soluciones como por ejemplo su carácter, y determinar su valor en la escala de pH, también por ejemplo en uno de los procedimientos más comunes en el análisis químico para la estandarización de soluciones, es decir determinar si la concentración de determinado reactivo es la que se indica en la etiqueta.

Amortiguación de pH: Las soluciones amortiguadoras son importantes en biología porque son las que regulan el equilibrio acido-base del plasma sanguíneo humano que tiene un pH de 7,4, el cual es de vital importancia para el correcto funcionamiento celular. La célula produce más radicales H+ que OH- como producto del metabolismo de los alimentos. El metabolismo compledo de los carbohidratos, lípidos y aminoácidos produce H2O y CO2 lo cual genera ácido H2CO3 que se ionice en H+ y HCO3-. Cambios mínimos en las variaciones de pH representan variaciones notables de la concentración de H+. Por eso, la eficiencia de los mecanismos regulares de pH, como lo son las soluciones amortiguadores, debe ser máxima, ya que son los que contribuyen a reducir la carga ácida del medio intra y extra celular y a mantener el pH alcalino del plasma. Estos

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amortiguadores químicos consisten en una mezcla de ácido o base débil y su correspondiente base conjugada o sal, con el fin de impedir o amortiguar las variaciones de pH.

Estructura química de los aminoácidos:

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Los grupos α-COOH y α-NH2 de los aminoácidos son capaces de ionizarse (al igual que los grupos-R ácidos y básicos de los aminoácidos). Como resultado de su capacidad de iotización las siguientes reacciones de equilibrio iónico pueden ser escritas:

R-COOH <——> R-COO –   + H +

R-NH3+   <——> R-NH 2  + H +

Las reacciones de equilibrio, segœn lo escrito arriba, demuestran que los aminoácidos contienen por lo menos dos grupos ácidos débiles. Sin embargo, el grupo carboxilo es un ácido más fuerte que el grupo amino. A pH fisiológico (alrededor 7.4) el grupo carboxilo no estará protonado y el grupo amino protonado. Un aminoácido con un grupo-R no ionizable sería eléctricamente neutro a este pH. Esta especie se llama un zwitterion.

Como los ácidos orgánicos típicos, la fuerza ácida de los grupos carboxilos, amino y grupos-R ionizables en los aminoácidos se pueden definir por la constante de disociación, Ka  o más comúnmente el logaritmo negativo de K a, la pKa. La carga neta (la suma algebraica de todos los grupos con carga presentes) de cualquier aminoácido, péptido o proteína, dependerá del pH del ambiente acuoso circundante. Cuando el pH de una solución de aminoácido o proteínas cambia la carga neta de los aminoácidos también cambiará. Este fenómeno se puede observar durante la titulación de cualquier aminoácido o proteína. Cuando la carga neta de un aminoácido o de una proteína es cero el pH será equivalente al   punto isoeléctrico: pi .

* Escriba cinco palabras clave para el desarrollo de este tema.

1. Constante de disociación

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2. pH

3. Sustancia amortiguadora

4. Punto isoeléctrico

5. Titulación

6. Amortiguación

BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA

1. http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/ r55275.PDF

2. http://www.uco.es/organiza/departamentos/bioquimica-biol-mol/pdfs/ 06%20pH%20AMORTIGUADORES.pdf

3. http://definicion.de/acido/ 4. http://linabcdc.blogspot.com/2010/09/amortiguadores-de-ph-y-su-

importancia.html

5. http://themedicalbiochemistrypage.org/es/amino-acids-sp.php

6. lacienciaysusdemonios.com

OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA

General Demostrar el funcionamiento de las soluciones amortiguadoras de pH.

Específicos Teniendo en cuenta la consulta realizada, la conceptualización previa y el referente teórico, redacte al menos tres objetivos específicos relacionados con la práctica que va a desarrollarse:

1. Identificar la eficiencia de una sustancia amortiguadora.

2. Determinar la disociación de iones de hidrogeno en una titulación con ácidos y sus determinadas bases.

3. Demostrar que tan eficaz es una solución amortiguadora.