PRECIPITACION POR CAMBIO IONICO

INTRODUCCIÓN

La precipitación salina es uno de los métodos de separación de proteínas de estado natural (actividad biológica).
El sulfato de amonio es una de las sales más utilizadas para la precipitación salina de proteínas. Es muy soluble (760 g de sulfato de amonio/1000 mL de agua a una temperatura de 20 ºC) y el ión sulfato divalente permite alcanzar altas fuerzas iónicas.
Las proteínas en solución son menos solubles cuando se aumenta la fuerza iónica y esto se puede lograr adicionando sales solubles como el sulfato de amonio ((NH4)2SO4). Sin embargo, la concentración para precipitar diferentes proteínas es variable. Esta diferencia en sensibilidad se ha utilizado para separar y purificar proteínas, por ejemplo las albúminas y globulinas a, b, g de la clara de huevo. En esta determinación la proteína blanca del huevo (clara) será separada en fracciones de globulina y albúmina.

PROTEÍNAS:

El nombre proteína proviene de la palabra griega proteios, que significa lo primero. Las proteínas constituyen gran parte del cuerpo animal: lo mantienen como unidad y lo hacen funcionar. Se las encuentra en toda la célula viva. Son el material principal de la piel, los músculos, tendones, nervios y la sangre, enzimas, anticuerpos y muchas hormonas. (Sólo los ácidos nucleicos que controlan la herencia pueden desafiar la posición de las proteínas, además aquellos desafían la síntesis de estas.)
Desde un punto de vista químico las proteínas son polímeros grandes. Son poliamidas, y los monómeros de los cuáles se derivan los ácidosα- aminocarboxílicos. Una sola molécula proteínica contiene cientos, e incluso miles de unidades de aminoácidos, que pueden ser de unos 20 tipos diferentes. El número de moléculas proteínicas diferentes que pueden existir es casi infinito.

ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS:

A primera vista podría pensarse en las proteínas como polímeros lineales de aminoácidos unidos entre sí por medio de enlaces peptídicos. Sin embargo, la secuencia lineal de aminoácidos puede adoptar múltiples conformaciones en el espacio. La estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoácidos en la cadena proteica, es decir, el número de aminoácidos presentes y el orden en que están enlazados. La conformación espacial de una proteína se analiza en términos de estructura secundaria y estructura terciaria. La estructura secundaria es el plegamiento que la estructura primaria adopta gracias a la formación de puentes de hidrógeno entre los átomos que forman el enlace peptídico. La estructura terciaria, en cambio, se refiere a la disposición tridimensional de todos los átomos que componen la proteína. La asociación de varias cadenas polipeptídicas origina un nivel superior de organización, la llamada estructura cuaternaria. Por último, la asociación de proteínas con otros tipos de biomoléculas para formar asociaciones supramoleculares con carácter permanente da lugar a la estructura quinaria.

Las proteínas son polímeros de condensación de los aminoácidos, algunas proteínas contienen cientos de aminoácidos, y en algunos casos miles, en estructuras de cadenas altamente organizadas. La polimerización de los aminoácidos se hace con la formación de enlaces peptídicos (amida), al unirse el grupo carboxilo del ácido de un aminoácido con el grupo amino del siguiente aminoácido y produciendo una molécula de agua. Por eso, la unión de varios aminoácidos origina los oligopéptidos y polipéptidos (proteínas de más de 50 aminoácidos).

CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS

La clasificación de las proteínas se realiza desde varios puntos de vista, así:

SEGÚN SU COMPOSICIÓN
• Proteínas simples u Holoproteínas: Las cuales están formadas exclusivamente o predominantemente por aminoácidos.
• Proteínas conjugadas: Poseen un componente de proporción significativa no aminoacídico que recibe el nombre de grupo prostético. Según la naturaleza de este grupo consideramos:
• Glicoproteínas: Se caracterizan por poseer en su estructura azúcares. Se pueden citar como ejemplo: las inmunoglobulinas, algunas proteínas de membrana, el colágeno y otras proteínas de tejidos conectivos (glucosaminoglicanos).
• Lipoproteínas: Proteínas conjugadas con lípidos que
• se encuentran en las membranas celulares.
• Nucleoproteínas: Se presentan unidas a un ácido nucleico, como en los cromosomas, ribosomas y en los virus.
• Metaloproteínas: Contienen en su molécula uno o más iones metálicos que no constituyen un grupo hem. Por ejemplo algunas enzimas.
• Hemoproteínas o Cromoproteínas: Proteínas que tienen en su estructura un grupo hem. Ejemplo: Hemoglobina, Mioglobina y ciertas enzimas como los citocromos.


DE ACUERDO CON SU MORFOLOGÍA Y SOLUBILIDAD

• Proteínas fibrosas: Son insolubles en agua, presentan formas moleculares alargadas, con un número variado de cadenas polipeptídicas que constituyen fibras resistentes, con cierto grado de elasticidad, fragilidad o ductilidad. Funcionan como proteínas estructurales o de soporte. Las más comunes son: Elastina, Colágeno, Queratina, Fibrina, etc.
• Proteínas Globulares: Tienden a ser más solubles en agua, debido a que su superficie es polar. Sin embargo, pueden presentar mayor solubilidad en otros solventes como soluciones salinas, ácidos o bases diluidas o alcohol. Su estructura es compacta con formas casi esféricas. La mayoría de las proteínas conocidas son globulares, dentro de las que se consideran todas las enzimas, las proteínas del plasma y las presentes en las membranas celulares. A su vez las proteínas globulares se pueden clasificar de acuerdo con su solubilidad:
• Albúminas: Proteínas fácilmente solubles en agua, que coagulan con el calor y precipitan con las soluciones salinas saturadas. Por ejemplo la Lactoalbúmina, albúmina del suero, la ovoalbúmina (presente en la clara del huevo).
• Globulinas: Escasamente solubles en agua pura, pero solubles en soluciones salinas diluidas como cloruro de sodio, entre ellas se encuentran las seroglobulinas (sangre), ovoglobulina, inmunoglobulinas, etc.
• Glutelinas: Solubles en ácidos y bases diluidos, insolubles en solventes neutros. Ejemplo: La Glutenina del trigoProlaminas: Solubles en alcohol del 70 al 80%,insolubles en agua, alcohol absoluto y otros solventes neutros, como la Zeína del maíz y la Gliadina del trigo.

DE ACUERDO CON SU FUNCIÓN BIOLÓGICA:

• Proteínas estructurales: Forman parte de células y tejidos a los que confieren apoyo estructural. Dentro de estas podemos citar, el colágeno y la elastina presentes en el tejido conectivo de los vertebrados. La queratinas de la piel, pelo y uñas y la espectirna presente en la membrana de los eritrocitos.
• Proteínas de transporte: Como su nombre lo indica, transportan sustancias como el oxígeno en el caso de la hemoglobina y la mioglobina, ácidos grasos en el caso de la albúmina de la sangre, o las que realizan un transporte transmembrana en ambos sentidos.
• Proteínas de defensa: Protegen al organismo contra posibles ataques de agentes extraños, entre las que se consideran los anticuerpos (inmunoglobulinas) de la fracción gamma globulínica de la sangre, las proteínas denominadas interferones cuya función es inhibir la proliferación de virus en células infectadas e inducir resistencia a la infección viral en otras células, el fibrinógeno de la sangre importante en el proceso de coagulación.
• Proteínas hormonales: Se sintetizan en un tipo particular de células pero su acción la ejercen en otro tipo. Ejemplo, la insulina.
• Proteínas como factores de crecimiento: Su función consiste en estimular la velocidad de crecimiento y la división celular. Como ejemplo se puede citar la hormona de crecimiento y el factor de crecimiento derivado de plaquetas.
• Proteínas catalíticas o enzimas: Permiten aumentar la velocidad de las reacciones metabólicas. Dentro de las células son variadas y se encuentran en cantidad considerable para satisfacer adecuadamente sus necesidades. Entre otras se consideran las enzimas proteolíticas cuya función es la degradación de otras proteínas, lipasas, amilasas, fosfatasas, etc.
• Proteínas contráctiles: Son proteínas capaces de modificar su forma, dando la posibilidad a las células o tejidos que estén constituyendo de desplazarse, contraerse, relajarse razón por la cual se encuentran implicadas en los diferentes mecanismos de motilidad. Las proteínas más conocidas de este grupo son la actina y la miosina.
• Proteínas receptoras: Proteínas encargadas de combinarse con una sustancia específica. Si se encuentran en la membrana plasmática, son las encargadas de captar las señales externas o simplemente de inspeccionar el medio. Si encuentran en las membranas de los organelos, permiten su interacción. Sin embargo, no son proteínas exclusivas de membrana ya que algunas se encuentran en el citoplasma. El ejemplo más típico de éstas son los receptores de las hormonas esteroides. Casi todos los neurotransmisores, la mayoría de las hormonas y muchos medicamentos funcionan gracias a la presencia de estas proteínas.
• Proteínas de transferencia de electrones: Son proteínas integrales de membrana, comunes en las mitocondrias y cloroplastos cuya función se basa en el transporte de electrones desde un donador inicial hasta un aceptor final con liberación y aprovechamiento de energía. Como ejemplo se citan a los Citocromos que hacen parte de la cadena respiratoria.

FUNCIONES DE LAS PROTEÍNAS:

Función enzimática
Las proteínas con función enzimática son las más numerosas y especializadas.
Actúan como biocatalizadores de las reacciones químicas del metabolismo celular.
Algunas hormonas son de naturaleza proteica, como la insulina y el glucagón (que regulan los niveles de glucosa en sangre), o las hormonas segregadas por la hipófisis, como la del crecimiento o la adrenocorticotrópica (que regula la síntesis de corticosteroides) o la calcitonina (que regula el metabolismo del calcio).

Función reguladora
Algunas proteínas regulan la expresión de ciertos genes y otras regulan la división celular (como la ciclina).

Función homeostática
Algunas mantienen el equilibrio osmótico y actúan junto con otros sistemas amortiguadores para mantener constante el pH del medio interno.

Función defensiva
Las inmunoglobulinas actúan como anticuerpos frente a posibles antígenos.
La trombina y el fibrinógeno contribuyen a la formación de coágulos sanguíneos para evitar hemorragias.
Algunas toxinas bacterianas, venenos de serpientes, son proteínas fabricadas con funciones defensivas.

Función de transporte
La hemoglobina transporta oxígeno en la sangre de los vertebrados.
La hemocianina transporta oxígeno en la sangre de los invertebrados.
La mioglobina transporta oxígeno en los músculos.
Las lipoproteínas transportan lípidos por la sangre.

Función de reserva
La ovoalbúmina de la clara de huevo, la gliadina del grano de trigo y la hordeína de la cebada, constituyen la reserva de aminoácidos para el desarrollo del embrión.
La lactoalbúmina de la leche.


PRUEBA DE SULFATO DE AMONIO:
Las proteínas, como otros coloides son precipitadas por soluciones concentradas de sales de amonio [NaCl. (NH4)2SO4 y NaSO4 ]. Aparentemente la precipitación se debe a la neutralización y deshidratación de la molécula, seguida de agregación y precipitación.


PROTEÍNAS DEL HUEVO

El huevo está constituido por 10.5% de cáscara, 58.5% dealbumen o clara y 31.0% de yema; los sólidos de su parte comestible, es decir albumen más yema, están integrados básicamente por proteínas y lípidos y entre ambos suman aproximadamente 95% de la materia seca.
La clara contiene más de 13 polipéptidos con características de glucoproteínas que integran una estructura bien organizada, gelatinosa y espesa y que representan 10.9% de esta fracción del huevo; además de su alto valor nutritivo, muchos de estos polímeros presentan actividades biológicas cuya finalidad es proteger e embrión (cuando el huevo está fecundado), ya que actúan como enzimas, inhibidores, anticuerpos, etc., evitando que los microorganismos se desarrollen. En el cuadro se muestra la concentración, el peso molecular y el punto isoeléctrico de las principales fracciones proteínicas que la componen.

De todas estas la ovoalbúmina es la más abundante, se clasifica como fosfoglucoproteína por contener hidratos de carbono y fósforo que esterifican a las serinas de acuerdo con el contenido de estos 2 constituyentes, se separa en tres fracciones: A1, A2, A3. Una de sus principales características es que tiene grupos sulfhidrilo que la hacen muy reactiva y fácilmente desnaturalizable, además durante el almacenamiento por un mecanismo de intercambio de disulfuros y sulhidrilos se convierte en una forma más estable, la S-ovoalbúmina, a la que se le atribuyen las reacciones de hipersensibilidad que presentan algunas personas después de consumir huevos.

FORMA DE OBTENER UNA PRECIPITACIÓN POR CAMBIO IÓNICO

En el video que a continuación se presenta nos muestra una práctica de laboratorio que se realizó en el TESVG que tiene como finalidad ejemplificar una precipitación por cambio iónico, en la cual se utilizó huevo para poder extraerle la proteína que en este caso es la albúmina. Como todos sabemos la proteína se encuentra en la clara del huevo y no en la yema por lo que específicamente se utilizó la clara.

El procedimiento que se siguió es el siguiente:

PROCEDIMIENTO

1. Separe las claras y las yemas de 3 ó 4 huevos.
2. Combine las claras y filtre a través de una manta de cielo o gasa.
3. Coloque 25 ml. de clara de huevo en un tubo de centrífuga y adicione 25 ml. de solución saturada de sulfato de amonio, mezcle suavemente.
4. Deje en reposo durante 30 minutos moviendo ocasionalmente.
5. Permita que sedimente y decante el líquido sobrenadante. Guarde el precipitado y la fracción sobrenadante.
6. Realice una prueba de confirmación de la presencia de proteína en la muestra.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Propiedades Químicas y Fisicoquímicas de las Proteínas. Recuperado el 04 de junio de 2010, de http://www.scribd.com/doc/15958125/1-PROPIEDADES-QUIMICAS-Y-FISICOQUIMICAS-DE-LAS-PROTEINAS


Badui, S. D.: Química de los alimentos 3ªed. Alambra Mexicana, México D.F: 2004.188-189


Reacciones de Precipitación. Recuperado el 03 de junio de 2010, de http://www.iesjovellanos.com/archivos/04__PRECIPITACION.1244557151.pdf


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