I - PROPRIEDADES ÁCIDO-BASE DE UM AMINOÁCIDO

INTRODUÇÃO

O conhecimento das propriedades ácido-base dos aminoácidos é importante para a compreensão das técnicas usadas na determinação da composição e sequência de proteínas e para o estudo das propriedades químicas e biológicas destes compostos.

O comportamento ácido-base dos aminoácidos pode ser estudado efectuando titulações potenciométricas de soluções aquosas destes compostos com soluções titulantes de ácido ou de base fortes. A forma totalmente protonada de um α-aminoácido comporta-se como um diácido (Gly, Ala, Val,...), ou como um triácido (Asp, Glu, His,...), consoante a natureza da sua cadeia lateral (grupo L). A curva de titulação de uma forma protonada com uma base forte (ou de uma forma desprotonada com um ácido forte) evidencia zonas em que o pH varia bruscamente com a adição de titulante e zonas em que o pH varia muito pouco com a adição de titulante (zonas em que o poder tampão da solução do aminoácido é acentuado). Em certos casos é possível estimar com facilidade os valores das constantes de acidez envolvidas pelo simples exame da curva de titulação.

Os valores das constantes de acidez dependem da temperatura e da força iónica das

soluções. Por exemplo, para a histidina, aminoácido que será objecto de estudo neste trabalho experimental, encontram-se na literatura os seguintes valores a 25ºC:

Meio 0,1 M 3,0 M pKa1 1,7 ± 0.1 2,28 pKa2 6.02 ± 0.04 6,97 pKa3 9,08 ± 0.04 9,63

De: A.E. Martell e R.M. Smith, Critical Stability Constants, Vol. 1, Plenum Press, New Jork, 1974, p. 61.

OBJECTIVO DO TRABALHO O objectivo do trabalho consiste na titulação potenciométrica do aminoácido histidina (na

forma de diácido, isto é, parcialmente protonada) com soluções titulantes de hidróxido de sódio e de ácido clorídrico e no traçado das respectivas curvas de titulação. Estas deverão ser examinadas no que respeita à localização dos pontos de equivalência, dos pontos de meia titulação e das zonas em que o aminoácido exerce poder tampão. A partir da curva relativa à titulação com hidróxido de sódio serão estimados valores para pKa2 e pKa3 à temperatura de trabalho e em meio de força iónica 0,10 M. REAGENTES Solução 0,100 M em NaOH Solução 0,100 M em HCl Histidina (C6H9N3O2·HCl·H2O, MW=209.63)

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MATERIAL

Aparelho para medição de pH da marca Metrohm, modelo 691 Eléctrodo combinado para medição de pH Agitador electromagnético Buretas de 25 mL Copos de 100 mL de forma alta Pipeta de 50 mL

TÉCNICA 1) Medir a temperatura das soluções tampão que irá usar para calibrar o aparelho para

medição de pH.

2) Calibrar o aparelho para medição de pH.

3) Pesar 104,8 mg de histidina directamente para um copo de 100 mL de forma alta.

4) Adicionar 50 mL de solução de KNO3 0,10 M usando uma pipeta de 50 mL. Lavar a bureta e encher com a solução de NaOH 0,100 M.

5) Juntar uma pequena barra magnética e dissolver completamente o sólido usando um agitador electromagnético.

6) Medir o valor do pH da solução.

7) Titular a solução usando uma solução titulante de NaOH 0,100 M. Para isso, adicionar pequenos volumes da solução titulante contida numa bureta de 25 mL e, após cada adição, ler e tomar nota do valor do pH. As primeiras adições devem ser de volumes muito pequenos (ex. 0,05 mL). Os volumes a adicionar deverão variar ao longo da titulação de modo a que, após cada adição, a variação do valor do pH não exceda 0,2.

8) Terminar a titulação quando tiver adicionado cerca de 14 mL de solução titulante (atingir-se pH ~ 12).

9) Repetir as operações 3) a 6), mas encher uma 2ª bureta com solução de HCl 0,100 M

10) Titular a solução usando a solução titulante de HCl 0,100 M. Para isso ter em conta as instruções indicadas em 7).

11) Terminar a titulação quando tiver adicionado cerca de 5 mL de solução titulante (atingir-se pH ~ 2).

12) Representar os pares de valores volume de titulante adicionado, pH numa folha de papel milimétrico (fornecida). Representar o volume de titulante adicionado em abcissas e o pH em ordenadas. O ponto inicial deverá ser marcado de modo que os pontos da primeira titulação sejam representados da esquerda para a direita e os pontos da segunda titulação da direita para a esquerda.

13) Examinar o andamento da curva de titulação e identificar, assinalando com setas, os pontos de equivalência (→ ←) e os pontos de meia titulação (↓).

14) Estimar os valores de pKa2 e pKa3 para a histidina por inspecção da curva de titulação.

BIBLIOGRAFIA Qualquer livro de Bioquímica, por ex. H.R. Horton, L.A. Moram, R.S. Ochs, J.D. Rawn, K.G. Scrimgeour, Principles of Biochemistry, 3ª ed., Prentice Hall, 2002.

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PROPRIEDADES ÁCIDO-BASE DE UM AMINOÁCIDO

FOLHA DE RESULTADOS

GRUPO: DATA: .......................... TURMA: ................... Nome ................................................................................... Nº ............................... Nome ................................................................................... Nº ............................... Nome ................................................................................... Nº ...............................

Estimativa dos valores de pKa2 e pKa3 para a histidina por inspecção da curva de titulação potenciométrica: Meio de força iónica ~0,10 M Temperatura: ................ ºC pKa2 ≈ .................... pKa3 ≈ .................... OBS.: Juntar à folha de resultados a folha de papel milimétrico com a curva de titulação (identificada com a indicação do grupo e data). EXERCÍCIO

Apresente as fórmulas químicas estruturais para as formas predominantes do aminoácido histidina em solução aquosa aos seguintes valores de pH:

pH = 1

pH = 6

pH = 8

pH = 11

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