Universidad Nacional San AgustnFacultad de Ingeniera de
ProcesosE. P. Ingeniera de Industrias Alimentarias
MEZCLA RACMICAUna mezcla racmica es una mezcla en la cual
productos de una reaccin qumica, con actividad ptica debido a
isomerismo son encontrados en proporciones aproximadamente
equivalentes. Es decir L y D estereoismeros estn presentes en un
50%. Dicha mezcla es pticamente inactiva.Un enantimero con un
centro quiral, y actividad ptica puede hacer girar la luz
polarizada en un grado constante, mientras que su equivalente
opuesto lo hara en el sentido contrario. Una mezcla racmica con 50%
de cada uno de los ismeros cancelara el giro de esta luz.No todos
los estereoismeros presentan la propiedad de desviar la luz
polarizada, aunque la mayora de estos lo hace. Luis Pasteur fue el
primero en descubrir esta propiedad en 1847 cuando slo contaba con
25 aos de edad. Siendo la primera mezcla racmica la del cido
racmico.Mltiples reacciones qumicas orgnicas producen mezclas
racmicas, sin embargo el uso de catalizadores modernos ha logrado
obtener en mayor cantidad alguno de los productos deseados, como es
el caso de los catalizadores de Ziegler-Natta.Es tarea de los
qumicos separar este tipo de mezclas, cuando se busca slo uno de
los ismeros, esto se puede lograr con diferentes operaciones
unitarias, incluyendo cristalizacin, separacin de cristales. Sin
embargo es preferible lograr mecanismos de reaccin que favorezcan
la produccin del producto deseado, pues las propiedades fsicas de
los enantimeros son normalmente iguales.NOMENCLATURAUna mezcla
racmica se indica mediante el prefijo - o-dl, lo que indica una
mezcla igual de dextro y levo ismeros. Tambin se utilizan el rac-o
prefijo smbolos RS y SR.Si la relacin no es de 1:1, el prefijo /,
d/l- o d/l- se utiliza en su lugar.El uso de d y l no se recomienda
por la IUPAC.PROPIEDADESUn racemato es pticamente inactivo, lo que
significa que no hay rotacin neta de la luz polarizada en un plano.
Aunque los dos enantimeros rotan la luz polarizada en un plano en
direcciones opuestas, las rotaciones cancelar porque estn presentes
en cantidades iguales.En contraste con los dos enantimeros puros,
que tienen propiedades fsicas idnticas a excepcin de la direccin de
rotacin de la luz polarizada en un plano, un racemato a veces tiene
propiedades diferentes de cualquiera de los enantimeros puros. Los
diferentes puntos de fusin son ms comn, pero diferentes
solubilidades y puntos de ebullicin son tambin posibles.Productos
farmacuticos pueden estar disponibles como un racemato o en forma
del enantimero puro, lo que podra tener diferentes
potencias.CRISTALIZACINHay cuatro formas en las que un racemato
puede cristalizar, tres de los cuales HWB Roozeboom haba
distinguido en 1899: Conglomerado:Una mezcla mecnica de los
cristales enantiomricamente puros de un enantimero y su opuesto.
Las molculas en la estructura cristalina tienen una mayor afinidad
por el mismo enantimero que para el enantimero opuesto. El punto de
fusin del conglomerado racmico est siempre menor que la de la
enantimero puro. Adicin de una pequea cantidad de un enantimero en
el conglomerado aumenta el punto de fusin. El compuesto racmico:
Las molculas tienen una mayor afinidad para el enantimero opuesto
que en el mismo enantimero; la sustancia forma una nica fase
cristalina en la que los dos enantimeros estn presentes en una
relacin de 01:01 ordenado en la clula elemental. Adicin de una
pequea cantidad de un enantimero en el compuesto racmico disminuye
el punto de fusin. Sin embargo, el enantimero puro puede tener un
punto de fusin ms alto o ms bajo que el compuesto. Pseudorracemato:
En contraste con el compuesto racmico o conglomerado, no hay gran
diferencia en la afinidad entre las mismas y frente a enantimeros.
En general, ambos enantimeros se producen en proporciones iguales
en el cristal, pero que coexisten de una manera desordenada en la
red cristalina. La adicin de una pequea cantidad de un enantimero
cambia el punto de fusin slo poco o nada en absoluto.
Quasiracemate: A quasiracemate es una mezcla de dos compuestos
similares, pero distintas, una de ellas es zurdo y el otro diestro.
Aunque qumicamente diferentes, son estricamente similar y todava
son capaces de formar una fase cristalina racmica. Una de las
primeras tales racematos estudiados, por Pasteur en 1853, las
formas a partir de una mezcla 01:02 de la sal de amonio de cido
bis-tartrico y la sal de amonio de cido bis-mlico en agua. Vuelva a
investigar en 2008, los cristales formados son pesa-forma con la
parte central que consta de amonio bitartrato, mientras que las
partes exteriores son una mezcla quasiracemic de amonio bitartrato
y amonio-bimalate.RESOLUCINLa separacin de un racemato en sus
componentes, los enantimeros puros, se llama una resolucin quiral.
Hay varios mtodos, incluyendo cristalizacin, cromatografa, y el uso
de enzimas. La primera resolucin exitosa de un racemato se realiz
por Louis Pasteur, que se separaron manualmente los cristales de un
conglomerado.SNTESISSin una influencia quiral, una reaccin qumica
que hace que un producto quiral siempre dar un racemato. Eso puede
hacer que la sntesis de un racemato ms barato y ms fcil que hacer
el enantimero puro, porque no requiere condiciones especiales. Este
hecho lleva a la pregunta de cmo biolgica homoquiralidad evolucion
en lo que se presume que es una tierra primordial racmica.Los
reactivos de, y las reacciones que producen, mezclas racmicas se
dice que son "no estereoespecfica" o "no estereoselectiva," por su
indecisin en una estereoisomera en particular.LA REGLA DE
WALLACHRegla establece que los cristales de Wallach racmicas
tienden a ser ms densa que sus contrapartes quirales. Esta regla ha
sido justificada por el anlisis de bases de datos
cristalogrficos
RACEMIZACIN DE AMINOCIDOSLaracemizacin deaminocidoses un mtodo
de datacin qumica que consiste en la conversin de un compuesto
L-aminocido a un D-aminocido o viceversa y permite datar
muestrasorgnicashasta elPaleoltico
Medio.IntroduccinLasismerassonmolculas orgnicasformadas por los
mismostomos, idntica composicin, pero con propiedades fsicas y
qumicas diferentes.Laisomera estereoqumicaocurre en los compuestos
que tienen los mismos tomos; pero estn orientados de diferente
manera. Los compuestos capaces de existir en dos formas diferentes
y que cada forma es la imagen en el espejo de la otra, como la mano
derecha y la mano izquierda, reciben el nombre de compuestos
quirales (del griego mano).
Isomera ptica o Enantiomera.El fenmeno de la quiralidad se
produce en compuestos que poseen algn tomo de carbono unido a
cuatro compuestos o grupos de tomos diferentes, como algunos
aminocidos entre ellos la alanina, la prolina o el cido
asprtico.Mezcla racmica y RacemizacinLa mayora de aminocidos tienen
dos ismeros, la forma izquierda (L o levgira) y la forma derecha (D
o dextrgira). La forma de identificar cada forma es someter la
solucin a haz de luz polarizada, con lo que las L se desviarn a la
izquierda y las D a la derecha. Una solucin de un aminocido con el
mismo nmero de L y de D, cada forma anula el efecto de la otra en
la luz.A una mezcla de las dos formas (levgira y dextrgira) de un
mismo aminocido en cantidades iguales se le denomina mezcla
racmica; y racemizacin al proceso qumico que consiste en la
conversin de un compuesto L en D o de D en L.En las plantas y
animales vivos se forman aminocidos (que despus forman protenas)
mayoritariamente de la forma L y cuando estos seres vivos mueren
empieza la racemizacin y la transformacin de L-aminocidos a
D-aminocidos hasta alcanzar la estabilidad, lamezcla racmica.Se
puede determinar la edad cronomtrica de un resto orgnico si se
conoce de un aminocido, su tasa de racemizacin y la cantidad de
forma L y D en la muestra.Esta tcnica de datacin puede medir hasta
elPaleolticoMedio.
Problemas de datacinLa racemizacin, como todareaccin qumica, se
basa en la ecuacin de Arrhenius. Esta ecuacin, indica que la
velocidad de la reaccin qumica se acelerar cuanto ms alta sea la
temperatura; es decir, que contra ms se enfre el aminocido, ms
lenta ser la reaccin y viceversa.Por tanto, la racemizacin depende
de la temperatura y puede provocar errores en la datacin de restos,
como los del hombre de Del Mar y la mujer de Sunnyvale.Otro de los
efectos que puede acelerar o aminorar la reaccin de transformacin
puede ser elpH.
ELECTROFORESISLa electroforesis es un mtodo de laboratorio en el
que se utiliza una corriente elctrica controlada con la finalidad
de separar biomolculas segn su tamao y carga elctrica a travs de
una matriz gelatinosa.Fue empleado por primera vez por en el ao
1937, pero su importancia vino a incrementarse cuando en los aos
cincuenta E. L.Durrum y Arne W.K. Tiselius , impulsaron la
electroforesis de zona, nombre que se asign a la separacin de
materiales en un campo elctrico en presencia de algn tipo de
soporte; aunque este trmino se limit originalmente al anlisis de
coloides y partculas submicroscopicas, se ha convertido en estos
ltimos aos en una metodologa aplicada a sustancias de bajo peso
molecular.
1. Fundamento:
Cuando una mezcla de molculas ionizadas y con carga neta son
colocadas en un campo elctrico, estas experimentan una fuerza de
atraccin hacia el polo que posee carga opuesta, dejando transcurrir
cierto tiempo las molculas cargadas positivamente se desplazaran
hacia el ctodo (el polo negativo) y aquellas cargadas positivamente
se desplazaran hacia el nodo (el polo positivo). El movimiento de
las molculas est gobernado tambin por dos fuerzas adicionales;
inicialmente la friccin con el solvente dificultar este movimiento
originando una fuerza que se opone , por otro lado las molculas
tienen que moverse en forma aleatoria o movimiento browniano debido
a que poseen energa cintica propia denominado difusin. La energa
cintica de las molculas aumenta con la temperatura, por ello a
mayor temperatura mayor difusin. La suma de todas estas fuerzas
provoca que las molculas no migren de una manera homognea, de tal
manera que, si las molculas son colocadas en un cierto lugar de
solucin, los iones comenzaran a moverse formando un frente cuya
anchura aumentara con el tiempo. Para reducir la anchura de este
frente podemos reducir el movimiento de las molculas empleando un
medio que oponga ms resistencia a dicho movimiento. Una forma comn
de hacer esto es formar un gel. El gel consiste de un polmero
soluble de muy alto peso molecular que atrapa molculas de agua y
forma un tamiz que dificulta el movimiento de los solutos,
consecuentemente, la migracin electrofortica de las molculas ser ms
lenta, pero el ensanchamiento del frente se ver reducido
tambin.
1.1. Mtodos electroforticos zonales. Son los ms comunes, dada su
alta aplicabilidad en diferentes campos. Son tiles para lograr la
separacin de mezclas complejas. Se aplican pequeas cantidades de la
disolucin de protenas a un soporte slido, que se impregna con una
solucin tampn. Los soportes son en general polmeros y forman un gel
poroso que restringe el movimiento de las molculas a travs del
medio durante la electroforesis y disminuyen los flujos de
conveccin del solvente. Como soporte han sido utilizados papel
(celulosa), almidn, poliacrilamida, agarosa y acetato de celulosa,
entre otros. Este mtodo tiene gran poder resolutivo por que se
aplica una cantidad pequea de protena a una zona estrecha, mientras
que la longitud del trayecto es mucho mayor que la zona de
aplicacin. El equipamiento requerido es simple, fuente de poder,
cubeta vertical u horizontal donde se colocan el soporte y dos
electrodos Los ms utilizados son:1.1.1. Electroforesis en gel de
poliacrilamida. Los geles de poliacrilamida se forman por
polimerizacin de la acrilamida por accin de un agente
entrecruzador, es qumicamente inerte, de propiedades uniformes,
capaz de ser preparado de forma rpida y reproducible. Forma, adems,
geles transparentes con estabilidad mecnica, insolubles en agua,
relativamente no inicos y que permiten buena visualizacin de las
bandas durante un tiempo prolongado. Adems tiene la ventaja de que
variando la concentracin de polmeros, se puede modificar de manera
controlada en el tamao del poro, lamentablemente cada vez se emplea
menos en diagnostico debido a su neurotoxicidad.1.1.2.
Electroforesis en geles de gradientes. El uso de geles de
poliacrilamida que tienen un gradiente creciente de concentracin de
archilamida + bisacrilamida, y en consecuencia un gradiente
decreciente en el tamao del poro, pueden tener ventajas sobre los
geles de concentraciones uniformes de acrilamida. En un gel en
gradiente la protena migra hasta alcanzar una zona donde el tamao
de poro impida cualquier avance. Una vez se alcanza el lmite del
poro no se produce una migracin apreciable aunque no se detiene
completamente. Una de las ventajas de este tipo de geles es que
resuelve mejor las bandas pues las concentra en regiones ms
estrechas, adems de incrementar el rango de pesos moleculares que
se pueden resolver en un mismo gel comparado con los de una
concentracin fija.
1.1.3. Electroforesis en geles de agarosa.La agarosa es un
polisacrido (originalmente obtenido de algas, como el agar-agar,
pero de composicin homognea), cuyas disoluciones (tpicamente de 0.5
a 2 %) poseen la propiedad de permanecer liquidas por encima de 50
grados C y formar un gel, semislido al enfriarse. Este gel est
constituido por una matriz o trama tridimensional de fibras
polimricas embebida en gran cantidad de medio lquido, que retarda
el paso de las molculas, se usa usualmente para separar molculas
grandes de alrededor 20.000 nucletidos.1.1.4. Electroforesis
capilar. La electroforesis capilar se basa en los mismos principios
de las tcnicas electroforticas convencionales, pero utiliza
condiciones y tecnologa distinta que nos permiten obtener una serie
de ventajas al respecto, Esta separacin de pptidos realizada sobre
un capilar de slice fundida a potenciales elevados 20 a 30 Kv en un
campo de 400 a 500 v/cm refrigerados por aire. La corriente
electroendosmtica (FEO) generada por los grupos silanol de la
superficie interna del capilar da como resultado una corriente
plana del frente del lquido que contrasta con el frente parablico
de la cromatografa lquida de alta resolucin. La ventaja de esta
tcnica es que el capilar de slice fundida que generalmente se cubre
con una capa de polimina para darle mayor rigidez y resistencia,
tiene una ventaja a travs de ella que permite el pasaje de la luz
UV de tal manera que la visualizacin es on-line. Con esta tcnica
descripta es posible separar cationes, aniones, protenas,
macromolculas y sustancias no cargadas en forma simultnea.1.1.5.
Isoelectroenfoque. Esta tcnica, habitualmente denominada
electroenfoque se basa en el desplazamiento de las molculas en un
gradiente de pH. Las molculas anfotricas, como los aminocidos, se
separan en un medio en el que existe una diferencia de potencial y
un gradiente de pH. La regin del nodo es cida y la del ctodo es
alcalina. Entre ambos se establece un gradiente de pH tal que las
molculas que se han de separar tenga su punto isoelctrico dentro
del rango. Las sustancias que inicialmente se encuentran en
regiones de pH inferior a su punto isoelctrico estarn cargadas
positivamente y migraran hacia el ctodo, mientras aquellas que se
encuentran en medios con pH ms bajos que su punto isoelctrico
tendrn carga negativa y migraran hacia el nodo. La migracin les
conducir a una regin dnde el pH coincidir con su punto isoelctrico,
tendrn una carga neta nula y se detendrn. De esta forma las
molculas anfotricas se sitan en estrechas bandas donde coincide su
punto isoelctrico con el pH.1.1.6. Electroforesis bidimensional. La
electroforesis bidimensional se basa en separar las protenas en una
mezcla segn sus dos propiedades moleculares, una en cada dimensin.
El procedimiento ms usado se basa en la separacin en una primera
dimensin mediante isoelectroenfoque y la segunda dimensin segn peso
molecular mediante electroforesis en poliacrilamida.
1.2. Fuentes de error en la electroforesis. La electroforesis es
una tcnica muy sensible y puede ser afectada por muchos errores
experimentales, como la temperatura durante la polimerizacin y la
corrida del gel, velocidad de la polimerizacin, niveles de
catalizador, pureza del reactivo, tiempo de corrida y preparacin de
las muestras.ELECTROFORESIS PROTEICALaelectroforesis proteicaes un
mtodo de separacin deprotenasmediante la aplicacin de un campo
elctrico.Existen diferentes tipos en funcin del tipo de separacin
empleado: electroforesis de zona (separacin en funcin de la carga),
isoelectroenfoquey separacin por tamao en tamiz molecular (tambin
aplicable a cidos nucleicos).Tcnicas:Electroforesis de zona:las
protenas sonmolculas anfteras: su carga neta depende delpHdel
medio. Normalmente, la separacin electrofortica de protenas se hace
a pH alcalino, en el que la mayora de las protenas presentan una
carga global negativa. Tambin se puede trabajar a pH cidos, pero no
demasiado bajos, ya que las protenas precipitan en medio cido
(bsicamente se usa en la deteccin de variantes de la
hemoglobina).Como medio de soporte se puede usar (de ms antiguo a
ms reciente): papel, acetato de celulosa, agarosa, poliacrilamida y
electroforesis capilar. La muestra cuyas protenas se quieren
separar se inserta en un medio de soporte y se aplica una
diferencia de potencial durante un tiempo determinado para separar
las protenas. Cada protena migrar ms o menos en funcin de su carga
(que tambin determina hacia qu polo se dirigir la protena, nodo (+)
o ctodo (-) y su tamao. A mayor carga y menor tamao, ms velocidad
de migracin.Isoelectroenfoque:en lugar de separar las protenas en
funcin de su carga a un pH dado, se separan en funcin de su punto
isoelctrico (PI): el PI es el pH en el que la carga neta de la
protena es nula, y depende de la composicin aminoacdica de la
protena. Se crea un gradiente de pH mediante anfolitos (estabilizan
el pH a lo largo del gel). Cada protena migrar hasta alcanzar su
PI, punto en el cual precipitar al acumularse (de ah el nombre,
isoelectroenfoque).Tambin se suelen utilizar acoplados
azimogramassi deseamos determinar el PI de una enzima o
enelectroforesis bidimensionalcomo primera dimensin.Separacin por
tamao:permite separarprotenasycidos nucleicos. En el caso de las
protenas, deben ser tratadas con SDS (sodio dodecil sulfato) para
que su carga sea negativa y todas migren hacia el nodo (no es
necesario hacer eso con los cidos nucleicos, ya que tienen carga
negativa); la separacin se hace en medios de soporte en el que se
ha creado un tamiz molecular (matriz), que hace que las protenas ms
pequeas corran ms que las ms grandes.Visualizacin:Una vez separadas
las protenas, deben fijarse y teirse para poder ser visualizadas.
Hay diferentes protocolos en funcin de lo que se quiere estudiar:
fijacin por calor o qumica y tincin en caso de estudios no
especficos (proteinogramay electroforesis Hb, por ejemplo) o
fijacin mediante anticuerpos previa a la tincin en caso de estudiar
protenas especficas (inmunofijacin).Por lo general para la tincin
de geles de poliacrilamida se utilizatincin con plata,tincin de
Coomassieo tincin fluorescente. Dependiendo del fin de nuestro
anlisis. La tincin con plata no es utilizada si se desean hacer
anlisis porespectrometra de masas(MS) pero es ms sensible que la
tincin con Azul de Coomassie, por otro lado, la tincin fluorescente
es muy sensible y compatible con MS pero los costos de tincin son
elevados.Una tincin sensible y barata es la denominada "Blue
Silver" oCoomassie G250.Adems, esta tincin es compatible con MS.
Est compuesta por azul de coomassie diluido en una solucin coloidal
y se utiliza agua destilada para desteir el gel de
poliacrilamida.AplicacionesPueden analizarse las protenas
contenidas en diferentes lquidos biolgicos: sangre, plasma (el
lquido sanguneo sin clulas), suero (plasma sin fibringeno), orina,
LCR, lquido sinovial, saliva, lgrimas. As como alimentos,
especialmente lcteos y cereales.Este tipo de anlisis electrofortico
tiene aplicaciones en investigacin y en clnica, tanto humana como
animal. Adems es una tcnica muy empleada para el anlisis de
protenas alimentarias y ltimamente se empleando para realizar
genotipado ydeteccin de OMG(organismos modificados
genticamente)
BIBLIOGRAFA http://es.wikipedia.org/wiki/Mezcla_rac%C3%A9mica
http://centrodeartigos.com/articulos-utiles/article_106468.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Racemizaci%C3%B3n_de_amino%C3%A1cidos
http://www.javeriana.edu.co/Facultades/Ciencias/neurobioquimica/libros/celular/electroforesis.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Electroforesis_proteica
Bioqumica de los Alimentos2