Aminoácidos La estructura general de los aminoácidos es esta que tienen... prolina ya que no se cumple.

Aminoácidos
La estructura general de los aminoácidos es esta que tienen aquí, con la excepción de la
prolina ya que no se cumple.
Tiene un grupo amino, con un grupo carboxílico unido a un
carbono central que tiene un átomo de hidrogeno y una cadena
lateral R.
La cadena lateral es la que le da la identidad al aminoácido.
Lo que vemos acá es cómo se le denomina a los carbonos a partir del grupo carboxílico.
Al carbono ALFA se le denomina así porque esta unido al grupo carboxílico y al grupo
amino y a la cadena lateral. Por lo tanto llamamos ALFA aminoácidos cuando hablamos
de aminoácidos.
Lo que vemos acá es la alanina: ¿una configuración o conformación distinta?... Una
configuración distinta a cada lado, la cadena lateral es la que se ve acá (en rojo),
y
el carbono ALFA en el centro para ver la configuración en este caso. Hay algún otro
carbono que tenga 4 sustituyentes
diferentes? No, no tienen que dudarlo.
Hablamos de configuración diferente
porque no puedes pasar de la izquierda
a la derecha el grupo amino,
tendríamos que romper un enlace
covalente, por lo tanto es una
configuración distinta.
La D y L habla del lugar donde esta el
grupo amino.
D cuando esta en la derecha y L cuando esta a la izquierda.
Fíjense que hay una relación entre la configuración de la alanina y el gliceraldehido.
Qué es un glicerol? Primero un grupo aldehído y luego un grupo alcohol, pero este seria
un carbono asimétrico ya que
tendría lo mismo arriba y abajo en
el caso del glicerol. Entonces
tenemos que compararlo con el
gliceraldehido como molécula
básica para ver la configuración, y
se relaciona el L-gliceraldehido
con la L-alanina
por su
comparación en el OH y el OH del
L- gliceraldehido esta al mismo
lado que el grupo amino en la Lalanina.
Se puede tener como referencia el L-gliceraldehido para establecer la configuración de
la L-alanina en cuanto a la configuración.
El grupo amino y hay que decir ALFA amino, porque está unido al carbono ALFA esta
a la izquierda.
Esta tabla es muy importante porque nos muestra los 20 aminoácidos estándares que
conforman la proteína y hay otros aminoácidos no estándares, y por qué se llaman
estándares? Porque pertenecen al grupo de los 20 aminoácidos y hay otro que quedan
afuera y esos son los no estándares. Y habrá aminoácidos que no constituyen proteínas?
Sí, hay algunos que conforman proteínas y otros que no.
Acá vemos los 20 estándares y aprovecho de recordarles que tienen que aprendérselos
de memoria los nombres abreviados y el de una letra, ya que siempre es bueno saberlo,
por ultimo para ejercitar el músculo de la memoria, eso les dará más fluidez al leer.
(da ejemplos para aprendérselos mas fácil con unas tarjetitas para ejercitar los viernes
en la noche cuac!)
Lo que aparece acá (Mr) es peso molecular, la constante de acidez del grupo ALFA
carboxilo, la constante de acidez del grupo amino y la constate de acidez de otro grupo
que es deprotonable, que cuando lo tenga no todos tienen que tener grupos
deprotonables, por ejemplo acá tenemos 10.07 de la tirosina y la verdad es que es bien
poco deprotonable la cadena lateral de la tirosina.
En este otro caso tenemos el aspartato que parece nombrado como si fuese un acido
carboxílico deprotonado con su base conjugada por lo tanto y puede ser nombrado como
acido aspartatico y aparece con 3,65 para su cadena lateral.
Si ustedes tienen dos grupos deprotonables y hay dos constantes de acidez, digamos
grupo 1 K1 y grupo 2 K2. Si K1 es mayor que K2 cual pierde el protón con mas
facilidad? K1 pierde el protón con mas facilidad que k2 (no más rápido sino que con
mas facilidad).
Que lo pierda con mayor facilidad no significa que lo tenga el otro grupo como que lo
suelta pero no lo suelta, si no que el grupo de mayor K predomina mas las especies
acidas que las bases conjugadas. Es mas predominable las sustancias acidas de K1. el
grupo 2 es menos deprotonable que el grupo 1.
Si entienden eso… ahora: Cuál tiende entonces a perder más fácil su protón el que tiene
su PK mayor o menor? PK menor. Si lo entendieron para dos lo entendieron para tres
(K).
Qué mas sale a acá, el punto isoeléctrico, que es un valor de pH, en el cual esta
molécula no tiene carga, por lo tanto la caga neta es cero.
Y el indice de hidropatia que esta acá es un valor asociado al aminoácidos que significa
que entre mayor es, mas hidrofóbico será. Entonces entre mas negativo es, mas afín por
el agua es.
También aparece el indice de ocurrencia en la proteína. Algunos aminoácidos son mas
frecuentes, es como un indice estadístico, pero las proteína en general, tienen
prácticamente todos los aminoácidos (en general, pero siempre hay excepciones).
Autorreflexión de Dino Salinas “el estudiante” respecto de esta tabla:
Hay una tabla, que contiene 20 aminoácidos, que son los aminoácidos estándares, que
tienen distintos parámetros importantes, entre ellos son los PK hay aminoácidos que
tienen 2 o 3 PK, y se van a deprotonar en orden creciente de los PK. También tienen
pesos moleculares determinados y también aparece un indice de hidropatia, que me
indica que tan hidrofobico es, entre mayor es mas hidrofobico, entre menor es mas
hidrofilico y los aminoácidos tienen distinta ocurrencia en las proteínas.
La tendencia de los aminoácidos a agruparse en las proteínas, es juntarse en cuanto a su
hidrofobicidad, los aminoácidos tienden a juntarse con aminoácidos parecidos en cuanto
a su indice de hidropatia.
Los aminoácidos están determinados por el código genético, basado en los codones, que
son tres nucleótidos para forman un aminoácido y como las mutaciones son cambios en
las bases… qué seria conveniente para mantener el indice de hidropatía, si lo que
codifica a un aminoácido sea similar el código a lo que codifica al aminoácido que es
parecido en cuanto al indice de hidropatia. Por ejemplo si quiero cambiar la tirosina por
la fenilalanina, y ambos tienen indice de hidropatia parecido, yo esperaría que el código
genético que determina la tirosina sea similar al que determina a la fenilalanina, para
que varíe en una base tal vez, ojala. Es interesante ya que significa que esta búsqueda de
similaridad de códigos en la naturaleza aun no ha determinado en el código genético
pueda utilizarse otro, para que yo produzca un error que puede ser una sustitución de
una base obtenga el aminoácido parecido y así la proteína no cambia y no hay impacto
en la estructura o función. La sustitución permite que cuando cambia la base lo mas
probable sea q tenga el mismo aminoácido. La estructuración esta determinada en el
tercer nucleótido y la base que tienda a aparearse mas débil en el complejo aminoácido
aminoacil en el RNA, y se aparea el codon con el anticodon, el anticodon lo da el RNA
de transferencia y el codon el ribosoma. Y como la tercera base se aparea mal, queda la
patita suelta, en relación a la fenilalanina se forma un aminoácido parecido.
Estructura de los aminoácidos.
Ahora veamos la estructura de los aminoácidos:
Primero encontramos los no polares
alifaticos en cuanto a su cadena lateral: la
valina, lisina, alanina, glicina, metionina e
isoleucina. La valina y la leucina son muy
parecidas en cuanto a su cadena lateral.
Como son estos aminoácidos: polares o
apolares?, son completamente POLARES, lo
que los hace APOLARES ES SU CADENA
LATERAL.
Luego nos encontramos con el grupo que
tiene una cadena lateral aromática, en ellos
están la fenilalanina, el triptofano y la
tirosina.
La tirosina tiene un grupo deprotonable con
un PK alto. En cuanto a la hidrofobicidad de
este tipo de cadena
lateral es poco
hidrofilico, es mas bien hidrofobico.
Hay aminoácidos que son polares que no están
cargados y entre ellos encontramos: serina,
treonina, cistina, prolina, asparagina y la
glutamina.
Y son no cargados porque tienen una carga
negativa y una positiva. Son aminoácidos
polares porque su cadena lateral es polar.
Su cadena lateral hidrofilica se une a lo polar
del aminoácido.
Ojo que aquí sale la prolina, y estemos de
acuerdo en que es polar no cargada, su grupo
amino esta unido a la cadena lateral. En algunos
textos aparece como no polar pero para bajar la
angustia nosotros lo vamos a considerar como
polar no cargado.
Está también el grupo de los
positivamente cargados, como la
histidina que tiene un grupo que es
deprotonado.
Estas cadenas laterales son polares?
Bueno son polares con carga, pues
tienen carga positiva por lo tanto tienen
un polo positivo.
Y el grupo Negativamente cargado donde
encontramos al aspartato y al glutamato,
Estos aminoácidos se denominan también
aspartico y glutámico dependiendo si están
deprotonados sus grupos carboxilicos.
Queda claro entonces que tienen que aprenderse todo esto de memoria.
Absorción de la luz por moléculas
Esto es importante para más adelante en cuanto a la clasificación de las proteínas, hay
un aparato que se conoce como espectofotometro que nos permite medir la absorción de
la luz de un compuesto determinado. Si tenemos una fuente de luz y un dispositivo que
nos permite captar una sola longitud de onda o un rango de una longitud de onda, y eso
pasa a traves de una cubeta q contiene la muestra y lo que se detecta es la luz y lo
transforma en corriente electrica y eso a la larga produce una unidad de se conoce como
absorbancia y este compuesto absorbe 0.012.
Ahora hay una ley que se llama ley de lambert, que utiliza logaritmos:
El logaritmo de la intensidad de la luz (y cuando no hay muestra
se conoce como el blanco) dividida por la intensidad de la luz
transmitida, y esto es iguala un coeficiente llamado coeficiente de
extinción molar “E” que es una constante para la muestra por el
ancho de la cubeta que contiene la muestra por la concentración de
la muestra. Mientras menor es la intensidad mayor es la concentración de la muestra.
Si yo tiro piedras de acá hacia allá y golpean a algunos de ustedes, ya, y a otros no, mientras
mayor es la cantidad de piedras al otro lado, ¿hay más o menos alumnos en la sala? Menos
alumnos, ¿se fijan?. Mayor es la intensidad de la luz transmitida, ¿hay más o menos
compuesto en la cubeta? Menos compuesto…
La absorción de la luz ultravioleta es importante para algunos aminoácidos para practicar
algunos experimentos, y aquí
ustedes tienen un espectro de
absorción,
significa
que
estamos variando la longitud
de la onda y está la respuesta
de absorción del compuesto
que está variando: para dónde
están variando la tirosina y el
triptofano. Los dos tienen un
pico
de
absorción
aproximadamente a 270, 280
nanómetros ¿sí? Y eso
significa que esa es una buena
zona para detectar a ese
aminoácido. Ahora, como la
mayoría de las proteínas, por
no decir todas, tiene, sobre
todo si son muy grandes, tiene
tirosino, tiene triptofano, entonces esa propiedad de absorber la luz a 280 nm se podría
detectar la presencia de determinada proteína, porque esa proteína va la luz en ese rango.
Mientras más sean los triptofano y las tirosina que tiene, mayor será su capacidad de absorber
la luz en ese rango.
Para que se vayan imaginando cómo es que uno puede detectar proteínas a través de distintas
técnicas, y ahora hablamos de una determinada, que es la espectrofotometría… ¿a qué
longitud absorbe el DNA, Manuel? En el orden del ultravioleta cercano a… al de los
aminoácidos aromáticos y eso hace que no sea una buena técnica cuando hay DNA. Pero si
uno está purificando proteínas y sabe que la tiene relativamente pura, sí puede detectar a
través de espectrofotometría.
Un nanómetro, ¿cuántos metros son? ¿diez elevado a…? menos nueve.
Bueno, la cisteína puede reaccionar con la cisteína para formar cistina. Qué sucede: que la
cadena lateral, que tiene el grupo
sulfitrilo, el SH, es capaz de
formar un enlace covalente con
otro sulfitrilo de otra cisteína y
hablamos de un puente disulfuro.
Y hablamos de cistina y ¿la
cistina es un aminoácido?
Veamos si cumple con los
parámetros: carbono alfa, amino,
carboxilo y cadena lateral: sí, es
un aminoácido.
Acá veamos que hay una
reacción, al pasar de izquierda a
derecha, de oxidación de los grupos sulfitrilos… ¿pierde o gana electrones el SH? Pierde
electrones al pasar acá. Ahora ustedes dirán, pero no si el azufre al comenzar está neutro y
aquí está neutro, así que ni pierde ni gana electrones… pero se pierde el primer electrón
porque aquí tiende a acaparar los electrones del átomo que está unido, más electronegativo,
que es el hidrógeno, y que está rodeado de, visualmente, de más electrones. Y acá, tiene
menos electrones rodeándolo porque está compitiendo con el azufre que es un igual, entonces
no lleva la ventaja que lleva con el hidrógeno. Por lo tanto, decimos que perdió electrones y
que estamos frente a una reacción de oxidación. Y en el sentido inverso, sería una reacción de
reducción.
Cuando yo transformo la glucosa, que es un carbohidrato… la transformo en CO 2, lo mismo
pasa con este carbono, este carbono, decimos que perdió electrones y que se oxidó. Es por
esto que decimos que los metabolismos de compuestos de alta energía suponen, en el caso
del ciclo de Krebs y la respiración mitocondrial, la oxidación de esos compuestos. La oxidación
es porque pasa lo mismo que describí acá, el carbono, al igual que (¿…?) tiende a estar
rodeado de menos electrones. Así que ese es el concepto de reacción oxido-reducción.
Existen algunos aminoácidos no estándares, ya se los dije, encontrados en proteína, pero
todos ellos se derivan de algunos de los veinte aminoácidos estándares. Todos, así que la
afirmación es categórica, le creo a mi diapositiva: todos.
La hidroxiprolina, que la tienen
acá y es la prolina, pero con
un OH. La hidroxilisina, está
acá y es la lisina, pero con un
OH. Bueno, y dos tipos de
(¿…?) ustedes las van a ver
en proteínas de colágeno y
que,
de
hecho,
están
mencionados ahí.
En este momento no me
interesa que se los aprendan,
solamente quiero que vean
que son aminoácidos y los
nombres, no se los aprendan,
pero sí la… la… veamos por
qué es un aminoácido: un
carboxilo y un amino a un
carbono y todo lo demás es la cadena lateral, así que cumple con la definición de aminoácido.
Ustedes podrían ver después que aminoácidos yo reconozco acá.
También hay aminoácidos no estándares fuera de las proteínas, tales como la ornitina y la
citrulina (intermediarios en la síntesis de arginina y en el ciclo de la urea) y no se preocupen
porque se los van a aprender de memoria después con Gino.
A ver, pregunta: ¿habrá aminoácidos estándares fuera de las proteínas? Sí, pue’, andan todos
los estándares circulando porque son parte de la alimentación. Se supone que se hidrolizan las
proteínas y absorben estos aminoácidos que circulan a través de la sangre como aminoácidos
disueltos.
¿Cuáles son las propiedades ácido base de los aminoácidos? Atención porque vamos a aplicar
los conceptos de los que hemos
estado hablando. Esta es la forma
no iónica de los aminoácidos y esta
es la forma denominada como
Zwitteriónica, que es aquella
estructura en la que ustedes
encontrarían el aminoácido a pH 7.
Va a estar deprotonado el carboxilo
y protonado el amino… ¿cuál de los
dos tiene el pKa más grande? El
amino ¿cuál tiene el Ka más
grande? El carboxilo. Y eso es para
todos los aminoácidos que ustedes
van encontrando en relación al que
se está formando.
La forma no iónica no es real, es
teórica, ficticia.
Aquí tienen ustedes un aminoácido, que es la glicina, aparece como completamente protonado,
medianamente
protonado
y
completamente
deprotonado, conforme a los valores de pKa.
Ahí aparece la titulación, como este es un ácido
diprótico, este ácido puede (¿…?).
Ahora, lo que tenemos acá es el punto isoeléctrico, y
este punto isoeléctrico es el valor de pH al cual la
molécula se encuentra con carga neta neutra, y el
punto isoeléctrico ustedes lo obtienen, en este caso,
con el promedio de los valores de pKa. Es decir,
cuando ustedes quieran calcular el punto isoeléctrico
de una estructura, lo que necesitan es reconocer
primero cuál es la estructura, digamos, la versión de
la molécula que tiene carga total cero, entonces tomo
los dos valores de pKa, los que la limitan y saco el
promedio. Ustedes van a promediar los pKa que
están a ambos lados de la estructura que tiene carga
neta cero, siempre hay dos pKa: uno arriba y uno
abajo.
Ahora ¿por qué la molécula tiene carga neta cero? Cuando pH es igual al punto isoeléctrico.
Entonces aquí tenemos una, dos, tres especies, porque este es un ácido triprótico, tiene tres
puntos de inflexión, y acá también podemos hacer el ejercicios de buscar el punto
isoeléctrico… ¿qué carga tiene la molécula acá? +1, -1 da cero… los pKs son ese y ese. Por lo
tanto promedio y el punto isoeléctrico es el
promedio de ambos. ¿Qué es lo que hay
que hacer? Hagan este ejemplo, cuando les
den un aminoácido, hagan estos bocetos,
se tienen que ir dando cuenta de que tienen
que ir bajando de carga; de izquierda a
derecha tiene que ir disminuyendo en una
carga. Ahora, tienen que saber asignar als
cargas.
No traten de aprenderse reglas generales,
si no que traten de entender lo que están
resolviendo en cada caso.
Histidina.
¿Qué pasa con… ¿había hablado de la
histidina, cierto? Les dije que era el
nitrógeno con doble enlace que se
protonaba y se deprotonaba. Entonces el aminoácido,
o sea, el grupo que se deprotona, que aquí lo vemos,
este nitrógeno con car… que tiene el doble enlace.
Entonces este Kr, que así se denomina el Ka de la
cadena lateral, corresponde a esta pérdida de un
protón.
¿Ustedes tienen que saberse esto de memoria? Sí.
Se van a dar cuenta si se pierde un protón de la
cadena lateral porque les van a dar una tabla con los
valores de pKr. Lo que sí tienen que saber es que el
amino, el alfa amino, se deprotona después del
carboxilo, pero en cuanto al R, si se deprotona al final,
o al medio como en este caso, es por el valor de pKr.
Estructura y función de las proteínas
Vamos a estudiar propiedades quimicofísicas de las proteínas, estructuras primarias,
secundarias, terciarias y cuaternarias. Para eso ya contamos con los aminoácidos. Entonces
este es un aminoácido que puede reaccionar
con otro aminoácido y la reacción supone la
pérdida de una molécula de agua, o sea una
reacción de condensación (de modo opuesto,
sería una reacción de hidrólisis), y constituir lo
que se conoce como enlace peptídico, que es
todo lo que está acá.
Este es el enlace peptídico.
Y toda esta reacción ocurre en presencia de
enzimas, tanto, me refiero a la… tanto la
formación como la deformación.
¿Cómo se denominan los polímeros de
aminoácidos?
[nota: ver diapo, paja escribir lo mismo]
Muchos aminoácidos, peso molecular
de miles de daltons o más, hablamos
de proteína. Como referencia, algunos
dicen que de 50 aminoácidos hacia
arriba hablo de proteína, pero uno ve
un paper y hablan de péptido a veces y
tiene 70 aminoácidos… dio para
péptido no más.
Lo que ya no se usa mucho es
“polipéptido”, uno habla del “péptido”, pero sí hay que hablar de la clasficación. Sí se habla de
tri, tetra, hasta pentapéptido se menciona como nomenclatura en la práctica.
Pongámonos de acuerdo: más de 5 aminoácidos hablaremos de polipéptido y más de 50
aminoácidos hablaremos de proteína. Lo interesante es que los aminoácidos tienen ma´s o
menos el mismo peso molecular y podríamos, para hacer cálculos simples, decir o ponernos de
acuerdo en que 100 daltons, son como 110, pero 100 daltons es el peso molecular de un
aminoácido. Y esto es entretenido, porque te dicen que esta proteína pesa 50000 daltons,
entonces esa proteína ¿cuántos aminoácidos tendrá? 500.
Las secuencias peptídicas se ordenan y escriben desde el extremo aminoterminal hacia el
extremo carboxiterminal.
Acuérdense, siempre, cuando vean
una secuencia va del amino al
carboxilo. Así que ustedes van a ver
T, E, L, L, A… si se aprenden el
código de una letra, ustedes saben
que el T que dije primero está en el
aminoterminal y el resto del otro
extremo, la última letra, está en el
carboxiloterminal.
Ustedes van a ver que un
aminoácido,
excepto
de
los
extremos, es el mismo aminoácido
menos una molécula de agua.
Tamaño de una proteína.
[nota: aquí va todo el curso dividiendo los
números gigantototes de la tabla por
cien…]
Esperen a veces que, probablemente esta
proteína esté compuesta por varias
proteínas, pero la proteína en sí tiene 5130
aminoácidos.
Número de residuos… ahh… están viendo
la tabla… y número de cadenas
polieptídicas, en este caso, es una sola.
Por lo tanto, es una secuencia completa de
aminoácidos enorme.
Hay algunas que tienen dos cadenas
polipeptídicas, lo que significa dos
extremos amino y dos extremos carboxilo.