AMINOÁCIDOS PÉPTIDOS PROTEÍNAS

IDOS
C
Á
O
AMIN IDOS
PÉPT NAS
EÍ
PROT
1
Estructura y estereoquímica de los α-Aminoácidos
9 Los aminoácidos (AA) obtenidos por hidrólisis de las proteínas difieren en la cadena
lateral R.
9Las propiedades de los AA varían de acuerdo a la cadena R.
Estructura y estereoquímica de los α-Aminoácidos
Glicina
(Gly o G)
+
H3N
H
O
C
C
–
O
H
9 La glicina es el AA mas simple donde R = H.
9 Es el único que es aquiral.
2
Estructura y estereoquímica de los α-Aminoácidos
Casi todos los aminoácidos naturales tienen configuración (S), con estereoquímica semejante al L-(-)gliceraldehído, por lo que se denominan L-aminoácidos. Excepto la glicina, todos los α-aminoácidos son
quirales. El centro quiral es el átomo de carbono asimétrico α.
3
Estructura y estereoquímica de los α-Aminoácidos
L-Cisteína
L-Serina
D-Cisteína
D-Serina
Estructura y estereoquímica de los α-Aminoácidos
4
Aminoácidos esenciales
Esenciales
No esenciales
Isoleucina
Alanina
Leucina
Tirosina
Lisina
Aspartamo
Metionina
Cisteina
Fenilalanina
Glutamato
Treonina
Glutamina
Triptofano
Glicina
Valina
Prolina
Histidina
Serina
Arginina
Asparganina
Otros aminoácidos naturales
Hidroxiprolina se encuentra fundamentalmente en el
tejido conectivo y óseo, constituyendo el 10% de la
molécula de colágeno. Por esta razón se suele utilizar
a la concentración de hidroxiprolina para determinar la
cantidad de colágeno o gelatina.
+
NH3
α
CO2
–
+
H3NCH2CH2CO2
β
–
+
H3NCH2CH2CH2CO2
γ
Ácido 1-aminociclopropanocarboxilico:
Un α-aminoácido intermediario en la biosíntesis
del etileno en plantas
Ácido 3-aminopropanoico (β-alanina)
β-aminoacido que es una de las unidades
estructurales de la coenzima A
Ácido 4-aminobutanoico conocido como ácido γaminobutírico (GABA).
γ-aminoácido involucrado en la transmisión de
impulsos nerviosos.
5
Ion dipolar
Zwitterion
Los aminoácidos tienen altos P. fus. > 200°C.
Los AA son mas solubles en agua que en Et2O, DCM y otros solventes orgánicos comunes.
Los AA tienen altos momentos dipolares, mayor aun que las aminas y ácidos carboxílicos simples.
Los AA son menos ácidos que la mayoría de los RCO2H y menos básicos que la mayoría de las aminas.
6
Propiedades ácido-base de la Glicina
• Consideremos las propiedades acido-base de la estructura iónica bipolar
(zwitterion).
Veamos que sucede con la Glicina a pH = 1.
•• O ••
+
H3NCH2C
••
OH
A pH=1 la Glicina existe en su
forma protonada (monocatión)
••
• A medida que se aumenta pH ¿que H se perderá primero?
ion amonio: pKa ~9
ácido carboxílico: pKa ~5
•• O ••
+
H3NCH2C
••
OH
••
•• O ••
+
H NCH2C
• El H mas ácido pertenece al
3
grupo CO2H.
• La forma mas estable neutra de
pKa = 2.34
la glicina es el zwitterion.
••
OH
••
La Gly es mas ácida que un típico
RCO2H porque el N con carga
positiva actúa como un grupo
atractor de electrones, incrementa
la acidez en el sustituyente del
Cα.
•• O ••
Un H unido al N en el
zwitterion puede ser abstraído
a medida que se continua
aumentando el pH.
+
H3NCH2C
•• –
O ••
••
pKa = 9.60
El pKa para remover este H es
9.60. Este valor es semejante al
del NH4+ (9.3)
•• O ••
••
H2NCH2C
•• –
O ••
••
7
•• O ••
• El pH al cual la concentración
del zwitterion es máxima se
denomina PUNTO
ISOELECTRICO. Este valor
numérico es el promedio de las
pKas.
+
H3NCH2C
••
OH
••
pKa = 2.34
•• O ••
+
pI = 5.97 H3NCH2C
•• –
O ••
••
pKa = 9.60
•• O ••
••
H2NCH2C
•• –
O ••
••
8
Aminoácidos con cadena lateral neutra
Glicina
+
H3N
H
C
O
C
O
–
pKa1 = 2.34
pKa2 = 9.60
pI = 5.97
H
Alanina
+
H3N
O
H
C
C
O
–
pKa1 = 2.34
pKa2 = 9.69
pI = 6.00
CH3
Aminoácidos con cadena lateral neutra
Valina
+
H3N
H
C
O
C
O
–
pKa1 = 2.32
pKa2 = 9.62
pI = 5.96
CH(CH3)2
Leucina
+
H3N
H
C
O
C
O
–
pKa1 = 2.36
pKa2 = 9.60
pI = 5.98
CH2CH(CH3)2
9
Aminoácidos con cadena lateral neutra
Isoleucina
+
H3N
O
H
C
C
O
–
pKa1 = 2.36
pKa2 = 9.60
pI = 5.98
CH3CHCH2CH3
Metionina
+
H3N
O
H
C
C
O
–
pKa1 = 2.28
pKa2 = 9.21
pI = 5.74
CH3SCH2CH2
Aminoácidos con cadena lateral neutra
Prolina
+
H2N
H2C
Fenilalanina
+
H3N
H
C
C
H2
O
C
O
–
CH2
H
O
C
C
CH2Ph
O
–
pKa1 = 1.99
pKa2 = 10.60
pI = 6.30
pKa1 = 1.83
pKa2 = 9.13
pI = 5.48
10
Aminoácidos con cadena lateral neutra
Triptofano
(Trp, W)
H O
H3N C C O
CH2
pKa1 = 2.83
pKa2 = 9.39
pI = 5.89
HN
Asparagina
(Asn)
O
H
+
H3N
C
O
C
–
H2NCCH2
pKa1 = 2.02
pKa2 = 8.80
pI = 5.41
O
Aminoácidos con cadena lateral neutra
Glutamina
(Gln, Q)
+
H3N
H
O
C
C
O
H2NCCH2CH2
– pKa1 = 2.17
pKa2 = 9.13
pI = 5.65
O
Serina
(Ser, S)
+
H3N
H
C
O
C
O
–
pKa1 = 2.21
pKa2 = 9.15
pI = 5.68
CH2OH
11
Aminoácidos con cadena lateral neutra
Treonina
(Thr, T)
Tirosina
(Tyr, Y)
+
H3N
H
C
O
C
O
–
pKa1 = 2.09
pKa2 = 9.10
pI = 5.60
CH3CHOH
O
H3N CHC O
CH2
pKa1 = 2.20
pKa2 = 9.11
pI = 5.66
OH
Aminoácidos con cadena lateral neutra
Cisteína
(Cys, C)
+
H3N
H
C
O
C
O
–
pKa1 = 1.96
pKa2 = 8.18
pI = 5.07
CH2SH
12
Aminoácidos con cadena lateral ionizable
H
+
Ácido aspártico
H3N C
(Asp, D)
–
OCCH2
En los AA con
cadena lateral ácida
el pI es el promedio
de los pKa1 y pKa2.
O
C
O
–
pKa1 =
pKa2 =
pKa3 =
pI =
1.88
3.65
9.60
2.77
O
Aminoácidos con cadena lateral ionizable
H
+
Ácido aspártico
H3N C
(Asp, D)
–
OCCH2
O
C
O
–
pKa1 =
pKa2 =
pKa3 =
pI =
1.88
3.65
9.60
2.77
O
En los AA con
cadena lateral ácida
el pI es el promedio
de los pKa1 y pKa2.
+
H3N
H
O
C
C
Ácido glutámico – OCCH2CH2
(Glu, E)
O
– pKa1 =
O pKa2 =
pKa3 =
pI =
2.19
4.25
9.67
3.22
13
Aminoácidos con cadena lateral ionizable
+
H3N
H
O
C
C
O
–
En los AA con cadena lateral basica, el
pI es el promedio de los pKa2 y pKa3.
CH2CH2CH2NHCNH2
Arginina
(Arg, R)
+ NH2
pKa1
pKa2
pKa3
pI
=
=
=
=
2.17
9.04
12.48
10.76
Aminoácidos con cadena lateral ionizable
+
H3N
Lisina
(Lys, K)
H
C
O
C
O
–
+
CH2CH2CH2CH2NH3
Histidina
(His, H)
pKa1 =
pKa2 =
pKa3 =
pI =
2.18
8.95
10.53
9.74
En los AA con cadena lateral basica, el
pI es el promedio de los pKa2 y pKa3.
O
H3N CHC O
CH2
N
pKa1 =
pKa2 =
pKa3 =
pI =
1.82
6.00
9.17
7.59
NH
14
Electroforesis
•
Movimiento de partículas dispersas en
un liquido por la influencia de un campo
eléctrico uniforme.
•
Sirve para separar moléculas
tamaño/carga eléctrica
Representación simplificada
de la separación
electroforética de la alanina,
lisina y ácido aspártico a pH
= 6.
La lisina catiónica es
atraída hacia el cátodo, el
ácido aspártico aniónico
es atraído hacia el ánodo
y la alanina se encuentra
en su punto isoeléctrico,
por lo que no se mueve
Reacciones de los α-Aminoácidos
Esterificación del ácido carboxílico
Acilación de la amina
15
Reacción con ninhidrina
Acoplamiento oxidativo
Resolución de los α-Aminoácidos
16
Resolución de los α-Aminoácidos
Desacetilacion enzimática selectiva. La enzima acilasa (acilasa de riñón de cerdo o
carboxipeptidasa) solo desacetila los L-aminoácidos naturales.
17