Este documento describe las propiedades ácido-base de los aminoácidos y las proteínas. Explica que los grupos carboxilo y amino de los aminoácidos pueden ionizarse, y lista los pKa de varios aminoácidos. También describe cómo la carga neta de un aminoácido o proteína depende del pH, y cómo la curva de titulación muestra las ionizaciones a diferentes pH. Finalmente, resume cómo las proteínas se ionizan durante la titulación ácido-base.

1. Universidad Central de Venezuela
Facultad de Medicina
Escuela de Medicina Luis Razetti
Cátedra de Bioquímica
Tema 2:
Estructura y Función de
las Proteínas (3/5)
Prof. Vanessa Miguel
vanessa.miguel@ucv.ve
@bioquitips
Noviembre 2011

2. Propiedades ácido base de los aa y las
proteínas
 Primero un repaso…

3. Ácidos y Bases (Bronsted-Lowry)
 un ácido es una sustancia capaz de donar
un protón a otra sustancia.
 una base es una sustancia capaz de aceptar
un protón
 las sustancias que pueden actuar como
ácido y como base se conocen como
sustancias anfóteras.
 El pH puede ser calculado en base a:
pH = -log[H+]

4. Ácido Clorhídrico

5. Ácido Acético

6. Amoníaco

7. Ka
Considere la liberación de un protón por un
ácido débil representado por HA:
HA ←→ H+ + A-
Ácido débil protón base conjugada
( sal )
La (sal ) o base conjugada, A- , es la forma
ionizada de un ácido débil. La constante de
disociación Ka es igual a
Ka = [H+] [A-] / [HA]

8. Ecuación de Henderson-Hasselbalch

9. Ecuación de
Henderson-Hasselbalch

11. Curva de titulación
 Representación gráfica de la variación del pH
de una solución debida al agregado de una
base o un ácido

13. Amortiguador

14. Propiedades ácido-base aa
 Los grupos α-COOH y α-NH2 de los
aminoácidos son capaces de ionizarse (al
igual que los grupos-R ácidos y básicos de
los aminoácidos).
 Las siguientes reacciones de equilibrio iónico
pueden ser escritas:
R-COOH <——> R-COO– + H+
R-NH3+ <——> R-NH2 + H+

15. Propiedades ácido-base aa
Aminoácido pKa1 pKa2 pKaR
Ác. Aspártico 1,88 9,60 3,65
Ác. Glutámico 2,19 9,67 4,25
Alanina 2,34 9,69
Arginina 1,17 9,04 12,48 pKa1: pKa del grupo carboxilo
Asparagina 2,02 8,80 COOH  COO- + H+
Cisteína 1,96 10,28 8,18
Fenilalanina 1,83 9,13
Glicina 2,34 9,60 pKa2: pKa del grupo amino
Glutamina 2,17 9,13 NH2 + H+  NH3+
Histidina 1,82 9,17 6,0
Isoleucina 2,36 9,68
Leucina 2,36 9,60 pKaR: pKa del grupo R
Lisina 2,18 8,95 10,53 Podrá tener características de
Metionina 2,28 9,21 ácido o base débil según el caso
Prolina 1,99 10,96
Serina 2,21 9,15
Tirosina 2,20 9,11 10,07
Treonina 2,11 9,62
Triptófano 2,38 9,39
Valina 2,32 9,62

16. Propiedades ácido-base aa
 Para aa monoamino y monocarboxilos,
son posibles dos ionizaciones: carboxilo
(pKa) y amino (pKb).
 A pH 1 el 100% de las moléculas de aa
están como ión positivo (todos sus grupos
protonados) R-COOH, R-NH3+
 Al aumentar el pH se disocia el grupo
carboxilo y luego el grupo amino (cambia
carga eléctrica)

18. Propiedades ácido-base aa
 A pH 14 el 100% del aminoácido estará
como ión negativo R-COO– R-NH2

19. Propiedades ácido-base aa
 La carga neta es la suma algebraica de todos
los grupos con carga presentes de cualquier
aminoácido, péptido o proteína.
 La carga neta dependerá del pH del ambiente
acuoso circundante.
 Cuando la carga neta de un aminoácido o de
una proteína es cero el pH será equivalente
al punto isoeléctrico (pI).

20. Propiedades ácido-base aa
Ejemplo: Alanina
pKa1 = 2,34
pKa2 = 9,69
Zwitterion
+1 0 -1
H+ H+
50 % 50 % 50 %
A pH = 2,34 el 50 % de los A pH = 9,69 el 50 % de los
grupos carboxilo se encuentra grupos amino se encuentra
protonado (COOH) y el 50 % protonado (NH3+) y el 50 %
restante se encuentra restante se encuentra
desprotonado (COO-) desprotonado (NH2)

21. Curva de titulación alanina

22. Curva de titulación alanina
Titulación de la alanina
14
12
10
pKa2= 9,6
pKa2
8 H+
pH
6 pI
pKa1= 2,4
4 Amortiguador H+
(Buffer)
2
pKa1
0
[OH-] → Modificado de: Juang RH (2004) BCbasics

23. Propiedades ácido-base de los aa
NH3+
Ácido Aspártico (pH1) Histidina (pH 13)

24. CURVAS DE TITULACIÓN
Histidina Aspártico
“Bioquímica” Mathews, van Holde
y Ahern. Addison Wesley 2002

25. Titulación de una proteína
 Al comienzo todos los grupos están totalmente
protonados (pH < 1)
 El grupo alfa-carboxílico (-COOH) es el primero es
desprotonarse
 Le siguen los grupos -COOH de las cadenas laterales
(ácidos aspártico y glutámico)
 Luego siguen los grupos amino aromáticos en cadenas
R (His) y el grupo -SH de cisteína.
 Siguen los grupos alfa-amino (-NH3+)
 Por último los grupos amino de las cadenas laterales
(Lisina y Arginina)

26. Titulación ácido-base de una proteína
Carga negativa neta
pI
Carga positiva neta

27. Proteínas ácidas: punto isoeléctrico (pI) inferior a 7
Ricas en Asp y Glu; al pH celular presentan
carga negativa neta.
Proteínas básicas: punto isoeléctrico (pI) superior a 7
Ricas en Arg y Lys; al pH celular presentan
carga positiva neta.
En el medio biológico, son, por
lo general, más abundantes las
proteínas ácidas.