5. 4. Aminoácidos 8
Los aminoácidos son switteriones
• Los a.a. escasamente presentan este equilibrio:
• comportamiento como switteriones en solución acuosa:
• Switterión: eléctricamente neutro con cargas positiva y negativa en
moléculas diferentes
CO2H
C H
H2N
R
CO2
C H
H3N
R
CO2
C H
H3N
CH3
CO2
C H
H2N
CH3
CO2H
C H
H3N
CH3
H
OH
pH = 7
Alanina
H2O(l) + H2O(l) H3O+
(aq) + OH-
(aq)
switteriones
6. CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DE LOS AMINOÁCIDOS
1-Carbono α unido covalentemente a 4 sustituyentes diferentes (excepción glicina)
2-Disposición tetraédrica de los 4 sustituyentes en el espacio
3-Dada la presencia de un carbono quiral (el carbono α), existen enantiómeros D y L
Esqueleto del aminoácido
7. Isomería de los aminoácidos
• Aparte de la glicina, el C-α de aa esta fijo en forma tetraédrica a cuatro grupos
de átomos diferentes: carbono quiral o asimétrico
• Por (C-α) existen diferentes configuraciones esteroisoméricas (L y D)
4. Aminoácidos 10
8. Estereoisómeros de aminoácidos (2n)
4. Aminoácidos 11
Treonina tiene 2 centros quirales 4 estereoisómeros
L- y D-Treonina
L- y D-Alotreonina
Isoleucina tiene 2 centros quirales 4 estereoisómeros
9. Estereoquímica L y D
4. Aminoácidos 12
Quiral
Glicina No Quiral
Configuración
Fisher
11. Importancia biológica de configuraciones
• En proteínas sólo se
conoce la existencia de
L-aminoácidos
• D-aminoácidos
– no están presentes
en proteínas
– en estado libre y
como componentes
de otras estructuras
(ej. pared celular de
bacterias y varios
antibióticos)
4. Aminoácidos 14
Típicamente tienen actividades biológicas totalmente diferentes
Evolución
12. EN LAS PROTEÍNAS SOLO SE INCORPORAN
LOS L-AMINOÁCIDOS
LAS ENZIMAS QUE CATALIZAN EL PRIMER PASO EN LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
RECONOCEN ÚNICAMENTE LOS ENANTIÓMEROS L
DICHAS ENZIMAS, DENOMINADAS
AMINOACIL TRANSFERASAS,
SE ENCARGAN DE UNIR LOS
AMINOÁCIDOS CON SUS RESPECTIVOS
ARNs DE TRANSFERENCIA (ARNt)
13. PERO…ALGUNOS PÉPTIDOS CONTIENEN
D-AMINOÁCIDOS
D-AMINOÁCIDOS EN LA DERMORFINA DE LOS ANFIBIOS (péptidos antibióticos)
D-AMINOÁCIDOS DE LOS PEPTIDOGLICANOS DE LAS PAREDES BACTERIANAS
Tyr-D-Ala-Phe-Gly-Tyr-Pro-Ser
Hepta-péptido de defensa
Efecto tóxico sobre predadores
14. D- aminoácidos en la pared celular bacterias
• D-aminoácidos
– no están
presentes en
proteínas
– (ej. pared
celular de
bacterias y
varios
antibióticos)
– EVOLUCIÓN
4. Aminoácidos 17
Típicamente tienen actividades biológicas totalmente diferentes
Pentaglicina
15. Aclaración de conceptos
• L vs D a.a =
• Número de isómeros =
• L y D ≠ l y d
• a.a de las proteínas?
4. Aminoácidos 18
17. LOS AMINOÁCIDOS SE PUEDEN CLASIFICAR DE
DIFERENTES MANERAS
2- PROTEINGÉNICOS: ESENCIALES Y NO ESENCIALES
1- PROTEINOGÉNICOS Y NO PROTEINOGÉNICOS
3- LOS PROTEINOGÉNICOS A SU VEZ SE CLASIFICAN
SEGÚN LAS PROPIEDADES DE SUS GRUPOS R
21. Clasificación de los a.a: Grupos R
Grupo R: cadenas laterales hidrofóbicas
Grupo R: cadenas laterales hidrofílicas (ácidos o básicos) 4. Aminoácidos 25
22. 4. Aminoácidos 26
2- Aminoácidos proteinogénicos:
esenciales y no esenciales
• aminoácidos esenciales ingerir, humano no los puede sintetizar
• Proteínas adecuadas contienen todos los 9 aminoácidos esenciales
Esenciales en estrés
y enfermedad
No síntesis de-novo
(aspártico)
síntesis organismo
23. 3-PROTEINOGÉNICOS:
GRUPOS R
1- NO POLARES
2- POLARES SIN CARGA NETA
3- POLARES CARGADOS NEGATIVAMENTE
4- POLARES CARGADOS POSITIVAMENTE
HIDROFÓBICOS
HIDROFÍLICOS
24. Clasificación por grupos R: No polar y Polar
(Grupo 1) No polar (alifático / aromático)
cadenas laterales hidrofóbicas
(Grupo 2) Polar no cargado:
Cadenas laterales hidrofílicas
(OH, SH, NH)
(Grupo 3) polar cargado ácidos
(Grupo 4) polar cargado básicos
grupos R cargados (+) ó (-)
Básico
Ácido
25. Grupo 1: no polares Alifáticos (pH = 7)
• Prolina (Pro, P)
cíclico
4. Aminoácidos 32
Glicina (Gly, G)
Alanina (Ala, A)
Valina (Val, V)
Leucina (Leu, L)
Isoleucina (Ile, I)
Metionina (Met, M)
Que es un grupo alifático?
28. LA ABSORBANCIA DE LOS AMINOÁCIDOS PERMITE
SU CUANTIFICACIÓN SENCILLA
Luz blanca
Fuente de luz Monocromador Detector Registrador
Absorbancia
Luz monocromática
de intensidad Io
Luz monocromática
de intensidad I
Absorción
de luz
ABSORBANCIA A = Log10 Io/I = ε.C.L LEY DE LAMBERT-BEER
Solución de
muestra
30. Tirosina (aromáticos): Prueba de Millon
4. Aminoácidos 37
Tirosina (Tyr, Y)
Complejo:
nitrato de mercurio + Tyr + Millon
Reactivo Millon
(nitrato de mercurio)
condensación
31. Grupo 1 (no polares):
Prolina (grupos Imínicos)
Prolina (Pro, P)
Imino = C=NH + -COOH
A partir del Glu (no esencial)
Producción de colágeno
Reparación músculo y huesos
Bisagra de las inmunoglubulinas
Iminoácido
Amina 2a
32. Grupo 1(no polar Sulfurado): Metionina
4. Aminoácidos 41
Metionina (Met, M) / esencial
Intermediario síntesis Cys, lecitina
Carencia produce artioresclerosis
Codificado por AUG, inicio proteína (ribosomas)
S-adenosilmetionina (donante de metilos)
33. Grupo 2 (Polar neutro): Cisteina
1) Condensación de dos radicales sulfhidrilo (–SH) de cisteína para formar un
puente de disulfuro (–S–S–) y un nuevo aminoácido cistina
plegamiento y enlaces cruzados de cadenas polipeptídicas
4. Aminoácidos 42
dímero
No esencial
34. Grupo 2: Polares neutros
Ácidos
débiles
4. Aminoácidos 44
Asparagina (Asn, N) neutra
Glutamina (Gln, Q) neutra
Grupos –OH, -SH, -OC-NH2 en R
Glicina???
Glicina
35. Grupo 2: polares neutros hidroxilados
• Tirosina ácido débil
4. Aminoácidos 46
Serina (Ser, S)
Treonina (Thr, T)
Ionización muy difícil
pH ??? (alto o bajo??)
38. Zwitteriones de a.a: Soluciones ácidas
– Grupo -COO- acepta protones
– El grupo -NH3 se encuentra protonado
– Ejemplo Alanina (pI = 6.0) por debajo de pH = 6, tiene carga 1+
4. Aminoácidos 53
39. Zwiteriones de a.a.: Soluciones básicas
• A pH básico
– El NH3
+ del zwterión pierde un H+
– El aminoácido tiene carga negativa
– Ejemplo Alanina (pI = 6.0) por encima de pH = 6, tiene carga 1-
4. Aminoácidos 54
40. Punto Isoeléctrico
• pH en que los switeriones tienen carga total de cero (0)
• El pI de a.a polares neutros va desde pH = 5.1 a 6.3
4. Aminoácidos 55
0
+1 -1
(pI)
pH
(pI)
41. Cálculo del pI: Glicina
• Ionizaciones de glicina permiten obtener 3 formas distintas del compuesto, cada una
identificada por su carga neta +1, 0, -1
• pI = (pKa1 + pKa2) / 2
En soluciones muy ácidas (pH~1) solo existe –COOH/NH3
+ (carga +1)
En soluciones muy alcalinas (pH~11) solo existe –COO-/NH2 (carga -1)
4. Aminoácidos 56
Forma
isoeléctrica
(zwitterion)
Forma
aniónica
Forma
catiónica
46. Curva de titulación de a.a. ácidos (glutámico)
• La curva de titulación de aminoácidos ácidos o básicos debe tener una
meseta adicional de amortiguamiento
• pI de un aminoácido trifuncional se promedian los valores de pKa de las
ionizaciones para obtener carga neta 0
4. Aminoácidos 62
Ácido glutámico
52. Proporción de especies de a.a en solución
• En cualquier otro punto de la curva diferente a pI, la carga neta de los aminoácidos
depende de las concentraciones relativas de las dos sustancias en equilibrio
• Esta carga neta a otro pH se evalúa mediante la ecuación de Henderson-
Hasselbalch
4. Aminoácidos 74
[A-]
[HA]
53. Proporción de glicina a diferentes pHs
¿Carga neta Glicina a
pH = 3.0?
¿Carga neta Glicina a
pH = 5,97?
56. 4. Aminoácidos 78
Cálculo de la concentración de especies
¿Concentración de las
principales especies en
una disolución 0,2M de
glicina a pH = 3.0?
57. Concentración especies de Glicina
¿Concentración de las principales
especies en una disolución 0,2M
de glicina a pH = 3.0?
3.0 = 2.34 + log (Gly(+/-) / Gly(+))
0.66 = 10 log (Gly(+/-) / Gly(+))
4.57 = Gly(+/-) / Gly(+) ; 0.2 = Gly(+/-) + Gly(+)
58. 4. Aminoácidos 80
Cálculo de proporción especies a cualquier pH:
Ácido glutámico (ejercicio en clase)
¿Cuáles son las especies
predominantes del glutamato a
pH 6,96?
60. LOS AMINOÁCIDOS PUEDEN SER MODIFICADOS…
CUANDO SE ENCUENTRAN
AISLADOS
CUANDO SE ENCUENTRAN
EN LAS PROTEÍNAS
Por ejemplo
PRE-
TRADUCCIONAL
POST-
TRADUCCIONAL
Tirosina Triptófano
Histidina
Cisteína
Pirrolisina
Selenocisteína
Hidroxiprolina
Hidroxilisina
Carboxiglutamato
A nivel
Por ejemplo Por ejemplo
Glutamato
61. LOS AMINOÁCIDOS PUEDEN SER MODIFICADOS…
CUANDO SE ENCUENTRAN
AISLADOS
Como por ejemplo
CISTEÍNA
Puede generar
Allicina
Efecto anti-microbiano y anticancerígeno
62. LOS AMINOÁCIDOS PUEDEN SER MODIFICADOS…
CUANDO SE ENCUENTRAN
AISLADOS
Como por ejemplo
HISTIDINA
Puede generar
Histamina
Respuesta alérgica, vasodilatador
63. LOS AMINOÁCIDOS PUEDEN SER MODIFICADOS…
CUANDO SE ENCUENTRAN
AISLADOS
Como por ejemplo
TRIPTÓFANO
Puede generar
SEROTONINA
Neurotransmisor
Estado de ánimo
vs depresión
64. LOS AMINOÁCIDOS PUEDEN SER MODIFICADOS…
CUANDO SE ENCUENTRAN
AISLADOS
Como por ejemplo
TIROSINA
Puede generar
DOPA, DOPAMINA,
NOREPINEFRINA Y EPINEFRINA
T3 y T4
DOPAMINA
Neurotransmisores
Centro del placer
Repetir conductas
Dopamina
vs
Serotonina
65. LOS AMINOÁCIDOS PUEDEN SER MODIFICADOS…
CUANDO SE ENCUENTRAN
AISLADOS
Como por ejemplo
GLUTAMATO
Puede generar
GABA
Neurotransmisor
Inhibidor del sistema
nervioso central
66. LOS AMINOÁCIDOS PUEDEN SER MODIFICADOS…
CUANDO SE ENCUENTRAN
EN LAS PROTEÍNAS
POST-
TRADUCCIONAL
Hidroxiprolina
Hidroxilisina
Carboxiglutamato
A nivel
Por ejemplo
67. Aminoácidos: modificados postraduccional
4. Aminoácidos 93
Hidroxiprolina, Hidroxilisina y Tiroxina
Producidos por modificación transduccional de proteínas
Tiroxina
Presentes en colágeno
Modificación de Tyr en tiroglobulina
Se convierte en tiroxina
(hormona de la tiroides)
68. LOS AMINOÁCIDOS PUEDEN SER MODIFICADOS…
CAPACIDAD AUMENTADA PARA UNIR CATIONES COMO EL CALCIO
Presente en las proteínas de la coagulación protrombina y profactores IX y X
PLAQUETAS TIENEN MEMBRANAS CARGADAS NEGATIVAMENTE
CUANDO SE ENCUENTRAN
EN LAS PROTEÍNAS
A nivel post-traduccional
CARBOXIGLUTAMATO
Necesario para
COAGULACIÓN
69. Fosforilación de aminoácidos (frecuente)
2) Fosforilación de los aminoácidos que contienen –OH para formar
O-fosfoserina, O-fosfotreonina, O- fosfotirosina
permite regular la actividad de proteínas
REGULADORES TRANSCRIPCIONALES
4. Aminoácidos 95
70. Electroforesis
4. Aminoácidos 96
- Muestra se aplica en los pozos soporte sólido
- Se aplica un campo eléctrico y los aminoácidos migran en dirección
contraria a su carga al respectivo pH
- A mayor carga, mayor movilidad
- Aminoácidos en su pI no se mueven
71. Análisis de a.a. mediante electroforesis
4. Aminoácidos 97
Separación de lys, Asp y Val mediante corriente eléctrica (pH = 7.4)
72. Reacción de a.a. con Ninhidrina
4. Aminoácidos 98
RCHCO
-
O OH
O
O
OH
NH3
+
N
O
O O
O
-
O
RCH CO2 H3 O
+
An -amino
acid
Purple-colored anion
+ +
2
+
Ninhydrin
+
74. Calculo de carga neta (porcentaje de las formas) de
un aminoácido en cualquier valor de pH
1) Dibujar, en la parte inferior de una línea recta, una escala en que aparezcan los
valores de carga neta de +2 a -2, con incrementos equidistantes que representen
½ unidad de carga
2) Anotar los valores de pH en la parte superior de la línea:
a. Calcular valor de pI y asignarlo a la sustancia que posee carga 0
b. Para el aminoácido en cuestión, asignar valores de pH a la sustancia
cargada de modo fraccional con base en los valores de pKa
3) Anotar otros valores de pH correspondientes a la sustancia cargada por completo:
a. Para calcular pH de sustancias en el extremo de la escala, restar al primer
pKa una unidad de pH y sumar la misma magnitud de pH al ultimo pKa
b. Si la sustancia totalmente cargada está flanqueada por dos pKa, el pH en
el cual esa sustancia existe es el punto medio entre ambos valores de pKa
(valido para aminoácidos ácidos y básicos)
4) Usando las escalas correlacionadas de pH y de carga, calcular la carga neta del
aminoácido a pH X (o los porcentajes de las diferentes formas del aminoácido –
se usa ecuación de Henderson Hasselbalch).
4. Aminoácidos 101
75. Propiedades iónicas de los
aminoácidos neutros
• Según el pH, los grupos funcionales α-carboxilo y α-amino de un
aminoácido existen como una de las siguientes combinaciones
interconvertibles:
–COOH –COO– –COO–
–NH3
+ –NH3
+ –NH2
• La sustancia totalmente protonada -COOH/-NH3
+ es un ácido de
Brönsted diprótico, por eso hay 2 ionizaciones con diferentes pKa
• Para la mayoría de aminoácidos
– pKa1 (–COOH) tiene un valor próximo a 2 (entre 1,8 y 2,5)
– pKa2 (–NH3
+) tiene un valor próximo a 9-10 (entre 8,7 y 10,7)
4. Aminoácidos 102
76. Ionización grupos R: polar o apolar
• El grupo R puede ionizarse o no originando aminoácido neutro,
básico o ácido
– Si no se ioniza: es neutro y no presenta carga
– Si sí se ioniza:
1) es ácido cuando funciona como un ácido de Brönsted para formar
grupo R con carga negativa
2) es básico cuando funciona como una base de Brönsted para
formar grupo R con carga positiva
4. Aminoácidos 103
Neutros: glicina, alanina, valina, leucina,
isoleucina, serina, treonina, metionina, prolina,
triptófano, glutamina, asparagina, fenilalanina
Ácidos: aspartato, glutamato (fuertes), cisteína,
tirosina (débiles)
Básicos: lisina, arginina (fuertes), histidina (débil)