Aminoacidos

AMINOACIDOS, PÉPTIDOS Y PROTEÍNAS

Los péptidos y las proteínas son polímeros de aminoácidos unidos por enlaces amida. Un aminoácido es un ácido carboxílico con un grupo amino en el carbono α. Las unidades repetidas se llaman residuos de aminoácidos.

Un dipéptido contiene dos residuos de aminoácidos, un tripéptido contiene tres y un lipéptido contiene muchos residuos de aminoácidos. Las proteínas son polipéptidos que se presentan de forma natural y están formadas de 40 a 4,000 residuos de aminoácidos.

Las proteínas se clasifican. Las proteínas fibrosas contienen cadenas largas de polipéptidos que se presentan en forma de haz, estas proteínas son insolubles en agua. Todas las proteínas estructurales son fibrosas. Las proteínas globulares tienden a tener formas esféricas y son solubles en agua. Todas las enzimas son en esencia proteínas globulares.

Clasificación y nomenclatura de los aminoácidos.

Los aminoácidos difieren sólo en el sustituyente (R) unido al carbono α. La amplia variedad de estos sustituyentes llamados cadenas laterales.

A los aminoácidos casi siempre se les conoce por sus nombres comunes, estos aminoácidos tiene una abreviatura de tres letras, así como una abreviatura de una sola letra. La leucina es el aminoácidos que tiene un sustituyente isobutilo. Prol na es el único aminoácidos que es una amina secundaria. Los humanos debemos obtener estos 10 aminoácidos esenciales de nuestra dieta, porque no podemos sintetizarlos de ninguna forma o en cantidades adecuadas. Sin embargo, no necesitamos tirosina en nuestra dieta, porque podemos sintetizar la necesaria a través de la fenilalanina. Así que la arginia es un aminoácido esencial para los niños, pero no para los adultos.

Configuración de los aminoácidos

Los aminoácidos que se presentan en forma natural, el carbono α es un centro asimétrico. Por consiguiente, 19 de los 20 aminoácidos pueden existir como enanuómeros. La anotación D y L que se emplea para los monosacáridos, se utiliza también para los aminoácidos, el grupo carboalo en la parte superior y el grupo R en la parte interior del eje vertical, es un D-aminoácido, si el grupo amino está a la derecha y un grupo L-aminoácido si se encuentra a la izquierda.

Propiedades ácido-base de los aminoácidos

Cada aminoácido tiene un grupo carboxilo y un grupo amino y cada grupo puede existir en forma ácida o básica, dependiendo del pH de la solución en la cual está disuelto el aminoácido.

Los grupos carboxilo de los aminoácidos tienen valores de pKa (Es la fuerza que tiene las moléculas de disociación pKa=-logKa) cerca de 9. Por lo tanto, ambos grupos estarán en sus formas ácidas en cada solución muy ácida (pH-9). A pH=7 el pH de la solución es mayor que el pKa del grupo carboxilo, pero menor que el pKa del grupo amino protonado. El grupo carboxilo, por tanto estará en su forma básica y el grupo amino en su forma ácida.

Un aminoácido nunca puede existir como un compuesto sin carga, independientemente del pH de la solución.

El punto isoeléctrico

El punto isoeléctrico (pI) de un aminoácido es el pH en el cual no tiene carga neta. En otras palabras, es el pH donde la cantidad de carga positiva de un aminoácido que se equilibra exactamente con la carga negativa.

pI (punto isoeléctrico)=pH en el cual no hay carga neta

El pI de un aminoácido que no tiene una cadena lateral ionizable, como la alanina, es la posición intermedia entre sus dos valores de pKa

El pI de una aminoácido que tiene una cadena lateral ionizable es el promedio de los valores de pKa de los grupos igualmente ionizables (por ejemplo, grupos con carga positiva que ionizan a grupos sin carga o grupos sin carga que ionizan grupos con carga negativa

Separación de los amoniácidos

Electroforesis

Por medio de electroforesis se puede separar una mezcla de aminoácidos tomando como base sus valores de pI. La técnica consiste en poner unas gotas de la solución de una mezcla de aminoácidos en el centro de un pedazo de papel filtro o en un gel. Cuando el papel filtro o el gel se coloca en una solución amortiguadora entre dos electrodos y se aplica un campo eléctrico, un aminoácidos con un pI mayor que el pH de la solución tendrá una carga positiva general y migrará hacia el cátodo. Cuando más alejado esté el pI del pH del amortiguador, mayor será la carga positiva del aminoácido y migrará más distancia hacia el cátodo). Si dos moléculas tienen la misma carga, la mayor se moverá más lentamente durante la electroforesis porque la misma carga tiene que mover una masa mayor.

La mayor parte de los aminoácidos forman un producto de color púrpura al calentarlos con ninhidrina. Un aminoácido en particular se identifica por medio de su ubicación en el papel filtro al compararlos contra un estándar.

Cromatografía por intercambio iónico.

Con la técnica conocida como cromatografía por intercambio iónico se puede identificar no solamente a los aminoácidos, sino también determinar las cantidades relativas de los aminoácidos presentes en una mezcla. Esta técnica se emplea una columna empacada con una resisa insoluble.

Este tipo de resina se llama resina de intercambio catiónica, los aminoácidos se mueven a través de la columna a velocidades diferentes según sea su carga general.

La concentración del aminoácido se puede determinar empleando la espectroscopia visible para medir la intensidad e la abosorbancia del compuesto de color formado por la reacción del aminoácido con la ninhidrina.

Enlaces peptídicos y enlaces disulfuro

Enlaces peptídico:

Los enlaces amida que unen los residuos de aminoácidos se llaman enlaces peptídicos. Convencionalmente , los péptidos y las proteínas se escriben con el grupo amino libre (el aminoácido N-terminal) a la izquierda y el grupo carboxilo libre a la derecha (el aminoácido C-terminal).

Cuando se conocen las identidades de los aminoácidos en un péptido, pero se desconoce su secuencia, los aminoácidos se escriben separados por comas. Cuando se conoce la secuencia de los aminoácidos, se escriben separados por guiones.

Un enlace peptídico tiene un carácter de doble enlace parcial debido a la deslocalización de sus electrones.

El carácter de doble enlace parcial evita la rotación libre alrededor del enlace, cada uno se mantiene fuertemente unidos en su lugar.

Enlaces disulfuro

Cuando los tioles se oxidan bajo condiciones suaves, forman disulfuros. Un disulfuro es un compuesto con un enlace S—S

Debido a que los tioles pueden oxidarse a disulfuros, estos pueden reducirse a tioles.

La cisteína es un aminoácido que contiene un grupo tiol. Por lo tanto, dos moléculas de cisteína pueden oxidarse a disulfuro.

Dos residuos del cisteína en una proteína pueden oxidarse a disulfuro. Esto se conoce como puente disulfuro.

La insulina es un polipéptido con dos cadenas peptídicas. Tiene tres puentes de disulfuro, dos de los cuales mantienen juntas a las cadenas.

Estructuras de las proteínas

La estructura primaria de una proteína es la secuencia de aminoácidos en la cadena y en la ubicación de todos los puentes disulfuro. La estructura secundaria describe las conformaciones repetidas que asumen los segmentos de la cadena de la columna vertebral de la proteína. La estructura terciaria describe la estructura tridimensional de todo el polipéptido. Si una proteína tiene más de una cadena polipéptida, también tiene una estructura cuaternaria. La estructura cuaternaria de una proteína es la forma en que las cadenas de proteínas individuales se ordenan con respecto una de otra.

Determinación de la estructura primaria de un péptido o de una proteína.

Uno de los métodos más utilizados para identificar al aminoácido N-terminal en un péptido o una proteína es tratar la proteína con isotiociamato de fenili (PITC)por sus siglas en ingles, conocido comúnmente como reactivo de Edman, el cual reacciona con el grupo amino N-terminal se desacopla como un aminoácido PTH, dejando atrás un péptido con un aminoácido menos.

Debido a que cada aminoácido tiene un sustituyente (R) diferente, cada aminoácido for un aminoácido PTH diferente.

Una vez que se identifica a un aminoácido N-terminal, se hidroliza una muestra de la proteína con ácido diluido. Este tratamiento, conocido como hidrólisis parcial, hidroliza sólo algunos de los enlaces peptidicos. Se separan los fragmentos que resultan y la composición de aminoácidos de cada uno de ellos se determina mediante la electroforesis o con un analizador de aminoácidos.

El aminoácido C-terminal de un péptido o una proteína puede identificarse al tratar la proteína con carboxipeptidasa A. la peptidasa es una enzima que cataliza la hidrólisis de un enlace peptídico. La carboxipeptidasa A cataliza la hidrólisis del enlace peptídico. C-terminal, dividiendo el aminoácido C-terminal, siempre y cuando no sea arginina o lisina.

La tripsina y la quimotripsina son peptidasas que catalizan las hidrólisis de los enlaces peptídicos específicos.

La tripsina canalizará la hidrólisis de tres enlaces peptídicos en el siguiente péptido, formando un hexapéptido, un dipéptido y dos tripéptidos.

La quimotripsina cataliza la hidrólisis del enlace peptídico en la lado C de los aminoácidos que contienen anillos aromáticos de seis miembros.

El bromuro de cianógeno (BrC≡N) ocasiona la hidrólisis del enlace peptídico en el lado C de

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