Aminoacidos Tema 1 Vale La Pena

Bosquejo del capítulo

Aminoácidos, vale la pena

Se agradece a el MC. Daniel Estrada

Aminoácidos: Carbono alfa (α) tetraédrico con H, grupo amino, grupo carboxilo y cadena lateral (grupo R).

Los aminoácidos están unidos en las proteínas por medio de enlaces peptídicos.

El grupo amino reacciona con el grupo carboxilo y se remueve una molécula de agua.

Los enlaces peptídicos unen residuos de aminoácidos en polipéptidos.

Clasificación

No-polares: Ala-a, Val-v, Leu-L, Ile-i ,Pro-p, Met-M, Phe-F, Trp-W,

Polares neutros: Gly-G, Ser-S, Thr-T, Tyr-Y Asn-N, Gln-Q Cys-C

Ácidos: Asp-D, Glu-E

Básicos: His-H, Lys-K, Arg-R.

Los aminoácidos vienen en una variedad de formas: Hay muchos más de 20 aminoácidos.

Los 20 aminoácidos presentados anteriormente están codificados en el código genético.

La selenocisteína y la pirrolisina serían los aminoácidos 21° y 22° en ser codificados.

Los aminoácidos modificados más importantes son: Hidroxilisina, Hidroxiprolina, Tiroxina, Metil-histidina, Metil-Arginina, Metil-lisina, ácido γ-carboxiglutámico, Piroglutamato, Ácido aminoadípico.

Pequeñas moléculas derivadas de aminoácidos: GABA, Histamina, Serotonina, β-alanina, Epinefrina, penicilamina, Ornitina, Citrulina, Betaína, Homocisteína y Homoserina.

Propiedades iónicas de los aminoácidos.

Grupo α−Carboxilo: Rangos de pKa de 2.0 a 2.4.

Grupo α−Amino: Rangos de pKa de 9.0 a 9.8.

Cadenas laterales:

pKa ácidos para Asp, Glu

pKa básicos para His, Arg, Lys

La química de los aminoácidos: Reactivo de Edman.

Usado para modificar el extremo N-terminal y secuenciar péptidos.

Quiralidad: Un carbón asimétrico el cual tiene cuatro grupos diferentes unidos a él.

Compuestos activos ópticamente

Dextrorotativos (+); a favor de las manecillas del reloj.

Levorotativos (-); en contra de las manecillas del reloj.

Compuestos de Carbono asimétrico

Un carbono asimétrico: Isómeros especulares o enantiómeros.

Más de un Carbono asimétrico: Enantiómeros o diastereómeros.

Sistema D, L: Ocurrencia típica de aminoácidos en la naturaleza: L-aminoácidos; relacionados al L-gliceraldehído.

Sistema R, S: Asigna prioridades a los grupos alrededor del Carbono quiral.

SH > OH > NH2 > COOH > CHO > CHOH > CH3

Los primeros cuatro de la lista anterior: El orden prioritario está dado por la Mr del elemento más pesado.

Los últimos cuatro: La prioridad es el estado de oxidación del Carbono.

Propiedades de los aminoácidos en el espectro UV: Solo la Phe, Tyr y Trp absorben la luz UV más allá de los 250 nm.

Las señales NMR de los aminoácidos provienen de aquellos sensibles al ambiente magnético.

Separación de aminoácidos.

Intercambio iónico

Intercambiadores aniónicos: La matriz está cargada positivamente de manera que los aniones se unen.

Intercambiadores catiónicos: La matriz está cargada negativamente de forma que los cationes se unen.

HPLC

Enlace peptídico: Grupo carboxilo + Grupo amino – agua = Enlace (amida) peptídico.

El arreglo trans entre el oxígeno carbonil y el hidrógeno amida es lo más usual.

Carácter de doble enlace

La deslocalización electrónica Pi impide la rotación libre del enlace peptídico.

El plano amida incluye a los grupos carbonil, amida y los carbonos α.

Clasificación de los péptidos

Hasta 12 aminoácidos, dipéptido, tripéptido, tetrapéptido, etc.

Los prefijos numéricos se refieren al número de aminoácidos no al de enlaces peptídicos.

Oligopéptidos de 12 a 20 residuos de aminoácidos

Polipéptidos: Muchas docenas de residuos

Proteínas: Polipéptidos

Las proteínas monoméricas tienen una sola cadena.

Las proteínas multiméricas tienen más de una cadena

Homomultimérica: Cadenas idénticas

Heteromultimérica: Cadenas diferentes

Objetivos del capítulo

Es imperativo aprender las estructuras y los códigos de una letra de los aminoácidos. Los aminoácidos son moléculas clave, de ambas formas: como componentes de las proteínas y como intermediarios de biomoléculas importantes.

Clasificación de los aminoácidos

Aquí hay un esquema de clasificación alternativo.

Aminoácidos ácidos y sus amidas:

Aspartato, Asparagina, Glutamato y Glutamina

Aminoácidos básicos:

Histidina, Lisina y Arginina.

Aminoácidos aromáticos:

Fenilalanina, Tirosina y Triptófano.

Aminoácidos que contienen Azufre:

Metionina y Cisteína.

Iminoácido:

Prolina

Cadenas laterales hidrofóbicas:

Glicina, Alanina, Valina, Leucina e Isoleucina.

Aminoácidos Hidroxílicos:

Serina, Treonina, (Tirosina).

Para memorizar las estructuras de los 20 aminoácidos, aquí hay algunos trucos:

La cadena lateral de la glicina es H y la de la alanina es un grupo metilo, CH3.

La cadena lateral de la valina es solo el metilo de la cadena lateral de la alanina, con dos grupos metilo sustituyendo dos Hs. (En efecto es una Dimetilalanina).

La cadena lateral de la leucina es sólo la valina con un grupo –CH2- entre la cadena lateral de la valina y el carbono α (o, la leucina es la alanina con la cadena lateral de la valina unida).

La isoleucina es un isómero de la leucina con uno de los grupos metilo intercambiado con un H en el carbono unido al carbono α.

Muchos aminoácidos tienen la alanina como base.

La fenilalanina tiene un grupo fenilo (anillo bencénico) unido a la alanina.

La tirosina es la fenilalanina hidroxilada.

La serina tiene un grupo hidroxilo en sustitución de un Hidrogeno en el grupo metilo de la alanina.

La cisteína puede ser pensada como la variedad sulfurosa de la serina, p.ej. con un grupo sulfhídrilo en lugar del grupo hidroxilo de la serina.

La treonina, un aminoácido hidroxílico, puede ser visto como una serina metilada.

Los aminoácidos ácidos y sus amidas son algo fáciles de recordad. El aspartato y el glutamato tienen grupos ácido carboxílicos unidos con –CH2- y (-CH2-) respectivamente. Las amidas de estos aminoácidos, llamadas asparagina y glutamina tienen un Nitrógeno unido a la cadena lateral de los grupos carboxílicos en una unión amida.

Todos los aminoácidos básicos tienen 6 carbonos, tomando en cuenta el carbono del grupo carboxilo y el carbono α. La arginina tiene una cadena lateral lineal de tres –CH2- a la cual se le añade un grupo Guanidinio. (El sexto carbono es el C central del grupo Guanidinio). El Guanidinio es como la urea pero con un grupo NH reemplazando al oxígeno carboxílico.

La histidina tiene un anillo imidazol unido a la alanina. El anillo contiene dos nitrógenos y tres carbonos, un anillo de 5 miembros.

Una forma fácil de recordar la estructura de la prolina es recordar que se deriva del glutamato. La cadena lateral carboxílica forma un enlace C-N con el grupo amino para formar este Iminoácido. (En el proceso, el carbono es reducido así que los oxígenos de la cadena lateral carboxílica no se muestran en la prolina).

La metionina es un aminoácido que contiene Azufre. Biológicamente, es también usada como un donador de grupo metilo in la molécula S-adenosilmetionina (SAM). Estos dos hechos indican que la cadena lateral termina en S-CH3, la cual está unida por medio de (-CH2)2. El aminoácido restante es el triptófano. Su cadena lateral es un anillo indol unido a un grupo –CH2-. En efecto puede ser visto como una alanina con un grupo indol. Los anillos indol sustituidos son ampliamente usados en la bioquímica. La estructura básica es un anillo bencénico de seis miembros fusionado con un anillo de cinco miembros conteniendo un solo N.

Nomenclatura

El código de una letra para los aminoácidos debe ser memorizado. En los Journals el código de una letra es utilizado para mostrar las secuencias de aminoácidos.

Quiralidad

Los carbonos α de los aminoácidos, con excepción de la glicina, tienen cuatro grupos sustituyentes diferentes unidos a ellos, por lo tanto son carbonos quirales.

Se pueden hacer dos disposiciones diferentes de los cuatro grupos sobre el carbono quiral, dando lugar a dos isómeros estructurales. Los isómeros estructurales que son imágenes especulares entre sí, se denominan enantiómeros. Cuando existen dos o más centros quirales en una sola molécula, son posibles 2n isómeros estructurales, donde n = el número de centros quirales. Los diversos isómeros estructurales incluyen enantiómeros e isómeros especulares no relacionadas con la imagen conocida como diastereómeros.

Los isómeros estructurales se pueden distinguir unos de otros utilizando los prefijos R y S asignados a cada centro quiral de una molécula. Los prefijos R y S se asignan de acuerdo a un conjunto de reglas de secuencia. A los cuatro grupos sobre un centro quiral se les asignan números de prioridad, teniendo la más alta prioridad el átomo con el número más alto de masa atómica, por lo tanto S> O> N> C> H (para los elementos que se encuentra en los aminoácidos). Cuando dos o más grupos tienen el mismo elemento primario, se consideran los elementos unidos al elemento primario. Así que por ejemplo, SH> O> OH> NH2> COOH> CHO> CH2OH> CH3.

Una

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