LOS AMINOÁCIDOS.

LOS AMINOÁCIDOS

Elaboración y diseño: M.Sc. Roberto Rivera M.

1. ESTRUCTURA

Los aminoácidos (AA) son biomoléculas anfóteras que poseen, al menos, una función ácida carboxílica (a veces, sulfónica) y una función amina predominantemente primaria y en posición α. En algunos AA el grupo amino aparece ubicado posiciones β, γ, δ, ó  ε. La mayoría de los AA que participan en estructuras y procesos bioquímicos son α-L-AA en contraste con los monosacáridos que son mayoritariamente D. Con excepción de glicina, los AA tienen el carbono α quiral, al cual se enlazan los grupos –NH2, -COOH y el grupo variable R. Los AA se identifican por simbolismos de una y de tres letras (glicina: G  ó  Gli).

[pic 1]

Según las propiedades fisicoquímicas del grupo R, los AA comunes o estándar se distribuyen en cuatro grupos. Para escribir la estructura completa del AA, enlace el grupo R al carbono α, por el carbono cuya valencia está disponible.  A pH entre 6 y 7, el grupo ácido está desprotonado, el amino está protonado y los R se ionizan según se muestra en los siguientes grupos:

1. NO POLAR

[pic 2]

Nota: la prolina se presenta con su estructura completa, no encaja en la estructura general.

1. POLAR (sin carga)

[pic 3]

1. POLAR (-)

[pic 4]

1. POLAR (+)

[pic 5]

Algunos AA actúan como neurotransmisores (ácido gamma-aminobutírico o GABA, serotonina, melatonina), como hormonas (tiroxina, ácido indolacético) o como intermediarios metabólicos (ornitina, citrulina). Investigue sus estructuras y compárelas con algunos AA estándar.  

B.- PROPIEDADES

1-. ÁCIDO-BASE

La función ácida y amina se ionizan conforme a su valor de pKa. Algunos grupos R son ionizables. Las propiedades ácido-base de los AA influyen en las propiedades de todas aquellas biomoléculas que los contienen. La estructura real de cada AA depende del pH del medio (pHm) en que está disuelto: a pHm muy bajos los AA tienen carga positiva, a pHm altos tiene carga negativa y a pHm intermedios pueden estar (+), (-) o neutros, según los valores de pKa de cada función ionizable. El pHm al cual toda molécula tiene carga neta de cero se le llama isoeléctrico (pHi ó pI). El valor teórico de pHi se aproxima al promedio de los valores de pKa que están antes y después de la estructura isoeléctrica (pHi = ½{pKax + pKay}. La magnitud de carga (∆P) de un AA se aproxima a pHi menos pHm. A continuación algunos valores de pKa de ciertos AA. El resto de valores puede consultarlos en el texto.

A medida que el pHm varía, el AA alcanza un equilibrio multisimultáneo con predominancia de unas estructura sobre otras. Véase el caso de ácido aspártico:

[pic 6]

Use la ecuación de Henderson y Hasselbalch y Excel para calcular el porcentaje de cada especie de Asp a los siguientes pHm: 1.0, 2.09, (2.09+3.86)/2, 3.86, 4.5, (3.86+9.82)/2, 9.82 y 12.  ¿Qué especies son ácidas, básicas o anfóteras?  ¿Qué estructura es zwitteriónica?.

El pHi es muy útil porque permite:

1.  ejecutar valoraciones formol para cuantificar AA.

[pic 7]

1. Hacer precipitaciones fraccionadas por centrifugación a carga cero.
2. Modificar cargas para facilitar separaciones cromatográficas y electroforéticas.

2-. ESTEREOQUÍMICAS.

Con excepción de Gli, los AA son ópticamente activos (capaces de rotar el plano de la luz polarizada) y su rotación depende del pHm y de la temperatura. A continuación la actividad específica de algunos α-L-AA:

Ala (+1.8), Arg (+12.5), Leu (-11.0), Fen (-34.5), Lis (+13.5), Pro (-36.2) e His (-38.5) todos a pHm 7 y 20°C. A medida que el pHm cambia, la actividad óptica específica [α]D20 varía según se observa el comportamiento de histidina.

[pic 8]

3.- ESPECTROSCÓPICAS

Ningún AA absorbe significativamente en el rango visible (400 – 700 nm)

Todos los AA absorben intensamente en el UV lejano (< 220 nm) con señal difícil de atenuar. Algunos AA absorben en el UV cercano y aquellas biomoléculas que contienen estos AA pueden detectarse y cuantificarse.

[pic 9]Si la A260/A280 se acerca a 1.80 puede tratarse de ADN y si se aproxima a 1.95 podría ser ARN.

4-. QUÍMICAS

     El comportamiento químico de los AA es variado y complejo ya que poseen variedad de  funciones orgánicas: aminas. alcoholes, fenoles, imidazoles, tioles, sulfuros, guanidinios, índoles, ácidos, amidas, otros. Sin embargo, algunas reacciones son de importancia bioquímica ya que permiten no sólo detectarlos sino cuantificarlos y a veces, protegerlos de reacciones colaterales. He aquí algunas reacciones:

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