Tema 3: Aminoácidos: Estructura, Clasificación y Propiedades (PDF)

TEMA-3-AMINOACIDOS-ESTRUCTURA-CL... ratoncitah_13 Genética, Bioquímica y Biología Molecular 1º Grado en Odontología Facultad de Odontología Universidad Complutense de Madrid Reservados todos los derechos. No se permite l...

TEMA-3-AMINOACIDOS-ESTRUCTURA-CL... ratoncitah_13 Genética, Bioquímica y Biología Molecular 1º Grado en Odontología Facultad de Odontología Universidad Complutense de Madrid Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11080130 I -TE 9: AM ÁCI : ES C A, C A F A ÓN Y P O DA AMINOÁCIDOS: son los monómeros que, unidos uno tras otro, conforman polímeros lineales llamados proteínas. - Unidad estructural de las proteínas - Ácidos orgánicos con un grupo amino en posición alfa - Resultado de la hidrólisis total de las proteínas 1) Proteicos: conforman proteínas. Son 20 fundamentales + sus derivados - esenciales/no esenciales - cadena lateral - polaridad 2) No proteicos: no forman parte de proteínas AMINOÁCIDOS PROTEICOS. 20 aminoácidos distintos forman parte de las proteínas. Se designan por una abreviatura de tres (o una) letra, que corresponde con las primeras letras de sus nombres ingleses, excepto los indicados (*). Estructura general Son ácidos orgánicos con un grupo amino en posición alfa Un a-aminoácido consta de un átomo de carbono central denominado carbono a unido a: un grupo amino Un grupo carboxilo Un átomo de hidrógeno Una cadena lateral, denominada grupo R. Cada tipo de aminoácido posee un grupo R distinto Los aminoácidos presentan un grupo amino con carácter básico (aceptor de protones) y un grupo carboxílico con carácter ácido (dador de protones). Este tipo de sustancias que pueden actuar como ácidos o bases se conocen como sustancias anfóteras o anfolitos. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11080130 Aminoácidos esenciales: son aquellos que no podemos sintetizar o no en cantidades suficientes. Es beneficioso para el organismo un aporte proteico en la dieta que proporcione cantidades adecuadas tanto de aminoácidos esenciales como no esenciales para no limitar las posibilidades de interconversión y para satisfacer las necesidades de nitrógeno total. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. La tirosina, la glutamina, la arginina o la cisteína, entre otros, llegan a ser esenciales en períodos de enfermedad o situaciones de estrés psicológico o físico (competición, entrenamiento), donde aumentan drásticamente las necesidades del organismo, sobrepasando su capacidad de síntesis CLASIFICACIÓN: EN BASE A LA NATURALEZA DE LA CADENA LATERAL Las cadenas laterales, o grupos R de los aminoácidos difieren en su estructura, tamaño y carga eléctrica, y determinan sus propiedades fisicoquímicas, como su solubilidad y su comportamiento en la cadena polipeptídica AMINOÁCIDOS ALIFÁTICOS (hidrocarbonados) Su característica fundamental es la hidrofobicidad de la cadena lateral (con excepción de Gly). Suelen ocupar el interior de las proteínas globulares, donde contribuyen a la estructura global de la proteína debido al efecto hidrofóbico. Reactividad química muy escasa. Glicina tiene un destacado papel estructural: suele ser invariante en series filogenéticas. AMINOÁCIDOS AROMÁTICOS Phe y Trp son hidrofóbicos. La Tyr contienen un grupo hidroxilo, que es reactivo y le hace menos hidrofóbico que la Phe. La presencia de sistemas aromáticos hace que absorban luz UV en torno a 280 nm; la absorción UV de las proteínas se debe a su contenido en estos aminoácidos, que suele ser constante. AMINOACIDOS HIDROXIAMINOACIDOS El grupo -OH de la serina es fundamental en el centro activo de muchas enzimas (serin proteinasas). Forman enlaces glicosídicos con oligosacáridos en ciertas glicoproteínas. El grupo -OH tanto de Ser como de Thr es susceptible de fosforilación: importante modificación postraduccional que regula la actividad de muchas proteínas. TIOAMINOACIDOS Importante papel estructural de la cisteína por la posibilidad de formar enlaces disulfuro con otro residuo de cisteína (cistina). La cisteína participa en el centro activo de muchas enzimas. La metionina (esencial) es el AA iniciador de la síntesis de proteínas (codon AUG). AMINOACIDOS DICARBOXILICOS Y AMIDAS ninguno es esencial Te has descargado este apunte gracias a la publicidad. También puedes eliminarla con 1 coin. Genética, Bioquímica y Biolo... Banco de apuntes de la a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11080130 Todos ellos son importantísimos intermediarios en el metabolismo nitrogenado, sobre todo Glu y Gln. Forman parte del centro activo de las glicosidasas y de las serin enzimas (tríada SHD). Proveen a la proteína de superficies aniónicas que sirven para fijar cationes (p.e., Ca++ IMINO AMINOÁCIDOS Importante papel estructural: su presencia dificulta la formación de estructura secundaria. Se sitúa con frecuencia en los codos de las cadenas proteicas dobladas, no tiene aversión a quedar expuesta al agua. Suele ser invariante en series filogenéticas. El anillo se puede hidroxilar postraduccionalmente, dando 4-hidroxiprolina, que es necesario para estabilizar al colágeno. AMINOACIDOS DIBASICOS Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Lisina es el aminoácido que une determinadas coenzimas a la estructura de la proteína. Arginina es un importante intermediario en el ciclo de la urea. Histidina forma parte del centro activo de muchas enzimas. Histidina contribuye al tamponamiento de los medios biológicos por tener un pK cercano al pH intracelular. A pK grupo carboxilo: 1-2 CLASIFICACIÓN: EN BASE A LA POLARIDAD DE LA CADENA LATERAL En disolución acuosa y pH próximo a 7, los aminoácidos no polares tienden a ocupar entornos hidrofóbicos (interior) y los polares entornos hidrofílicos (exterior). Te has descargado este apunte gracias a la publicidad. También puedes eliminarla con 1 coin. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11080130 PROPIEDADES: ACIDO/BASE Todos los aminoácidos presentan al menos dos grupos ionizables (carboxilo y amino) y muchos de ellos pueden estar en su forma de zwitterión. El zwitterión es un compuesto químico que es eléctricamente neutro pero que tiene cargas formales positivas y negativas sobre átomos diferentes Índice Hidropático: grado de hidrofobicidad e hidrofilicidad de los grupos R. Valor negativo: hidrofílico; Valor positivo: hidrofóbico. Los aminoácidos son anfóteros: Los aminoácidos con grupos disociables en la cadena lateral son buenos amortiguadores del pH sanguíneo, especialmente la Histidina, cuyo pk se encuentra próximo al pH del medio. Cuantos más aminoácidos con grupos disociables de la cadena lateral tenga una proteína, mayor es su poder amortiguador En función del pH del medio el aminoácido predomina en su forma: Forma zwiterión: anfolito cuando su carga promedio es 0 y, por lo tanto, no se desplaza en un campo eléctrico. Al pH en el que esto ocurre se le llama punto isoeléctrico (pI). Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11080130 Glicina: otros ejemplos en las diapositivas El pI es la media de los dos valores de pK que flanquean al zwiterión Forma zwiterión: anfolito cuando su carga promedio es 0 y, por lo tanto, no se desplaza en un campo eléctrico. Al pH en el que esto ocurre se le llama punto isoeléctrico (pI). Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. A modo de conclusión: - La curva de titulación permite predecir la carga eléctrica de los aminoácidos, en función de su punto isoeléctrico. - Todos los aminoácidos con cadena lateral no ionizable, tienen curvas de titulación parecidas a la de la glicina, con valores de pK para los grupos a-amino y a-carboxilo muy similares (no idénticos porque cada grupo R aporta un entorno químico distinto). - Todos los aminoácidos con cadena lateral ionizable tienen curvas de titulación con tres etapas correspondientes a los tres pasos de ionización posibles (3 valores de pK) PROPIEDADES: ISOMERÍA Repaso conceptos generales Carbono Quiral, Asimétrico, Centro de Quiralidad o Estereocentro: átomo de carbono con cuatro sustituyentes distintos unidos a él, formando una molécula asimétrica. Cada carbono asimétrico origina dos posibles reordenamientos espaciales distintos llamados Estereoisómeros (misma fórmula química, pero diferente posición de los grupos).Todos los aminoácidos tienen un carbono asimétrico, excepto la Gly - Las interacciones entre las moléculas son estereoespecíficas: requieren una esteroquímica específica para su interacción. - Cuando los dos esteroisómeros son imágenes especulares no superponibles se les denomina Enantiómeros y se identifica su orientación con las siglas D- (Dextrogiro) o L- (Levógiro). - Los símbolos L o D de los aminoácidos no se refieren a la dirección de rotación de la luz polarizada al incidir en la molécula, sino a su configuración absoluta por su relación estructural con los dos estereoisómeros del gliceraldehído. Gliceraldehído= patrón de referencia. Desviación de la luz polarizada Te has descargado este apunte gracias a la publicidad. También puedes eliminarla con 1 coin. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11080130 De manera natural un compuesto con un centro quiral aparece en una de sus formas esteroisoméricas. La mezcla de las dos dos formas sería una mezcla racémica. Los aminoácidos proteicos son de la serie L. Existen en la naturaleza aminoácidos D, fundamentalmente en las bacterias. Estereoquímica e industria farmacéutica: muchos fármacos se sintetizan químicamente como mezclas racémicas, aunque sólo un enantiómero tiene actividad biológica. En la mayoría de los casos el enantiómero opuesto es biológicamente inerte. Por ejemplo, el ibuprofeno. Sin embargo, ciertos enantiómeros inactivos de un fármaco útil pueden producir efectos dañinos. Este es el caso de la talidomida, sedante débil para evitar las náuseas, cuyo enantiómero inactivo causa malformaciones en los fetos. Se recetó ampliamente en la década de los sesenta Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Cuando un compuesto posee dos o más centros quirales, tiene 2n estereoisómeros posibles, donde n es el número de centros quirales. Por ejemplo, la treonina y la isoleucina, que tienen dos centros quirales, tienen cuatro estereoisómeros; sin embargo, en las moléculas de proteínas naturales sólo aparece uno de los cuatro isómeros posibles, la L-treonina. LOS AMINOÁCIDOS PROTEICOS SON DE LA SERIE L. DERIVADOS DE AMINOÁCIDOS MODIFICACIONES POSTRADUCCIONALES HIDROXILACIÓN Por ejemplo, hidroxi-Prolina e hidroxi-Lisina, presentes en el colágeno y para cuya hidroxilación se requiere vitamina C en el centro activo del enzima. Sin ella, no se estabiliza la fibra del colágeno y se desarrolla escorbuto. CARBOXILACIÓN Por ejemplo, carboxilación en el carbono g del glutamato de la protrombrina (entre otros), mediada por vitamina K. Un defecto en la carboxilación de este aminoácido puede desencadenar un síndrome hemorrágico. ADICIÓN DE PUENTES DISULFURO De gran importancia en la estructura 3D de las proteínas ADICIÓN DE YODO La Tirosina es precursora de las hormonas tiroideas Tiroxina (T4) (se sintetiza exclusivamente en la glándula tiroides) y Triyodotironina (T3), que es la forma biológicamente más activa de la hormona tiroidea. FOSFORILACIÓN La adición de este grupo puede aumentar o disminuir la actividad de la proteína. Es una modificación reguladora muy común, junto con otros grupos como metilo, acetilo, adenilo, etc.. Tiene lugar fundamentalmente sobre los grupos hidroxilo de Ser, Thr y Tyr Te has descargado este apunte gracias a la publicidad. También puedes eliminarla con 1 coin. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11080130 GLICOSILACIÓN La mayoría de las proteínas (p.ej. Anticuerpos) llevan azúcares anclados a ciertos aminoácidos, lo que hace a las proteínas más hidrofílicas. La incorporación se da: AMINOÁCIDOS NO PROTEICOS. a-AMINOÁCIDOS NO PROTEICOS: NO a- AMINOÁCIDOS Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.