AMINOÁCIDOS

1. AMINOÁCIDOS Q.B.P. Karla E. Díaz Tamez

2. AMINOÁCIDOS (aa) • Unidades que forman las proteínas. • Poseen un grupo amino y un grupo carboxilo, además de su grupo R. • Su grupo R les da sus características particulares, hay 20 diferentes.

3. AMINOÁCIDOS

4. AMINOÁCIDOS

5. AMINOÁCIDOS

6. AMINOÁCIDOS Clasificación • Aunque la mayoría de los AA presentes en la Naturaleza se encuentran formando parte de las proteínas, hay algunos que pueden desempeñar otras funciones. Hay, por tanto, dos grupos de AA: • aminoácidos protéicos • aminoácidos no protéicos

7. AMINOÁCIDOS Protéicos • Los AA protéicos se dividen, a su vez, en dos grupos: • aminácidos codificables o universales, que permanecen como tal en las proteínas. • aminácidos modificados o particulares, que son el resultado de diversas modificaciones químicas posteriores a la síntesis de proteínas.

10. Los AA protéicos codificables son 20: De estos 20 AA, la mitad pueden ser sintetizados por el hombre, pero el resto no, y por lo tanto deben ser suministrados en la dieta: son los AA esenciales. Son AA esenciales: Val, Leu, Ile, Phe, Trp, Tyr, Thr, Cis, Met y Lys. En recién nacidos el AA His es esencial porque su organismo todavía no ha madurado lo suficiente como para poder sintetizarlo.

11. AMINOÁCIDOS PROTÉICOS Codificables • Los AA protéicos codificables se pueden clasificar en función de: • la naturaleza y propiedades de la cadena lateral R. • la polaridad de la cadena lateral R.

12. Naturaleza y propiedades de la cadena lateral R • NEUTROS O ALIFÁTICOS: • La cadena lateral es un hidrocarburo alifático. • Son muy poco reactivos, y fuertemente hidrofóbicos (excepto la Gly). • AA hidrofóbicos tienden a ocupar la parte central de las proteínas globulares, de modo que minimizan su interacción con el disolvente. • Pertenecen a este grupo: G, A, V, L e I. Glicina, Alanina, Valina, Leucina, Isoleucina.

13. Naturaleza y propiedades de la cadena lateral R • AROMÁTICOS: • La cadena lateral es un grupo aromático: benceno en el caso de la F, fenol en el caso de la Y e indol en el caso del W. • Estos AA, además de formar parte de las proteínas son precursores de otras biomoléculas de interés: hormonas tiroideas, pigmentos o neurotransmisores.

14. Naturaleza y propiedades de la cadena lateral R • HIDROXIÁMINOACIDOS: • Poseen un grupo alcohólico en su cadena lateral. • Son la T y S.

15. Naturaleza y propiedades de la cadena lateral R • TIOAMINOÁCIDOS: • Contienen azufre. • Son C y M. • La cisteína (C) tiene gran importancia estructural en las proteínas porque puede reaccionar con el grupo SH de otra C para formar un puente disulfuro (-S-S-), permitiendo el plegamiento de la proteína. • En algunos hidrolizados proteicos se obtiene el AA cistina, que está formado por dos cisteínas unidas por un puente disulfuro.

16. Naturaleza y propiedades de la cadena lateral R IMINOÁCIDOS: Tienen el grupo -amino sustituído por la propia cadena lateral, formando un anillo pirrolidínico. Es el caso de la P.

17. Naturaleza y propiedades de la cadena lateral R • DICARBOXÍLICOS Y SUS AMIDAS: • Son el ácido aspártico (D) y el ácido glutámico (E). • Sus amidas correspondientes son la asparagina (N) y la glutamina (Q).

18. Naturaleza y propiedades de la cadena lateral R • DIBÁSICOS: • La cadena lateral contiene grupos básicos. • El grupo básico puede ser un grupo amino (K), un grupo guanidino (R) o un grupo imidazol (H).

20. Polaridad de la cadena lateral R APOLARES:

21. Polaridad de la cadena lateral R POLARES, NO CARGADOS:

22. Polaridad de la cadena lateral R CARGADOS POSITIVAMENTE (CATIÓNICOS):

23. Polaridad de la cadena lateral R CARGADOS NEGATIVAMENTE (ANIÓNICOS):

26. AMINOÁCIDOS PROTÉICOS Modificados Una vez que los AA codificables han sido incorporados a las proteínas, pueden sufrir ciertas transformaciones que dan lugar a los AA modificados o particulares: HIDROXILACIÓN: Ej. 4-hidroxiprolina,5-hidroxilisina, se encuentran en el colágeno. Se incorporan a la proteína como P o como K, y son posteriormente hidroxilados.

27. CARBOXILACIÓN: El E, por carboxilación post-sintética se convierte en ácido -carboxiglutámico. ADICIÓN DE IODO: En la tiroglobulina (una proteína del tiroides), la Y sufre diversas reacciones de iodación y condensación que originan AA como la monoiodotirosina, diiodotirosina, la triiodotirosina o la liotirosina. CONDENSACIÓN: La cistina es el resultado de la unión de dos C por medio de un puente disulfuro (-S-S-).

29. AMINOÁCIDOS NO PROTÉICOS Se conocen más de un centenar, sobre todo en plantas superiores, aunque su función no siempre es conocida. Se pueden dividir en tres grupos: 1.- D-AMINOÁCIDOS: La D-Ala y el D-Glu forman parte del peptidoglicano de la pared celular de las bacterias. La gramicidina S es un péptido con acción antibiótica que contiene D-Phe. En ciertos péptidos opioides de anfibios y reptiles también aparecen D-aminoácidos.

30. 2.- a-AMINOÁCIDOS NO PROTEICOS: La L-ornitina y la L-citrulina son importantes intermediarios en el metabolismo de la eliminación del nitrógeno; y la creatina (un derivado de la G) juega un papel importante como reserva de energía metabólica. También pertenecen a este grupo la homoserina y la homocisteína. 3.- -AMINOÁCIDOS: En estos AA, el grupo amino sustituye al último carbono (carbono ), no al carbono . La -Alanina forma parte de algunos coenzimas, y el ácido -aminobutírico es un imporante neurotransmisor.

31. AMINOÁCIDOS • Los aminoácidos en disolución pueden comportarse como ácidos o como bases débiles, son anfóteros. • Las propiedades ácido-base de los aminoácidos son consecuencia de las características químicas de los grupos amino y carboxilo. • Si partimos de la forma totalmente protonada, los aminoácidos son diácidos: moléculas capaces de liberar dos protones al medio, dando lugar a distintas formas o especies iónicas.

32. AMINOÁCIDOS Los AA son excelentes amortiguadores, gracias a la capacidad de disociación del grupo carboxilo, del grupo amino y de otros grupos ionizables de sus cadenas laterales (carboxilo, amino, imidazol, fenol, guanidino, etc).

33. AMINOÁCIDOS

34. AMINOÁCIDOS • Los grupos ácido-base débiles presentan una capacidad tamponadora máxima en la zona próxima al pKa. • Estos valores de pKa calculados para los AA en disolución pueden verse ligeramente modificados en el entorno proteico. • El único grupo lateral con un pKa próximo al pH fisiológico es la cadena lateral de la histidina. Por ello, las proteínas ricas en este AA se comportarán como excelentes amortiguadores fisiológicos.

35. AMINOÁCIDOS • La tendencia a liberar protones, o grado de acidez de una sustancia, viene • dado por el valor de Ka y pKa. • Los ácidos fuertes tienen Ka altas y pKa bajas: • Ka pKa (muy ácido) • Ka pKa (poco ácido) • Para los aminoácidos, pK1 es el pKa del grupo COOH y pK2, el del amino y en todos ellos se cumple que pK1< pK2. Los aminoácidos básicos y ácidos tienen además pKR.

40. AMINOÁCIDOS • El comportamiento ácido-base de los AA es el que va a determinar las propiedades electrolíticas de las proteínas, y de ellas dependen, en gran medida, sus propiedades biológicas. • La función de las proteínas es extraordinariamente sensible al pH: • A pH bajo, la mayor parte de los grupos disociables estarán protonados, y por lo tanto habrá un gran número de cargas positivas en la proteína. • A pH elevado, los grupos disociables no estarán protonados, con lo cual habrá mayor número de cargas negativas.

41. AMINOÁCIDOS A un pH neutro, los grupos amino- y carboxilo- se encuentran en forma ionizada.

42. AMINOÁCIDOS En disolución acuosa, los aminoácidos muestran un comportamiento anfótero, es decir pueden ionizarse, dependiendo del pH, como un ácido liberando protones y quedando (-COO'), o como base , los grupos -NH2 captan protones, quedando como (-NH3+ ), o pueden aparecer como ácido y base a la vez. En este caso los aminoácidos se ionizan doblemente, apareciendo una forma dipolar iónica llamada zwitterion.

43. AMINOÁCIDOS Punto isoeléctrico Cuando el valor de pH coincide con el valor de pK de uno de los equilibrios, el aminoácido estará en la misma proporción en las formas iónicas implicadas en el equilibrio (50% de cada una). Conociendo el pH y los pK de los aminoácidos se puede determinar la concentración de las distintas formas iónicas mediante la ecuación de Henderson-Hasselbach:

44. AMINOÁCIDOS Punto isoeléctrico • El pH isoeléctrico (pHI), o punto isoeléctrico es aquél valor de pH en el cual la carga neta de aminoácido es 0. • A un pH por debajo del punto isoeléctrico la carga neta del aminoácido será positiva, a un pH mayor, negativa. Para los aminoácidos con R sin carga se cumple que: Para los aminoácidos ácidos y básicos hay que establecer los equilibrios de desprotonación por orden creciente de valor de pK, y hacer la semisuma de los pK que están a ambos lados de la forma isoeléctrica.

45. Cromatografía de intercambio iónico • Se realiza sobre matrices que tienen una carga neta. • La carga de la matriz de la columna y la carga de las proteínas dependerá del pH del solvente y de su fuerza iónica. • Serán retenidas en la columna las proteínas que tengan una carga complementaria a la de la matriz del gel, siendo eluidas las restantes. • Para eluir las proteínas retenidas se puede variar la carga iónica del solvente o su pH de forma que se alcance el punto isoeléctrico de la proteína de interés.

46. Cromatografía de intercambio iónico

47. Péptidos • La unión de un bajo número de aminoácidos da lugar a un péptido: • Si el número de aa que forma la molécula no es mayor de 10, se denomina oligopéptido • Si el número de aa es superior a 10 se llama polipéptido • Si el número de aa es superior a 50 se habla ya de proteína.

48. Aspartame • El Aspartame es el endulzante artificial utilizado en la mayoría de los refrescos dietéticos y otros productos bajos en calorías. • Es hasta 200 veces más dulce que la sacarosa, pero contiene solamente 4 calorías por gramo. • El consumo diario aceptable es de 40mg/kg. • Los tres componentes principales del aspartame son: • Fenilalanina • Acido aspártico • Metanol

49. Secuenciación de péptidos Los péptidos se pueden secuenciar (establecer el orden en que se encadenan los aminoácidos en la secuencia) automáticamente utilizando el Isotiocianato de fenilo (PITC) o reactivo de EDMAN que separa y derivatiza el aminoácido N-terminal. Se realizan ciclos automáticos de separación e identificación cromatográfica. Más allá del aminoácido 20 o 30 el resultado ya no es fiable. Los péptidos se pueden secuenciar también por espectrometría de masas. Los péptidos son automáticamente fragmentados y de la masa de los fragmentos se deduce la secuencia.

50. PITC es el agente más usado. Los péptidos o proteínas son analizados como derivados de PTH (feniltiohidantoin).