Aminoácidos 1. Tienen puntos de fusión elevados (>200°C). 2. Son más solubles en agua que en solventes orgánicos. 3. Tienen momentos dipolares superiores a los de las aminas o los ácidos carboxílicos por separado: glicina, µ = 14 D — propilamina, µ = 1.4 D ácido propiónico, µ = 1.7 D 4. Son menos ácidos que la mayoría de los ácidos carboxílicos y menos básicos que la mayoría de las aminas. 5. Todos son quirales salvo la glicina 6. Casi todos los aminoácidos naturales tienen configuración (S) Los humanos pueden sintetizar casi la mitad de los aminoácidos necesarios para formar proteínas. Otros aminoácidos, llamados aminoácidos esenciales, deben suministrarse en la dieta. Los diez aminoácidos esenciales, son los siguientes: arginina (Arg)valina (Val) metionina (Met) leucina (Leu) treonina (Tre) fenilalanina (Fen) histidina (His) isoleucina (Ile) lisina (Lis) triptófano (Trp) • La estructura real de un aminoácidos es iónica y depende del pHDebido a que los aminoácidos contienen tanto grupos ácidos (!NH3) como grupos básicos (COO-), son anfotéricos (tienen propiedades ácidas y básicas). • El punto isoeléctrico de un aminoácido depende de su estructura Un aminoácido tiene una carga positiva en una disolución ácida (pH bajo) y una carga negativa en una disolución básica (pH alto) Debe haber un pH intermedio donde el aminoácido esté balanceado de igual manera entre las dos formas, como el zwitterion dipolar con una carga neta de cero. A este pH se le llama pH isoeléctrico o punto isoeléctrico. una mezcla de alanina, lisina y ácido aspártico en una disolución reguladora a un pH de 6. La alanina está en su punto isoeléctrico, en su forma ion dipolar con una carga neta de cero. Un pH de 6 es más ácido que el pH isoeléctrico para la lisina (9.7), por lo que la lisina está en la forma catiónica. El ácido aspártico tiene un pH isoeléctrico de 2.8, por lo que está en la forma aniónica AA página 1 Síntesis de aminoácidos → Aminación reductiva Llamamos a la aminación reductiva síntesis biomimética (“que imita el proceso biológico”), debido a que se asemeja a la síntesis biológica de los aminoácido → Amonólisis o Aminación de ácidos alfa-halogenados La reacción de Hell-Volhard-Zelinsky es un método efectivo para introducir bromo en la posición a de un ácido carboxílico. El α-bromoácido racémico se convierte a un α-aminoácido racémico por medio de la aminación directa, usando un gran exceso de amoniaco → Síntesis de Gabriel-éster malónico Uno de los mejores métodos para la síntesis de aminoácidos es una combinación de la síntesis de aminas de Gabriel y la síntesis con el éster malónico de ácidos carboxílicos La síntesis de Gabriel-éster malónico comienza con el éster N-ftalimidomalónico. Piense en el éster N-ftalimidomalónico como una molécula de glicina (ácido aminoacético) con el grupo amino protegido como una amida (una ftalimida en este caso) para evitar que actúe como un nucleófilo. El ácido se protege como un éster etílico y la posición a se activa posteriormente mediante el grupo éster adicional (temporal) del malonato de dietilo Así como la síntesis con el éster malónico forma ácidos acéticos sustituidos, la síntesis del éster N-ftalimidomalónico forma ácidos aminoacéticos sustituidos: a-aminoácidos AA página 2 La síntesis de Gabriel-éster malónico se usa para preparar muchos aminoácidos que no pueden formarse por medio de la aminación directa de haloácidos. → Síntesis de Strecker Resolución de aminoácidos La resolución enzimática también se usa para separar los enantiómeros de los aminoácidos. Las enzimas son moléculas quirales con actividades catalíticas específicas • todas las síntesis conducen a mezclas racémicas del AA • Los enantiómeros L suelen ser los que presentan actividad biológica, los D pueden ser tóxicos • Es necesario resolver la muestra racémica para contar con AA enantiomericamente puros Reacciones de aminoácidos → Esterificación del grupo carboxilo → Medio acido Los ésteres de aminoácidos se usan con frecuencia como derivados protegidos para evitar que el grupo carboxilo reaccione de alguna manera no deseada. Los éteres metílicos, etílicos y bencílicos son los grupos protectores más comunes. El ácido acuoso hidroliza al éster (desprotección) y regenera el aminoácido libre Los ésteres bencílicos son muy útiles como grupos protectores debido a que pueden ser eliminados por medio de una hidrólisis ácida o por medio de una hidrogenólisis neutra (“rompimiento por la adición del hidrógeno”). La hidrogenación catalítica rompe al éster bencílico, convirtiendo el grupo bencilo a tolueno y dejando el aminoácido desprotegido. → Acilación del grupo amino: formación de amidas Así como un alcohol esterifica el grupo carboxilo de un aminoácido, un agente acilante convierte al grupo amino en una amida. La acilación del grupo amino con frecuencia se realiza para protegerlo de reacciones nucleofílicas no deseadas. Para la acilación se usa una amplia variedad de cloruros de ácido y anhídridos El grupo amino acilado está «protegido» y no puede actuar como nucleófilo en otras reacciones → Reacción con ninhidrina AA página 3 PEPTIDOS El enlace peptídico: Los aminoácidos se encuentran unidos en los péptidos y las proteínas mediante un enlace amida (-CO-NH-) Péptido: polímero de aminoácidos unidos por enlaces amida entre el grupo carboxilo de un aminoácido con el grupo amino del aminoácido vecino. Residuo: cada unidad de aminoácido en el péptido se le llama Oligopéptido: péptido que contiene entre 4 y 10 residuos de aminoácido. Polipéptido: péptido que contiene muchos residuos de aminoácidos, pero su masa molecular es menor de 5.000. Proteínas: péptidos que contienen muchos residuos de aminoácido y sus masas moleculares están comprendidas entre 6.000 y 40.000.000. izquierda residuo derecha Los péptidos se nombran comenzando por el extremo N-terminal. Excepto el último, a los nombres de cada residuo se le agrega el subfijo-il Nombre completo: arginil-prolil-prolil-glicil-fenilalanil-seril-prolil-fenilalanil-arginina Nombre abreviado: Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg Símbolo: RPPGFSPFR Puentes disulfuro Los residuos de cisteína pueden formar puentes disulfuro (también llamados enlaces disulfuro) los cuales pueden unir dos cadenas o bien unir una sola cadena para formar un anillo Determinación de la estructura de los péptidos Se hidroliza completamente la cadena peptídica (calentamiento con HCl 6M – 24 hs) y se analiza la composición cualitativa y cuantitativa de la mezcla de aminoácidos En el analizador de aminoácidos, los componentes del hidrolizado se disuelven en una disolución reguladora acuosa y se separan pasándolos a través de una columna de intercambio iónico. La disolución que emerge de la columna se mezcla con ninhidrina, la cual reacciona con los aminoácidos para dar el color púrpura de la ninhidrina. Se registra la absorción de la luz y se imprime como una función del tiempo. Secuenciación del péptido: análisis de los residuos terminales El analizador de aminoácidos determina los aminoácidos presentes en un péptido, pero no revela su secuencia; es decir, el orden en el que se unen entre sí. La secuencia del péptido se destruye en el paso de la hidrólisis. Para determinar la secuencia de los aminoácidos, debemos romper sólo un aminoácido de la cadena y dejar el resto de la cadena intacta. El aminoácido roto puede separarse e identificarse, y el proceso puede repetirse en el resto de la cadena. El aminoácido puede romperse a partir de cualquier extremo del péptido (del N terminal o del C terminal), y considera remos un método usado para cada extremo. A este método general en la secuenciación de péptidos se le llama análisis de los residuos terminales. Método de Sanger Se utiliza para determinar cuál es el aminoácido N-terminal AA página 4 Se utiliza para determinar cuál es el aminoácido N-terminal DEGRADACION DE EDMAN ( reconocer N terminal) Un péptido se trata con isotiocianato de fenilo, seguido por una hidrólisis ácida. Los productos son la cadena de péptido acortada y un derivado heterocíclico del aminoácido N-terminal la Feniltiohidantoína 1) Primero, el grupo amino libre del aminoácido N-terminal reacciona con el isotiocianato de fenilo para formar una feniltiourea. 2) Segundo, la feniltiourea se cicla para formar una tiazolinona y se libera la cadena de péptido acortada. 3) Tercero, la tiazolinona se isomeriza a la feniltiohidantoína más estable. Se puede realizar de manera sucesiva para ir determinando todos los aminoácidos del péptido El la practica solo se puede realizar hasta 30 veces dado que la degradación produce una hidrolisis interna Ruptura parcial de péptidos en cadenas más cortas HIDROLISIS CATALIZADA POR ENZIMAS ROMPE EN LUGARES ESPECIFICOS LA CADENA DEL PEPTIDO TRIPSINA: rupturas de la cadena en los grupos carboxilo de los aminoácidos básicos lisina y arginina. QUIMOTRIPSINA: rupturas de la cadena en los grupos carboxilo de los aminoácidos aromáticos fenilalanina, tirosina y triptófano AA página 5 Carboxipeptidasa (reconocimiento del C terminal) Síntesis de péptido Para preparar un péptido más grande, repita estos dos pasos en la adición de cada residuo de aminoácido: 1. Activar el C terminal del péptido en crecimiento por medio de la reacción con cloroformiato de etilo. 2. Acoplar el siguiente aminoácido ejemplo AA página 6 Proteinas Estructura Primaria: es la secuencia de los aminoácidos en la cadena peptídica. Secundaria: forma que adopta la molécula en el espacio. Las cadenas polipéptidicas pueden formar arreglos ordenados de dos tipos, hélice a y hoja plegada. Conformación en hélice a . Cada grupo carbonilo del péptido está unido por un puente de hidrógeno a un protón N-H en la siguiente vuelta de la hélice Conformación en hoja plegada. Cada grupo carbonilo peptídico está unido con puente de hidrógeno al protón N-H en la cadena peptídica adyacente. La estructura terciaria de una proteína es su conformación tridimensional completa. Piense en la estructura secundaria como un patrón espacial en una región local de la molécula. Partes de la proteína pueden tener la estructura de hélice a, mientras que otras pueden tener la estructura de hoja plegada, y otras partes pueden ser enrollados aleatoriamente La estructura cuaternaria se refiere a la asociación de dos o más cadenas de péptido en la proteína completa. No todas las proteínas tienen estructura cuaternaria Desnaturalización Pérdida o modificación (reversible o irreversible) de alguno de los niveles estructurales superiores de una proteína natural, como consecuencia de cambios en el ambiente que la rodea. Factores más comunes que producen la desnaturalización: temperatura AA página 7 ○ temperatura ○ pH ○ fuerza iónica Desnaturalización irreversible de la proteína de la clara de huevo y pérdida de solubilidad, causadas por la alta temperatura (mientras se la fríe) Cuajado de la leche (cambio de pH provocado por las bacterias) Desnaturalización reversible: precipitación en solución salina AA página 8
