AMINOÁCIDOS PÉPTIDOS Y PROTEINAS - [DePa] Departamento de...

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  • AMINOCIDOS

    PPTIDOS Y

    PROTEINAS

    M. EN C. ISRAEL VELZQUEZ MARTNEZ

    1

  • AMINOCIDOS, PPTIDOS Y PROTENAS. Los aminocidos, como su nombre lo indica, son bifuncionales. Contienen un grupo amino bsico y un grupo carboxlico cido.

    O

    NH

    OHH

    O

    OH

    NH2

    R

    Un -aminocido primario L-Prolina Un -aminocido secundario

    Con fines de clasificacin, las cadenas con menos de 50 aminocidos se llaman polipptidos, mientras que el trmino protena se reserva a cadenas mas largas.

    O

    NH2

    CH3OH

    O

    NH2OH

    +

    O

    NH2

    CH3NH

    O

    OH

    Alanina Glicina un dipptido (un enlace amida)

    Un polipptido (muchos enlaces amida).

    Estructura de los aminocidos.

    Como los aminocidos contienen un grupo cido y un grupo bsico, experimentan una reaccin cido-base intramolecular y se encuentran principalmente en la forma de un in dipolar, o Zwitterion (del alemn zwitter, hbrido):

    O

    OH

    NH2

    CH3

    H

    O

    O-

    NH3+

    CH3

    H Alanina (sin carga) (zwitterion)

    2

  • Los iones dipolo (zwitterions) de los aminocidos son sales internas y por ello tienen muchas de las propiedades fsicas asociadas con las sales. Poseen momentos dipolares grandes, son solubles en agua e insolubles en hidrocarburos, y son sustancias cristalinas con puntos de fusin altos. Adems los aminocidos son Anfteros: pueden reaccionar como cidos o como bases, dependiendo de las circunstancias.

    En solucin cida En solucin bsica

    En la siguiente tabla se representan las estructuras de los 20 aminocidos que se que encuentran en las protenas. Todos son -aminocidos. Diecinueve de los 20 aminocidos son aminas primarias, RNH2, y slo difieren en la naturaleza del sustityete unido al carbono , llamado Cadena lateral.

    Un -aminocido primario Prolina, Un -aminocido secundario

    Cadena lateral Adems de los 20 aminocidos que se encuentran en las protenas, hay otros aminocidos que no son protenas y que tienen importancia biolgica.

    O

    O-

    NH3+

    O

    NH3+

    SHO-

    O

    I

    I

    I

    I

    OHNH3

    +

    O O-

    cido -aminobutrico Homocsteina Tiroxina

    3

  • ESTRUCTURA DE LOS AMINOCIDOS.

    Nombre Abreviaturas PM Estructura pKa pKa pKa PI Sol. P.f. COOH NH3+ cad. lat. H2O, g/dL a 25C Aminocidos Neutros.

    Alanina Ala (A) 89

    O

    NH2

    CH3OH

    2.34 9.69 --- 6.01 17 297 d

    Asparagina Asn (N) 132

    O

    O

    NH2

    NH2

    OH

    2.02 8.80 --- 5.41 2.4 236

    Cistena Cys (C) 121

    O

    NH2

    SH OH

    1.96 10.28 8.18 5.07 Muy --- Soluble

    Glutamina Gln (Q) 146

    O

    O

    NH2

    NH2

    OH

    2.17 9.13 --- 5.65 3.6 186

    Glicina Gly (G) 75

    O

    NH2OH 2.34 9.60 --- 5.97 25 233 d

    Isoleucina Ile (I) 131

    O

    NH2

    CH3

    CH3OH

    2.36 9.60 --- 6.02 4 284

    Leucina Leu (L) 131

    O

    NH2

    CH3OH

    CH3 2.36 9.60 --- 5.98 2 337

    Metionina Met (M) 149

    O

    NH2

    SCH3 OH

    2.28 9.21 --- 5.74 3 283

    4

  • Nombre Abreviaturas PM Estructura pKa pKa pKa PI Sol. P.f. COOH NH3+ cad. lat. H2O, g/dL a 25C Aminocidos Neutros cont

    Fenilalanina Phe (F) 165

    O

    NH2

    OH

    1.83 9.13 --- 5.48 3 283

    Prolina Pro (P) 115

    O

    NH

    OH

    1.99 10.60 --- 6.30 162 220

    Serina Ser (S) 105

    O

    NH2

    OH OH

    2.21 9.15 --- 5.88 5 228

    Treonina Thr (T) 119

    O

    NH2

    OH

    CH3

    OH

    2.09 9.10 --- 5.60 Muy 257 Soluble O

    NHNH

    2

    OH Triptofano Trp (W) 204 2.83 9.39 --- 5.89 1 289 O

    NH2OH

    OH Tirosina Tyr (Y) 181 2.20 9.11 10.07 5.66 0.04 344

    Valina Val (V) 117

    O

    NH2

    CH3

    CH3 OH

    2.32 9.62 --- 5.96 9 315 5

  • Nombre Abreviaturas PM Estructura pKa pKa pKa PI Sol. P.f. COOH NH3+ cad. lat. H2O, g/dL a 25C Aminocidos cidos.

    NH2O

    O

    OOH

    Hcido asprtico Asp (D) 133 1.88 9.60 3.65 2.77 0.4 269 O O

    OHOH

    NH2

    cido glutmico Glu (E) 147 2.19 9.67 4.25 3.22 0.7 247

    NH

    O

    NH

    NH2

    NH2

    OHAminocidos bsicos. Arginina Arg (R) 174 2.17 9.04 12.48 10.76 15 230 d

    Histidina His (H) 155

    O

    NH2

    NH

    N

    OH

    1.82 9.17 6.00 7.59 0.4 287 O

    NH2

    NH2OH

    Lisina Lis (K) 146 2.18 8.95 10.53 9.74 Muy 255 Soluble Problema 1. Cuntos de los aminocidos que se muestran en la tabla contienen anillos aromticos? Cuntos contienen azufre? Cuntos contienen alcoholes? Cuntos contienen cadenas laterales hidrocarbonadas? Con excepcin de la glicina, los carbonos de los -aminocidos son centros quirales. Por lo tanto, son posibles dos formas enantiomricas, pero la naturaleza slo utiliza una para la construccin de las protenas. En las proyecciones de Fischer, los aminocidos que se encuentran en forma natural se representan colocando el grupo COOH en la parte superior y la cadena lateral abajo, como se dibuja un carbohidrato, y luego se coloca el grupo NH2 a la izquierda. Debido a la similitud estereoqumica con los azcares L, llamamos a los -aminocidos que se encuentran en forma natural como aminocidos L.

    6

  • CHO

    CH2OH

    H OH

    COOH

    R

    H NH2

    CHO

    CH2OH

    OH H

    COOH

    R

    NH2 H

    D-gliceraldehdo D-aminocido L-gliceraldehdo L-aminocido Problema 2. Dieciocho de los 19 L-aminocidos tienen configuracin S en el carbono . La csteina es el nico L-aminocido con una configuracin R. Explique la razn. Problema 3. El aminocido Treonina, cido (2S, 3R)-2-amino-3-hidroxibutanoico tiene dos centros quirales. Dibuje una proyeccin de Fischer para la Treonina. Cuntos estereoismeros podran existir? Dibuje las proyecciones de Fischer e identifique los centros quirales como R o S. Problema 4. Dibuje formulas con enlaces de cua (tetradricas) y proyecciones de fischer que representen la configuracin de los tomos de carbono de la L-valina, L-leucina y L-isoleucina. Aminocidos esenciales. Son aminocidos que el organismo no puede sintetizar. Reaccin de transaminacin.

    COOH

    R

    NH2 H

    COOH

    R1

    O+ +Enzimas transaminasas

    (muchos pasos)

    COOH

    R

    O

    COOH

    R1

    NH2 H

    Aminocido cetocido cetocido aminocido Antiguo antiguo nuevo nuevo Fenilcetonuria.

    Enzimas

    O

    NH2

    OH

    O

    NH2OH

    OH

    7

  • REACCIN DE TRANSAMINACIN. Un interesante el papel de las iminas como intermediarios es el de la reaccin de transaminacin, de importancia biolgica. La transaminacin es un proceso por el cual se transfiere un grupo amino de una molcula a otra. En los sistemas biolgicos el grupo amino de un aminocido se transfiere al grupo carbonilo de otra molcula. La secuencia, es promovida por una enzima, la transaminasa, es un mtodo de formacin de nuevos aminocidos.

    O

    OH

    NH2

    CH3

    O

    OH

    O

    O

    OHglutamato

    transaminasa

    O

    OH

    O

    CH3

    OO

    OH

    NH2

    OH

    +

    +

    Alanina cido--cetoglutrico.

    cido pirvico cido glutmico

    Todas las transaminasas importantes parecen compartir la misma coenzima, el fosfato de piridoxal. Las coenzimas son pequeos constituyentes no protenicos de las enzimas, con frecuencia indispensables para la actividad enzimtica.

    N

    O

    OOH

    CH3

    H

    PO

    OH

    OH

    Fosfato de piridoxal. La transaminacin biolgica no es la simple transferencia de un grupo amino de una molcula a otra. El grupo carbonilo de la coenzima piridoxal forma primero una imina con el grupo amino del aminocido donador. La reaccin subsiguiente de este aducto con el compuesto carbonlico receptor conduce a la formacin de un nuevo aminocido, regenerndose el fragmento de piridoxal. El piridoxal es el transportador del grupo amino de un reactivo a otro. La secuencia, de numerosos pasos, supone una serie de adiciones e isomerizaciones reversibles.

    8

  • Mecanismo general de una reaccin de transaminacin.

    O

    PRP H O

    OH

    NH2

    R PRP

    HO OH

    N R

    OH2

    PRP

    HO OH

    N RPRP

    HO OH

    N R

    H

    PRP

    HO OH

    N R

    H OH2

    PRP

    H

    NH2

    H O

    OH

    R

    O

    O

    OH

    R1

    OPRP

    H

    NH2

    H

    PRP

    H

    N

    H

    O OH

    R1OH2

    PRP

    H

    N

    H

    O OH

    R1PRP N

    HO OH

    R1

    PRP N

    HO OH

    R1

    OH2

    NH2

    O O

    R1

    H

    PRP O

    H

    + +

    + +

    + +

    + +

    PRP = fosfato de piridoxal.

    9

  • Reaccin de transaminacin catalizada por la Aspartato aminotransferasa.

    CH3 CH3

    N

    NH

    +

    OHO

    CH3

    PO

    O-

    O-

    O-O-

    NH2O

    OH

    NH+

    NH

    +

    OHO

    CH3

    PO

    O-

    O-

    O-O-

    O

    OH

    CH3 CH3

    B:

    NH+

    NH

    OHO

    CH3

    PO

    O-