PROTEÍNASPROTEÍNASLlamadas biomoléculas, biopolímeros o poliamidas de Llamadas biomoléculas, biopolímeros o poliamidas de elevado peso molecular que por hidrólisis dan unidades elevado peso molecular que por hidrólisis dan unidades llamadas alfa aminoácidos.llamadas alfa aminoácidos.

Los Los αα-aminoácidos se encuentran enlazados en -aminoácidos se encuentran enlazados en cadenas largas a través del grupo amino básico y el cadenas largas a través del grupo amino básico y el grupo carboxilo ácido mediante enlaces peptídico.grupo carboxilo ácido mediante enlaces peptídico.

Las proteínas se hallan presente en todo organismo Las proteínas se hallan presente en todo organismo viviente y desempeñan notables importancias en las viviente y desempeñan notables importancias en las estructuras y funciones de las células: estructuras y funciones de las células:

– Estructurales.- Estructurales.- piel, pelo, uñas y tendones (queratina, piel, pelo, uñas y tendones (queratina, colágeno).colágeno).

– Enzimática.- Enzimática.- replicación y reparación del ADN (ADN replicación y reparación del ADN (ADN polimerasa).polimerasa).

– Transporte.- Transporte.- transporte de oxígeno a las células transporte de oxígeno a las células (hemoglobina).(hemoglobina).

– Contractiles.- Contractiles.- contracción de los músculos (miocina, contracción de los músculos (miocina, actina).actina).

– Protectoras.- Protectoras.- compleja las proteínas extrañas compleja las proteínas extrañas (anticuerpos).(anticuerpos).

– Hormonales.- Hormonales.- regula el metabolismo de la glucosa regula el metabolismo de la glucosa (insulina).(insulina).

– Toxinas.- Toxinas.- incapacita a las presas (veneno de las incapacita a las presas (veneno de las serpientes)serpientes)

Las cadenas con menos de 50 Las cadenas con menos de 50 αα--aminoácidos se denominan aminoácidos se denominan péptidospéptidos y las y las proteínasproteínas propiamente dichas presentan propiamente dichas presentan cadenas más largas, de allí su elevado cadenas más largas, de allí su elevado peso molecularpeso molecular

PéptidoPéptido ProteínaProteína

Estructura y estereoquímica de los Estructura y estereoquímica de los αα--amoniácidosamoniácidosTodos los aminoácidos de las proteínas Todos los aminoácidos de las proteínas son ácidos son ácidos αα-aminocaboxílicos que -aminocaboxílicos que contienen un grupo ácido y un grupo contienen un grupo ácido y un grupo amino.amino.

Al estado sólido, cristalino y seco existen como iones Al estado sólido, cristalino y seco existen como iones dipolares o zwitterión o ion zwitter (del alemán “ión dipolares o zwitterión o ion zwitter (del alemán “ión dipolar”, “híbrido”).dipolar”, “híbrido”).En esta forma el grupo carboxilo está presente como ión En esta forma el grupo carboxilo está presente como ión carboxilato (COOcarboxilato (COO--) y el grupo amino como ión amonio ) y el grupo amino como ión amonio (NH(NH33+).+).

H3O+ -OH

Son anfóteros, dependiendo de la solución acuosa ácida Son anfóteros, dependiendo de la solución acuosa ácida o de la solución acuosa básica en que se encuentren, o de la solución acuosa básica en que se encuentren, reaccionando como ácidos o bases. Así en solución reaccionando como ácidos o bases. Así en solución acuosa ácida, el ión dipolar de un aminoácido es una acuosa ácida, el ión dipolar de un aminoácido es una base que acepta un protón para formar la parte catiónica base que acepta un protón para formar la parte catiónica y en solución acuosa básica, el ión dipolar de un y en solución acuosa básica, el ión dipolar de un aminoácido es un ácido que pierde un protón para aminoácido es un ácido que pierde un protón para formar la parte aniónica. formar la parte aniónica.

H3N+ - CH - COO- + H3O+ H3N+ - CH - COOH + H2O

R R

H3N+ - CH - COO- + -OH H2N - CH - COO- + H2O

R R

En solución ácida

En solución básica

Poseen puntos de fusión altos y constantes dieléctricas Poseen puntos de fusión altos y constantes dieléctricas elevadas.elevadas.Predominan dentro de las células a pH 7.3 Predominan dentro de las células a pH 7.3 Con excepción de la glicina, todos los Con excepción de la glicina, todos los αα-aminoácidos -aminoácidos son quirales, de configuración (S) en el carbono alfa y son quirales, de configuración (S) en el carbono alfa y pertenecen a la serie (L), teniendo la misma pertenecen a la serie (L), teniendo la misma configuración relativa que el L(-) gliceraldehído, con el configuración relativa que el L(-) gliceraldehído, con el grupo amino a la izquierda en la proyección de Fischer. grupo amino a la izquierda en la proyección de Fischer. Por su estereoquímica similar a la del L(-)-Por su estereoquímica similar a la del L(-)-gliceraldehído, a los (S)-aminoácidos naturales se les gliceraldehído, a los (S)-aminoácidos naturales se les clasifica como L-aminoácidos.clasifica como L-aminoácidos.La nomenclatura (D) y (L) , como la del sistema (R) y La nomenclatura (D) y (L) , como la del sistema (R) y (S), se refieren a la configuración del átomo de carbono (S), se refieren a la configuración del átomo de carbono asimétrico. El signo de la rotación óptica (+) o (-) se asimétrico. El signo de la rotación óptica (+) o (-) se determina experimentalmente.determina experimentalmente.

C

COOH

H2NCH3

H

C

CHO

HOCH2OH

H

C

COOH

H2NR

H

COOH

H2N H

CH3

(S)- alanina(L-alanina)

H

L-(-)-gliceraldehído

COOH

H2N H

L-aminoácidoconfiguración (S)

CH2OH

HO

CHO

R

Por poseer el grupo ácido y el grupo amino, tienen Por poseer el grupo ácido y el grupo amino, tienen propiedades químicas semejantes a los ácidos propiedades químicas semejantes a los ácidos carboxílicos y las aminas.carboxílicos y las aminas.Poseen cadenas laterales (simbolizadas por R) Poseen cadenas laterales (simbolizadas por R) sustituidas en el átomo de carbono alfa.sustituidas en el átomo de carbono alfa.Existen 20 aminoácidos diferentes que forman parte de Existen 20 aminoácidos diferentes que forman parte de las proteínas y son alfa-aminoácidos que constan de un las proteínas y son alfa-aminoácidos que constan de un grupo grupo aminoamino, un grupo , un grupo carboxilocarboxilo, un hidrógeno y un , un hidrógeno y un grupo grupo RR, unidos a un mismo carbono denominado , unidos a un mismo carbono denominado carbono-alfa. El carbono-alfa recibe este nombre por ser carbono-alfa. El carbono-alfa recibe este nombre por ser el carbono adyacente al carbono del grupo carboxilo, y el carbono adyacente al carbono del grupo carboxilo, y el grupo diferenciador de los distintos aminoácidos (R) el grupo diferenciador de los distintos aminoácidos (R) se denomina se denomina cadena lateralcadena lateral. .

CLASIFICACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOSCLASIFICACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOSAminoácidos con cadena lateral alifática:Aminoácidos con cadena lateral alifática:

Aminoácidos con cadena lateral aromática:Aminoácidos con cadena lateral aromática:

En la prolina la cadena lateral está unida tanto al carbono alfa como al En la prolina la cadena lateral está unida tanto al carbono alfa como al nitrógeno del grupo amino. nitrógeno del grupo amino.

Prolina, Pro, P Prolina, Pro, P

Aminoácidos con presencia de átomos de Aminoácidos con presencia de átomos de azufre:azufre:

Cisteina, Cys, C Cisteina, Cys, C Metionina, Met, M Metionina, Met, M

Aminoácidos con cadenas alifáticas Aminoácidos con cadenas alifáticas hidroxiladas:hidroxiladas:

Serina, Ser, S Serina, Ser, S Treonina, Thr, T Treonina, Thr, T

Aminoácidos básicos:Aminoácidos básicos:

Lisina, Lys, K Lisina, Lys, K Histidina, His, H Histidina, His, H Arginina, Arg, R Arginina, Arg, R

Aminoácidos ácidos y sus amidas:Aminoácidos ácidos y sus amidas:

Ácido aspártico, Asp, D Ácido aspártico, Asp, D Asparagina, Asn, N Asparagina, Asn, N

Ácido glutámico, Glu, E Ácido glutámico, Glu, E Glutamina, Gln, Q Glutamina, Gln, Q

Los derivados correspondientes del ácido aspártico y del ácido glutámico son Los derivados correspondientes del ácido aspártico y del ácido glutámico son la asparagina y la glutamina que contienen un grupo amida terminal en lugar la asparagina y la glutamina que contienen un grupo amida terminal en lugar del carboxilo libre. del carboxilo libre.

Los aminoácidos son designados por abreviaturas, Los aminoácidos son designados por abreviaturas, así: glilcina (Gly), alanina (Ala), valina (Val), leucina así: glilcina (Gly), alanina (Ala), valina (Val), leucina (Leu), isoleucina (Ile), fenilalanina (Phe), triptofano (Leu), isoleucina (Ile), fenilalanina (Phe), triptofano (Trp), etc. (Trp), etc. Los aminoácidos que no pueden ser sintetizados por Los aminoácidos que no pueden ser sintetizados por el ser humano son llamados el ser humano son llamados aminoácidos esenciales aminoácidos esenciales y ellos son: arginina, treonina, lisina, valina, y ellos son: arginina, treonina, lisina, valina, fenilalanina, triptofano, metionina, histidina, leucina e fenilalanina, triptofano, metionina, histidina, leucina e isoleucina.isoleucina.Las proteínas completas proporcionan los Las proteínas completas proporcionan los aminoácidos esenciales y se hallan en la carne, el aminoácidos esenciales y se hallan en la carne, el pescado, la leche y los huevos. Las proteínas de las pescado, la leche y los huevos. Las proteínas de las plantas generalmente son incompletas; el arroz, el plantas generalmente son incompletas; el arroz, el maíz y el trigo son deficientes en lisina. El arroz maíz y el trigo son deficientes en lisina. El arroz carece de treonina y el maíz de triptofano. Los carece de treonina y el maíz de triptofano. Los vegetarianos superan este inconveniente con una vegetarianos superan este inconveniente con una ingesta de diferentes tipos de plantas.ingesta de diferentes tipos de plantas.

Separación de aminoácidos por cromatografíaSeparación de aminoácidos por cromatografía

Una vez hidrolizada la proteína para separarla en su Una vez hidrolizada la proteína para separarla en su respectivos aminoácidos se procede al uso de la respectivos aminoácidos se procede al uso de la cromatografía en capa fina mono o bidimensional; cromatografía en capa fina mono o bidimensional; utilizando como revelador solución de ninhidrina 0.1% en utilizando como revelador solución de ninhidrina 0.1% en alcohol absoluto o el reactivo policromático que consta alcohol absoluto o el reactivo policromático que consta de dos soluciones:de dos soluciones:Solución A.-Solución A.- Ninhidrina 0.1g Ninhidrina 0.1g

Colidina 2mLColidina 2mLÁcido acético glacial 10mLÁcido acético glacial 10mLAlcohol absoluto 50mLAlcohol absoluto 50mL

Solución B.-Solución B.- Nitrato cúprico 0.5gNitrato cúprico 0.5gAlcohol absoluto 50mLAlcohol absoluto 50mL

Ambas soluciones se preparan en proporción de 50:3. Ambas soluciones se preparan en proporción de 50:3. Después con un spray se agrega el reactivo y luego se Después con un spray se agrega el reactivo y luego se somete al calor en estufa a 110º C por cuatro minutos.somete al calor en estufa a 110º C por cuatro minutos.

PUNTO ISOELÉCTRICO Y PUNTO ISOELÉCTRICO Y ELECTROFORESISELECTROFORESIS

Punto isoeléctrico (pPunto isoeléctrico (pII))

Es el pH en el cual el aminoácido no lleva carga iónica Es el pH en el cual el aminoácido no lleva carga iónica neta. Es decir que se refiere al pH en el que la neta. Es decir que se refiere al pH en el que la concentración del ión dipolar, está en su punto máximo y concentración del ión dipolar, está en su punto máximo y las concentraciones de las formas aniónica y catiónica las concentraciones de las formas aniónica y catiónica son idénticas. Esto depende de la basicidad del grupo son idénticas. Esto depende de la basicidad del grupo amino o de la acidez del grupo carboxilo. En soluciones amino o de la acidez del grupo carboxilo. En soluciones ácidas los aminoácidos presentan carga positiva (pH ácidas los aminoácidos presentan carga positiva (pH bajo) y en soluciones básicas carga negativa (pH alto). bajo) y en soluciones básicas carga negativa (pH alto). El pH intermedio de las dos formas de aminoácidos se El pH intermedio de las dos formas de aminoácidos se hallan en la misma proporción como hallan en la misma proporción como ión dipolar ión dipolar con con una carga neta de cero, conocida como punto una carga neta de cero, conocida como punto isoeléctrico.isoeléctrico.

El punto isoeléctrico depende de la estructura El punto isoeléctrico depende de la estructura del aminoácido.del aminoácido.

H2N - CH - COO-

R

pH isoeléctrico(neutro)

H+

-OHH3N - CH - COO-

R

H+

-OHH3N+ - CH - COOH

R

pH alto(aniónico en medio básico)

pH bajo(catiónico en medio ácido)

ElectroforesisElectroforesis

Es una técnica analítica utilizada para separar mezclas Es una técnica analítica utilizada para separar mezclas de aminoácidos utilizando, las diferencias de sus puntos de aminoácidos utilizando, las diferencias de sus puntos isoeléctricos. El equipo utiliza una capa de gel de isoeléctricos. El equipo utiliza una capa de gel de acrilamida o papel de filtro humedecido con una solución acrilamida o papel de filtro humedecido con una solución tampón. En el centro de la capa de gel o del papel de tampón. En el centro de la capa de gel o del papel de filtro se coloca una línea de una mezcla de aminoácidos filtro se coloca una línea de una mezcla de aminoácidos y en los extremos se colocan dos electrodos, al que se y en los extremos se colocan dos electrodos, al que se aplica un voltaje. Así, si se quiere separar una mezcla aplica un voltaje. Así, si se quiere separar una mezcla de aminoácidos de alanina, lisina y ácido aspártico a pH de aminoácidos de alanina, lisina y ácido aspártico a pH = 6 , la alanina no se mueve, la lisina se mueve hacia el = 6 , la alanina no se mueve, la lisina se mueve hacia el cátodo y el ácido aspártico hacia el ánodo. Los cátodo y el ácido aspártico hacia el ánodo. Los aminoácidos se separan después de un tiempo y luego aminoácidos se separan después de un tiempo y luego se raspa las bandas de gel o se corta el papel. El gel o se raspa las bandas de gel o se corta el papel. El gel o el papel se tratan con ninhidrina para visualizar el color e el papel se tratan con ninhidrina para visualizar el color e identificarlos comparando sus posiciones con los valores identificarlos comparando sus posiciones con los valores estándar.estándar.

Las proteínas por ser Las proteínas por ser macromoléculas, su macromoléculas, su peso molecular va peso molecular va desde miles a desde miles a millones. Así el millones. Así el virus virus de la influenzade la influenza (gripe) está formado (gripe) está formado por proteínas de un por proteínas de un peso molecular de 5` peso molecular de 5` 000, 000 cada una de 000, 000 cada una de las moléculas.las moléculas.

Factores que demuestran que las proteínas Factores que demuestran que las proteínas son poliamidas:son poliamidas:

1.1. Poseen escasas funciones aminas y Poseen escasas funciones aminas y carboxílicas libres titulables. El resto de carboxílicas libres titulables. El resto de funciones están comprometidas con enlaces funciones están comprometidas con enlaces peptídicos.peptídicos.

2.2. Los espectros de infrarrojo y ultravioleta, Los espectros de infrarrojo y ultravioleta, demuestran la ausencia de vibraciones demuestran la ausencia de vibraciones características de la absorción de grupos características de la absorción de grupos amino y carboxílo libres.amino y carboxílo libres.

3.3. Hay enzimas de actividad específica que han Hay enzimas de actividad específica que han demostrado este tipo de unión peptídica. demostrado este tipo de unión peptídica. Ejemplo: peptidasa, polipeptidasa, etc.Ejemplo: peptidasa, polipeptidasa, etc.

Productos intermedios liberados durante la Productos intermedios liberados durante la hidrólisis de una proteínahidrólisis de una proteína

Proteína desnaturalizadaProteína desnaturalizadaMetaproteínaMetaproteínaProteosasProteosasPeptonasPeptonasPolipéptidosPolipéptidosDipéptidosDipéptidosAminoácidosAminoácidos

Hidrólisis de proteínasHidrólisis de proteínas

Para verificar la hidrólisis ácida o alcalina de una Para verificar la hidrólisis ácida o alcalina de una proteína hasta aminoácidos se debe realizar la proteína hasta aminoácidos se debe realizar la prueba de prueba de BiuretBiuret, si la hidrólisis no es completa, , si la hidrólisis no es completa, las proteínas dan color violeta púrpura o azul las proteínas dan color violeta púrpura o azul que se atribuye a la presencia de enlaces que se atribuye a la presencia de enlaces peptídicospeptídicos múltiples en la molécula; si no da múltiples en la molécula; si no da coloración, indica que la hidrólisis es total. coloración, indica que la hidrólisis es total.

El proceso de hidrólisis de una proteína, se puede representar como la ruptura de El proceso de hidrólisis de una proteína, se puede representar como la ruptura de

una cadena polipeptídicauna cadena polipeptídica

N C C

H R O

H n

N C C

H R` O

H n`

N C C

H R`` O

H n``

HIDRÓLISIS

H +

H2N C COOH

R

H n

H2N C COOH

R`

H n`

H2N C COOH

R``

H n``

cadena polipeptídica

aminoácido aminoácido aminoácido

+ +

Tipos de hidrólisis de las proteínasTipos de hidrólisis de las proteínas

Hidrólisis ácida.-Hidrólisis ácida.- Utiliza ácido clorhídrico o Utiliza ácido clorhídrico o ácido sulfúrico de concentración o normalidad ácido sulfúrico de concentración o normalidad conocida.conocida.Hidrólisis alcalina.- Hidrólisis alcalina.- Utiliza hidróxido de sodio o Utiliza hidróxido de sodio o hidróxido de bario de concentración o hidróxido de bario de concentración o normalidad conocida.normalidad conocida.Hidrólisis enzimática.- Hidrólisis enzimática.- Utiliza compuestos Utiliza compuestos biológicos de naturaleza protéica: enzimas.biológicos de naturaleza protéica: enzimas.

Reacciones de la proteínasReacciones de la proteínas

1.1. Reacciones de coloración:Reacciones de coloración:Reacción de Biuret (violeta púrpura)Reacción de Biuret (violeta púrpura)Reacción xantoprotéica (amarillo a anaranjado)Reacción xantoprotéica (amarillo a anaranjado)Reacción de Millón (rojo)Reacción de Millón (rojo)Reacción de ninhidrina (violeta o púrpura)Reacción de ninhidrina (violeta o púrpura)

2.2. Reacciones de precipitación Reacciones de precipitación (con sales (con sales metálicas dan precipitados)metálicas dan precipitados)::

Nitrato de plata, sulfato de cobre, cloruro de Nitrato de plata, sulfato de cobre, cloruro de bario, bario, bicloruro de mercurio, acetato de plomo.bicloruro de mercurio, acetato de plomo.

3.3. Reacciones de coagulaciónReacciones de coagulación Con el calor: solución protéica más ácido acético Con el calor: solución protéica más ácido acético más calormás calorCon el alcohol etílico.Con el alcohol etílico.Reacción del anillo de Heller: 5mL HNOReacción del anillo de Heller: 5mL HNO33 más 5mL más 5mL de proteína agregado en zona, da un anillo blanco de proteína agregado en zona, da un anillo blanco en la zona de contacto.en la zona de contacto.

SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS

1.1. La reacción de La reacción de Hell Hell –– Volhard Volhard –– Zelinsky Zelinsky, es , es una reacción de sustitución (por una reacción de sustitución (por desprotonación) que se da en el átomo de desprotonación) que se da en el átomo de carbono adyacente al grupo carbonilo carbono adyacente al grupo carbonilo (aldehídos y cetonas), es utilizada para la (aldehídos y cetonas), es utilizada para la halogenación en la posición alfa de un ácido halogenación en la posición alfa de un ácido carboxílico. El ácido alfa halogenado carboxílico. El ácido alfa halogenado carboxílico tratado con exceso de amoníaco carboxílico tratado con exceso de amoníaco (amonólisis) genera un alfa aminoácido (amonólisis) genera un alfa aminoácido racémico.racémico.

Válido para: glicina, alanina, serina, treonina, valina, leucina,

nor leucina, fenilalanina

CH3

CCOOH

H HCH3

CCOOH

H BrH Br

Br2 + PBr3

CH3

CCOO

H NH3

25ºC

4 diasH2O

NH3

H Br

80%

56%

Rendimientos relativamente

bajos

R R

R

(SN2)

(R,S) – α - aminoácido

Aminación de α-halo ácidos Hell-Volhard-ZelinskyEs la forma más inmediata de introducir un grupo amino en a a un ácido

carboxílico

CH2

exceso1. Br2 PBr3 NH3

O

Br

CH3CHCH2CH2COH2. H2O

CH3 O

CH3CHCH2CHCOH

NH2

CH3 O

CH3CHCH2CHCOH

ácido 4-metilpentanóico ácido 2-bromo-4-metilpentanóico (R,S)-leucina (45%)

Ph

Br

CH2 COOH 1. Br2 PBr3

2. H2OCH2Ph CH COOH

CH2Ph CH COO-

excesoNH3

NH2

+NH4

(D,L)-fenilalanina (sal)(30 - 50%)

ácido 3-fenilpropanóico

CH3

2.2. Síntesis de Strecker.- Síntesis de Strecker.- Es un método que Es un método que consiste en obtener un alfa aminoácido a consiste en obtener un alfa aminoácido a través de dos etapas: través de dos etapas:

a)a) Tratando un aldehído con solución acuosa de Tratando un aldehído con solución acuosa de amoníaco en presencia de HCN ó KCN / NaCN.amoníaco en presencia de HCN ó KCN / NaCN.

b)b) El producto que se obtiene es un alfa-El producto que se obtiene es un alfa-aminonitrilo intermediario, que por hidrólisis da el aminonitrilo intermediario, que por hidrólisis da el alfa aminoácido racémico.alfa aminoácido racémico.

CHO + C

aldehído

R NH3 + HCN R

H

NH2

C N H+

H2OCR

H

NH3

COO-

+

alfa-aminonitrilo (R,S)-alfa-aminoácido

CCH3 +

O

H NH3 + HCN

acetaldehído

H2O CR

C

NH2

C

N

H3O+CCH3

COOH

NH3

H

+

alfa-aminopropionitrilo (R,S)-alanina(60%)

CH2CH

O

NH3 + HCN H2OCH2CH

NH

NH3 + HCN H2O

CH2CHC N

NH2H3O+

CH2CHCOH

NH2

O

fenilacetaldehído imina

alfa-aminonitrilo (R,S)-fenilalanina(53%)

3.3. Síntesis de Gabriel y Malónica.- Síntesis de Gabriel y Malónica.- La síntesisLa síntesis malónica es una reacción de alquilación del malónica es una reacción de alquilación del malonato de dietilo, con posterior hidrólisis y malonato de dietilo, con posterior hidrólisis y descarboxilación, generando un ácido acético descarboxilación, generando un ácido acético alquilado.alquilado.

CH

COOEt

H

éster malónico

-OEt

COOEtRX CH

COOEt

R

COOEt

H3O+ , calorCH

COOH

R

H

+ CO2

alquilado ácido acético alquilado

Para adaptar esta síntesis en la obtención de Para adaptar esta síntesis en la obtención de aminoácidos, se emplea el éster N-aminoácidos, se emplea el éster N-ftalimidomalónico que proviene de la reacción ftalimidomalónico que proviene de la reacción alfa-bromomalonato de dietilo con la ftalimida alfa-bromomalonato de dietilo con la ftalimida potásica; el que tratado con potásica; el que tratado con ––OEt / RX genera el OEt / RX genera el éster alquilado. En este caso el grupo amino éster alquilado. En este caso el grupo amino está protegido en forma de amida, el grupo está protegido en forma de amida, el grupo ácido está protegido como éster etílico y la ácido está protegido como éster etílico y la posición alfa está activada por el grupo éster posición alfa está activada por el grupo éster temporal del malonato de dietilo. Todo esto se temporal del malonato de dietilo. Todo esto se representa como si fuera la molécula de la representa como si fuera la molécula de la glicina:glicina:

CH2N

H

COOH

H

N C

COOEt

COOEt

H

glicina

ácido protegido

grupo amino protegido

grupo éster temporaldel malonato de dietilo

O

O

éster del N-ftalimidomalónico

La síntesis de Gabriel y Malónica, es un método La síntesis de Gabriel y Malónica, es un método general para la síntesis de aminoácidos, que general para la síntesis de aminoácidos, que combina la síntesis de Gabriel de aminas con la combina la síntesis de Gabriel de aminas con la síntesis malónica de ácidos carboxílicos síntesis malónica de ácidos carboxílicos alquilados. Ambas síntesis comienzan con el alquilados. Ambas síntesis comienzan con el éster N-ftalimidomalónico, que sirve de base éster N-ftalimidomalónico, que sirve de base para la síntesis de para la síntesis de αα-aminoácidos. El éster es -aminoácidos. El éster es alquilado y luego hidrolizado, así el grupo alquilado y luego hidrolizado, así el grupo ftalimido se hidroliza junto con los grupo éster. ftalimido se hidroliza junto con los grupo éster. El producto final es un ácido aminomalónico El producto final es un ácido aminomalónico alquilado que por descarboxilación da el alquilado que por descarboxilación da el αα--aminoácido racémico.aminoácido racémico.

CCO

CO

OEt

OEt

BrH

C

C

N

O

O

K

C

C

N

O

O

H

OEt

OEt

CO

COC

C

C

N

O

O

OEt

OEt

CO

COC Na

K Br

EtONa

C

C

N

O

O

OEt

OEt

CO

COC R

RX

X Na

85%

Vía síntesis de Gabriel2-bromomalonato de dietilo con ftalimida potásica

ftalimida potásicaftalimida potásica

derivado N-ftalimidaderivado N-ftalimida

d

C

C

N

O

O

OEt

OEt

CO

COC R

H2O

H3O

C

C

N

O

O OH

H

COC R

C

C

O

O

OHOH

H2O

H3O

Glicina (R=H)85%

CO2

Válido para muchos

aminoácidos.

H3N

O

H

COC R

C

C

N

O

O

OH

OH

CO

COC R

Vía síntesis de Gabriel

derivado N-ftalimidaderivado N-ftalimida

R

CHN

O

éster del N-ftalimidomalónico

O

COOEt

COOEt

(1) base

(2) R-XN

O

O

C

COOEt

COOEt

RH3O+

H3N C

COOH

COOH

R+ calor

H3N C

H

COOH

R+

CO2

alquilado hidrolizado aminoácido

+

C

CO2Et

N

CO2EtH

CH

CH3

O

1. Na+ -OEt2. BrCH2CO2Et

EtOCCH2

O

C

CO2Et

N

CO2Et

CH

CH3

O

H3O+

CalorHOCCH2CHCOH

O

NH2

Ácido (R,S)-aspártico(55%)

O

Acetamidomalónicodietílico

CHN

O

O

COOEt

COOEt

(1) NaOEt

(2) Cl - CH2CH2SCH3N

O

O

C

COOEt

COOEt

CH2CH2SCH3H3O+

calorH3N C

H

COOH

CH2CH2SCH3+

D,L metionina(50%)

Resolución de aminoácidos (R) (S)Resolución de aminoácidos (R) (S)

La síntesis de Gabriel y Malónica, como la La síntesis de Gabriel y Malónica, como la síntesis de Strecker, realizada a partir de síntesis de Strecker, realizada a partir de sustancias aquirales, producen mezclas sustancias aquirales, producen mezclas racémicas de racémicas de αα--aminoácidos (mezcla de partes aminoácidos (mezcla de partes iguales de compuestos (S) y (R). La resolución iguales de compuestos (S) y (R). La resolución de aminoácidos es factible transformándolos en de aminoácidos es factible transformándolos en diasteroisómeros y posteriormente en sus diasteroisómeros y posteriormente en sus enantiómeros correspondientes. También de enantiómeros correspondientes. También de manera selectiva se pueden separar por manera selectiva se pueden separar por métodos biológicos.métodos biológicos.

RCHCOH

O

NH2

(CH3CO)2O

RCHCOH

N

CH

CH3

O

O

H2O

carboxipeptidasaC

C

R

HH2N

O OH

+ C

C

R

NHCCH3H

O OH

O

mezcla R,S mezcla R,S aminoácidos S aminoácidos R

A partir de amoniaco y carbohidratos (a-cetoácidos) se sintetizan en el organismo en presencia de enzimas reductoras

Síntesis de glutámico

-cetoglutarato

C

CO O

O

OO

C

CO

O

OO

H3N

H

Ac. glutámico

NH3

L-glutamato deshidrogenasa

CR OCOOtransaminasa

CR

COO

HNH3

L-aminoácido -cetoácido

Síntesis de aminoácidos

Aminoácidos esenciales:

Arginina, histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina,

fenilalanina, treonina, triptofano y valina.

Biosíntesis de aminoácidos

REACCIONES DE REACCIONES DE AMINOÁCIDOSAMINOÁCIDOS

1.1. Por el grupo amino.- Por el grupo amino.- Ante un agente acilante Ante un agente acilante transforma el grupo amino en una amida.transforma el grupo amino en una amida.

NNH

CH2

COOCHH3N

NNH

CH2

COOHCHHNCO

CH3

CO

CH3 O CO

CH3100ºC

2h

Histidina80%N-acetilhistidinaanhidrido acético

CH3

NH2

C COOH

H

+ CH3 C Br

O

CH3

NH2

C COOH

H

O

C CH3

+ HBr

alanina bromuro de acetilo N-acetilalanina

2.2. Por el grupo carboxilo.- Por el grupo carboxilo.- Al igual que los ácidos Al igual que los ácidos carboxílicos monofuncionales, con exceso de alcohol y carboxílicos monofuncionales, con exceso de alcohol y HCl gaseoso como catalizador, generan ésteres que HCl gaseoso como catalizador, generan ésteres que actúan como derivados protectores; siendo los más actúan como derivados protectores; siendo los más importantes los ésteres metílicos, etílicos y bencílicos y importantes los ésteres metílicos, etílicos y bencílicos y se les aisla por cristalización como clorhidratos. El se les aisla por cristalización como clorhidratos. El grupo amino protonado (-NHgrupo amino protonado (-NH33

++) del aminoácido no ) del aminoácido no interfiere en la reacción. Así mismo, el éster en un interfiere en la reacción. Así mismo, el éster en un medio ácido regenera al aminoácido libre.medio ácido regenera al aminoácido libre.

CH2 CHCOO

NH3 Cl

CH2 CHCO

NH3

OCH3CH3OH

HCl

Fenilalanina

90%

Éster metílico de la fenilalanina

H2C HCl

CHPh - CH2 - OH

CH2N O-

O

CH2

CH2

+

prolina

H2C

CH CH2N O

O

CH2

CH2

+

éster bencílico de la prolina(90%)

CH2Ph

Cl-

H3N

CH2 - Ph

CH

COOH

C+

OCH2CH3

O

H3O+H3N

CH2 - Ph

CH C+

OH

O

+ CH3CH2 - OH

éster etílico de la fenilalanina fenilalanina