Tema 1a.- Aminoácidos y Péptidos(1)
25
1 Aminoácidos y péptidos Aminoácidos AMINOÁCIDOS Estructura química y actividad óptica 20 aminoácidos proteicos más frecuentes clasificación de los aminoácidos aminoácidos esenciales propiedades ácido-base curva de valoración de los monoamino-monocarboxílicos curva de valoración de los aminoácidos con grupo R ionizable punto isoeléctrico aminoácidos proteicos no estándar y aminoácidos no proteicos Son compuestos orgánicos sencillos de bajo peso molecular que al unirse entre sí forman las proteínas. Qimicamente están compuestos por C, H, O y Nitrogeno.
description
bioquimica
Transcript of Tema 1a.- Aminoácidos y Péptidos(1)
1
Aminoácidos y péptidos
Aminoácidos
AMINOÁCIDOS� Estructura química y actividad óptica� 20 aminoácidos proteicos más frecuentes� clasificación de los aminoácidos� aminoácidos esenciales� propiedades ácido-base� curva de valoración de los monoamino-monocarboxílicos� curva de valoración de los aminoácidos con grupo R
ionizable� punto isoeléctrico� aminoácidos proteicos no estándar y aminoácidos no
proteicos
Son compuestos orgánicos sencillos de bajo peso molecular que al unirse entre sí forman las proteínas. Qimicamenteestán compuestos por C, H, O y Nitrogeno.
2
Péptidos
PÉPTIDOS� enlace peptídico� enlace disulfuro� péptidos de origen no proteico
En la naturaleza existe un gran número de peptidos y oligopéptidos que realizan funiones importantes y diversas.
Fórmula general de un aminoácido (excepción prolina)
Grupo amino
Cadena lateral
Grupo carboxilo
Carbono α
Se caracterizan por tener en su molécula un grupo carboxilo(COOH), un grupo amino (NH2) y una cadena lateral o grupo R,unidos covalentemente al carbono α
3
Denominación en función del grupo R, que determina sus propiedades químicas y biológicas. Ambas determinan a su vez las propiedades y funciones de las proteínas.
Símbolos de los 20 aminoácidos
Numeración de los carbonosSegún convención, el grupo carbonilo de un aminoácido sería el C-1 y
el carbono α sería el C-2, como se muestra en la molécula de Lisina.
4
Al ser imágenes especulares no superponibles entre si, las dos formas constituyen un tipo de esteroisómeros, los ENANTIOMEROS
Relación estérica de los estereoisómeros de la alaninaen relación a la configuración del L- y D-gliceraldehído. En estas fórmulas de perspectiva, los carbonos están alineados verticalmente con el átomo quiral en el centro. Los carbonos de estas moléculas están numerados empezando con los carbonos aldehído o carboxilo en el extremo, o 1 a 3 de arriba a abajo tal como se muestra. Cuando se presentan de esta forma, el grupo R del aminoácido (en este caso el grupo metilo de la alanina) estásiempre debajo del carbono α. Los L-aminoácidos son los que tienen el grupo αααα−−−−amino a la izquierda y los D-aminoácidos los que lo tienen a la derecha.
5
Todas las moléculas con un centro quiral son ópticamente activas, es decir hacen girar el plano de luz polarizada.
CLASIFICACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS PROTEICOS
Los aminoácidos están agrupados en 4 clases, basadas en las propiedades de sus grupos R, en especial su polaridad o tendencia a interaccionar con el agua a pH biológico.
• GRUPO I: Aminoácidos R apolares alifáticos
• GRUPO II : Aminoácidos R aromáticos
• GRUPO III : Aminoácidos R polares sin carga.
• GRUPO IV: Aminoácidos R cargados positivamente
• GRUPO V: Aminoácidos R cargados negativamente
6
Alanina, valina, leucina e isoleucinatienden a agruparse entre sí en las proteínas, estabilizando las estructuras por interacciones hidrofóbicas. A mayor longitud de la cadena alifática, mayor apolaridad
Glicina, aunque formalmente es apolar, cadena lateral muy pequeña, no tiene una contribución real en las interacciones hidrofóbicas.
Metionina, es uno de los dos aminoácidos que contiene azufre, tiene un grupo tioéter apolar en su cadena lateral.
Prolina, tiene una cadena lateral alifática con una estructura cíclica especial que está unida
tanto al carbono α como al grupo amida, IMINOACIDO . Tiene una conformación rígida que reduce la flexibilidad estructural de las regiones polipeptídicas que contienen este aminoácido.
7
Los grupos R aromáticos, son relativamente apolares. Todos ellos pueden participar en interacciones hidrofóbicas.
La tirosina y el triptófano son significativamente más polares que la fenilalanina debido al grupo hidroxilo de la tirosina y al nitrógeno del anillo indólico del triptófano.
Grupo R polares sin carga.Cortas cadenas hidrocarbonadas con funciones polares (alcohol, tiol o amida).
Confieren carácter polar y si la proteína los conti ene en abundancia será soluble en agua
8
La lisina tiene un grupo amino adicional, la arginina tiene un grupo guanidinio y la histidinatiene un grupo imidazol.
Grupo R cargado positivamente
Estos dos aminoácidos tiene un segundo grupo carboxilo.
Grupo V
Grupo R cargado negativamente
9
De los 20 aminoácidos proteicos codificables, la mitad pueden ser sintetizados por el hombre, pero el resto no, y por lo tanto deben ser suministrados en la dieta: son los aminoácidos esenciales.
• Propiedades ácido-base de los aminoácidos.Cuando los aminoácidos se encuentran en una disolución acuosa forman iones dipolares llamados tambien “ZWITTERION ” o ión híbrido. El pH al que un
aminoácido forma un zwitterion se denomina punto isoeléctrico (pI).
Un ión híbrido disuelto en agua puede comportarse como ácido o como base, dependiendo del pH de la disolución. Las sustancias con esta propiedad se denominan ANFÓTERAS.
10
ALANINA
ALANINAALANINA
Curva de titulación de la glicina 0,1 M a 25ºC. Las especies iónicas predominantes en puntos clave de la titulación se muestran encima de la gráfica. Los recuadros sombreados, centrados alrededor de pK1 = 2,34 y pK2 = 9,6, indican las regiones de máximo poder tamponante
• CURVA DE TITULACIÓN DE UN AMINOÁCIDO.Los dos grupos ionizables de la glicina, el grupo carboxilo y el grupo amino, se titulan con una base fuerte (NaOH). La gráfica tiene dos etapas distintas:
1. A pH ácido la forma predominante es la protonada +H3N-CH2-COOH
En el pI la glicina se encuentra mayoritariamente en forma de zwtterion.
2. A pH básico predomina
H2N-CH2-COO-
11
Punto isoeléctrico
� El pI es el valor de pH para el cual la carga neta del aminoácido es cero
� El pI es el valor medio de los pKs que flaquean la especie zwitterion
� Cuando pH = pI disminuye la solubilidad del aminoácido
12
pK1 (COOH): 1,8-2,4
pK2 (NH3): 8,8-11
Los aminoácidos difieren en sus propiedades ácido-base.
1. Todos los aminoácidos con un solo grupo α−amino, α−carboxilo y un grupo R no ionizable tienen las curvas de titulación parecidas a la de la glicina.
+ ±+
±- ±
-
pI = ½ (pK1 + pK2)
13
2. Los aminoácidos con grupo R ionizabletienen curvas de titulación más complejas, con tres etapas correspondientes a los tres pasos de ionización posibles, tienen por tanto tres valores de pK.
Curvas de titulación de (a) glutamato y (b) histidina. El pKa del grupo R se designa pK R
14
En algunas proteínas aparecen también otros aminoácidos que son siempre resultado de modificaciones químicas de la proteína tras su síntesis (modificaciones postraduccionales).
Aminoácidos proteicos no estándar
15
Aminoácidos proteicos no estándar (menos frecuentes)
La 4-hidroxiprolina se encuentra en la pared celular de plantas y la 5-hidroxilisina es una deribada de la lisina. Ambas se encuentran en el colágeno, una proteína fibrosa del tejido conjuntivo.
La 6-N-metil-lisina es un constituyente de la miosina proteína contractil del musculo.
El γγγγ-carboxiglutamato se encuentra en la protombina que interviene en la coagulación de la sangre.
Aminoácidos no proteicos
Se conocen más de un centenar, sobre todo en planta s superiores, aunque su función no siempre es conocida.
Se dividen en tres grupos:
1. Los D-aminoácidos . La D-Ala y el D-Glu forman parte del peptidoglicano de la pared celular de las bacterias.
2. α-aminoácidos no proteícos. La L-ornitina y la L-citrulina son importantes intermediarios en el metabolismo de la eliminación del nitrógeno
3. ωωωω-aminoácidos. En estos aminoácidos el grupo amino sustituye al último carbono (Cω). La ββββ-Alanina forma parte de algunas coenzimas y el ácido γγγγ-aminobutírico es un importante neurotransmisor.
16
aminoácidos no proteicos
Aminoácidos no proteicos
17
LOS PEPTIDOS
� PÉPTIDOS� enlace peptídico� enlace disulfuro� péptidos de origen no proteico
En la naturaleza existe un gran número de péptidos que realizan funciones importantes
• ENLACE PEPTÍDICO
18
Amida
19
El enlace peptídico es un enlace muy fuerte y resistente que se comporta como un doble enlace y no permite el giro.
Enlacescon libertad de rotación
Estructura espacial de un péptido. Secuencia ordenada de los planos de enlace peptídico en el espacio. Los grupos R se alternan por encima y debajo del plano general de la molécula.
20
LOS PEPTIDOS
Formación de un péptido. Cuando se unen dos aminoácidos se forma un enlace peptídico. Aquí se representa el dipéptido glicilalanina que se forma cuando la glicina se une a la alanina con la eliminación de una molécula de agua
21
Tetrapéptido Glu-Gly-Ala-Lys . Al dipéptido anterior le añadimos glutámico y lisina en los extremos amino y carboxilo respectivamente.
22
Las secuencias de aminoácidos tienen dirección. Los péptidos se nombran empezando por el residuo amino-terminal que , por convención, se sitúa a la izquierda.
Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu es un péptido opiáceo que modula la percepción del dolor. El pentapéptido inverso Leu-Phe-Gly-Gly-Tyr es una molécula diferente que no muestra tales efectos.
Cadena polipeptídica
esqueleto constante (en negro) y cadenas laterales variables (en verde)
Los enlaces peptídicos de las proteínas son bastante estables, con una vida media de alrededor de 7 años en la mayoria de condiciones intracelulares.
23
Las cisteínas se pueden oxidar formando puente disulfuro
Un puente o enlace disulfuro (–S–S–) se forma a partir de los grupos –SH de dos residuos de cisteína.
El producto es un residuo de cistina
• ELACES DISULFURO
24
• PÉPTIDOS DE ORIGEN NO PROTEICO(algunos ejemplos)
� Hormonas� insulina (30 aa + 21 aa) � oxitocina (9 aa)� glucagón (29 aa)� vasopresina� somatostatina� bradiquinina (9 aa)
� Antibióticos� gramicidina� actinomicina
� Otros� glutation (actúa como transpotador)� encefalinas� aspartame� venenos
Oxitocina: hormona que estimula las contracciones uterinas.
Funciones más importantes que realizan los péptidos:
insulina
gramicidina
“importante papel en el metabolismo de hidratos de carbono.
actúan como hormonas y como neurotransmisores.
25
Secuenciación de un peptido.La determinación de la composición del péptido se puede realizar por:
• Hidrólisis total en presencia de HCl 6N, calentando a 100ºC durante 10-24 h.Tras este proceso se utiliza un sistema cromatografico que permita separar y determinar cuantos y cuales son los aminoácidos que forman la cadena.
•Hay distintos métodos que permiten determinar el primer aminoácido (Resto N-terminal)o el último (Resto C-terminal):
A. Resto N-terminal, mediante la degradación de EDMAN(elpeptido reacciona con isotiocianato que se une selectivamente al primer aminoácido).
B. Resto C-terminal, se puede realizar con hidracina este compuesto reacciona con todos los enlaces peptidicos (provocando la hidrólisis de los mismos) excepto con el último, pudiendolo separar del resto.
