TEMA 2. Aminoácidos

Propiedades ácido base e

ionización

Dra. Vanessa Miguel

vanessa.miguel@ucv.ve

@bioquitips

Noviembre 2012

Universidad Central de Venezuela

Facultad de Medicina

Escuela de Medicina Luis Razetti

Cátedra de Bioquímica

Fórmula General de los Aminoácidos

Ca COOH +H3N

H

R

Fórmula General de los Aminoácidos

Ca (central)

Grupo amino

Grupo carboxilo

Átomo de Hidrógeno

Cadena lateral R

R

a CH

NH3+ COOH

¿Cuál de las siguientes moléculas es un α-

aminoácido?

11. Treonina

12. Tirosina

13. Cisteína

14. Arginina

15. Lisina

16. Histidina

17. Acido Aspártico

18. Acido Glutámico

19. Asparagina

20. Glutamina

1. Glicina

2. Alanina

3. Valina

4. Leucina

5. Isoleucina

6. Prolina

7. Fenilalanina

8. Triptófano

9. Metionina

10. Serina

Cadena

Lateral

o

Grupo

R

Aminoácidos

•Se conocen otros 150 aminoácidos pero NO forman parte de las proteínas.

Ejemplos de algunos aminoácidos

Aminoácidos

Dos propiedades importantes que los distinguen

son:

Polaridad. Si un aminoácido es polar o no

polar influye como interactúa con el agua.

Carga. Si tienen o no carga. Algunos

aminoácidos pueden ionizarse para tener

cargas positivas, otros se ionizan con cargas

negativas.

Clasificación de los Aminoácidos

Esteroisomería de los aminoácidos

Cuando cuatro grupos diferentes están unidos a un átomo de carbono, como el carbono α de los aminoácidos (excepto la glicina), resultan dos isómeros posibles, que son imágenes especulares no superponibles.

Isómeros ópticos: en general, una molécula con n centros quirales tiene 2n estereoisómeros

Esta característica es importante en los sistemas biológicos.

Dos moléculas son enantiómeros sino se sobreponen una

con otra, sin importar cuanto se roten en el espacio

Esteroisomería de los aa

Todos los aminoácidos excepto la glicina poseen un

carbono asimétrico.

Esto hace que presenten esteroisomería, cada

aminoácido posee dos esteroisómeros según

como sea la colocación del grupo NH3+.

Si el grupo NH3+ se sitúa a la derecha

tendrá configuración D, si se sitúa a la izquierda

tendrá configuración L (con base a la

conformación del gliceraldehido).

Los aminoácidos que forman las proteínas son

todos de configuración L.

Esteroisomería de los aa

Isómeros alanina

Actividad óptica

La presencia del carbono asimétrico, además

les da a los aminoácidos actividad óptica, es

decir en disolución son capaces de desviar el

plano de polarización de la luz.

Si lo desvían hacia la derecha (+) se

llaman dextrógiros, si lo desvían hacia la

izquierda (-) levógiros.

Propiedades ácido base de los aa

Primero un repaso…

Ácidos y Bases (Bronsted-Lowry)

un ácido es una sustancia capaz de donar

un protón a otra sustancia.

una base es una sustancia capaz de aceptar

un protón

las sustancias que pueden actuar como

ácido y como base se conocen como

sustancias anfóteras.

El pH puede ser calculado en base a:

pH = -log[H+]

Ácido Clorhídrico

Ácido Acético

Amoníaco

Ka

Considere la liberación de un protón por un

ácido débil representado por HA:

HA ←→ H+ + A-

Ácido débil protón base conjugada

( sal )

La (sal ) o base conjugada, A- , es la forma

ionizada de un ácido débil. La constante de

disociación Ka es igual a

Ka = [H+] [A-] / [HA]

Ecuación de Henderson-Hasselbalch

Ecuación de

Henderson-Hasselbalch

Curva de titulación

Representación gráfica de la variación del pH

de una solución debida al agregado de una

base o un ácido

Amortiguador

Propiedades ácido-base aa

Los grupos α-COOH y α-NH2 de los

aminoácidos son capaces de ionizarse (al

igual que los grupos-R ácidos y básicos de

los aminoácidos).

Las siguientes reacciones de equilibrio iónico

pueden ser escritas:

R-COOH <——> R-COO– + H+

R-NH3+ <——> R-NH2 + H+

Aminoácido

Ác. Aspártico

Ác. Glutámico

Alanina

Arginina

Asparagina

Cisteína

Fenilalanina

Glicina

Glutamina

Histidina

Isoleucina

Leucina

Lisina

Metionina

Prolina

Serina

Tirosina

Treonina

Triptófano

Valina

pKa1

1,88

2,19

2,34

1,17

2,02

1,96

1,83

2,34

2,17

1,82

2,36

2,36

2,18

2,28

1,99

2,21

2,20

2,11

2,38

2,32

pKa2

9,60

9,67

9,69

9,04

8,80

10,28

9,13

9,60

9,13

9,17

9,68

9,60

8,95

9,21

10,96

9,15

9,11

9,62

9,39

9,62

pKaR

3,65

4,25

12,48

8,18

6,0

10,53

10,07

pKa1: pKa del grupo carboxilo

COOH COO- + H+

pKa2: pKa del grupo amino

NH2 + H+ NH3+

pKaR: pKa del grupo R

Podrá tener características de

ácido o base débil según el caso

Propiedades ácido-base aa

Propiedades ácido-base aa

Para aa monoamino y monocarboxilos,

son posibles dos ionizaciones: carboxilo

(pKa) y amino (pKb).

A pH 1 el 100% de las moléculas de aa

están como ión positivo (todos sus grupos

protonados) R-COOH, R-NH3+

Al aumentar el pH se disocia el grupo

carboxilo y luego el grupo amino (cambia

carga eléctrica)

Propiedades ácido-base aa

A pH 14 el 100% del aminoácido estará

como ión negativo R-COO– R-NH2

Propiedades ácido-base aa

La carga neta es la suma algebraica de todos

los grupos con carga presentes de cualquier

aminoácido, péptido o proteína.

La carga neta dependerá del pH del ambiente

acuoso circundante.

Cuando la carga neta de un aminoácido o de

una proteína es cero el pH será equivalente

al punto isoeléctrico (pI).

Ejemplo: Alanina pKa1 = 2,34 pKa2 = 9,69

A pH = 2,34 el 50 % de los

grupos carboxilo se encuentra

protonado (COOH) y el 50 %

restante se encuentra

desprotonado (COO-)

A pH = 9,69 el 50 % de los

grupos amino se encuentra

protonado (NH3+) y el 50 %

restante se encuentra

desprotonado (NH2)

+1 0 -1

H+ H+

50 % 50 % 50 % 50 %

Zwitterion

Propiedades ácido-base aa

Curva de titulación alanina

8

6

4

2

0

[OH-] →

pH

10

12

14 Titulación de la alanina

Modificado de: Juang RH (2004) BCbasics

H+

H+

pKa1= 2,4

pKa2= 9,6

pKa1

pKa2

pI

Amortiguador (Buffer)

Curva de titulación alanina

Propiedades ácido-base de los aa

Ácido Aspártico (pH1)

NH3+

Histidina (pH 13)

CURVAS DE TITULACIÓN

Histidina Aspártico

“Bioquímica” Mathews, van Holde

y Ahern. Addison Wesley 2002