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AMINOÁCIDOS
Javier Medina Domínguez
Se autoriza la utilización de este material con citación expresa del autor del mismo
AMINOÁCIDOS
Los aminoácidos son cadenas carbonadas con la función ácido
(-COOH) en un carbono terminal y la función amino (-NH2), en el
carbono anterior (carbono a)
PROPIEDADES DE LOS
AMINOÁCIDOS: ÁCIDO-BASE
Los aminoácidos presentan distintos estados
de ionización dependiendo del pH:
PROPIEDADES DE LOS
AMINOÁCIDOS: ÁCIDO-BASE
Cuando el pH es ácido, en el medio abundan los protones y todos
los grupos funcionales están “saturados” de H+: la carga del
aminoácido (sin tener en cuenta el radical) es (+)
PROPIEDADES DE LOS
AMINOÁCIDOS: ÁCIDO-BASE
A medida que el pH se va neutralizando, la [H+] va disminuyendo y el/los
grupos ácidos van perdiendo primero los protones, conservándolos el
grupo amino (básico). El aminoácido adquiere el estado de
ion dipolar, con dos extremos con cargas opuestas.
PROPIEDADES DE LOS
AMINOÁCIDOS: ÁCIDO-BASE
Cuando la [H+] se hace mínima, el medio adquiere
carácter básico. En este punto, el grupo amino
pierde un H y el aminoácido adquiere carga (-)
PROPIEDADES DE LOS
AMINOÁCIDOS: ÁCIDO-BASE
Los aminoácidos tienen una serie
de propiedades físico-químicas
derivadas de su carácter de
molécula cargada:
• Solubilidad alta en disolventes
polares.
• Puntos de fusión elevados
(>200ºC), ya que las atracciones
iónicas fuertes hacen que tiendan a
cristalizar.
PROPIEDADES DE LOS
AMINOÁCIDOS: ÁCIDO-BASE
El punto isoeléctrico
de un aminoácido es el
pH en el cuál el
aminoácido no tiene
carga neta (estado de
ion dipolar si el radical
no tiene carga) y no
migra en un campo
eléctrico.
PROPIEDADES DE LOS
AMINOÁCIDOS: ÁCIDO-BASE
El punto isoeléctrico
se calcula como la
semisuma de los pK1 y
pK2 que originan una
especie iónica con carga
neta 0 (el pKa y pKb, en
aminoácidos cuyo
radical no tiene carga)
PROPIEDADES DE LOS
AMINOÁCIDOS: ÁCIDO-BASE

Cálculo del pI en aminoácidos dicarboxílicos: ejemplo Aspártico
H+
+NH
3
– CH -COOH
CH2
+NH
3
pKa= 2,09
-
H+
– CH – COO
CH2
COOH
COOH
Asp+
Asp+/pI =
pKa+ pKR
2
=
H+
+NH
3
pKR= 3,86
– CH - COO NH2 – CH - COO pKb= 9,82
CH
CH
2
2
COO -
COO -
Asp2,09+ 3,86
2
Asp 2-
= 2,975
¿Qué carga tiene el
aminoácido por debajo y
por encima del pI?
pH
+
-
PROPIEDADES DE LOS
AMINOÁCIDOS: ÁCIDO-BASE

Cálculo del pI en aminoácidos dibásicos: ejemplo Lisina
H+
+NH
3
– CH -COOH
(CH2)4
+NH
3
pKa= 2,18
-
+NH
3
H+
H+
NH2– CH - COO NH2 – CH - COO – CH – COO
pKb=8,95
pKR= 10,53
(CH )
(CH )
(CH )
2 4
2 4
+NH
3
Lys2+
+NH
3
Lys+
pI =
pKb+ pKR
2
=
NH2
Lys+/8,95+ 10,53
+
Lys -
= 9,74
2
7
pH
2 4
¿Qué carga tiene el
aminoácido a un pH de 7?
-
PROPIEDADES DE LOS
AMINOÁCIDOS:
PROPIEDADES ESPACIALES
Todos
los aminoácidos (menos
uno) presentan, al menos, el
carbono a asimétrico, con lo que
existirán 2n isómeros ópticos.
 Por similitud con el
gliceraldehído, se denominan Daminoácidos si tienen el grupo
NH2 a la derecha.
En la naturaleza sólo aparecen
L-aminoácidos salvo algunas
bacterias y ciertos antibióticos.
PROPIEDADES DE LOS AMINOÁCIDOS:
ABSORCIÓN DE LUZ ULTRAVIOLETA


Los aminoácidos
presentan una
absorbancia de
radiación máxima
a 280 nm.
La absorción es
proporcional a la
concentración.
CLASIFICACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS
• NO POLARES (NP).
HIDRÓFOBOS
• POLARES SIN
CARGA (PSC)
• POLARES CON
CARGA NEGATIVA
(P+)
(DICARBOXÍLICOS)
• POLARES CON
CARGA POSITIVA (P-)
(DIAMINADOS)
Aminoácidos
esenciales
LA RUPTURA DE UN DOGMA: LOS
AMINOACIDOS 21 Y 22
El DOGMA:
–
–
–
El código genético no tiene sinónimos: cada
codón informa para un aminoácido.
El código genético es universal: todos los seres
vivos tienen el mismo código.
Sólo existen 20 aminoácidos naturales
LA RUPTURA DE UN DOGMA: LOS
AMINOACIDOS 21 Y 22
Los CULPABLES:
1.
SELENOCISTEÍNA:
Hallado en 1986, en una enzima (glutatión-peroxidasa) de
arqueobacterias, bacterias y en eucariotas (incluidos
mamíferos). Es codificado por el codón STOP UGA
2.
PIRROLISINA:
Hallado en 2002, en una enzima de una arqueobacteria
intestinal metanogénica (Methanosarcina barkai).
Es codificado por el codón STOP UAG
LA RUPTURA DE UN DOGMA: LOS
AMINOACIDOS 21 Y 22
Las CONSECUENCIAS:
–
–
–
El código genético tiene, a veces, sinónimos: un
codón tiene dos significados: STOP y un
aminoácido.
El código genético no es tan universal: las
arqueobacterias se salen del patrón.
Pueden existir algunos aminoácidos naturales
codificados por codones, diferentes a los 20
habituales.
LA RUPTURA DE UN DOGMA: LOS
AMINOACIDOS 21 Y 22
Las CAUSAS:
•
El actual código genético procede de uno más simple con sólo dos letras. Esto
se ve por la degeneración del código genético:
Por ejemplo el aminoacido VALINA, se codifica:
GUU
GUC
GUA
GUG
•
Los cuatro empiezan por GU. En un anterior código genético, con sólo dos
letras, la valina se codificaba como GU. Realmente la tercera letra no importa.
En aquel antiguo código genético sólo podían existir cómo máximo 16
aminoácidos.
LA RUPTURA DE UN DOGMA: LOS
AMINOACIDOS 21 Y 22
Más EJEMPLOS:
•
La ISOLEUCINA se codifica como AUU, AUC y AUA.
Que empiece por AU y no sea isoleucina sólo queda AUG que es la
METIONINA
Eso hace pensar que la ISOLEUCINA, en el antiguo código, se codificaba
como AU y que el desarrollo posterior del código de tres letras dio a AUG el
papel de START (Metionina).
•
Fijémonos en el TRIPTOFANO, se codifica UGG. La SERINA UGA. UGU y
UGC codifican la CISTEINA .
La interpretación razonable es que UG, en el antiguo alfabeto, codificada la
CISTEINA y que el TRIPTOFANO (UGG) y la SERINA (UGA) son producto del
segundo código (el de tres letras).
LA RUPTURA DE UN DOGMA: LOS
AMINOACIDOS 21 Y 22
El FINAL:
¿Que pasó con aquellos organismos que sólo
tenían dos letras en su código?
NO queda ninguno, fueron desplazados por una
nueva vida escrita con palabras de tres letras.
Sus huellas, las vemos en las arqueobacterias
AMINOÁCIDOS PROTEICOS
NO FRECUENTES
En
Enellacolágeno
elastina
En proteínas musculares
AMINOÁCIDOS NO PROTEICOS


No forman parte de proteínas, sino que
aparecen solubles, como intermediarios
metabólicos o formando parte de las paredes
bacterianas.
Son a, b, o g-aminoácidos, y formas D o L
(D-Ala, D-Ser)
AMINOÁCIDOS NO PROTEICOS
Sonun
Es
intermediarios
precursor delen
neurotransmisor
ácido
elcentral
metabolismo
ciclo
pantoténico
de
inhibidor,
la urea,
de
(vitamina
elen
los
más
la
aminoácidos
síntesis
abundante
B5) quedeinterviene
Argininina
del cerebro,
como
estando
componente
presente
entre
delelcoenzima
25-40% de
A ylas
desinapsis
otras moléculas
cerebrales.
importantes.
Juega un papel muy importante en el funcionamiento del metabolismo celular y del
sistema nervioso e inmunitario
DERIVADOS DE AMINOÁCIDOS
De la Arginina
Glicina
Histidina:
Serina:
•Esfingosina:
Son
Histamina:
Creatinina:
factoresVasodilatador;
de
da
almacenamiento
lugar a losneurotransmisor
de fosfatos cerebral
crecimiento
vinculado
esfingolípidos
energéticos.
a las
de muchos
emociones
microorganismos y
• Ácido glicocólico y taurocólico: SALES
estabilizan las
BILIARES (Emulsión de las grasas)
estructuras de
ribosomas, virus y ADN
en muchos organismos
DERIVADOS DE AMINOÁCIDOS
De la Tirosina:
Adrenalina: (levógira):
LevoDOPA
Dopamina
Noradrenalina
Es
el principal
un
neurotransmisor
(norepinefrina)
(epinefrina)
:
:
cerebral
medicamento
relacionado
en de
el lacon
Es una
un neurotransmisor
hormona
della
tratamiento
enfermedad
del
de Parkinson,
Parkinson
sistema suprarrenal
corteza
nervioso
simpático,
una
(en
la
enfermedad
que
se
destruyen
en
las
relacionado con
preparatoria
antelas la que
se
neuronas
produce
dopaminérgicas)
una
respuestas
situaciones
a
desituaciones
estrés e
ydegeneración
la
esquizofrenia.
de
laLa del
de alerta, de
inductora
aceleración
las mismas
sustancia
presencia
de
negra
dopamina
es
ritmo cardíaco,
respuestas
que
lacerebral,
que
esencial
produce
paradopamina,
quey los
broncodilatación
noradenalina.
subiday
que
movimientos
encarga
se
del
realicen
control
de
de lase
tensión
arterial.
y del control
forma
efectiva
y coordinación
y armónica,
del ahí
de
movimiento,
los síntomas
del tono
del
muscular y de la postura.
Parkinson.
Se la
En
usa
esquizofrenia,
en lugar de la una
dopamina,
de
las posibles
al ser
causas
un
es
precursor
un
excesode
deaquella,
actividad
que
puede atravesarenlaelbarrera
dopaminérgica
cerebro.
hematoencefálica.
DERIVADOS DE AMINOÁCIDOS
De la Tirosina:
Alucinógenos
o drogas
psicodélicas derivadas de la
Opiáceos:
Anfetamina
morfina
y heroína
• mescalina
Es
Launa
morfina
drogaes
sintética
un alcaloide
que actúa
(sustancia
como estimulante
nitrogenadadel
alcalina
sistema
La
derivada
nervioso
mescalina
ydecomo
aminoácidos)
es un
anoréxico
alcaloide
aislada
ynatural
que se
deextraído
sintetizó
la adormidera
del
buscando
cactus
(Papaver
peyote
un
somniferum)
sustituto
¡del en
antiasmático
1805 y usada
natural
como
efedrina!
analgésico y anestésico y
como droga inhibidora del sistema nervioso central, con un
gran carácter adictivo.
• La heroína es el derivado sintético obtenido por primera vez
por Bayer, en 1898, mediante la acetilación de la morfina,
para ser usado ¡como antitusígeno no adictivo!
DERIVADOS DE AMINOÁCIDOS
Del Triptófano:
Hormonasde
Hormona
Vasoconstrictor
Molécula
encargada
implicadas
crecimiento
y neurotransmisor
deenvegetal
la elpigmentación
crecimiento
vinculado
yy de
ritmo
a la
percepciónde
regulación
metabólico
sensorial
los ciclos circadianos (día-noche)