aminocidos estructuras y des quimicas

8/6/2019 Aminocidos Estructuras y des Quimicas

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4a. Aminocidos:

Estructuras y propiedadesqumicas

Bioqum ic a Bs ic a (1000042-6)

Semes t re I I 2009


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Semestre II - 2009Bioqumica Bsica (1000042-6) 4. Aminocidos 2

Biomolculas especiales

cidos nucleicos y Protenas

Ambos son informativos:almacenan en su estructura

qumica las instrucciones que

determinan lo que ocurre en la

clula


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Protenas

Una clula es lo que es debido a las clases deprotena que contiene

Llevan a cabo funciones de importancia crticapara las clulas

Dos clases principales:

Catalticas enzimas actan como

catalizadores en una amplia variedad dereacciones qumicas celulares

Estructurales forman parte integral de lasestructuras de la membranas, paredescelulares y componentes citoplasmticos

Las funciones individuales son resultado de laestructura tridimensional global, a su vezdependiente de la secuencia monomrica(aminocidos)

Estructuras de la protena

citocromo c en solucin

muestran un constante y

dinmico intercambio

estructural de la protena


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Protenas

Cada estructura nica de protenas es nica en su funcinmarcando la individualidad de cada organismo

pero tambin hay semejanzas entre las protenas!!!

Todas son polmeros de longitud variable que contiene secuenciasvariables de aminocidos unidos por enlaces peptdicos:

Dipptido unin de 2 aa Tripptido unin de 3 aa

Oligopptido unin de hasta 20 aa

Polipptido ms de 20 aa unidos (hasta 10.000 aa)

Como los aminocidos son las unidades fundamentales de todaslas protenas es necesario conocer su bioqumica para conocer labioqumica de protenas


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Los aminocidos

Existen ~300 aminocidos diferentes de origen natural

Organismos vivos utilizan solo 20 aa para biosntesis de protenas,mostrando el notable ejemplo de la unidad bioqumica en la biosfera

Casi todos son alfa-aminocidos: grupo amino (-NH2) grupo carboxilo (-COOH) grupo R tomo de hidrgeno (-H) todos unidos a un carbono alfa

Molculas anfotricas pueden actuar como cido o como base

Muy solubles en agua y con nivel de fusin elevado no existencomo molculas sin carga pero si como un ion dipolar o zwitterion


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Grupo R de los aminocidos

Carcter nico de los aa reside

en la estructura de sus cadenaslaterales grupo R

Puede variar desde un simple H(glicina) hasta estructuras mscomplexas (arginina)

Iminocido grupo R formaparte de una estructura amnica

secundaria cclica (prolina)


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Composicin qumica de grupos R

Existen 7 categoras de los 20 aminocidos y se basan en lacomposicin qumica del grupo R:

1) Alifticos: hidrocarburo no aromtico

2) Hidroxilados: presentan grupo OH

3) Azufrados/Sulfurados: contienen tomo S

4) Aromticos: hidrocarburo aromtico

5) cido-amdicos: con grupo COOH adicional y correspondientesderivados amdicos (neutros)

6) Bsicos/Alcalinos: con grupo NH2 adicional o grupo relacionado7) Imnicos: con estructura amnica secundaria cclica


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1) Alifticos

Prolina puede serincluida en estegrupo:

Glicina (Gly, G) Alanina (Ala, A)

Valina (Val, V) Leucina (Leu, L) Isoleucina (Ile, I)


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2) Hidroxilados

Tirosina puede serincluida en este

grupo:

Serina (Ser, S) Treonina (Thr, T)


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3) Azufrados/Sulfurados

Cistena (Cys, C) Metionina (Met, M)


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4) Aromticos

Fenilalanina (Phe, F) Tirosina (Tyr, Y)

Triptfano (Trp, W)


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5) cidos (y amidas

neutras correspondientes) cido asprtico o Aspartato (Asp, D) cido glutmico o Glutamato (Glu, E) Asparagina (Asn, N) neutra Glutamina (Gln, Q) neutra

Cistena y Tirosina son aacidos dbiles:


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6) Bsicos

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


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6) Imnicos

Prolina (Pro, P)


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Origen de los nombres comunes

de los aminocidos


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Caractersticas funcionales de grupos R

El grupo R puede ionizarse o no originando aminocido neutro,bsico o cido Si no se ioniza: es neutro y no presenta carga

Si s se ioniza:

1) es cido cuando funciona como un cido de Brnsted para formargrupo R con carga negativa

2) es bsico cuando funciona como una base de Brnsted para

formar grupo R con carga positiva

Neutros: glicina, alanina, valina, leucina,isoleucina, serina, treonina, metionina, prolina,

triptfano, glutamina, asparagina, fenilalanina cidos: aspartato, glutamato (fuertes), cistena,

tirosina (dbiles)

Bsicos: lisina, arginina (fuertes), histidina (dbil)


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Caractersticas funcionales de grupos R

El grupo R de un aminocido puede ser polar o apolar

Polar (hidroflico) debido a:

1) carga + o completa en un grupo R ionizable a pH 7 (cargado)

2) cargas parciales en enlaces tipo dipolo permanente de grupos Rno ionizables (no cargados)

Apolar (hidrofbico) debido a:

1) Ausencia de las caractersticas de polaridad

2) Presencia de muchos enlaces apolares CC y CH

Polar cargado (pH 7): lisina, arginina, histidina,aspartato, glutamato

Polar no cargado (pH 7): asparagina,glutamina, serina, treonina, cistena, tirosina

Apolar: glicina, alanina, valina, leucina,isoleucina, metionina, prolina, triptfano,fenilalanina


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Clasificacin conforme nutricin humana

Ser humano necesita ingerir una cantidad regular de ciertos aminocidosporque no los puede sintetizar a partir de otras sustancias privacincontinua, incluso de solo uno o dos de los aminocidos esenciales, pueden

ser fatales Protenas adecuadas contienen todos los 10 aminocidos esenciales

Aminocidos esenciales: Leucina Isoleucina Lisina Metionina Fenilalanina Triptfano

Treonina Valina Arginina

Histidina


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Formas modificadas de los aminocidospresentes en algunos polipptidos

Antes, durante y despus de la formacin de polipptidos, uno oms grupos R internos o los grupos NH2 y COOH de las

extremidades sufren modificaciones qumicas debido a: entrelazamiento de dos o ms cadenas polipeptdicas

cambios reversibles de la actividad de la protena

fijacin covalente de otra sustancia a un polipptido

otras razones especficas no conocidas

Modificaciones pueden ser de dos tipos: Ocurrencia generalizada

Ocurrencia limitada


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Modificaciones de ocurrencia generalizada

1) Condensacin de dos radicales sulfhidrilo (SH) de cistena paraformar un puente de disulfuro (SS) y un nuevo aminocido cistina

Importantes para el plegamiento de cadenas polipeptdicas y enlacescruzados de dos o ms de estas cadenas


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Modificaciones de ocurrencia generalizada

2) Fosforilacin de los aminocidos que contienen OH para formarO-fosfoserina, O-fosfotreonina, O- fosfotirosina

Incorporacin y eliminacin del grupo fosfato es importante porquepermite regular la actividad de protenas


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Modificaciones deocurrencia limitada

Mayora de aminocidos conmodificaciones qumicas existen enforma limitada (a veces en uno solo

polipptido o protena!)

4-hidroxiprolina y -hidroxilisina:presentes en colgena, principalprotena del tejido conectivo

Triyodotironina y Tetrayodotironina:aa yodados que derivan de la tirosinapresentes en la tiroiglobulina,protena sintetizada por la tiroides

cido -carboxiglutmico: producidodurante formacin de protrombina,protena asociada con la coagulacinde la sangre

Triyodotironina (tiroxina)

( )


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Otros aminocidos

-Aminobutirato (GABA)

neurotransmisor derivado delglutamato por descarboxilacin

Histamina

derivada de histidina pordescarboxilacin

controla constriccin de ciertosvasos sanguneos y secrecin deHCl en estomago

Epinefrina (adrenalina) derivada de la tirosina

regula metabolismo en mamferos


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Estereoisomera de los aminocidos

Aparte de la glicina, el C- de aa esta fijo en forma tetradrica a cuatrogrupos de tomos diferentes: carbono quiral o asimtrico

Debido a esta disposicin, aminocidos pueden existir en diferentesconfiguraciones esteroisomricas que se distinguen por la orientacinespacial de los grupos fijos al C-


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Configuraciones estereoisomricas

Por cada carbono asimtrico hay dos configuraciones distintas: L y D

Representan dos estructuras con imgenes especulares que no sepueden superponer: enantimeros

Tpicamente tienen actividades biolgicas totalmente diferentes


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Importancia biolgica de configuraciones

En protenas slo seconoce la existencia de

L-aminocidos

D-aminocidos no estn presentes

en protenas pero se encuentran

en varios seres vivosen estado libre ycomo componentes

de otras estructuras(ej. pared celular debacterias y variosantibiticos)


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Estereoismeros de aminocidos

Treonina tiene 2 centros quirales 4 estereoismeros L- y D-Treonina L- y D-Alotreonina

Isoleucina tiene 2 centros quirales 4 estereoismeros


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Nomenclatura alternativa de configuracin RS

Otro convenio para asignar designacin estereoqumica a cualquier compuestoa partir de la observacin de su estructura tridimensional: forma R y S(rectus-derecha y sinister-izquierda)

Designacin es dada por la direccin de los grupos ligados al C quiral y suprioridad para los grupos comunes en la qumica de carbohidratos:

SH > OH > NH2 > COOH > CHO > CH2OH > C6H5 > CH3 > H


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