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PROTEINAS

AMINOACIDOS

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PROTEINAS

Las proteínas son las moléculas constituyentes de l os seres vivos que, adem ás de ocupar el 50% del peso seco de los tejidos, tienen la m áxima importancia por las funciones que desempeñan:

Enzimas Hormonas Transporte de sustancias en la sangre: hemoglobina, albumina, LDL y HDLAnticuerposReceptores de la célulaContracción muscular: actina, miosina y dineinaTejido conectivo y aponeurosis : colágeno, etc.

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Son biopolímeros naturales, heteropoliamidas, constituidos por α-L-aminoácidos unidos entre sí, mediante uniones peptídicas y con ordenamiento genético, que adoptan diferentes disposiciones espaciales que llamamos estructuras.

Las proteínas son macromoléculas de elevado peso molecular, razón por la cual, puestas en agua forma n soluciones coloidales.

Su elevado PM oscila desde 5700 (insulina) a varios millones (virus del mosaico del tabaco).

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Unión peptídica

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AMINOACIDOS:

PROPIEDADES GENERALES

REACCIONES QUIMICAS

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AMINOÁCIDOS

Son un grupo heterogéneo de moléculas que poseen carac terísticas funcionales y estructurales comunes.

Existen 20 Aa diferentes especificados en el código g enético.

En las células estos 20 Aa se unen mediante enlaces covalentes formando largas cadenas de combinaciones específicas que producen un gran numero de proteínas diferentes.

Se caracterizan por poseer al menos un grupo carboxilo (á cido) y un grupo amino (básico).

Adem ás de ser unidades estructurales de proteínas, algunos son intermediarios de rutas metabólicas (citrulina, ornitin a en el ciclo de la urea), precursores de sustancias biológicas que con tienen nitrógeno (hemo, nucleósidos, coenzimas, hormonas, neurotransmisores)

Poseen al menos un C asim étrico (centro quiral). Representados mediante sus fórmulas en perspectiva, lo s estereoisómeros D y L de la alanina son im ágenes especulares no superponibles (enantiómeros). Los Aa de origen natural pertenecen a la Serie L

Un aminoácido posee 2 grupos funcionales: un grupo amino y un grupo carboxilo unidos al carbono e n posición α

En su estado de ionización el grupo amino está protona do, por lo que presenta carga positiva. El grupo carboxilo presenta c arga negativa ya que se encuentra en su estado disociado.

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R representa el esqueleto carbonado característic o.Los aminoácidos se diferencian por la composición d e su cadena lateral R

Clasificación de los aminoácidos según la naturalez a de su cadena lateral.

Los distintos aminoácidos se representan en el estado de ionización que domina a pH 7. Se han destacado las cadenas lat erales mediante un sombreado y los carbonos asim étricos aparecen en rojo. Debajo de cada aminoácido figuran: su nombre completo, el có digo de tres letras y el código de una letra. Se clasifica la Cys c omo aminoácido apolar debido a su débil capacidad de formar puentes de hidrógeno.

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En base a la polaridad de sus grupos R:

• Apolares

• Polares sin carga

• Polares Con grupo R cargado negativamente (ácidos)

• Polares Con grupo R cargado positivamente (básicos)

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Con grupo R apolar

AlaninaValinaLeucinaIsoleucinaProlinaFenilalaninaTriptofanoMetionina

Con grupo R polar sin carga:

GlicinaSerinaTreoninaTirosinaGlutaminaAsparraginaCisteína

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Con grupo R polarcargado negativamente: son los aminoácidos ácidos sus grupos R poseen carga negativa neta al pH fisiológico de 7,4:

Ácido aspárticoÁcido glutámico

Con grupo R polarcargado positivamente: son los básicos, ya que al pH 7,4 presentan carga neta positiva:

LisinaArgininaHistidina

Aminoácidos arom áticos:FenilalaninaTirosinaTriptofano

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Propiedades ácido -base de los amino ácidos

Estructura de zwiterión

Estado de ionización de un aminoácido con cadena la teral no ionizable en distintas condiciones de pH.A pH 7 se encuentra en su forma de ión dipolar con c arga neta cero. A pH ácido dominan las formas protonadas con carga positiva y a pH básico domina la forma totalmente desprotonada con carga negativa.

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Por su estructura de zwiterión, los AA pueden actua r como ácidos débiles o como bases débiles. Tienen propiedades anfóteras.

En el interior celular los aminoácidos predominan en forma de ión dipolardonde el grupo carboxilo se encuentra disociado (-COO -) y el grupo amino protonado (-NH3 +), pero la carga de la molécula es neutra.

EI pI (Punto Isoeléctrico del AA) es el pH al cual se encuentra como zwitterion y puede actuar como un ácido o como una base cediendo o tomando protones.

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Forma catiónica Forma dipolar Forma aniónica

PUNTO ISOELECTRICO pI de un aminoácido:

aquel valor de pH para el cual las cargas positivas (forma catiónica) son igual a las cargas negativas (forma aniónica) y su carga neta es nula. No se desplazaría al aplicar corriente.

Curva de titulación del Aaglicina

La molécula cambia su estado de ionización, lo que implica un cambio en su carga neta. Se destacan en sombreado las dos zonas con poder tamponante.

A un pH muy ácido ambos grupos funcionales se encuentran protonados y la forma dominante es con 2 H, ambos los pueden perder. Cdova aumentando el pH debido al NaOH encontramos ambas formas. Cdo la concentración de ambas es igual el pH es = al pK1.

Al aumentar OH se perderán los H del grupo NH3+. En el equilibrio pH= pK2

Cdo solo se encuentra la especie ion dipolar pH=pI

En los Aa con cadena lateral no ionizable:

pI = ½ (pK1 + pK2)

Glu: de la forma totalmente protonada con carga + a la forma totalmente desprotonada con carga -2

His: prte de la forma con carga neta +2 a la forma c on carga -1

En ambos casos el pI es la media de los valores de p Ka en los euilibrios donde participa el ion dipolar

Curva de titulación de Aa con cadena lateral ácida ( Glu) y con cadena lateral básica (His)

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Reacciones químicas de los aminoácidos

Propiedades del grupo carboxilo

• formación de ésteres

• formación de amidas

• formación de aminas por descarboxilación

Propiedades del grupo amino

• Desaminación no oxidativa: formación hidroxiácido

• desaminación oxidativa: formación cetoácido

• Reacción de Sanger (DNFB)

• Reacción de Edman (PITC)

• Reacción de Ninhidrina

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Reacción de EdmanMétodo actualmente preferido para identificación de A a N-terminales, se obtiene la secuencia de Aa.

El reactivo inicial para la detección del grupo N-termi nal es PITC fenilisotiocianato.

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Reacción de Ninhidrina para identificación de AA

La ninhidrina decarboxila y desamina al AA debido a su f uerte poder oxidante.

La ninhidrina reducida formada reacciona con una molécul a de ninhidrina no reducida y con el amoníaco de la desamin ación para formar un complejo de color violeta.

Las propiedades de las cadenas laterales determinan las interacciones no covalentes

a- en un entorno acuoso los aa con cadena lateral apolar se concentran en la zona central formando un núcleo hidrofóbico.b- a una determinada distancia se pueden crear dipolos entre los átomos de cadenas apolares estableciéndose fuerzas de Van der Waals.c- las cadenas laterales pueden presentar carga a pH fisiológico. Se establecen fuerzas de atracción electrostáticas entre cargas opuestas.

Formación de puentes hidrógeno

Son muy habituales entre los átomos de ciertas cade nas laterales. La Tyr puede participar en la formación de estos puent es H actuando como donador o aceptor del Hidrógeno.

Formación de puente disulfuro entre dos cadenas lateral es de 2 residuos de Cys

Los grupos SH- de dos moléculas de Cys, en condicione s oxidativas, reaccionan formando un enlace covalente denominado pu ente disulfuro.

Cistina Inmunoglubulina G

Formación del enlace peptídico

El grupo carboxilo de un Aaforma enlace covalente amida con el grupo amino de otro Aamediante reacción de condensación .

Es un enlace plano y rígido (debido a la imposibilidad de rotación del enlace C-N) en el que la disposición trans es mayoritaria ( el H y el grupo carbonilo están en posiciones alternas)

La naturaleza de los átomos que componen el enlace p eptídico permite que se puedan formar puentes de hidrógeno intracatenari os o intercatenarios.

Insulina (51Aa), vasopresina y oxitocina (9Aa) son péptidos de importancia biológica.