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Tema 3
Proteínas 1
Aminoácidos, Péptidos y enlace peptídico
Aminoácidos1. Introducción2. Los aminoácidos proteicos:
a) Son alfa-aminoácidosb) Son L-aminoácidos ¿todos?.c) Están codificados genéticamented) Se diferencian en la cadena lateral
3. Modificaciones postraduccionales4. Funciones no proteicas de los aminoácidos5. Aminoácidos esenciales6. Comportamiento ácido-base de los aminoácidos.
Punto isoeléctrico
Una vez estudiado el tema de aminoácidos deberías:
• Conocer los 20 aminoácidos codificados genéticamente
• Entender la importancia de la quiralidad en los sistemas biológicos. Distinguir entre isómeros L y D
• Conocer las principales funciones no proteicas de aminoácidos y sus derivados
• Ser capaz de calcular el pI de un aminoácido y tener clara la información que nos aporta este parámetro
• Tener claro el concepto de aminoácido esencial
Las proteínas están formadas por aminoácidos
• Las proteínas:– constituyen más del 50% del peso seco de las células– tienen funciones muy variadas (catalítica, inmunológica, de
sostén, transportadora, etc.), reflejo de sus variadas estructuras
– son cadenas lineales de aminoácidos– se forman mediante combinaciones de 20(+2) aminoácidos
• Sólo los 20(+2) aminoácidos proteicos están codificados genéticamente
Los aminoácidos proteicos son -aminoácidos
Grupo amino
Grupo carboxilo
Carbono alfa
Cadena lateral variable
El carbono de de todos los aminoácidos proteicos, excepto el de la Gly, es asimétrico
RecuerdaLas series D y L se establecen por analogía con el gliceraldehído
Carbono 1
Carbono 2 (ó )
Proyecciones de Fischer
(Asignatura de Compuestos orgánicos)
Disposición espacial de los L-aminoácidos (“CORN crib”)
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c.Configuración absolutaDe un C asimétrico
Menta Alcaravea, eneldoTomada deLehninger Principles of BiochemistryNelson D.L. And Cox M.M..3rd Ed. Worth Publishers
La actividad biológica depende de la disposición espacial de los sustituyentes
Se pueden clasificar los aminoácidos por su cadena lateral
• Apolar alifática• Apolar aromática• Polar sin carga (pH fisiológico)• Cargada negativamente ( “ )• Cargada positivamente ( “ )
Sólo los 20 aminoácidos proteicos están codificados genéticamente *Segunda letra del codón
Primera letra
del
codón
Dos aminoácidos adicionales están codificados en el genoma (pero en estos casos DEPENDE DE UN TRIPLETE + ESTRUCTURA SECUNDARIA DE mRNA): - Selenocisteína (Sec, U): codón UGA- Pirrolisina (Pyl, O): codón UAG
Códigos de Aminoácidos
AminoácidoCódigo de tres letras
Código una letra
Alanina Ala AArginina Arg RAsparagina Asn NAspártico Asp DCisteina Cys CGlutámico Glu EGlutamina Gln QGlicina Gly GHistidina His HIsoleucina Ile I
AminoácidoCódigo de tres letras
Código una letra
Leucina Leu LLisina Lys KMetionina Met MFenilalanina Phe FProlina Pro PSerina Ser STreonina Thr TTriptófano Trp WTirosina Tyr YValina Val V
Selenocisteina Sec U Pirrolisina Pyl O
Tomada deLehninger Principles of BiochemistryNelson D.L. And Cox M.M..3rd Ed. Worth Publishers
Algunos aminoácidos de las proteínas son modificados postraduccionalmente
Hidroxilación
Metilación
Carboxilación
ProtrombinaColágeno
Histonas
EntrecruzamientoElastina
Selenoenzimas
Adición de oligoelementos
Selenocisteína está codificada en el genoma (aa nº 21)
Funciones no proteicas de aminoácidos y sus derivados
• Glu y Gly son neurotransmisores
• Precursores de aminas con actividad biológica: histamina, serotonina, dopamina, epinefrina y norepinefrina
• Precursores de bases nitrogenadas y otros compuestos (parte de la molécula)
• Precursores de algunas hormonas vegetales (auxinas)
• Fuente de energía
Tomada deLehninger Principles of BiochemistryNelson D.L. And Cox M.M..3rd Ed. Worth Publishers
Algunos aminoácidos no codificados genéticamente son intermediarios metabólicos
Ornitina
Citrulina
También existen en las células (pero no en las proteínas) aminoácidos que no son alfa aminoácidos
H3+N-CH2-CH2-SO3
- Taurina
H3+N-CH2-CH2-COO- -Alanina
NeurotransmisorForma parte de sales biliares
Intermediario metabólico
GABA Neurotransmisor inhibidorH3+N-CH2-CH2-CH2-COO-
Aminoácidos esenciales
• Aquellos aminoácidos proteicos que no pueden ser sintetizados por un organismo se dice que son aminoácidos esenciales para él.
• Estos aminoácidos tienen que ser aportados como nutrientes.
• Para el ser humano son esenciales hasta 10 aminoácidos proteicos. Entre ellos se encuentran Arg e His, que podemos sintetizar, aunque en cantidades insuficientes.
• Los demás aminoácidos esenciales para el ser humano son: Lys, Ile, Leu, Val, Met, Phe, Trp, Thr
Aminoácidos esenciales y no esenciales en humanos.
Esencial No esencialArg* AlaHis AsnIle Asp
Leu CysLys GluMet GlnPhe GlyThr ProTrp SerVal Tyr
*Aunque los mamíferos sintetizan arginina, hidrolizan la mayor parte para formar urea
Piensa si las frases siguientes son ciertas o falsas (2 min):
1. Será difícil disolver los aminoácidos en agua.
2. Los aminoácidos de nuestro organismo son tomados de los aminoácidos presentes en los alimentos.
3. Puedo tamponar el pH de una disolución utilizando aminoácidos, tanto en valores de pH ácidos como en valores básicos.
Comportamiento ácido-base de los aminoácidos
Los aminoácidos son anfóteros a pH fisiológico
Este estado iónico es improbable Cuando el valor de pH es próximo a 7 los grupos amino y carboxilo están ionizados
(Anfótero: molécula que puede reaccionar como ácido o como base)
¿Cómo podemos cambiar la carga neta de un aminoácido?
Los aminoácidos son “zwitteriones” a determinado pH
Atento a los ejesTambién grupos
titulables en la cadena lateral
Intervalos de tamponamientoValoración de glicina
Determinación del punto isoeléctrico en aminoácidos con cadena lateral disociable
Cadena lateral ácidaCadena lateral básica
El aminoácido histidina tiene capacidad de tamponamiento a pH fisiológico: las proteínas contribuyen al mantenimiento de un pH estable
pKa1 1.8
pKa2 9.2
pKaR 6.0
¿A qué grupo corresponde cada valor de pKa?¿Cuál de los tres tiene interés fisiológico?
• ¿A qué valores de pH tendrá L-Ser carga negativa?
En resumen:
1-) Las biomoléculas más abundantes en las células son las proteínas. Estas proteínas están formadas por aminoácidos, que se unen unos a otros formando cadenas lineales. (CONOCIMIENTO PREVIO A ESTA ASIGNATURA) 2-) Los distintos aminoácidos pueden aportar a las proteínas propiedades muy diversas. Por eso es importante conocer las características de los distintos aminoácidos. Todos los aminoácidos de las proteínas:
- Son alfa aminoácidos - Son L-aminoácidos (cuando existen estereosiómeros)- Se diferencian en una zona de la molécula que conocemos como cadena lateral- Tienen comportamiento ácido-base relevante cuando están libres
3-) Podemos encontrar 22 aminoácidos distintos en las proteínas. Incorporación a proteínas según el código genético (y plegamiento de ARNm en dos casos). 4-) Algunos aminoácidos tienen funciones muy importantes para el ser humano, estando libres (sin formar parte de proteínas). 5-) Diez aminoácidos tienen que ser aportados NECESARIAMENTE por los alimentos (para el ser humano): Aminoácidos esenciales.
Bibliografía del tema
• Capítulo 5 de “Bioquímica”, Mathews C.K. Y van Holde K.E. Ed. Interamericana Mc Graw-Hill
• Capítulo 5 de “Bioquímica”, Mathews C.K., van Holde K.E. Y Ahern K.G. Ed. Pearson Educación (Addison Wesley)
• Capítulo 4 de “Bioquímica”, Voet D. y Voet J.G. Ed. Omega
• Capítulo 5 de “Principios de Bioquímica Lehninger”, Nelson D.L. Y Cox M.M. Ed. Omega
Material complementario
Tomada deLehninger Principles of BiochemistryNelson D.L. And Cox M.M..3rd Ed. Worth Publishers
Carbono asimétrico. Molécula quiral
Estos aspectos los veréis en: “Comuestos Orgánicos y su Caracterización”
Tomada deLehninger Principles of BiochemistryNelson D.L. And Cox M.M..3rd Ed. Worth Publishers
Molécula aquiral
Tomada deLehninger Principles of BiochemistryNelson D.L. And Cox M.M..3rd Ed. Worth Publishers
Diagrama esquemático de un polarímetro.
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c.Las moléculas asimétricastienen actividad óptica
Polarímetro
Glicina Gly - G
2.4 9.8
Alanina Ala - A
2.4 9.9
Valina Val - V
2.2 9.7
Leucina Leu - L
2.3 9.7
Isoleucina Ile - I
2.3 9.8
Aminoácidos con grupos R alifáticos
pKa’s
Aminoácidos con grupos R polaresAminoácidos No-Aromaticos con Grupos R Hidroxilados
Serina Ser - S
2.2 9.2 ~13
Treonina Thr - T
2.1 9.1 ~13
Aminoácidos con grupos R conteniendo Azufre
Cisteina Cys - C
1.9 10.8 8.3
Metionina Met-M
2.1 9.3
Ácido Aspártico Asp - D
2.0 9.9 3.9
Asparagina Asn - N
2.1 8.8
Ácido Glutámico Glu - E
2.1 9.5 4.1
Glutamina Gln - Q
2.2 9.1
Aminoácidos Ácidos y sus Amidas
Aminoácidos Básicos
Arginina Arg - R
1.8 9.0 12.5
Lisina Lys - K
2.2 9.2 10.8
Histidina His - H
1.8 9.2 6.0
Aminoácidos Aromáticos y Prolina
Fenilalanina Phe - F
2.2 9.2
Tirosina Tyr - Y
2.2 9.1 10.1
Triptófano Trp-W
2.4 9.4
Prolina Pro - P
2.0 10.6
Selenocisteina (Sec, U)
Pirrolisina (Pyl, O)
Aminoácidos Proteicos Adicionales
Fórmula estructural de L-alanina.
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c.
Configuraciones R y S
Tomada deLehninger Principles of BiochemistryNelson D.L. And Cox M.M..3rd Ed. Worth Publishers
Las prioridades para la nomenclatura RS de estereoisómeros se basa en el número atómico
Diagramas de projección de Newman de los estereoisómeros de la treonina e isoleucina presentes
en las proteinas.
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c.Algunos aminoácidos tienen dos centros quirales
Estructuras proquirales en el etanol.
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c.Algunos sistemas biológicos distinguen entre dos átomos de H unidos al mismo átomo de carbono
Funciones no proteicas de aminoácidos y sus derivadosGlu y Gly son neurotransmisores
Parkinson
Depresión
Estrés
Funciones no proteicas de aminoácidos y sus derivados
Reacciones alérgicas
Hormona vegetal