Aminoacidos - Primer cuatrimestre de bioquimica PDF

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AMINOACIDOS Las son de Los AA poseen un grupo acido, carboxilo y un grupo amina Los 20 que forman las son Los se pueden clasificar su grupo R. Polaridad: tendencia a interaccionar con H2O a pH hidrolisis. Los (principalmente, y tirosina) absorben la luz ultravioleta. Nomenclatura: de tres y una letr...

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AMINOACIDOS Las proteínas son polímeros de aminoácidos. Los AA poseen un grupo acido, carboxilo (-COOH) y un grupo básico, amina (-NH2). Los 20 aminoácidos que forman las proteínas son α-aminoácidos. Los aminoácidos se pueden clasificar según su grupo R. Polaridad: tendencia a interaccionar con H2O a pH biológico. Según hidrolisis.

Los aminoácidos aromáticos (principalmente, triptófano y tirosina) absorben la luz ultravioleta. AMINOÁCIDOS Nomenclatura: Códigos de tres y una letra. El carbono α está unido a cuatro grupos diferentes (excepto glicina). Es asimétrico o quiral. Quiral es cuando guardan entre si la misma relación entre la mano izquierda y derecha. Luz polarizada: Aquella cuyas vibraciones ocupan solo un plano. Actividad óptica: Ópticamente activa: cuando un haz de luz polarizada atraviesa una solución de un compuesto quieral y el plano de vibración es rotado sobre su eje y desviado a otra posición. Que giran a la derecha son positivos y se llaman Dextrogiros y los que rotan a la izquierda son negativos y se llaman Levogiros. Los dos isómeros ópticos de la sustancia se designan anteponiendo la letra L o D. Ejemplo con Gliceraldehido.

Dos ordenamientos espaciales: enantiómeros. Los enantiómeros son imágenes especulares no superponibles. Todos los aminoácidos presentes en las proteínas son de la serie L.

Propiedades AA Las propiedades de la cadena de cada aa permiten predecir su comportamiento. Las cadenas laterales permiten agruparlos en polares y apolares. Polares: Glicina, serina, treonina, cisteína, tirosina, ácido aspártico, ácido glutámico, asparragina, glutamina, lisina, histidina y argina. Apolares: Alanina, valina, leucina, isoleucina, metionina, fenilalanina, triptófano y prolina. Propiedad acido base general: Una solución es NEUTRA cuando su concentración de iones hidrogeno es igual a la de iones hidróxido. Cuando en una solución la concentración de iones hidrogeno es mayor que la de iones hidróxido se dice que es ACIDA. BASE O ALCALINA: cuando la concentración de iones hidrogeno es menor que la de iones hidróxido. ACEPTAN PROTONES. ACIDOS: Son sustancias que al ser disueltas en agua o soluciones acuosas producen aumento de concentración de hidrogeniones. SEDEN PROTONES. BASE O ALCALINO: Cuando se disuelven en agua producen concentración de hidrogeniones. La fuerza de una base o un acido se mide según la tendencia de perder y ganar protones. Los ácidos fuertes se ionizan en forma prácticamente total al ser disueltos en agua. Los ácidos débiles solo ionizan una pequeña proporción de sus moléculas. Base fuerte: se disocian completamente en la solución. Y las bases débiles disuelven una pequeña porción de las moléculas.

ACIDO BASE EN AA: El grupo carboxilo se comporta como acido (dador de protones) y el grupo amina como base (acepta protones). En soluciones acidas fuertes el aa se convierte en un catión con carga positiva. En solución alcalina el aa queda cargado negativamente. En un pH alcalino el grupo amino se comporta como un acido. La carga eléctrica del aa depende del pH del medio en el cual esta disuelto. Si la concentración de iones de H aumente en le medio, lo iones de COO captan protones, disminuyen progresivamente las formas ionias dipolares y forman cationes. Cuando un aminoácido sin grupo R ionizable se disuelve en agua a pH neutro, se encuentra en solución en forma de ion dipolar o zwitterion, que puede actuar como ácido (dador de H+) o base (aceptor). Las sustancias con esta naturaleza dual (ácido-base) son anfóteras y se las denomina anfolitos La titulación ácido-base implica la adición o eliminación gradual de H+. La carga de los distintos grupos varía de acuerdo al pH. Curvas de titulación. Curva de titulación de la glicina Punto isoeléctrico pH al cual la forma predominante es el zwitterion, sin carga eléctrica neta. Valor de pH, característico de cada AA, en el cual la ionización de cargas positivas y negativas se iguala y por lo tanto la carga de AA es NULA. (pHi o pI). El aa no se desplaza hacia ninguno de los polos. Punto isoeléctrico proteínas: Si en un pH acido se le va agregando álcali de modo que el pH suba progresivamente, los grupos ionizables de la proteína irán liberando iones de hidrogeno. La carga positiva inicial de la proteína se reduce porque los grupos más ácidos (-COOH) ceden sus protones y se hacen electronegativos. Hasta que llega un momento que el número de cargas negativas es el mismo que las positivas. En ese momento la molécula tiene carga total igual a cero. Ejercicio: graficar la curva de titulación de la asparagina

Curvas de titulación. Ejemplo ALANINA. Las dos funciones de aa están ionizadas y el pH del medio es el correspondiente al punto isoeléctrico de la Alanina. A partir de este punto se pueden hacer dos curvas por separado, una para el grupo COO que se comporta como base (acepta protones) y la segunda para NaOH. Ver HOJA APARTE. Los aminoácidos con grupos R ionizables tienen curvas de titulación más complejas: tres etapas correspondientes a los tres pasos de ionización posibles. Aminoácidos no estándar. Aminoácidos que forman parte de proteínas. Modificaciones de los aminoácidos estándar. × Hidroxiprolina e hidroxilisina: colágeno. × Metil-lisina: Miosina (músculo). Aminoácidos con otras funciones. × Ornitina y citrulina: ciclo de la urea y biosíntesis arginina. × GABA: neurotransmisor. Union Peptídica: Los AA pueden establecer enlaces covalentes entre el grupo carboxilo de uno y el nitrógeno del grupo amina de otro. Eso es la unión peptídica. Cuando son dos AA se llama dipeptidica y así, y si son muchos es polipeptidica. (Muchos son más de 10) A cada extremo de la cadena polipeptida se llama N- terminal, principio y C- terminal final. Propiedades Acido Base: Los grupos carboxilo y amina interesados en las uniones peptidicas perdieron OH e H por

ende no pueden ionizarse. Las propiedades las determina los grupos aminas y carboxilos terminales. Tienen importancia biológica porque están metidos en funciones de hormonas, etc. (abajo) PROTEINAS Son proteínas casi todas las enzimas catalizadoras de reacciones químicas, como las hormonas, reguladores de actividades celulares, hemoglobina, anticuerpos, receptores, colágeno, etc. Reacción de condensación para la formación de una unión covalente entre aminoácidos: unión peptídica. La unión de sucesivos aminoácidos resultará en la síntesis de proteínas. Características de la unión peptídica. No rota: Carácter parcial de doble enlace. Planar: Todos los átomos de la unión se encuentran en el mismo plano. Configuración trans: O del grupo carbonílico e H del N amídico. Polar, sin carga. × Participa en la formación de puentes de H. Propiedades acido – base La carga eléctrica de una proteína depende de la ionización de los grupos ionizables existentes en las cadenas laterales de los restros aa componentes. Carácter básico: Abundantes residuos de lisina, arginina o histidina en la molécula. Carácter positivo: Lisina y arginina aceptan protones. Carácter Acido: Grupo fenolico de tirosina y sulfhidrilo de cisteína. CARACTERISITICA DE BUFFER: También tiene que ver por el grupo de fenolico y sulfhidrilo porque captan o liberan protones según la cantidad de iones de H en el medio. En solución acida los grupos anima libres captan iones H mientras la mayoría de los grupos acidicos están no ionizados. Carga neta positiva. En solución alcalina los grupos amina libres ceden protones, quedan no ionizados y los grupos carboxilo se ionizan. La proteína exhibe una carga total o neta negativa. El tamaño y peso molecular de las proteínas es muy variable. Desde unos pocos aminoácidos, como la insulina (51 aminoácidos y 5.700 daltons), hasta cientos de ellos como la glutamina sintasa (468 aminoácidos y 600.000 daltons de peso molecular). NIVELES DE ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL DE LAS PROTEÍNAS Estructura primaria: Se refiere al número e identidad de los AA que componen la molécula y al ordenamiento o secuencia de esas unidades en la cadena polipeptidica. La unión polipeptica solo permite formar estructuras lineales, por ello las cadenas no presentan ramificaciones. Cada proteína se caracteriza por poseer una composición definida de aa y especialmente por la secuencia según la cual las unidades se ordenan. La secuencia de aa de una proteína es el principal determinante de su conformación, propiedades y características funcionales. Las alteraciones en ese ordenamiento o sustituciones de aa pueden afectar la capacidad funcional de la molécula u hasta tornarla inútil. Las células sintetizan sus proteínas ensamblando aa según instrucciones que están contenida en el ADN que forman el material genético. Estructura secundaria: Disposición espacial regular, repetitiva que adopta la cadena polipeptifica, generalmente mantenida por PUENTE DE HIDROGENO. La disposición espacial que adopta la cadena polipeptidica depende de la orientación de los enlaces entre los átomo C-Nca que se suceden en forma repetitiva constituyendo la columna vertebral de la proteína. El enlace peptídico posee un carácter intermedio entre el de un enlace simple y uno doble, por eso no pueden rotar. (Ver pág. 39 libros) Se refiere a cualquier segmento específico de la cadena polipeptídica y describe la distribución espacial local de los átomos de su cadena principal. Estructuras secundarias estables: × Hélice α, Hoja β, Giros o vueltas Estructuras no repetitivas × Estructura supersecundarias Hélice α. Esqueleto polipeptídico estrechamente enrollado alrededor de una eje imaginario (eje central) dibujado longitudinalmente por el centro de la hélice. Los grupos R sobresalen hacia fuera del esqueleto helicoidal. Cada giro de hélice incluye 3,6 residuos aminoácidos. Se encuentra estabilizada por puentes de hidrógeno entre el átomo de hidrógeno unido al átomo de nitrógeno electronegativo de un enlace peptídico y el átomo de oxígeno carbonílico electronegativo del cuatro aminoácido, que se encuentra del lado aminoterminal con respecto al mismo. Todos los puentes de hidrogeno quedan paralelos a la hélice. Uso óptimo de los puentes de hidrógeno internos: cada uno de los enlaces peptídicos de la hélice α participa

en esta trama de puentes de hidrógeno .El número de residuos implicados en una hélice varía de hélice en hélice y de proteína en proteína. En promedio hay 10 aminoácidos por hélice. Hay ciertas restricciones a la formación hélices alfa: × La repulsión electrostática entre aminoácidos cargados. × Muchos grupos con la misma carga se repelerán y tampoco favorecerán la formación de la hélice. × El volumen de los grupos R de aminoácidos adyacentes (ej. Asn, Ser, Thr y Leu tienden a impedir la formación de hélices si están cercanos). × La presencia de residuos de prolina e hidroxiprolina interrumpen la hélice alfa (aportan rigidez a la cadena aminoacídica). Hoja β. El esqueleto de la cadena polipeptídica se encuentra extendido en zig-zag de manera adyacente formando una estructura que semeja una serie de pliegues. Los segmentos individuales que forman una hoja β son normalmente cercanos pero también pueden estar muy distantes. Los grupos R sobresalen en direcciones opuestas de la lámina. También se estabiliza por puentes de hidrogeno entre átomos que forman la unión peptídica, pero más distantes. Las cadenas polipeptídicas adyacentes pueden ser paralelas o antiparalelas. × Paralelas: misma orientación aminocarboxilo. × Antiparalelas: orientación opuesta amino-carboxilo. Giros o vueltas. Conformados por 4 o 5 residuos de aminoácidos, de los cuales uno suele ser Pro. Es una estructura en forma de U. Se estabilizan por uniones puentes de hidrógeno entre el primer y el cuarto residuo. Se encuentran a menudo en la superficie de la proteína. Estructura secundaria: estructuras no repetitivas. Conformaciones espaciales sin una estructura particular, generalmente son enrollamientos y son propias de cada proteína. Estructuras supersecundarias Combinaciones reconocibles de hélices α, láminas β y giros presentes en las proteínas. Están relacionadas a las diferentes funciones que desempeña cada proteína Estructura terciaria. Disposición tridimensional global de todos los átomos de una proteína. Aminoácidos alejados pueden interactuar dentro de la estructura totalmente plegada de la proteína. La estructura terciaria se estabiliza por diversas interacciones débiles (figura). A partir de la estructura terciaria emerge la función de la proteína. Estructura cuaternaria. Sólo en proteínas compuestas por dos o más cadenas polipeptídicas o subunidades. Disposición de dichas subunidades en complejos tridimensionales. Estabilizada por las mismas interacciones que la estructura terciaria. Clasificación según estructura 3D. ESTRUCTURA TERCIARIA. La dispiciosion tridimensional que adopta la molécula se mantiene gracias a uniones e interacciones de las cadenas laterales de residuos de aa del polipéptido. Las estructuras responsables del mantenimiento de las estructuras terciarias son: - FUERZA DE ATRACCION O REPULSION ELECTROSTATICA: Según grupos de carga eléctrica. Si los grupos tienen igual signo, el efecto será de repulsión y alejamiento de los sectores correspondientes. - PUENTES DE HIDROGENO: EL O del carbonilo de un carboxilo libre en restos aspárticos o glutámico etc. Son distintos a lo de las hélices y laminas. - Puentes de disulfuro: El enfrentamiento de los grupos SH de dos residuos cisteína puede determinar, por oxidación, el establecimiento de una unión covalente S-S. - INTERACCIONES DE CADENA LATERALES HIDROFOBICAS: La presencia de restos de AA hidrofóbicos como LEUCINA, ISOLEUCINA, VALINA, METIONINA, FENILALANINA, ETC. Tiene importancia con la conformación de proteínas en sc acuosa. Las apolares suelen alejarse del contacto con el agua y provocan plegamientos que agrupan restos hidrófobos en el interior de la molécula. - PAPEL DE CADENAS LATERALES HIDROFILAS: Los restos de aa con grupos hidrófilos (- COO; NH3, OH) tienden a ubicarse hacia el exterior de la molécula, en contacto con el solvente polar. Cuando la proteína se encuentra en un ambiente de moléculas apolares, como en la doble capa lipídica, las que interactúan son los aa de la cadena hidrófoba. - FUERZAS DE VAN DER WAALS/ FUERZAS DE LONDON: Interacciones eléctricas cuándos dos átomos no unidos entre sí por enlaces covalentes se aproximan a una distancia pequeña, el dipolo de un átomo induce un dipolo opuesto en

el otro y ello determina atracción mutua.

FIBROSAS: Las cadenas polipeptidicas se ordenan paralelamente formando fibras o laminas extendidas, en las culés el eje longitudinal predomina notoriamente sobre los transversales. Son poco solubles o insolubles y participan en la constitución de estructuras de sostén como el tc, etc. Presentan cadenas polipeptídicas dispuestas en largas cadenas u hojas. Constan mayoritariamente de un único tipo de estructura secundaria que se repite y su estructura terciaria es relativamente simple. Confieren fuerza y/o flexibilidad a las estructuras en las que se encuentran. Dan soporte y forma. Insolubles en agua: elevada concentración de aminoácidos hidrofóbicos. Ejemplo: colágeno. COLAGENO: PROTEINA MAS ABUNDANTE. Componente estructural de gran resistencia mecánica. × Proporciona fuerza. × Tipos variados. × Tejido conjuntivo de cartílagos, tendones, matriz orgánica de huesos y córnea del ojo. × Tres cadenas α polipeptídicas separadas, superenrolladas una alrededor de la otra. INSOLUBLE EN AGUA. La estructura primaria tiene mucho de glicina y prolina por eso no puede doblarse para formar hélices alfa normales. También tiene casi inexistente de triptófano y cisteína. Las fibrillas de colágeno son entramados supramoleculares constituidos por una triple hélice de moléculas de colágeno asociadas en una variedad de formas que proporcionan diferentes grados de fuerza de tensión. Estas fibrillas se forman a partir de moléculas de colágeno alineadas de manera escalonada y entrecruzadas por enlaces covalentes. (Hélices levógira) Casi exclusiva de la proteína. Súper hélice: Tres cadenas polipeptidica así enrolladas, se envuelven a su vez apretadamente sobre un eje central. Unidas por puente de hidrógenos. Pág. 50 está la estructura completa. La resistencia es muy grande. Con el tiempo se vuelven más rígidas y más débiles. Existen 14 tipos de colágenos, los más comunes son tipo I, II Y III. TIPO I: en piel, tendones, huevos y dentina. TIPO II: cartílago y humor vítreo. TIPO III: Piel, musculo y vasos sanguíneos. Colagenopatías Se han descripto varios defectos genéticos que llevan a que las fibras de colágeno no se formen correctamente y por lo tanto los tejidos afectados pierden su capacidad de tensión. Síndrome de Ehlers-Danlos: Grupo heterogéneo de enfermedades hereditarias del tejido conectivo. Caracterizadas por hiperlaxitud articular, hiperextensibilidad de la piel y fragilidad de los tejidos. Es la base de la enorme movilidad de los “hombres de goma” y de los contorsionistas. Osteogénesis imperfecta: Enfermedad conocida como huesos de cristal. Defecto genético que provoca una mala formación o una cantidad deficiente de colágeno óseo.

GLOBULARES: Son aquellas en las cuales la molécula se pliega sobre sí misma para formar un conjunto compacto semejante a un esferoide u ovoide con sus tres ejes de similar longitud. Pueden existir porciones de la cadena que adoptan estructuras en hélice alfa o en lámina beta, son segmentos dispuestos al azar entre las zonas estructuradas para permitir las acodaduras y plegamientos indispensables a fin de alcanzar conformación esferoidal. En general las proteínas de gran actividad funcional como las enzimas, hormonas, HEMOGLOBINA, son globulares. Son solubles en medios acuosos. Presentan cadenas polipeptídicas plegadas en formas esféricas compactas. Contienen varios tipos de estructura secundaria. Su función dentro de la célula es móvil y dinámica. Las enzimas y proteínas reguladoras, motoras, de transporte son globulares. Son solubles en sistemas acuosos. Ejemplo: mioglobina y hemoglobina. Globinas e intercambio gaseoso. Una etapa del intercambio gaseoso se produce en los pulmones e involucra la incorporación de oxígeno (O2) al organismo y la eliminación del dióxido de carbono (CO2) producido por el metabolismo celular. Otra etapa del intercambio gaseoso se produce en los tejidos e involucra la incorporación de oxígeno (O2) a los tejidos y la eliminación de dióxido de carbono (CO2) producido en los mismos. Los gases son transportados por la sangre. Baja solubilidad del O2 en soluciones acuosas. Proteínas transportadoras: HEMOGLOBINA Y MIOGLOBINA: GRUPO HEMO. Mioglobina o Presente en corazón y músculo esquelético. O Presenta un 80% de hélice α. o Interior no polar. O Único

sitio de unión para O2: grupo hemo. Mioglobina: función. La curva de saturación de la mioglobina está muy relacionada con su función de almacenamiento. Baja sensibilidad a cambios en [O2] Su función principal es la de almacenar O2. Esta reserva es importante para asegurar un aporte adecuado de O2 cuando el consumo del mismo se incrementa frente a una demanda energética elevada, de esta manera la mioglobina funciona como un transportador intracelular de O2. Hemoglobina o Presente en eritrocitos. Compuesta por cuatro cadenas polipeptídicas, dos α y dos β. o Transporta O2 desde los pulmones hacia los tejidos. O Cuatro sitios de unión para O2: un grupo hemo por cada globina. O Puede unir CO2 Hemoglobina: función. Es una proteína transportadora de O2 y en menor medida de CO2. La curva de saturación de la hemoglobina está relacionada con su función de transporte. Hemoglobina: efectores alostéricos. PROTEÍNAS ALOSTÉRICAS Cambian su conformación al unirse una molécula moduladora y cambia su afinidad por otro ligando en un sitio distinto de la molécula. Alosterismo homotrópico Modulador = Ligando Alosterismo heterotrópico Modulador ≠ Ligando Positivo o Negativo Hemoglobina: efectores alostéricos. COOPERATIVIDAD Desoxihemoglobina Forma tensa Baja afinidad por O2 Oxihemoglobina Forma relajada Alta afinidad por O2 Hemoglobina: efectores alostéricos. La hemoglobina es más sensible a pequeños cambios en la pO2 entre los tejidos y los pulmones. Une O2 en los pulmones (alta pO2) y lo libera en los tejidos (baja pO2). COOPERATIVIDAD La curva de la hemoglobina es sigmoidea como consecuencia de la cooperatividad. Hemoglobina: efectores alostéricos. ...