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Universidad de Alcalá Departamento de Bioquímica y Biología Molecular Bioquímica. 2º de Farmacia. Curso 2010/11 PROBLEMAS DE IONIZACIÓN DE AMINOÁCIDOS 1. Escribir la forma que presenta cada uno de los siguientes aminoácidos a pH 7: isoleucina (Pka: 2,36 y 9,68), tirosina (Pka: 2,2; 9,11 y 10,07), tr...

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Universidad de Alcalá Departamento de Bioquímica y Biología Molecular Bioquímica. 2º de Farmacia. Curso 2010/11 PROBLEMAS DE IONIZACIÓN DE AMINOÁCIDOS

1. Escribir la forma que presenta cada uno de los siguientes aminoácidos a pH 7: isoleucina (Pka: 2,36 y 9,68), tirosina (Pka: 2,2; 9,11 y 10,07), treonina (Pka: 2,11; 9,62 y 13,6), glutámico (Pka: 2,19; 9,67 y 4,25) y arginina (Pka: 2,17; 9,04 y 12,48).

Ile, Tyr y Thr: carga neta cero. Glu: carga neta negativa. Arg: carga neta positiva. 2. 4.- a) Escribir los posibles estados de ionización de los siguientes aminoácidos: • Ácido glutámico • Histidina • Serina b) Calcular el punto isoeléctrico de cada uno de ellos. c) Elegir un aminoácido que tampone adecuadamente a pH=2, 4, 6, 9 y 13. d) Indicar qué estado de ionización de la serina predominará a pH=1, 3,7 y 11.

b) Glu pI = 3,22

His pI = 7,59

Ser pI = 5,65

c) Tampone a pH = 2,4 el Glu Tampone a pH = 6,9 la Ser Tampone a pH = 13 ninguno, ningún pKa está próximo a ph =13 e) a pH = 1 carga positiva a pH = 3,7 carga positiva a pH = 11 carga negativa 3. Escribir los diferentes estados de ionización de la histidina dependientes del pH (Pka: 1,82; 9,17 y 6,0). Dibujar la curva de titulación e indicar en ella (del I al XI) la forma del aminoácido: I) Predominantemente protonada. II) Con carga neta media +1. III) La mitad de los grupos amino están ionizados. IV) El pH es igual al pKa del grupo carboxilo. V) El pH es igual al pK a del grupo amino lateral VI) Máxima capacidad tamponante.. VII) Carga neta media igual a cero. VIII) El 50% carga neta media cero y el 50% tiene carga neta media -1. IX) Molécula totalmente ionizada. X) Punto isoeléctrico. XI) Peores regiones de tamponamiento.

9,17

6

1,82

VI//VIII III//VII//X//XI V//VI II//IX//XI IV//VI

I//XI 4. Dado el siguiente tripéptido: Asp-Lys-Ala a) Escribir las diferentes formas de ionización b) Indicar la estructura que predomina a pH 4. c) Calcular el pI d) Indicar la carga del péptido a pH 1, 4, 8 y 12. e) ¿Serían iguales los péptidos Asp-Lys-Ala y Ala-Lys-Asp?. ¿Por qué?. f) Explique razonadamente algún tratamiento por el cual se obtenga, en un único paso, un dipéptido y un aminoácidos libre. DATOS: Considerar los siguientes valores de pKa: 2,2; 3,8; 9 y 10.

a)

H +

O

H3N- CH-C-N-CH-C-N-CH-COOH CH2 O (CH2)4 H CH3 COOH

(1)

NH3+ pKa = 2,2

H +

O

H3N- CH-C-N-CH-C-N-CH-COOCH2 O (CH2)4 H CH3 COOH NH3+

pKa = 3,8

(2)

H +

O

H3N- CH-C-N-CH-C-N-CH-COOCH2 O (CH2)4 H CH3

(3)

COO- NH3+

pKa = 9 H

O

H2N- CH-C-N-CH-C-N-CH-COOCH2 O (CH2)4 H CH3

(4)

COO- NH3+

pKa = 10 H

O

H2N- CH-C-N-CH-C-N-CH-COOCH2 O (CH2)4 H CH3

(5)

COO- NH2

b) (3) c) pI = 6,4 d)

pH=1 2+

pH=4

pH=8

cero y +

cero y -

pH=12 2-

e) No f) Tripsina: Asp-Lys + Ala 5. Se preparó un tampón 30mM a pH semejante al que existe en el interior de la célula hepática (6,65), para lo cual se utilizó histidina. Se pregunta: a) ¿Cuántos gramos de histidina son necesarios para preparar el tampón? (pm=155,2) b) ¿Cuáles son las concentraciones de las especies iónicas presentes en la solución tampón?

His2+

His0

His+ pK1=1,82

pKR=6

HisPK2=9,2

a) 30 mM = 4,65 g b) Aplicando Henderson-Haselbach. A pH = 6,65 tengo el equilibrio, utilizo His+ y His0 His0 [A-] pH = pKa + lg

y sabiendo que [His0] + [His+] = 30 mM

His+ [AH]

[His+] = 5,5 mM [His0] = 25,5 mM 6. Se llevó a cabo una electroforesis sobre papel de una mezcla de Gly, Ala, Glu, Lys, Arg. Indicar su estado de ionización y su movilidad electroforética a pH=2, pH=6 y pH=9.

Gly pI = 6,1 a) pH = 2 Gly+ Ala+

Ala pI = 6,1

Glu+/o

Glu pI = 2,3

Lys+

Lys pI = 10

Arg pI = 10,75

-

Arg+ Movilidad: ⊕ Glu – Gly/Ala – Lys – Arg

b) pH = 6 Glyo Alao

Glu-

Lys+

Arg+

Movilidad: ⊕ Glu – Gly/Ala – Lys – Arg

-

c) pH = 9 Gly- Ala-

Glu-

Lys+

Arg+

Movilidad: ⊕ Glu – Gly/Ala – Lys – Arg

-

7. A una resina de intercambio iónico cargada positivamente se le añade una mezcla de Lys, Arg, Asp, Glu, Tyr y Ala a pH=10. Predecir el orden de elución de los aminoácidos por tratamiento de la resina con disoluciones a pH sucesivamente decrecientes.

Orden de elución de mayor pI a menor pI: 1º Arg – 2º Lys/Tyr – 3º Ala – 4º Glu – 5º Asp 8. De un hidrolizado proteico se han separado los siguientes péptidos, de los que se han valorado los pKa de sus grupos ionizables, obteniéndose los siguientes valores: Asp-Gly (2.2; 4.5;9.1) Ala-Lys-Ala (3.3;8.0;10.6) Gly-Glu-Lys-Ala (3.3;4.1;8.2;10.5) Calcular su pI e indicar el pH al que debería realizarse una electroforesis para separarlos

a) Asp-Gly pI = 3,3 b) Ala-Lys-Ala pI = 9,05 c) Glu-Glu-Lys- Ala pI = 6,2 Separar a pH = 6, Ala-Gly (carga -) (carga 0)

Ala-Lys-Ala (carga +)

Glu-Glu-Lys- Ala...