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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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