Taller proteinas

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1. PTEMAAMINOACIDOS Y PROTEINASLos aminocidos son como los ladrillos de una construccin a partir de los cuales sefabrican las protenas. Aunque existen ms de 300 aminocidos diferentes en lanaturaleza, slo 20 hacen parte de las protenas presentes en los seres vivos. Lasprotenas constituyen un tipo de macromolcula con mltiples funciones. Veamos.carbono agris = carbonocrema = hidrgenorojo = oxgenoazul = nitrgenocarbono carboniloFi6. 1. Modelo tridimensional de la alanina,uno de los aminocidos ms sencillos,donde el grupo R es un radical CWj.CHOHO-CHjOHL-giiceraldehidoCOOHHCHjOHL-alanina L-serinaL-fenilalaninaFIG. 2. Al igual que los azcares Ly D, losL-aminocidos derivan su nombre desu similitud estequiomtrica conel L-gliceraldehido.1. INTRODUCCINLas protenas son polmeros cuyos monmeros son los aminocidos. Laspropiedades biolgicas de protenas se relacionan con el tipo de aminocidosconstituyentes y el orden en que estos se encuentren acoplados.Estas condiciones determinan la estructura tridimensional de las protenas,la cual tiene gran importancia biolgica.Las protenas desempean funciones muy variadas en los organismosvivos. Por ejemplo, constituyen el soporte fsico del cuerpo, en el metabolismo,sirven como hormonas, portadores de vitaminas, oxgeno y bixidode carbono y como enzimas. Tambin llevan a cabo actividades desealizacin y defensa. As, la piel y las uas estn hechas de queratina,la seda de fibrona, los tendones y los cartlagos de colgeno, para nombrarslo algunos ejemplos de protenas estructurales. Las hormonasinsulina y glucagn son ejemplos de protenas con funcin reguladora.Especficamente, estas hormonas se encargan de regular los niveles de glucosaen la sangre. Por ltimo, los anticuerpos son tambin protenasencargadas de la defensa del organismo.2. AMINOCIDOS2.1 ESTRUCTURALos aminocidos constituyen una clase de compuestos orgnicos que contienensimultneamente los grupos funcionales amino (NH2) y carboxilo(COOH). Aquellos que forman parte de las protenas en los seres vivosposeen los grupos COOH y NH2 unidos al carbono a (el carbono adyacenteal carbono carbonilo), por lo que se conocen como a-aminocido. La estructurageneral de un a-aminocido es:HIRCCOOH' INH2La identidad del grupo R diferencia un aminocido de otro. Por ejemplo,en la glicina R es un tomo de hidrgeno, mientras que en la alanina esun radical CH3 (fig. 1).Nota que a excepcin de la glicina, el carbono a de cualquier otro aminocidoes quiral o asimtrico. Por lo tanto, los aminocidos son pticamenteactivos y poseen enantimeros D y L, de los cuales slo losa-L-aminocidos estn presentes en los seres vivos.164 2. ^ COMPUESTOS DE INTERS BIOQUMICO I2.2 NOMENCLATURALos aminocidos son, desde el punto de vista de su estructura, aminas sustituidas.Sin embargo, en la mayora de los casos y especialmente aquellosde inters bioqumico, se conocen a travs de nombres comunes y deabreviaturas derivadas de stos. En la figura 3 se muestran las estructuras,nombres y abreviaturas de algunos aminocidos.T Elabora una lista de alimentosque consumas y que estnconstituidos por protenas.HH,C-C-COO^+NH3Alanina (Ala)Aminocidos neutrosGrupo R aliftico, apelarHH-C-COO"1+ NH,e//c/A7a (Gil)H3C HH3CCH-CH,-C-COO^+NH3Leucina (Leu)2.3 CLASIFICACINComo mencionamos anteriormente, lo que caracteriza a los diferentesaminocidos es el grupo R unido al carbono a. En este sentido, existenaminocidos neutros, cidos y bsicos. E n los neutros el grupo R carecede carga y las cargas de.los grupos NH2 y COOH disociados, se equilibran.En este caso, R puede ser aliftico o aromtico (fig. 3a). En loscidos, R presenta u n grupo COOH adicional, por lo que a pH neutro(cerca de 7,3 en el interior de las clulas) estos aminocidos se encuentrandisociados, como iones carboxilato (fig. 3b). Por ltimo, los bsicos poseenu n grupo R capaz de protonarse, por ejemplo, un grupo amino, elcual al pH celular se encuentra en forma de i on amonio (fig. 3c).De acuerdo con los requerimientos nutricionales de los organismos, losaminocidos se clasifican como esenciales y no esenciales. Los primerosson aquellos que un organismo no puede sintetizar por s mismo y porconsiguiente deben obtenerse a travs de la dieta. Para el hombre los aminocidosesenciales son los siguientes: triptfano, lisina, fenilalanina,leucina, isoleucina, valina, treonina y metionina.Aminocidos bsicosH3CH3CH^CH-C-COO"^ i+ NH,Valina (Val)HIGrupo R aliftico, polarHS-CH,-C-COO"N+H3Cisteina (Cis)HHO-CH,-C-COO-+NH3Serina (Ser)OHjN-C-CHj-C-COO-+ NH3Asparaglna (Asn)OHHH,C-C-C-COO^H+NH3Treonina (Tre)Grupo R aromticoH^^HCHj-C-COO+NH3Fenilalanina (Phe)nH 0 H ( ^ ) H C H 2 - C - C 0 0 ^+ NH3Tirosina (Tir)H HH,N-C-N-(CH,)3-C-C00-^ 1 1 I+ 2 + N'"H"3,Arginina (Arg)Hi+ H3N-CH2-CH2-CH2-CH2-C-COO"+NH,Lisina (Lis)Aminocidos cidosH-OOC-CH2-CH2-C-COO-+NH3Aciclo glutmico o glutamato (Glu)H-OOC-CH,-C-COO-^ I+ NH3cido asprtico o aspartato (Asp)FIG. 3. Clasificacin de los aminocidos de acuerdo con el tipo de radical R unido al carbono a. Entre parntesis se indica la abreviatura del nombre.165 3. 2.4 PROPIEDADESR O+ 1 IIH3NCHCOHpH cido(ambos gruposprotonados)H,0+R O:H3NCHCO--OHOH2NCHCOpH bsico(ambos gruposceden protones'Punto isoelctrico(ion dipolo neutro)FIG. 4. Punto isoelctrico de un aminocido, en el cual el grupocarboxilo se encuentra disociado (COO^j y el grupo amino,protonado (NH;+, por lo que la molcula no posee cargaelctrica.Aminocidos con carganegativa (Asp y Glu) CorrienteelctricaAnodo'^''"-'Mezcla de Ctcdgaminocidos Fsicas: retomando la informacin contenida en la figura 3, los aminocidoscuyo grupo R es apolar son hidrfobos, es decir, no solubles enagua, mientras que aquellos en los cuales R es polar son hidrfilos solubles en agua. E n general, los aminocidos son slidos cristalinosinicos. Sus puntos de fusin son ms altos que los correspondientes amolculas orgnicas de peso molecular semejante. Qumicas: al poseer en la molcula u n grupo carboxilo y un grupoamino, los aminocidos presentan carcter anftero, es decir, actuar,como cidos y como bases dependiendo del medio donde se encuentrenSi la solucin est saturada con iones H+ ( pH bajo), ambosgrupos se encuentran protonados (como COOH y N H 3 ~respectivamente), por lo que el aminocido tiene una cargapositiva. En medios bsicos, el grupo COOH se encuentradisociado, como C 0 0 ~ y el grupo amino se presenta comeN H 2 , por lo que el aminocido posee carga negativa. Enotras palabras, ambos grupos ceden protones a la solucinDe acuerdo con lo anterior, en algn valor de pH u n aminocidodado se encuentra en equilibrio, en forma de iondipolar neutro, con el grupo carboxilo disociado (C00~) yel grupo amino, protonado ( N H 3 " ' " ) . Este valor se conocecomo punto isoelctrico (fig. 4). Nota que los aminocidospresentados en la figura 3 se muestran en su forma dipolarEl punto isoelctrico de cada aminocido depende de su estructura. Aslos aminocidos neutros presentan su punto isoelctrico cerca al pHneutro, mientras que los aminocidos cidos, encuentran el equilibrioa pH ms bajo, de manera que se logre inhibir la disociacin del grupoCOOH adicional. De modo similar, los aminocidos bsicos tienen puntosisoelctricos a pH ms alto, para as evitar la protonacin del segundogrupo amino.2.5 SNTESIS A partir de cidos a-halogenados: cuando un cido a-halogenado setrata con amoniaco se obtiene el aminocido correspondiente:O ORCHCOH + 2 N H ,XTira de papeAminocidos con cargapositiva (Arg, Lis e His)SolucinamortiguadoraFiG. 5. La electroforesis es un mtodo empleadopara separar los diferentes aminocidosde una mezcla segn la carga de cadauno a pH neutro.^ RCHCOH + N H 4 XN H 2cido a-halogenado Amoniaco AminocidoObserva que el grupo R presente en el cido se conserva en el aminocido,por lo que, a travs de este mtodo es posible sintetizar aminocidosespecficos.Sntesis cianhdrica: llamada tambin mtodo de Strecker, se fundamentaen la accin del cido cianhdrico sobre el grupo carbonilo de unaldehido, para formar una cianhidrina, que luego, en presencia de amoniaco,experimenta la sustitucin de u n grupo OH por u n N H 2 , dandolugar a un amino-nitrilo. Este compuesto, por hidrlisis, genera el aminocido.A continuacin se muestra la sntesis de fenilalanina, a travsde este mtodo:166 4. COMPUESTOS DE INTERS BIOQUMICO iOIICH2CHNH,KCN, H2OFenilacetaldehdoNHIICH2CHIminaKCN, H2ONH,.CH2CHC-NNH,oL-aminonitriloOIICH2CHCOHINH2a-fenilalaninaFIG. 6. Entre las protenas simples seencuentran la ovoalbmina, presente enla clara de huevo, y la globulina,presente en la yema del huevo.3. PROTENAS3.1 GENERALIDADESLas protenas son polmeros de aminocidos. Debido a que incluyen, porlo general muchas unidades, son compuestos de elevado peso molecularLa unin entre aminocidos ocurre a travs de la reaccin entre el OH delgrupo carboxilo de uno de los aminocidos y el grupo amino de otro, conprdida de una molcula de agua, como se muestra a continuacin, paraalanina y serina:H,C H O H,C H H O3HH2NCIIOAlanina (Ala)I/HHCH2OHN C ^C,OHOHH ~CHNombre Funcin/OcurrenciaColgenos Pezuas de animales y tendones0 Elastlnas Vasos sanguneos y ligamentosFIbringenos Intervienen en la coagulacinde la sangre'(U Queratinas Piel, lana, plumas, seda, uas, etc.tia. MIosInas Msculosra