David L. Nelson and Michael M. Cox

Lehninger Principles of Biochemistry Fourth Edition Capítulo 3: Amino Acidos, Péptidos, y Proteínas

Copyright © 2004 by W. H. Freeman & Company

Estereoquímica de Aminoácidos • Todos excepto glicina son quirales • L aminoácidos predominan en la naturaleza • Nomenclatura D,L está basada en D- y Lgliceraldehido

Grupos R alifáticos, no polares

Grupos R polares, sin carga

Grupos R polares, cargados positivamente

Grupos R cargados negativamente

Grupos R aromáticos

Aminoácidos poco comunes • Hidroxilisina, hidroxiprolina - colágeno • Carboxiglutamato – proteínas de coagulación sanguínea • Piroglutamato - bacteriorodopsina • Aminoácidos Fosforilados – herramienta de señalización

COOH  H3N+—C—H  CH2  CH2  CH2  CH2  NH3+ LISINA

COOH  H3N+—C—H  CH2  CH2  CHOH  CH2  NH3+

COOH  H3N+—C—H  CH2  CH2  CHOH  CH2  NH3+ 5-HIDROXILISINA

 CH3

N

—CH2 —CH2 —CH2 —NH3+ NH HISTAMINA

N

H  —CH2 —CH2 —C —COO NH NH3+ HISTIDINA

ε-N-METILISINA

-OOC—CH

2—CH2—CH2—H3N

+

γ-AMINOBUTIRICO (GABA) H  -OOC—CH —CH —C—COO2 2  H 3N + GLUTAMATO

COOH   -OOC—CH—CH —C—COO2  H 3N + γ-CARBOXIGLUTAMATO

COOH  H2N+—CH2  CH3 SARCOCINA (N-Metilglicina)

COOH  H3N+—CH2 GLICINA

H

H

A PARTIR DE QUE AMINOACIDOS SE HACE LA DESMOSINA???

Parte del metabolismo

Propiedades de los Aminoácidos Aminoácido Abreviatura PM % prot R polar sin carga Serina Ser Prolina Pro Treonina Thr Cisteina Cys Asparagina Asn Glutamina Gln

Aminoácido

S P T C N Q

105 115 119 121 132 146

6.8 5.2 5.9 1.9 4.3 4.2

Abreviatura PM % prot

pK1

pK2

2.21 1.99 2.11 1.96 2.06 2.17

9.15 10.96 9.62 10.28 8.80 9.13

pKR

8.33

pI 5.68 6.48 5.87 5.07 5.41 5.65

pK1

pK2

pKR

pI 9.74 7.59 10.76

R carga positiva Lisina Lys Histidina His Arginina Arg

K H R

146 155 174

5.9 2.3 5.1

2.18 1.82 2.17

8.95 9.17 9.04

10.53 6.00 12.48

R carga negativa Aspartato Asp Glutamato Glu

D E

133 147

5.3 6.3

1.88 2.19

9.60 9.67

3.65 4.25

2.77 3.22

Propiedades de los Aminoácidos Aminoácido

Abreviatura

Grupo R No polar Glicina Gly Alanina Ala Valina Val Leucina Leu Isoleucina Ile Metionina Met

Aminoácido R aromático Fenilalanina Tirosina Triptofano

G A V L I M

PM

% prot

pK1

75 89 117 131 131 149

7.2 7.8 6.6 9.1 5.3 2.3

2.34 2.34 2.32 2.36 2.36 2.38

Abreviatura PM % prot Phe Tyr Trp

F Y W

165 181 204

3.9 3.2 1.4

pK2

pI

9.60 9.69 9.62 9.60 9.68 9.21

5.97 6.01 5.97 5.98 6.02 5.74

pK1

pK2

1.83 2.20 2.38

9.13 9.11 9.39

pKR 10.13 5.66 5.89

pI 5.48

á c i d o (donador)

COOH3N+

C H

H3N+ C H+

C H

+ H+

R

COO-

C H R

H2N

R

COOH2N

COO-

R

H

b a s e (aceptor)

COOH H3N+

COO-

C H

H3N+

R

R

COOH3N+

COOH H3N+ C

C H R

+ H+

C H

H+

R

H

á c i d o (donador)

b a s e (aceptor)

Valores de pKa de los Aminoácidos Recordar qué significan • Grupo alfa carboxilo- pKa = 2 • Grupo alfa amino- pKa = 9 • Números son aproximados.

Valores de pKa de los Aminoácidos • Arginina, Arg, R: pKa (grupo guanidino) = 12.5 • Acido Aspártico, Asp, D: pKa = 3.9 • Cisteina, Cys, C: pKa = 8.3 • Acido Glutámico, Glu, E: pKa = 4.3 • Histidina, His, H: pKa = 6.0

Valores de pKa de los Aminoácidos

• • • •

Lisina, Lys, K: pKa = 10.5 Serina, Ser, S: pKa = 13 Treonina, Thr, T: pKa = 13 TIrosina, Tyr, Y: pKa = 10.1

Química Acido-Base Los Aminoácidos son ácidos polipróticos débiles • H2A+ + H2O → HA0 + H3O+ • Ka1 = [ HA0 ] [ H3O+ ] __________________________

[H2A+ ]

Química Acido-Base La segunda disociación (el grupo amino en el caso de la glicina): • HA0 + H2O → A¯ + H3O+ • Ka2 = [ A¯ ] [ H3O+ ] _______________________

[ HA0 ]

Titulación de Glicina

Titulación del Acido Glutámico

Cálculo Sencillo Cuál esl el pH de una solución de ácido glutámico si ¼ del carboxilo alfa está disociado? • pH = 2 + log10 [1]

¯¯¯¯¯¯¯

[3]

• pH = 2 + (-0.477) • pH = 1.523

Un cálculo de ejemplo Cuál es el pH de una solución de ácido glutámico si el carboxilo alfa está ¼ disociado • pH = 2 + log10 [1]

¯¯¯¯¯¯¯

[3]

• pH = 2 + (-0.477) • pH = 1.523

Titulación de Lisina

Otro Cálculo de ejemplo Cuál es el pH de una solución de lisina si el grupo amino de la cadena lateral está 3/4 disociado?

• pH = 10.5 + log10 [3] ¯¯

• pH = 10.5 + (0.477) • pH = 10.977 = 11.0

¯¯¯¯¯

[1]

R1 | H3N+—CH— CO||

+

O

H R2 | | H N—CH—COOH | H

H2O R1

H R2

H3N CH C N CH COOO dipéptido

Amino terminal H3C CH3 \/ SH COONH3+ CH     CH3 H H H CH2 H CH2 H (CH2)4 H CH2            +H N— C —C — N — C — C — N — C — C — N — C — C— N — C — C — N — C — COH 3  ║  ║  ║  ║  ║  ║ H O H O H O H O H O H O

Ala Gly Cys Asp Lys Leu Carboxilo terminal

Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu

Oxígeno de carbonilo tiene carga parcial negativa Nitrógeno de amida tiene carga parcial positiva

•Casi todos los enlaces ocurren en trans •Enlace peptídico: simple ? •Naturaleza parcial de enlace doble (40%) C-N = 1.32 A C-O = 1.24 A

C-N = 1.46 A C-O = 1.20 A

psi phi

Ø = phi N-C ψ = psi Cα-C Cualquier valor entre -180 y = 180, PERO

Consecuencias del Plano Amida Dos grados de libertad por residuo para la cadena peptídica • Angulo alrededor de enlace Cα-N es llamado phi: Ø • Angulo alrededor de enlace Cα-C es llamado psi: ψ • Algunos valores de phi and psi son más probables que otros.

Impedimentos Estéricos de phi & psi Algunas combinaciones de phi y psi no se dan • phi = 0, psi = 180 es desfavorable • phi = 180, psi = 0 es desfavorable • phi = 0, psi = 0 es desfavorable