AMINOÁCIDOS 2 ( amino acids )

AA presentan carbonos Asimétricos en las cadenas laterales





Los estudios de difracción de rayos X: Linus Pauling y Robert Corey demostraron que es una Estructura plana y rígida





PÉPTIDOS
DE INTERÉS BIOLÓGICO


Insulina


Vasopresina


Oxitocina


Otros

















Control de la presión arterial, regulando el músculo liso.


Efecto antidiurético, al estimular la reabsorción de agua en los riñones


Retiene agua, aumenta presión arterial






Induce al parto


Contracción de músculos uterinos


Estimula flujo de leche en amamantamiento







Un mismo grupo funcional puede tener mayor o menor tendencia a ionizarse, dependiendo del entorno molecular.


Los valores de pKa de grupos laterales sirven de referencia para saber el intervalo de Ph en el que produce ionización.






Derivada de la Tirosina.


Neurotransmisor relacionado con Parkinson.


Aumenta frecuencia cardiaca


producir dilatación en los vasos sanguíneos renales.












Tiene un grupo carboxilo que se encuentra ionizado en su forma aniónica a pH fisiológico


Glu


Asp







Grupo funcional con carácter básico


Captan protones del medio, adquiriendo carga positiva.








His


Por tener un pKa próximo al fisiológico, solo se encontrará ionizado en un cierto porcentaje






Un ácido es una sustancia capaz de donar un protón a otra sustancia.


Una base es una sustancia capaz de aceptar un protón.


Las sustancias que pueden actuar como ácido y como base se conocen como sustancias anfóteras.










Los aminoácidos presentan un grupo amino con carácter básico (aceptor de protones) y grupo carboxilo con carácter ácido (dador de protones)





Ph fisiológico los AA se encuentra en forma de:


Ión dipolar






Glu


Asp


Lys


Arg


His









Gln


Grupo amida que les confiere su reactividad


Asn







Presencia de un grupo hidroxilo


Ser


Thr


Tyr







Phe


Leu


Val


Ile


Ala


Trp


Met


Pro












Anillos aromáticos, tiene la capacidad de absorber la luz ultravioleta


Phe


Trp






Prolina


Se caracteriza por su estructura cíclica rígida con un grupo amino secundario





Gly


Tiene un hidrógeno como cadena lateral








Presencia de azufre


Met


Cys












Ser


Thr


Tyr


Gln


Asn









Cadena laterales


Ácidos


Básicos











Comportamiento ácido-base de las proteínas va a estar condicionado por los grupos ionizables de las cadenas laterales





Poseen grupos funcionales con átomos con densidad de carga negativa que pueden actuar como aceptores en la formacion de puentes de hidrogenos





Además de los 20 aminoácidos determinados, existen otros aminoácidos modificados que


Aminoácidos
no estándares juegan un papel importante en funciones biológicas.






Colágeno


Histonas


GABA










4-hidroxiprolina


5-hidroxilisina








AA de proteínas que forman complejos con ácidos nucleicos


Pueden tener grupos:


Metilo


Acetilo


Fosfato









Modificación postraduccional dependiente de vitamina K


Se encuentra en la protrombina(coagulación)


Con dos grupos carboxilo, fijan cationes Ca2+







Descarboxilización del glutamato


Neurotransmisor con función inhibitoria


En fármacos reduce la ansiedad







Átomos de cadenas laterales más largas que Alanina


Conformación alterna


Conformación alineada


Más favorable desde el punto de vista energética


Sustituyentes se colocan en la posición que dejan los del átomo siguiente













Los azúcares se pueden unir de forma covalente a las proteínas mediante enlaces:


O-glucosídico:
El carbono anomérico del azúcar reacciona con el OH de una Serina o Treonina


N-glucosídico:
Unión con el grupo amino de la Asparagina.







En algunas proteínas existen los dos diferentes tipos de puentes disulfuro.


Inmunoglubulina G.








Grupos funcionales se modifican:


pH


Sales












La unión covalente a proteínas


Cationes divalentes (Mg, Ca, Zn)


Algunos metales de transición (Fe, Cu, Ni, etc)











Entidades de coordinación


Un átomo central (el metal)


conjunto de átomos denominados ligandos









Dos residuos de Cisteina pueden unirse covalentemente, por un proceso de oxidación.


Puede ser Intercatenaria o Intracatenarias.


No son habituales en proteínas intercelulares : se encuentran en ambiente reductor del citosol.


Se producen en el lumen del RE.











Estabilizan la estructura tridimensional de las proteínas, que se mantienen por interacciones no covalentes, haciéndolas menos susceptibles a la degradación.





Unidad primaria estructural de polipéptidos


Los AA se unen por una reacción de condensación entre el grupo carboxilo de un AA y el grupo amino, que produce la formación de un enlace amida.


Los AA de la cadena, se denominan residuos, por perdida de AGUA en la reacción.







Hidrofóbica (apolar)


Polar sin carga


Carga a determinar valores de pH









Angulo phi (Ф) Rotación Cα –N
Angulo psi (ψ) Rotación Cα-C
Existe posibilidad de giro en el enlace entre los átomos, en 2 ángulos de torsión
Aunque el enlace permita el giro, debe tomarse en cuenta que no todas las posiciones son posibles, debido a las restricciones esféricas:
Producen colisiones entre átomos
His
Tyr
Cys
Met
Asp
Glu
Se forman con las cadenas laterales de aa


Unión de elementos metálicos
Relativamente frecuente en muchas enzimas y en otras proteínas (hemoglobina)
Función de la proteína

Participación directa en ciertas reacciones químicas
Estabilizando su estructura tridimensional

Importancia
Cadenas laterales
Carga (+)
Grupos fosfatos
Carga (-)
Proteínas
DNA
El Fe 2+ establece 4 de sus enlaces con los átomos de N del anillo porfirina del grupo hemo
El 5to enlace se forma con el N del grupo imidazol de una His (denominada His proximal)
El 6to sólo se forma cuando la molécula fija una molécula de O2, que se sitúa entre el Fe y la cadena lateral de otra His (His distal)
Fe 2+
6 ENLACES






La incorporación de estos elementos metálicos aumenta las posibilidades de las proteínas para participar en ciertas reacciones
Transferencia de electrones

Los aminoácidos con cadenas laterales ionizables también pueden establecer interacciones con elementos metálicos
No covalentes iónicas
Fijación de Ca2+ en las proteínas con residuos de Asp y Glu
PUENTES DISULFURO
ENLACE PEPTÍDICO PERMITE FORMACION DE PUENTES HIDRÓGENO
Electronegatividad de los átomos
Es una estructura polar e hidrófila
Sus componentes pueden formar puentes de hidrógeno:
Poseen un COOH con carga negativa que puede actuar como Receptor y un H unidos al N (más electronegativo) que actúa como Donador

Excepción: Prolina, carece de H unido al N

CADENAS LATERALES
Rigidez necesaria para realizar su función
Proteínas de adhesión entre células:
Las cadherinas
Estas proteínas poseen una porción extracelular con cinco dominios
EJEMPLO:
Carga positiva
Lys
Arg
His
Carga negativas
Glu
Asp
Puentes salinos
Interacciones electrostáticas
CADENAS LATERALES con carácter ácido-básico, que, como consecuencia, pueden estar ionizados a determinados valores de pH
Las cadenas laterales de algunos aminoácidos pueden actuar como donadores y como receptores
participar en las reacciones enzimáticas
Aceptadores o dadores de protones en ciertas reacciones químicas.
Los ácidos pueden actuar como reactivos nucleofílicos y las bases como reactivos electrofílicos
Centros activos de numerosas enzimas.
Importancia biológica




Ionizados en condiciones muy alcalinas


Las propiedades de las cadenas laterales determinan las interacciones no covalentes
Características estructurales y la presencia de ciertos grupos funcionales permiten entender las relaciones que se pueden establecer entre distintas partes de la misma molécula o entre la proteína y otras moléculas
Hidrofobicidad
AA presentan una cadena lateral totalmente apolar.
Las proteínas suelen encontrarse en un entorno acuoso, las cadenas laterales apolares tienden a agruparse por repulsión
Se plegan en una estructura tridimensional formando un núcleo hidrofóbico
Núcleo hidrofóbico
Estarán protonados y actuaran como donadores de H
H
H

pH bajo
Algunas cadenas laterales actúan como Donadores o aceptores de H
Formación de puentes de hidrógeno
DONADORES: Ser, Tyr, Thr, Trp, Gln, Asn, His y Cys
Existe un átomo de hidrogeno unido a un átomo más electronegativo que hace que se cree una densidad de carga positiva en el átomo de hidrogeno.
Fuerzas de Van der Waals
En las cadenas laterales de los aminoácidos apolares se pueden crear dipolos instantáneos
Fuerzas de atracción intermoleculares muy débiles
Efecto importante en la determinación de la estructura tridimensional de las proteínas


Originando
PUENTES DISULFURO
Intracatenaria
Intercatenaria
FOSFORILACIÓN
Esto es catalizado por la enzima Quinasa



Pueden fosforilarse por la unión de un Fosfato inorgánico (Pi) a su OH .

El grupo fosfato es eliminado por Fosfatasas
Amino terminal y carboxilo terminal tienen capacidad de ionización al igual que las cadenas laterales
ENLACE PEPTÍDICO
DOPAMINA
GABA
(Ácido ϒ-aminobutírico)
Aminoácidos no presentes en las proteínas
Cumplen importantes funciones biológicas
Mensajeros químicos
Barbitúrico
CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES
Un fenómeno de resonancia de electrones entre los átomos O-C-N, hace que C-N tenga cierto carácter de doble enlace: NO permite la rotación del eje.
NO ROTACIÓN




Unidad estructural de una proteína


Secuencia primaria


Secuencia lineal


Determina estructura tridimensional de una proteína


Intermediarios de ciertas rutas metabólicas como:


Citrulina


Ornitina





PROLINA: puede adaptar cualquier configuración pero es inestable
CIS
TRANS

Ambos átomos en posiciones alternas
Da la forma de la mayoría de las proteínas
Es la más estable
El H y el carbonilo en el mismo lado del eje
Presenta mayores restricciones esféricas
COLÁGENO
LIMITACIÓN DE ROTACIÓN Provoca que solo haya 2 maneras de configuración:


CIS
TRANS
Ácido γ- carboxiglutámico
HISTONAS
Modificación reversible
Colágeno
En ambos casos la modificación consiste adición de un grupo hidroxilo cada reacción está catalizada por enzima.
Cambios más complejos
DESMOSINA en la elastina a partir de 4 residuos de Lys
ESTEREOQUIMICA DE LAS
CADENAS LATERALES ES FUNDAMENTAL PARA COMPRENDER LA ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL DE LAS PROTEÍNAS
GLUCOSILACIÓN



Fosforilación
En proteínas tiene papel destacado en procesos biológicos:
Regula la actividad proteica.
En ENZIMAS puede hacer que pase de activa a inactiva.
El que se adicionen o se escindan grupos fosfato se produce como respuesta a señales específicas.

Características químicas, Geometría y distribución espacial de los enlaces que forman las cadenas laterales
Importante
Plegamiento de la proteínas y relación con otras moléculas

Tamaño y forma de las cadenas laterales condicionan el tipo de interacciones que pueden darse con otros grupos funcionales.
Cadena alifática va a influir sobre la hidrofobicidad general
Proximidad en la estructura tridimensional condiciona la situación de los residuos de aa



Colágeno

MODIFICACIONES QUÍMICAS DE LOS AMINOÁCIDOS





Encefalinas



Carbono alfa: átomo de carbono
Grupo de carboxilo (-COOH)
Grupo amino (-NH2)y un átomo de hidrogeno.
Radical o cadena lateral:
Sirve para diferenciar los veinte aminoácidos

Prolina
estructura cíclica y un grupo amino secundario


Características estructurales comunes

Prolina
Un solo átomo de hidrógeno en su cadena lateral tiene mayores posibilidades de giro
Glicina
LOS AMINOáCIDOS SE CLASIFICAN POR LAS CARACTERISTICAS DE SU CADENA LATERAL
La unión covalente hace que los grupos funcionales amino y carboxilo de todos los aminoácidos, se modifiquen,menos el primero y el último.

covalente

carbono alfa tiene cuatro sustituyentes distintos, por lo que es un carbono quiral
EXCEPTO Glicina


Aminoácidos presentan enantiomeros
AA que forman a proteínas son L


Existen formas D en algunos péptidos que forman parte de la composición de las paredes bacterianas ,









Cadenas laterales condicionan
Solubilidad en agua
Reactividad
Tipo de interacciones no covalentes.


cadenas laterales
FUNCIONES
Precursores de sustancias biológicas que contiene nitrógeno
Grupo hem
Nucleótidos
Coenzimas
Hormonas
Neurotransmisores

CATECOLAMINAS
ACTÚAN
Hormonas
Neurotransmisores
TIROSINA
AMINOÁCIDOS
FUNCIONES
AMINOÁCIDOS
PÉPTIDOS
DE INTERÉS BIOLÓGICO
Insulina
Formado por 2 cadenas unidas por puentes disulfuro
Actúa en el metabolismo de los carbohidratos
Se sintetiza como una molécula de proinsulina
Se activa mediante la hidrolisis de 2 pequeños segmentos de aminoácidos
Insulina de diferentes especies revelan residuos indispensables para la función.
AMINOÁCIDOS

Los aminoácidos son un grupo heterogéneo de moléculas que poseen unas características estructurales y funcionales comunes.


Existen 20 aminoácidos en el código genético


Otros se forman por modificaciones enzimáticas posteriores al proceso de traducción.


Se unen por enlaces covalentes formando largas cadenas de combinaciones y producen un gran numero de proteínas diferentes.


Péptidos a polímeros.








Oxitocina
Baja presión

Hipernatriemia
Hipotálamo



Osmorreceptores
Inducen a la secreción de vasopresina
Estimula la reabsorción de agua en los riñones
Vasopresina
Vasopresina y Oxitocina
Actúan como Neurotransmisores y hormonas
Son péptidos de 9 aminoácidos, con secuencia semejante (solo diferencian en 2 aminoácidos)
Ambos poseen 2 Cys formando un puente disulfuro




Los aminoácidos estrictamente hidrofóbicos:
Cys
Gly
D

L
se forman a partir
Racemasa
AMINOÁCIDOS Y ENLACE PEPTÍDICO

His
Comportamiento acido-base de las cadenas laterales
Ácido
Básico
Cadenas laterales
Poseen Grupos funcionales con carácter:
Lys Lisina
Arg Arginina
His Histidina
Asp Aspartato
Glu Glutamato
Cys Cisteína
Tyr Tirosina
pH fisiológico


Excepto
El estado de ionización de estas moléculas va a depender del valor de pKa

Ácidos y bases de Arrhenius:
Los ácidos liberan iones hidrógeno en agua.
Las bases liberan iones hidróxido en agua.
Brönsted-Lowry
AMINOÁCIDOS PRESENTAN CARÁCTER ÁCIDO BÁSICO
Grupo carboxilo ionizado
(carácter básico)
Grupo amino protonado
(carácter ácido)
Anfóteras


Tienen cadenas laterales alifáticas
COO-


Totalmente apolar y el es aminoácido iniciador de la síntesis de proteínas
Sulfhidrilo muy reactivo, formación de puentes de disulfuro
Se encuentra ionizadas a pH fisiológico


Tiene un grupo imidazol con un pK de 6

Los aminoácidos polares sin carga
Los aminoácidos ionizables a pH fisiológico
OH



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5

4
Descarboxilización del glutamato
Neurotransmisor con función inhibitoria
En fármacos reduce la ansiedad
Derivada de la Tirosina.

Neurotransmisor relacionado con Parkinson.

Aumenta frecuencia cardiaca

producir dilatación en los vasos sanguíneos renales.

Modificación postraduccional dependiente de vitamina K
Se encuentra en la protrombina(coagulación)
Con dos grupos carboxilo, fijan cationes Ca2+
4-hidroxiprolina
5-hidroxilisina
AA de proteínas que forman complejos con ácidos nucleicos
Pueden tener grupos:
Metilo
Acetilo
Fosfato

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Induce al parto
Contracción de músculos uterinos
Estimula flujo de leche en amamantamiento
PÉPTIDOS
DE INTERÉS BIOLÓGICO

Insulina

Vasopresina

Oxitocina

Otros
Control de la presión arterial, regulando el músculo liso.
Efecto antidiurético, al estimular la reabsorción de agua en los riñones
Retiene agua, aumenta presión arterial
Unidad primaria estructural de polipéptidos
Los AA se unen por una reacción de condensación entre el grupo carboxilo de un AA y el grupo amino, que produce la formación de un enlace amida.
Los AA de la cadena, se denominan residuos, por perdida de AGUA en la reacción.
Un mismo grupo funcional puede tener mayor o menor tendencia a ionizarse, dependiendo del entorno molecular.
Los valores de pKa de grupos laterales sirven de referencia para saber el intervalo de Ph en el que produce ionización.
Los estudios de difracción de rayos X: Linus Pauling y Robert Corey demostraron que es una Estructura plana y rígida
Colágeno
Histonas
GABA
Unidad estructural de una proteína
Secuencia primaria
Secuencia lineal
Determina estructura tridimensional de una proteína
Intermediarios de ciertas rutas metabólicas como:
Citrulina
Ornitina
carbono alfa tiene cuatro sustituyentes distintos, por lo que es un carbono quiral
EXCEPTO Glicina
Aminoácidos presentan enantiomeros
AA que forman a proteínas son L
Existen formas D en algunos péptidos que forman parte de la composición de las paredes bacterianas ,
AA presentan carbonos Asimétricos en las cadenas laterales
Estabilizan la estructura tridimensional de las proteínas, que se mantienen por interacciones no covalentes, haciéndolas menos susceptibles a la degradación.
En algunas proteínas existen los dos diferentes tipos de puentes disulfuro.
Inmunoglubulina G.
Dos residuos de Cisteina pueden unirse covalentemente, por un proceso de oxidación.
Puede ser Intercatenaria o Intracatenarias.
No son habituales en proteínas intercelulares : se encuentran en ambiente reductor del citosol.
Se producen en el lumen del RE.
Entidades de coordinación
Un átomo central (el metal)
conjunto de átomos denominados ligandos
Además de los 20 aminoácidos determinados, existen otros aminoácidos modificados que
Aminoácidos
no estándares juegan un papel importante en funciones biológicas.
Átomos de cadenas laterales más largas que Alanina
Conformación alterna
Más favorable desde el punto de vista energética
Sustituyentes se colocan en la posición que dejan los del átomo siguiente
Conformación alineada
Los azúcares se pueden unir de forma covalente a las proteínas mediante enlaces:
O-glucosídico:
El carbono anomérico del azúcar reacciona con el OH de una Serina o Treonina
N-glucosídico:
Unión con el grupo amino de la Asparagina.
Grupos funcionales se modifican:
pH
Sales
Los aminoácidos son un grupo heterogéneo de moléculas que poseen unas características estructurales y funcionales comunes.
Existen 20 aminoácidos en el código genético
Otros se forman por modificaciones enzimáticas posteriores al proceso de traducción.
Se unen por enlaces covalentes formando largas cadenas de combinaciones y producen un gran numero de proteínas diferentes.
Péptidos a polímeros.
La unión covalente a proteínas

Cationes divalentes (Mg, Ca, Zn)

Algunos metales de transición (Fe, Cu, Ni, etc)