Amino Ácidos1

AMINOÁCIDOS POLIPÉPTIDOS Y PROTEÍNAS.

AMINOÁCIDOS.

1. Clasificación. Según la posición del grupo amino en la cadena con respecto al carboxilo los aminoácidos se clasifican en , , , , y así sucesivamente. Aunque la designación con letras griegas es la forma más usada, la nomenclatura IUPAC emplea números para señalar el sitio donde se encuentra el grupo amino.

Se conocen más de 700 aminoácidos naturales, de ellos 20 están presentes en las proteínas. Todos los aminoácidos proteicos son , y todos menos la prolina poseen un grupo amino primario. El único aminoácido aquiral es la glicina. Con respecto a su átomo de carbono todos los aminoácidos de las proteínas tienen configuración L, cuya estereoquímica es semejante a la del L-(-)-gliceraldehído. Por consiguiente se llaman L-aminoácidos.

1.1. Aminoácidos esenciales. Aunque los humanos poseen la capacidad de biosintetizar algunos aminoácidos, aquellos que deben incluirse en nuestros requerimientos dietéticos se llaman aminoácidos esenciales y están señalados con un asterisco.

1.2. Aminoácidos con cadenas laterales no polares o hidrofóbicas. Pertenecen a este grupo la glicina, la prolina y:

CHR CO2

NH3

NH H

CO2

Estructura general de un -aminoácido. Prolina Glicina (aquiral)

H

C CO2H

NH3

NH3

CO2

H3NCH2CH2CH2CO2

H3NCH2CH2CO2

Ácido 1-aminociclopropanocarboxílico,este -aminoácido es el precursor biológico del etileno en las plantas.

Ácido 3-aminopropanoico o-alanina, es un constituyente de la coenzima A.

Ácido 4-aminobutanoico o ácido-aminobutírico (GABA), está implicado en la transmisión del impulso nervioso.

Metinina (M) * Fenilalanina (F) * Triptófano (W) *

NH3

CHCO2CH3SCH2CH2

NH3

CHCO2CH2

NH3

CHCO2CH2

N

CH3 CHCO2

NH3

CH3CH2CH CHCO2

NH3CH3NH3

CHCO2(CH3)2CH

NH3

CHCO2(CH3)2CHCH2Alanina (A) Valina (V) * Leucina (L) * Isoleucina (I) *

Ácido aspártico (D) Ácido glutámico (E)OCCH2CH2 CHCO2

NH3O

OCCH2 CHCO2

NH3O

Aminoácidos, polipéptidos y proteínas

1.3. Aminoácidos con cadenas laterales polares o hidrofílicas.

1.4. Aminoácidos hidrofílicos ácidos.

1.5. Aminoácidos hidrofílicos básicos.

2. Comportamiento ácido-base de los aminoácidos. Basándose en que los aminoácidos son muy polares, que descomponen antes de llegar a fundir y resultan ser muy solubles en agua pero prácticamente insolubles en disolventes orgánicos apolares, se pueden atribuir estas propiedades a que ellos forman sales internas conocidas como zwitteriones. El equilibrio que se expresa en la siguiente ecuación se encuentra muy desplazado hacia el zwitterión.

Debido a que los aminoácidos contienen un grupo ácido (H3N⊕) y otro básico (CO2⊖) son

anfóteros. En la curva de valoración se puede observar que en medio fuertemente ácido la especie que predomina es R-H3N⊕CHCO2H. Cuando el pH aumenta, se libera un protón de esta especie. Sabemos qué un ion amonio típico tiene un pKa 9, en tanto que, un ácido carboxílico característico posee un pKa 5. Por las fuerzas relativas de los ácidos R-H3N⊕ y RCO2H, se puede afirmar que a pKa1 se produce la desprotonación del grupo carboxilo, mientras que a pKa2

la desprotonación ocurre con la liberación del hidrógeno del nitrógeno del zwitterión.

5-2

H2NCCH2 CHCO2

NH3O

H2NCCH2CH2 CHCO2

NH3O

HOCH2 CHCO2

NH3

CH3CH CHCO2

NH3OH

Asparragina (N) Glutamina (Q) Serina (S) Treonina (T)*

HSCH2 CHCO2

NH3

Cisteína (C)CH2 CHCO2

NH3

HO

Tirosina (T)

H2NCNHCH2CH2CH2 CHCO2

NH3NH2

H3NCH2CH2CH2CH2 CHCO2

NH3CH2 CHCO2

NH3N

NH

Lisina (K) Arginina (R) Histidina (H)* * *

CO

OCH

NH3

RCOH

OCH

NH2

R

-Aminoácido Zwitterión


Curva de valoración de un aminoácido.

2.1. Punto isoeléctrico (pI). Es el pH en el cual el aminoácido no posee carga neta, en el pI la concentración del zwitterión es máxima.

Propiedades ácido-base de los aminoácidos de cadena lateral neutra.Aminoácido. pKa1 PKa2 pIGlicina. 2.34 9.60 5.97Alanina. 2.34 9.69 6.00Valina. 2.32 9.62 5.96Leucina. 2.36 9.60 5.98Isoleucina. 2.36 9.60 6.02Metionina. 2.28 9.21 5.74Prolina. 1.99 10.60 6.30Fenilalanina. 1.83 9.13 5.48Triptófano. 2.83 9.39 5.89Asparragina. 2.02 8.80 5.41Glutamina. 2.17 9.13 5.65Serina. 2.21 9.15 5.68Treonina. 2.09 9.10 5.60

5-3

pKa2 = 9.6

pKa1 = 2.3

pI

pH

Equivalentes de base añadidos

CO

OCH

NH3

RCOH

OCH

NH3

R CO

OCH

NH2

R+ H

_ H _ H

+ H

Especie presente en ácido fuerte

Especie presente en base fuerte

Zwitterión especiepredominante en disoluciones cercanas a la neutralidad


Propiedades ácido-base de los aminoácidos con cadenas laterales ionizables.Aminoácido. pKa1 pKa2 pKa3 pIÁcido aspártico. 1.88 3.65 9.60 2.77Ácido glutámico. 2.19 4.25 9.67 3.22Tirosina. 2.20 9.11 10.07 5.66Cisteína. 1.96 8.18 10.28 5.07Lisina. 2.18 8.95 10.53 9.74Arginina. 2.17 9.04 12.48 10.76Histidina. 1.82 6.00 9.17 7.59

3. Síntesis de aminoácidos.

3.1. Síntesis de -aminoácidos por sustitución nucleofílica bimolecular del halógeno por amoniaco en los ácidos -halocarboxílicos.

Reacción de Hell-Volhard-Zelinsky para preparar al -haloácido. Debido a que la forma enol en los ácidos carboxílicos es bastante menor que en los aldehídos y las cetonas, es necesario catalizar la reacción con una pequeña cantidad tricloruro de fósforo, para la introducción del sustituyente halógeno en el carbono del ácido carboxílico.

3.2. Síntesis de Strecker. En el primer paso, un aldehído reacciona con el ion cianuro en presencia de amoniaco o de una sal de amonio, y genera un -aminonitrilo con un átomo de carbono más que el aldehído. Compare este paso con la obtención de iminas del inciso 3.6. y con el inciso 3.5. de obtención de cianohidrinas, en el apartado de aldehídos y cetonas, en las notas de curso de química orgánica II.

5-4

Ácido 2-bromopropanoico (D,L)-Alanina (65-70%)

+ BrNH4BrCC

H3CH

O OHNH3

NH3

+

+C

CH CH3

O O

H3N Br

HH3N

H3N C

C

CH3H

OOH2O

RCHCO2H

H

+ Br2 RCHCO2H

Br+ HBr

PCl3

Ácido carboxílico Ácido-bromocarboxílico

CR H

O+ H2N H

OH

CNH2

RH

CR H

NH+ H2O


Imina -aminonitrilo

La hidrólisis básica o ácida del -aminonitrilo produce al -aminoácido. Vea los subincisos b y c del inciso 2.6. del apartado ácidos carboxílicos y derivados, en las notas de curso de química orgánica II.

3.3. Síntesis de Gabriel. Vea el inciso 2.6. de aminas, en las notas de curso de química orgánica II.

4. Reacciones de los aminoácidos. Los aminoácidos experimentan tanto las reacciones características del grupo amino como las del ácido carboxílico.

4.1. Acilación del grupo amino. En la formación de amidas se puede emplear trietilamina como nucleófilo y acetona como solvente.

-Aminoácido Anhídrido acético N-Acetilaminoácido (90 %) Ácido acético

¿Porqué los aminoácidos y las aminas primarias sólo experimentan monoacilación?

En virtud de la deslocalización por resonancia del par no compartido del nitrógeno en la amida, el carácter nucleofílico de ésta es considerablemente menor que en la amina inicial. Por esto sólo se obtienen productos monoacilados de aminoácidos y aminas primarias.

4.2. Esterificación del carboxilo. El cloruro de hidrógeno gaseoso actúa como catalizador, y en tal condición el grupo amino está como (-NH3

⊕) sin causar interferencia en la esterificación.

-Aminoácido Etanol Éster etílico del -Aminoácido (90 %)

5-5

+NH2

C CNH

ROH

H OHC

R H

NH+ C N

NH

CCNR

H

CCH3

OH

O

+ CCH3

O

OCO

C

O

OCH3

CH3+ CHR

NH

CO

OHC

O

CH3

+CHR

NH2

CO

OH

R CH CO

OH

OH

HCH3CN

N COOH

R H

H

CH3

O

N COOH

R H

CH3

H

O

CH3 Cl

O

+ N COOH

R H

H

H

CHR

NH3

CO

O

HCl+ CH3CH2OH CHR

NH3

CO

O CH2CH3


4.3. Reacción con la ninhidrina. Los aminoácidos primarios reaccionan con la ninhidrina y generan el mismo compuesto de color violeta. La prolina por ser un aminoácido secundario da un compuesto de color naranja.

Ninhidrina Colorante violeta

Mecanismo probable de la reacción de los -aminoácidos con la ninhidrina.

5. Algunas reacciones biológicas que implican aminoácidos.

5.1. Producción de ácido glutámico. Debido a que la mayoría de los organismos lo puede biosintetizar a partir de amoniaco y ácido -cetoglutárico, el ácido glutámico no es esencial. Durante la síntesis se genera una imina que actúa como intermediario. La

5-6

O

O

OH

OH2 + H3NCHCO2

R

+ OH

O

O

N

O

O

+RCHOCO2H2O4

+

OHO

O

H

NH2O

O

O

+

O

O

H

O

O

NColorante violeta

+

H3NCHCO2

R

O

O

OH

OH

O

O

O

H2OO

O

NCHCO2

R

O

O

N OCCH

R O

H OH O

O

H

N CHR+ CO2 OH+

O

O

H

N CHR

O

O

H

NH2H2O+ RCHO


reducción de la imina genera el centro estereogénico, dando sólo ácido L-glutámico. El ácido -cetoglutárico se produce en el ciclo de Krebs por descomposición metabólica de carbohidratos, grasas y proteínas. El ácido L-glutámico es un intermediario clave en la biosíntesis de otros aminoácidos, por un proceso de transaminación.

Ácido -cetoglutárico Amoniaco Ácido L-Glutámico

5.2. Transaminación enzimática.

5.2.1 Primer paso del mecanismo de la transaminación. La amina del L-glutamato reacciona con el carbonilo de la cetona del piruvato y genera una imina.

5.2.2 Segundo paso. La transferencia del protón catalizada por una enzima provoca la migración del doble enlace, así ocurre el rearreglo de la imina generada en el primer paso y se obtiene la imina transpuesta isómera.

5.2.3 Tercer paso. La hidrólisis de la imina isómera da L-alanina y -cetoglutarato.

5-7

HO2CCH2CH2CCO2H

O+ NH3

Enzimas

Agentes reductores HO2CCH2CH2CHCO2

NH3

HO2CCH2CH2CHCO2

NH3

CH3CCO2H

O

+ HO2CCH2CH2CCO2H

O

+Enzimas

CH3CHCO2

NH3

Ácido pirúvico Ácido L-glutámico L-Alanina Ácido -cetoglutárico

O2CCH2CH2

CHO2C

NH3 +CO2

CCH3

OO2CCH2CH2

CHO2C

NCH3

CCO2

L-Glutamato Piruvato Imina

O2CCH2CH2

CO2C

NCO2

CCH3

H

O2CCH2CH2

CO2C

NCH3

CCO2H

Base H ácido

Imina Imina transpuesta

Imina transpuesta

H3NCO2

CCH3

HCCO2

NO2C

CO2CCH2CH2

CH3H + H2O

O2CCH2CH2

CO2C

O +

-Cetoglutarato L-Alanina


5.3 Fenilcetonuria. La deficiencia enzimática para lograr la transformación de la L-fenilalanina en L-tirosina ocasiona la acumulación de ácido fenilpirúvico, y éste puede causar retraso mental. Esta anomalía metabólica es conocida como enfermedad PKU y puede detectarse con un ensayo muy sencillo de aplicación rutinaria en los recién nacidos. La fenilcetonuria no se cura pero se puede controlar restringiendo la ingestión de alimentos que contengan fenilalanina. En la práctica esto no significa evitar por completo las comidas que como la carne y la leche son ricas en fenilalanina. En los recién nacidos se puede sustituir la leche materna o maternizada por leche sintética formulada con soya.

5.4. Descarboxilación de aminas. La descarboxilación de la histidina produce histamina, este compuesto es un potente vasodilatador que encuentra normalmente en los tejidos, y se forma en cantidades enormes bajo condiciones de conmoción traumática. La histamina es responsable de muchos de los síntomas asociados con la fiebre del heno y otras alergias. Los antihistamínicos bloquean la acción de la histamina y alivian los síntomas alérgicos.

5.5. Generación de neurotransmisores. Varios neurotransmisores en extremo importantes se forman por la descarboxilación y modificación estructural de la L-tirosina. La deficiencia de dopamina produce la enfermedad de Parkinson.

5-8

Histidina Histamina

NCH2CHCO2

N NH3H

NCH2CH2NH2

NHCO2

Enzimas

HO CH2 CNH3

CO2H

HO

HO CH2 CNH3

CO2H

Tirosina 2,3-Dihidroxifenilalanina (L-dopa)

HO CH2CH2NH2

HO

Dopamina

HO CH2 CCH2NHCH3

OHH

HO

Epinefrina (adrenalina)

HO CH2 CCH2NH2

OHH

HO

Norepinefrina (noradrenalina)


6. Electroforesis. La electroforesis es un método de separación y purificación que se basa en el movimiento de partículas cargadas en un campo eléctrico. El medio utilizado puede ser una capa de acetato de celulosa humedecida con un tampón en solución acuosa a un pH concreto. Los extremos opuestos de la capa se colocan en compartimentos distintos, y se conecta cada uno a una fuente de corriente eléctrica continua mediante un electrodo. Si la disolución tampón es más ácida que el punto isoeléctrico del aminoácido, este tendrá carga neta positiva y migrará hacia el electrodo cargado negativamente. Inversamente cuando el tampón es más básico que el pI del aminoácido, el aminoácido tendrá carga neta negativa y migrará hacia el electrodo cargado positivamente. Cuando el pH del tampón corresponde al pI, el aminoácido carece de carga neta y permanece en su posición original.

Si se somete a electroforesis a pH = 6.0 una mezcla de ácido aspártico, alanina y lisina cuyos puntos isoeléctricos son respectivamente 2.8, 6.0 y 9.7; el ácido aspártico migra hacia el electrodo positivo, la alanina se queda en el origen y la lisina se desplaza migra hacia el electrodo negativo.

La electroforesis se usa principalmente para analizar mezclas de péptidos y de proteínas, más que para aminoácidos, pero en ambos casos se aplican principios análogos. A un pH dado dos péptidos tendrán propiedades ácido-base ligeramente distintas y cargas netas levemente diferentes. Así sus desplazamientos en el campo eléctrico serán de magnitudes diversas. Típicamente el medio para separar péptidos y proteínas es el gel de poliacrilamida, por lo cual a esta técnica se le conoce como electroforesis en gel.

Es conveniente hacer notar que entre dos especies que poseen la misma magnitud de carga, se desplaza más lentamente aquella que posea mayor masa. En el movimiento también interfiere el arreglo o forma de disposición espacial del polímero. El empleo del detergente dodecil sulfato sodio (SDS) provoca el despliegue de las proteínas, y al mismo tiempo las porciones lipófilas se asocian al SDS, así se asegura que todas las moléculas de proteínas tengan carga negativa y migren hacia el electrodo positivo. Por lo anterior en la electroforesis en gel con SDS se pueden separar y analizar las proteínas de una mezcla, en función a su peso molecular.

5-9

AlaninaLisina

Ácido aspártico Alanina Lisina(anión monovalente) (zwitterión) (catión monovalente)

CH3CHCO2

NH3

O2CCH2CHCO2

NH3

H3N(CH2)4CHCO2

NH3

Ácidoaspártico


POLIPÉPTIDOS Y PROTEÍNAS.

7. Polipéptido, proteína y enlace peptídico. Un polipéptido es un biopolímero que contiene menos de 50 aminoácidos, en tanto que, una proteína está constituida por una cadena más larga. Al enlace tipo amida que une a dos aminoácidos se le denomina enlace peptídico.

7.1. Utilidad de los polipéptidos. Los polipéptidos actúan principalmente como hormonas o mensajeros químicos, pero pueden actuar como antibióticos. Recientemente han descubierto especies de polipéptidos que previenen las infecciones en las heridas de ciertas variedades de ranas, que conviven en charcas con microorganismos patógenos. Esto ha despertado el interés de los investigadores para aislar y purificar dichos productos naturales. La investigación también se ha orientado hacia la síntesis de polipéptidos análogos, o efectuar modificaciones en los productos naturales, con el fin de desarrollar nuevos fármacos con mejores características antibióticas. A continuación se citan algunas acciones hormonales.

La hormona angiotensina está compuesta por ocho aminoácidos, y con su presencia en el plasma sanguíneo se regula la presión arterial.

La oxitocina es una hormona secretada por la glándula pituitaria que estimula las contracciones uterinas durante el parto.

La insulina es un polipéptido compuesto por dos cadenas. La primera sucesión contiene 21 aminoácidos, mientras que la otra posee 30 unidades. Cuando islotes de Langerhans disminuyen o anulan su producción de insulina, se desarrolla un estado patológico en el metabolismo de la glucosa denominado diabetes.

El pentapéptido leucina-encefalina es un componente de las endorfinas. Estas sustancias se generan en el cerebro como respuesta a ciertos estímulos, su acción produce analgesia intrínseca y sensaciones de placer.

7.2. Acción de las proteínas en la fisiología de los seres vivos. Las proteínas se usan con diferentes propósitos, dentro de sus múltiples aplicaciones se puede destacar:

La actividad enzimática que disminuye la energía de activación necesaria para alcanzar el estado de transición. Así es posible llevar a cabo las transformaciones bioquímicas en condiciones exiguas de temperatura, presión, reactividad y pH. Como resultado de lo anterior se logran las condiciones apropiadas para el buen funcionamiento y homeostasis de los seres vivos.

Su función resulta ser crítica en reconocimiento de cualquier especie extraña invasora. Esto hace que el sistema inmunológico sea bastante eficiente en la prevención de enfermedades.

Las inigualables propiedades que como materiales estructurales presentan. Es pertinente resaltar la selectividad que como pared celular ejerce.

5-10


8. Clasificación de las proteínas. De acuerdo a su composición se pueden señalar dos grupos, las proteínas simples que al ser sometidas a hidrólisis producen únicamente aminoácidos, y las proteínas conjugadas que al hidrolizarse producen aminoácidos y otros productos.

Clasificación de las proteínas conjugadas.Clase. Nombre. Grupo prostético. % de prostético.Glicoproteínas. -Globulina. Carbohidrato. 10

Carboxipeptidasa. Carbohidrato. 17Interferón. Carbohidrato. 20

Lipoproteínas. -Lipoproteína plasmática. Grasas, colesterol. 80Nucleoproteínas. Proteínas ribosómicas. Ácido ribonucleico. 60

Virus del mosaico del tabaco. Ácido ribonucleico. 5Fosfoproteínas. Caseína. Ésteres de fosfato. 4Metaloproteínas. Ferritina. Óxido de hierro. 23

Hemoglobina. Hierro 0.3

Por su forma tridimensional las proteínas pueden ser: Proteínas fibrosas. Si sus cadenas polipeptídicas están dispuestas en forma de fibras largas, y debido a su resistencia e insolubilidad, la naturaleza las utiliza para formar materiales estructurales como tendones, pesuñas cuernos y músculos. Proteínas globulares. Generalmente están arrolladas en disposiciones compactas y casi esféricas, suelen ser solubles en agua y se mueven dentro de las células.

Clases conformacionales de las proteínas.Clase. Nombre. Utilidad en la naturaleza.Proteínas fibrosas. Colágeno. Tejido conectivo, tendones.

-Queratina. Pelo, cuernos, piel, uñas.Elastina. Tejido conectivo elástico.

Proteínas globulares. Insulina. Controla el metabolismo de la glucosa.Lisozima. Enzima hidrolítica.Ribonucleasa. Enzima que controla la síntesis de RNA.Albúminas. Proteínas coagulables con calor.Inmunoglobulinas. Participan en la inmunorrespuesta.Mioglobina. Participa en el transporte de oxígeno.

Funciones biológicas de las proteínas.Tipo de proteína. Función y ejemplos.Enzimática. Son catalizadores biológicos: ribonucleasa, quimotripsina y lisozima.Hormonal. Regulan los procesos corporales: insulina, oxitocina, angiotensina.Protectora. Combaten infecciones: inmunoglobulinas, anticuerpos e interferón.De almacenamiento. Depósitos de nutrimentos: caseína, albúmina.Estructural. Son constituyentes de las estructuras: elastina, colágeno y queratina.De transporte. Participan en la transferencia de O2: hemoglobina y mioglobina.

5-11

10 shift X ! 3'628,800


Las hormonas pueden ser: Proteicas (adenocorticotrópica, somatotropina, luteinizante). Esterodeas (progesterona, testosterona, cortisona). Amínicas (epinefrina, tiroxina, triyodotironina).

8.1. Cofactor, apoenzima, holoenzima y coenzima. Se conocen aproximadamente 2000 enzimas y casi todas son proteínas globulares. La mayoría de las enzimas tienen una pequeña parte prostética llamada cofactor, a la porción proteica se le denomina apoenzima, y la combinación del cofactor con la apoenzima recibe el nombre de holoenzima. Sólo las holoenzimas presentan actividad biológica, ni el cofactor ni la apoenzima por si mismos catalizan las reacciones. Los cofactores pueden ser iones inorgánicos, como el Zn2, o pequeñas moléculas orgánicas llamadas coenzimas. Muchas coenzimas son vitaminas.

8.2. Vitaminas y su función enzimática.

Vitaminas hidrosolubles. Función enzimática. Síntomas de deficiencia.Ácido ascórbico (C). Hidroxilasas. Sangrado de encías, equimosis.Tiamina (B1). Reductasas. Fatiga, depresión.Riboflavina (B2). Reductasas. Labios partidos, piel escamosa.Piridoxina (B6). Aminotransferasas. Anemia, irritabilidad.Niacina. Reductasas. Dermatitis, demencia.Ácido fólico (M). Metiltransferasas. Anemia megaloblástica.Cianocobalamina (B12). Isomerasas. A. megaloblástica, neurodegeneración.Ácido pantoténico. Aciltransferasas Pérdida de peso, irritabilidad.Biotina (H). Carboxilasas Dermatitis, anorexia, depresión.Vitaminas liposolubles.

A. Visual. Ceguera nocturna, resequedad cutánea.D. Metabolismo del Ca. Raquitismo, osteomalacia.E. Antioxidante. Hemólisis de glóbulos rojos.K. Coagulación Hemorragias, coagulación lenta.

8.3. Estructura de las proteínas. Existen cuatro niveles para describir a las proteínas:

Estructura primaria. Especifica la secuencia de unión de los aminoácidos.

Cálculo del número de arreglos posibles de acuerdo a la estructura primaria del polipéptido. De los veinte aminoácidos de origen natural se constituye un decapéptido, el cálculo se realiza:

Sí se determinan los aminoácidos que contiene el decapéptido, se reduce el número de estructuras posibles a factorial de diez. En la calculadora se realizan las siguientes operaciones:

5-12

20 Xy 10 =1.024 x 10132010 = 1.024 x 1013


Estructura secundaria. Se refiere al patrón regular de orientación de los segmentos del esqueleto peptídico.

Estructura secundaria helicoidal de la - queratina.

Estructura terciaria. Describe la forma en que está arrollada la molécula entera de proteína para asumir su configuración tridimensional global.

Por desnaturalización las proteínas globulares pierden su configuración tridimensional específica y adquieren un arreglo aleatorio, así su estructura terciaria se modifica. Con esto, se alteran significativamente las propiedades y funciones de las proteínas. La desnaturalización puede ocurrir por ligeros incrementos en la fuerza iónica, cambios mínimos de pH, tratamientos térmicos leves o adición de pequeñas cantidades de sustancias como el etanol. La estructura primaria del polipéptido permanece, debido a que la desnaturalización ocurre en condiciones tan suaves que no se ven afectados los enlaces covalentes.

Estructura cuaternaria. Se refiere a la forma en que se agrupan varias moléculas de proteínas para constituir grandes agregados estructurales.

8.4. Clasificación de las enzimas.

Clase principal. Subclase. Reacción que cataliza.Hidrolasas. Lipasas. Hidrólisis de un grupo éster.

Nucleasas. Hidrólisis de un grupo fosfato.Proteasas. Hidrólisis de un grupo amida.

Isomerasas. Epimerasas. Epimerización de un centro estereogénico.Ligasas. Carboxilasas. Adición de CO2.

Sintetasas. Formación de un nuevo enlace.Liasas. Descarboxilasas. Pérdida de CO2.

Deshidrasas. Pérdida de H2O.Oxidorreductasas. Deshidrogenasas. Introducción de un enlace y eliminación de H2.

Oxidasas. Oxidación.Reductasas. Reducción.

Transferasas. Cinasas. Transferencia de un grupo fosfato.Transaminasas. Transferencia de un grupo amino.

5-13

CNC

NC

C

N

CC

N

C C CC

N

CC

N

CC

N

C NC

CC

N

CC

N

CC

N

C NC

CC

N

CC

N

CC

N

C NC


8.5. Efecto de las condiciones de la reacción sobre la función enzimática. Muchas reacciones son catalizadas por enzimas, pero sólo dentro de límites bastante estrechos de condiciones, las enzimas llevan a las reacciones a sus niveles máximos de eficiencia. Aunque la velocidad de la reacción generalmente aumenta con la temperatura, casi todas las enzimas se desnaturalizan con un tratamiento térmico enérgico. La acidez es muy importante en el desempeño de la función enzimática. Las enzimas digestivas del estómago actúan mejor en medio ácido (pH 1.5), mientras que las enzimas digestivas del intestino delgado prefieren condiciones alcalinas (pH 8).

La actividad enzimática de la enzima que causa la oxidación y el oscurecimiento en las manzanas cortadas, disminuye notoriamente conforme aumenta la acidez. Sí el pH se lleva a 3.5, la enzima pierde totalmente su capacidad catalítica. Por esta razón, el jugo de limón aplicado a la superficie de las manzanas recién cortadas impide que se obscurezcan.

8.6. Reconocimiento molecular. Los reactivos que se emplean en las transformaciones biológicas tienen que actuar dentro de una mezcla muy diversa de sustancias presentes en los seres vivos. Por tal motivo, es necesario que posean mayor peso molecular, más grupos funcionales y sitios estereogénicos. La mayor complejidad permite que unas moléculas sean capaces de atravesar las membranas celulares, mientras que otras bastante similares queden excluidas. Los distintos grupos funcionales, la configuración tridimensional global y la quiralidad, son las causas de la especificidad enzimática, en el reconocimiento del sustrato sobre el que actúa una enzima determinada.

La enzima se acopla al sustrato No sucede el acoplamiento

Como se puede observar en la siguiente figura, la enzima y el cofactor se acoplan al sustrato con una geometría bien definida.

5-14


Hidrólisis del enlace peptídico catalizada por quimotripsina.

5-15

O

O

NN

OH

OH

H

N

NHHN

NHO

H

NHOH R

O

Ácidoaspártico

Histidina

Serina

O

O

NN

OH

OH

O

R

NH

H

N

NHHN

NHO

Ácidoaspártico

Histidina

Serina

O

O

H

NN

OH

OH

HOO

R

NH

H

N

NHN

NHO

H

Ácidoaspártico

Histidina

Serina

O

O

NN

OH

OH

H

N

NHHN

NHO

H

NHN

R H R

O

Ácidoaspártico

Histidina

Serina

O

O

H

NN

OH

OH

O

RRN

NH

H

H

N

NHN

NHO

H

Ácidoaspártico

Histidina

Serina

HO

H

_ RNH2


Las líneas curvas representan a los segmentos que no intervienen en la reacción.8.7. NutraSweet o aspartame. En el curso de su investigación sobre el péptido gastrina el

químico James Schlatter, sintetizó el éster metílico del dipéptido de ácido aspártico y fenilalanina, que resulto ser un edulcorante 160 veces más dulce que la sacarosa. La gastrina es un estimulante natural de las secreciones gástricas.

5-16

H3NN

OCH3

O2C

O

OHH

H

H2N COOH

HHO2C

H2N COOH

C HH2

Ácido aspártico Fenilalanina Aspartame

Amino Ácidos1

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