DICROÏSME CIRCULAR i INFRARROJOS

DICROÏSME CIRCULAR i DICROÏSME CIRCULAR i INFRARROJOSINFRARROJOS

ELENA ECHARTEELENA ECHARTE

MARTA MANCEBOMARTA MANCEBO

DICROÏSME DICROÏSME CIRCULARCIRCULAR

• Es basa en l’estudi de l’absorció diferencial de la llum polaritzada per part de les molècules assimètriques (òpticament actives).

Fenomen FísicFenomen FísicDicroïsme circularDicroïsme circular

• Tinguem en compte que es tracta d’ones electromagnètiques (component elèctric + magnètic)

COM POLARITZEM LA LLUM?COM POLARITZEM LA LLUM?

Dicroïsme circularDicroïsme circularFenomen FísicFenomen Físic

• La llum plana polaritzada pot ser definida com una superposició de les llums polaritzades circulars oposades (dreta-esquerra) d’igual amplitut i fase.

• Si la llum plana polaritzada atravessa un medi que presenta activitat òptica, les seves propietats canviaran degut a que el medi absorbeix els dos components circularment polaritzats de manera diferent.

QUE ÉS LA LLUM POLARITZADA?QUE ÉS LA LLUM POLARITZADA?


• Si agafem dues ones linials polaritzades iguals en plans perpendiculars i desfasades entre elles 90º (+90º o –90º) obtindrem una ona circular polaritzada.

OBTENCIÓ DE LA LLUM PLANA POLARITZADAOBTENCIÓ DE LA LLUM PLANA POLARITZADA


• Superposant l’ona circular obtinguda avançant 90º i retardant 90º en resulta una ona plana polaritzada.

1+1=11+1=1


• Si aquesta ona plana la fem passar per una molècula amb activitat òptica, les seves components circulars seran absorvides de diferent manera generant una ona el·líptica (el·lipticitat)

• El ratio de l’eix menor al major de l’el·lipsi, es defineix com la tangent de l’angle (angle d’el·lipticitat)

DE LA LLUM PLANA A L’EL·LÍPTICADE LA LLUM PLANA A L’EL·LÍPTICA


• En el rang de les en les que es dóna absorció hi haurà per cada longitud d’ona una absorció diferent pels 2 components i s’expressa en coeficient d’absorció L i R.

= L - R

BASE FÍSICA:BASE FÍSICA:

DICROÏSME

CIRCULAR

SI:

>0 +

<0 -El resultat d’aquesta absorció diferencial de la llum serà llum polaritzada el·lipticament.


EL·LIPTICITAT

= 2.303 (AL – AR) 180/4Π = 32.98 A deg

• Podem concloure que l’el·lipticitat és una conseqüència directa del CD, i es pot afirmar que és directament proporcional a aquest, concretament = 32.98CD

• Per comparar les hem de normalitzar:

mr = d ·

BASE FÍSICA:BASE FÍSICA:

Mc·l·nr

• mr El·lipticitat mitjana molar per residu.

• M pes molecular

• c [ ]

• l longitud de la ruta

• nr nºresidus

Absorvància


• Aquest cromòfor ha de ser assimètric pel que fa al seu comportament d’absorció (cromòfors quirals, cromòfors units a centres quirals, així com disposició quiral de cromòfors dins una estructura 3D com les hèlix).

Dicroïsme circularDicroïsme circularAplicacionsAplicacions

• Com en qualsevol fenòmen d’absorció, l’aparició de DC està lligat a la presència de grups químics particulars capaços d’absorvir la llum incident a una determinada (cromòfor).

• Determinació de l’estructura 2ària.de proteines

• Estructura 2ària.i super-2ària. de proteïnes de membrana

• Efecte de unió de drogues en les estructures secundàries de proteïnes.

• Canvis conformacionals induïts per lligand.

• Efectes de l’ambient en l’estructura de les proteïnes.


• Conformació de carbohidrats.

• Interaccions de proteïna- proteïna i proteïna-àc.nuclèic.

• Reconeixement de plegament.

• Estudi de metaloproteïnes que no tenen una estructura 2ària clara Ex: Selenoproteïnes

Metalotieneïnes


– Determinada en la regió espectral “UV-llunyans” (190-250nm)

– El cromòfor es l’enllaç peptídic.– Les estructures alfa-helix, làmina beta, i random

coil,donen cadascuna una forma i magnitud diferent d’espectre de DC.

– La fracció aproximada de cada estructura 2ària.pot venir determinada analitzant el seu espectre de DC com la suma de multiples fraccionals de cada espectre de referència per cada tipus estructural.


DETERMINACIÓ DE L’ESTRUCTURA 2ària:DETERMINACIÓ DE L’ESTRUCTURA 2ària:

• SRCD (font lluminosa diferent i més precís que CD) L’espectre podrà ser reconegut a menor longitut d’ona.

• Permetrà la identificació de canvis molt petits en l’estructura 2ària.

• Exemple d’sceening de compostos i el seu efecte en l’estructura 2ària.


DESENVOLUPAMENT I DESCOBRIMENT DE DROGUESDESENVOLUPAMENT I DESCOBRIMENT DE DROGUES

Dicroïsme circularDicroïsme circular

Podem observar com la forma recombinant d’un enzim, és diferent, pel que fa a la seva estructura 2ària a la proteïna natural.

(la proteïna recombinant no està correctament plegada)

RECONEIXEMENT DEL PLEGAMENT:RECONEIXEMENT DEL PLEGAMENT:

AplicacionsAplicacions

INFRARROJOSINFRARROJOS

InfrarrojosInfrarrojosFenomen FísicFenomen Físic

• Una altra eïna per a l’estudi de les estructures secundàries de les proteïnes és l’espectroscopia d’absorció d’ Infrarrojos.

• Aquesta tècnica es basa en mesurar la quantitat de radiació absorvida per les molècules en la zona dels infrarrojos .

Long. d’ona: 2.5-15 Long. d’ona: 2.5-15 m Freqüència: 4000-650 cmm Freqüència: 4000-650 cm-1-1

• L’assimetria molecular és també necessària per l’exitació per radiació d’IR.

• La seva absorció està restringida a compostos amb petites diferencies energètiques en els possibles estats vibracionals i rotacionals (no produeixen transcisions electròniques com els ultraviolats).

• L’energia emesa per cada enllaç dependrà del tipus de vibració d’aquest:– stretching (canvi en la distància)stretching (canvi en la distància)– bending (canvi en l’angle)– simètrica vs. no-simètrica


• L’espectre dels IR mesura la quantitat de radiació absorvida com a funció de la freqüència.

• Es consideraran els àtoms com a masses puntuals, unides per una “molla” amb una força constant k (llei de Hooke)


21

21c 2

1

mmmmk

v

InfrarrojosInfrarrojos

• Les vibracions d’stretching de molècules orgàniques tendeixen a caure en diferents regions de l’espectre dels infrarojos:

– 3700 - 2500 cm-1: X-H (X = C,N, O, S)– 2300 – 2000 cm-1: C X (X= C o N)– 1900 – 1500 cm-1: C=X (X = C, N ,O)– 1300 – 800 cm-1: C-X (X = C, N ,O)

Fenomen FísicFenomen Físic

Fenomen FísicFenomen FísicInfrarrojosInfrarrojos

αβ

PREGUNTES P.E.M.PREGUNTES P.E.M.

a) El DC es basa en l’estudi de l’Absorció diferencial de la llum polaritzada per part de molècules òpticament actives.

b) La llum artificial (bombeta) no necessita ser polaritzada.

c) a i b són certes

d) Podem obtenir una llum plana polaritzada superposant dues llums circularitzades oposades (dreta-esquerra) d’igual amplitut i fase.

e) a i d són certes.

1. Digues quines afirmacions sobre el dicroïsme circular (DC) són correctes:

a) Si una ona plana polaritzada la fem passar per una substància òpticament activa, les seves components circulars seran absorvides de manera diferencial i generaran una ona el·líptica.

b) Les λ utilitzades en el CD estan en el rang dels ultra-violats.c) El CD depen de la concentració de la mostra però és

independent de la distància que ha de recorrer la llum.d) L’el·lepticitat i el CD són directament proporcionals a raó de θ

(angle el·lepticitat) = 32.98 CDe) El ratio de l’eix menor al major de l’el·lipsi es defineix com la

tangent de l’angle θ.

2. Assenyala la frase falsa sobre el dicroïsme circular (CD).

a) 1, 2 i 3

b) 1 i 3

c) 2 i 4

d) 4

e) 1, 2, 3 i 4

3. Digues quines de les següents són aplicacions del dicroïsme circular (CD).

1) Efectes de la unió de drogues en l’estructura 2ària de les proteïnes.

2) Interaccions de prot-prot i prot-À.nucleics.

3) Estudi de metaloproteïnes que no tenen una estructura 2ària determinada.

4) Efectes de l’ambient en l’ambient de les prots.

a) L’assimetria molecular és també necessària per aquesta tècnica.

b) La vibració més important en els IR és la de “stretching” (canvis en la distància).

c) Aquesta tècnica basa el seu raonament físic en la llei de Hooke.

d) Depenent de la λ emesa per la molècula a estudiar podrem determinar aproximadament la seva estructura 2ària.

e) Totes les anteriors són certes.

4. Sobre la tècnica d’Espectroscopia per Absorció d’Infrarrojos (IR). Assenyala les respostes veritables.

a) La tècnica del dicroïsme circular permet determinar el percentatge de cada aminoàcid que conté una proteïna.

b) El dicroïsme permet veure una proteïna mal plegada (mutant) respecte a la wt.

c) La determinació dels percentatges de tipus d’estructures 2àries (α-hèlix, fulls β…) els determinem analitzant el seu espectre de DC com a suma de múltiples fraccionals de cada espectre de referència per cada tipus estructura.

d) Els IR no produeixen transcisions electròniques com els UV.

e) L’energia emesa per cada enllaç després d’aplicar-los IR dependrà del tipus de vibració que emeti: stretching, bending…

5. Assenyala la resposta incorrecta.

DICROÏSME CIRCULAR i INFRARROJOS

Documents

Transcript of DICROÏSME CIRCULAR i INFRARROJOS