AminoÁcidos Y Separación

Tema 3 Aminoácidos
Proteínas
Los aa son esenciales para obtener las proteínas, consideradas las biomoléculas más importantes, Las funciones que desempeñan son:
 La contracción muscular, miosina
 Generación y composición de estructuras, queratina.
Procesos de coagulación, trombina.
 Como catalizadores, enzimas
 Buen funcionamiento del sistema inmune, anticuerpos.
 Almacén de iones.
Estructura de los aminoácidos
Todas las proteínas están compuestas por 20aa.
Su estructura se compone por un carbono asimétrico, unido a un carboxilo COOH un grupo amino NH2, un H y un sustituyente R. La cadena R puede ser simple o compuesta. Todos los aminoácidos son α-aminoácidos excepto la prolina por su estructura. El grupo amino está unido al C α en este otro tipo el grupo amino está unido también al radical formando α-iminoácidos.




Además existen aminoácidos denominados no estándar que se generan por modificaciones de los aa estándar en la síntesis de prot. La forma zwiteriónica es la forma del aminoácido en disolución, es decir, la forma ionizada y esta tiene una carga neta de 0. El aminoácido en disolución se comporta como un dipolo porque tiene bien definidas las cargas y puede ceder y captar un protón, además es anfótero.




Propiedades Físico-Químicas
Todos tienen la capacidad de comportarse como esteroisómeros, dos compuestos químicos con composición idéntica pero con configuración diferente, son imágenes especulares. Son químicamente iguales, pero la posición de los grupos amino es distinta. Tienen la capacidad de desviar el plano de luz polarizada, se llaman isómeros ópticos. La mayoría se encuentran en la forma L pero también encontramos en D. En algunas bacterias. Además existe otra, la RS,
RD y SL


Todos los aminoácidos tienen isomería óptica y el número de centros quirales (carbonos asimétricos) nos da idea del número de isómeros.
Los aminoácidos con dos centros quirales son Isoleucina y Teroina.
A partir de este término nace Diasteroisómeros, dos compuestos idénticos que solo difieren en la posición de los sustituyentes de un Cα.
Clasificación de los aminoácidos según la naturaleza de su cadena lateral
Grupo 1: cadenas laterales hidrofóbicas, cisteína, glicina, alanina, valina, prolina, leucina, metionina e isoleucina.
>La cisteína es parcialmente hidrofóbica, por lo tanto se admite en el grupo de los hidrofílicos.
>Fenilamina y triptófano, son aminoácidos aromáticos.
>La cisteína y la metionina tienen azufre y pueden formar puentes disulfuro, importantes, para la estabilidad estructural.
>El aminoácido más pequeño es la Glicina:
Grupo 2: Tienen una cadena hidrofílica, Asparragina, glutamina, serina, treonina y tirosina (esta última pertenece a los aromáticos)
Grupo 3: Aromáticos: Su cadena lateral presenta anillos aromáticos, fenilamina, triptófeno y la tirosina. Estos aminoácidos presentan la capacidad de absorber luz en la región de U.V en 280nm. Se utiliza para determinar si hay o no prot en una muestra.
 Grupo 4: Acídicos, tienen una cadena lateral cargada negativamente y están presentes en los organismos que viven en medios con alta salinidad. Ácido aspártico y ác glutámico.
Grupo 5: Básicos que tienen una cadena lateral cargada positivamente. Lisina, arginina y histidina
Punto Isoeléctrico
Reacción del proceso de desprotonación y protonación.

A pH muy ácido el aa estaría en la forma 1 pero su tendencia sería de ceder protones para equilibrar. En la curva de titulación hay dos mesetas, la primera corresponde al equilibrio entre las dos primeras reacciones y la segunda al equilibrio entre los dos últimos estados. A partir de esta se define el pI es el pH para el cual la carga es nula, para el que tenemos la forma zwiteriónica.
Para calcular el pI se coge como referencia las formas más próximas a la zwiteriónica.
Técnicas de separación de aa
Técnicas cromatográficas, se emplea un soporte, fase estacionaria, y otro elemento, fase móvil. Tenemos distintos tipos de cromatografía.
*Fase móvil puede ser gaseosa o líquido.
*Fase estacionaria, puede ser de reparto, líquida o adsorción sólida.
Dependiendo de cómo interaccionan las fases:
*Cromatografía normal, cuando la polaridad de la f.m. es menor que la polaridad de la f.e.
*Cromatografía reversa, polaridad de la f.m. mayor que la de f.estacionaria.
Dependiendo del diseño.
*En columna, un cilindro de vidrio con resina (f.e.)
*En superficie plana, lámina de celulosa o gel de sílice.
Técnicas electroforéticas, consisten en someter la mezcla a un campo eléctrico, estas se separan en una lámina de gel de poliamida.
Cromatografía de columna
Cilindro con resina unido a un depósito con una solución tampón, Cuando abrimos la solución, cae y atraviesa la resina (iónica). Posteriormente se inyecta una mezcla de aminoácidos que son separados y desplazados por el tampón y quedando adheridos a la resina.
Si el aminoácido es muy electropositivo queda retenido por la resina, para desprenderlo se cambia el pH del tampón o se añade un catión desprendiéndolo de la resina.
Para separar los distinguidos en el cilindro se utiliza un sistema conectado a la columna de intercambio iónico. En la reacción al paso el orden de salida, según su electronegatividad es: Asp, Thr, Ser, Glu, Pro, Gly, Ala, Val, Cys, Met, Ile, Leu, Tyr, Phe, His, Lys, Nh4, Arg.
No tienen pigmentos, y para saber si tenemos, añadimos ninhidrinay calentamos a 100ºC unos 10’. Obtenemos un calor azul si hay aa. Después se mide la absorvancia a 595nm y se elabora un cromatograma para determinar que moléculas han salido y su concentración.
También existe HPLC, cartografía líquida de alta presión, el mismo sistema pero con resina comparte un cilindro de metal y a presiones muy altas. El resultado es mejor y se observa el tiempo que tarda en salir la molécula.
Cromatografía en una superficie
En capa fina, funcionan de distinta manera en base a la composición de la lámina.
Cromatografía en capa fina de reparto, la lámina es de celulosa que posee OH- f.e. que interaccionan con los aa y se prepara una mezcla de disolventes orgánicos polares. Con un cuentagotas se dibuja una línea de aa en un extremo y esta se sumerge en la mezcla. Al rato, los disolventes van ascendiendo y se ve como quedan los aa según su polaridad.
Cromatografía de capa fina de adsorción, la lámina es de gel de sílice deshidratada. En esta inyectamos aa en un lateral y como fase móvil utilizamos una solución binaria de disolventes polares orgánicos. Sumergimos y los aminoácidos se separan por su afinidad con los grupos cargados del gel de sílice.
Electroforesis
Técnica en la que se pueden separar moléculas aplicando un campo eléctrico. Utilizando una fuente de alimentación conectada a una cubeta de electroforesis, tanque con un tampón que conduce bien la electricidad, y un soporte, lamina de gel de polianilamida o agarosa, es muy similar a la cromatografía por superficie plana.
Podemos hacer una separación de aa en función de la carga neta o del peso molecular. En función del peso se manipulan las muestras para que todas tengan la misma carga. Para ello se utilizan detergentes como SDS sodio dodecil sulfato.
Principales aminoácidos no estándar
4-hidroxiprolina y 5-hidroxiprolina: colágeno
6-N-metil-lisina: miosina
Selenocisteína: tiene Se en lugar de S
Tienen un papel relevante como:
*Mensajes químicos
*Intermediearios entre reacciones
*Precursores de moléculas complejos.