AMINOÁCIDOS

AMINOÁCIDOS

Los aminoácidos son moléculas que contienen al menos 1 grupo amino y 1 grupo ácido, que suele ser un COOH, aunque puede haber excepciones. La taurina tiene un ácido .

La primera clasificación de los aminoácidos se basa en la posición relativa de los grupos ácido y amino.

El carbono al que está unido el ácido graso se llama , y a los demás,

Cuando el grupo amino está unido al este aminoácido se denomina - aminoácido. Si el amino está unido al , es un - aminoácido

Esta clasificación nos permite establecer que en el caso de los aminoácidos proteicos, todos ellos pertenecen a la serie . Los aminoácidos proteicos los clasificamos según su cadena lateral.

Al átomo de C al que están unidos el amino y el ácido, le quedan otros dos posibles enlaces que los ocupan 1 átomo de H y una cadena lateral (el triángulo grupo amino-ácido-H es común para todos los aminoácidos proteicos).

La clasificación más habitual establece 4 grupos:

aá. Hidrófobos o de cadena apolar

aá. Polares con carga neutra

aá. Aniónicos o ácidos

aá. Catiónicos o básicos

Los aminoácidos hidrófobos se caracterizan por tener cadenas laterales hidrocarbonadas con algún otro elemento como S o H  que mantiene la apolaridad. Aquí incluimos:

glicina

alanina

valina  con cadenas laterales alifáticas

leucina

isoleucina 

fenilalanina

triptófano con cadenas laterales aromáticas

metionina (con un S en su cadena lateral)

La hidrofobia es mayor cuanto más voluminosa sea la cadena lateral. En el caso de la glicina o glicocola, el más sencillo, aunque se considera dentro de los hidrófobos, realmente lo es muy poco, ya que predomina el carácter iónico de los grupos amino y carboxilo.

Dentro de los aminoácidos de cadena apolar, también está la prolina, un aminoácido especial, ya que es cíclico, con 3 metilos, pero uno unido al grupo amino, formando un ciclo. Esta característica interviene en las propiedades de las proteínas en las que en su constitución interviene la prolina.

La prolina puede llamarse también “iminoácido”.

Los aminoácidos con carga neutra contienen en sus cadenas laterales, grupos hidrófilos que aumentan su solubilidad, como por ejemplo los grupos OH de la serina, treonina o tirosina.

También son aminoácidos con carga neutra la cisteína, con un grupo tilo (SH), así como la asparagina y glutamina, amidas correspondientes a los ácidos aspártico y glutámico.

Los aminoácidos aniónicos o ácidos tienen en su cadena lateral un grupo ácido y son solamente 2, el ácido aspártico y el ácido glutámico, diferenciados porque el segundo tiene 1 metileno más en su cadena lateral.

Los aminoácidos catiónicos o básicos son 3, la histidina, lisina y arginina. Su carácter básico se lo deben a grupos nitrogenados de su cadena lateral, que están cargados positivamente.

Los aminoácidos tienen, además de su nombre, un código que es sus 3 primeras letras o una única letra, códigos usados para trabajar con secuencias de polipéptidos y proteínas.

Además de los 20 aminoácidos proteicos existen otros en las proteínas que derivan de estos, ya que se les introducen modificaciones una vez que la proteína ya está formada. Estas modificaciones tienen como objetivo adaptar más la proteína a su función y al medio ambiente en el cual tienen que desempeñar su función. Las modificaciones más frecuentes son:

Metilaciones: se producen sobre el N de las cadenas laterales, sobre todo en el caso de la histidina y lisina, pudiendo hacerlo en 2 y 1 posiciones respectivamente. Estos aminoácidos metilados son frecuentes en las proteínas musculares.

Acetilación: también se produce en el grupo amino, y es frecuente en el caso de la lisina. Es importante la acetil-lisina en el caso de las histonas

Hidroxilación: esta modificación es más frecuente en la prolina, en las posiciones 3  y 4. estas abundan en el colágeno.

Fosforilación: Aquí se une un grupo fosfato mediante enlace éster a un grupo OH de la cadena lateral de aminoácidos, por lo tanto los aminoácidos que se forman son los que tienen OH en su cadena lateral como la serina, teronina y tirosina.

Los tres son muy importantes ya que son reversibles, y regulan la actividad de muchas encimas, así como la transcripción de genes

Ciclación: la más común es la que se produce entre el grupo amino y el COOH de la cadena lateral del ácido glutámico. El resultante es el ácido piroglutámico, presente en el inicio de proteínas protectoras

Hipermodificaciones: destacan las hormonas tiroideas T3 y T4, que son dímeros iodados de la tirosina. También nos encontramos en la elastina de los tendones estructuras de cuatro residuos de lisina.

También hay aminoácidos no proteicos. Los hay los más comunes son:

Dentro de los- aminoácidos, tenemos muchos ejemplos ya que son intermediarios de los procesos de síntesis o degradación de aminoácidos proteicos, y por tanto se van a diferenciar de los proteicos, por ejemplo porque contienen 1 metileno más en la cadena lateral como en la homoserina respecto de la serina o la homocisteína respecto de la cisteína, otros que contienen un eslabón menos en la cadena lateral como en el caso de la ornitina respecto de la lisina.

Las primeras participan en el metabolismo de la cisteína y serina, mientras que la segunda participa en el ciclo de la urea.

Dentro de los - aminoácidos el más común es la - alanina, que es igual que la alanina, pero con el grupo amino situado sobre el C. Esta forma parte del ácido pantoténico, una viatamina.

Dentro de los - aminoácidos destacamos el - amino – butírico, abreviadamente “GABA”, que es un neurotransmisor.

Propiedades de los aminoácidos

Diferenciaremos: - isomería

- comportamiento anfótero

- absorbancia en el ultravioleta

- reacciones coloreadas de identificación

Con respecto a la isomería, en todos los aminoácidos proteicos excepto la glicina, el C es asimétrico. Esta característica provoca la existencia de al menos dos estereoisómeros para cada aminoácido, que van a ser D y L según tengan la cadena lateral a la derecha o a la izquierda.

La inmensa mayoría de los naturales son L – aminoácidos. Solamente nos encontramos trazas de aminoácidos D en las paredes celulares de bacterias en regiones muy determinadas, limitadas y minoritarias de las proteínas.

Que un aminoácido sea D o L va a condicionar el plegamiento de la proteína de la que forma parte.

Hay dos aminoácidos que poseen 2 centros quirales que son la treonina y la isoleucina, que tienen otro C también asimétrico, por tanto aquí, en estos aminoácidos va a haber 4 estereoisómeros posibles, 2 de la serie D y otros 2 de la serie L. Cuando existen dos estereoisómeros, el L nunca aparece, y se denomina “alo-”.

La absorbancia en ultravioleta aparece en la fenilalanina, tirosina y triptófano. a 280 nm se usan para determinar proteínas. El resto de los aminoácidos que no son aromáticos, absorben en el ultravioleta a 214 nm, y ya no son usados para determinar proteínas.

Reacciones coloreadas de identificación: los aminoácidos no son moléculas coloreadas, pero existen reactivos que dan lugar a compuestos coloreados cuando se unen a los aminácidos y que se usan para cuantificar estos mediante colorimetría.

De estos, el más usado es la nihidrina, que proporciona un color púrpura al reaccionar con todos los aminoácidos.

Se suelen separar los aminoácidos por otras técnicas, como por ejemplo cromatografía y después se identifican con la nihidrina.

El carácter anfótero de los aminoácidos es fundamental para entender su comportamiento en disolución, así como los sistemas de separación de estos.

Son electrolitos débiles. El grupo ácido y amino son ionizables. Los valores de pK oscilan entre 2 y 3 normalmente para el grupo ácido y entre 9 y 10 para el amino.

Cuando el pH es menor que el pK, los aminoácidos se encuentran totalmente protonados, y lo contrario sucede a pH inferior.

A un pH próximo a la neutralidad, el grupò ácido va a estar cargado (), y el amino estará también cargado () debido a sus pKs, y el aminoácido presenta carga neutra por compensación interna de las cargas positivas y negativas. A esta forma híbrida se le denomina ión híbrido o “zwitterion”.

Los aminoácidos que poseen un grupo ionizable en su cadena lateral, presentan un tercer pK, el . Aquí tenemos los aminoácidos básicos cisteína y tirosina.

El valor del depende del tipo de radical. Cuando es un ácido, este pK también es ácido (3 – 4). Cuando es una base, es básico (10 – 12).

Casos que nos encontramos según el pH del medio:

Cuando el pH es muy bajo, inferior al pK1, los aminoácidos están totalmente protonados ( COOH y).

Aumentando del pH, el aminoácido se disocia. El primer grupo que pierde el protón es el ácido, quedando como , y la molécula queda neutra ( y ). Como el pK1 oscila entre 2 y 3, a pH menor que pK1 el amino ácido estará en esta forma.

Aumentando más el pH se disocia el grupo amino, quedando la molécula con carga negativa ( y ). Esto se corresponde con el pK2, comprendido entre 9 y 10. A pH mayor a este, el aminoácido estará con esta forma.

Se define el punto isoeléctrico de un aminoácido como el pH en el cual la carga es neutra. Aquí se cumplen 2 condiciones: - la especie neutra es la predominante.

las 2 formas restantes esán en equilibrio con la forma neutra.

El punto isoeléctrico puede calcularse para el caso de los aminoácidos neutros como la media del pK1 y el pK2.

Aminoácidos con un tercer pK:

En los equilibrios ácido – base de estos, al igual que antes, si partimos de pH < pK1, y con un aminoácido ácido, tendremos el aminoácido totalmente protonado, a medida que aumentamos el pH, se produce la disociación de los grupos en orden creciente de sus pK’s: primero el ácido, después el ácido del radical, y por último el amino.

Con los aminoácidos básicos pasa casi lo mismo. Primero se disocia el grupo ácido, luego el amino, y luego el básico del radiacal, normalmente.

En los aminoácidos ácidos y básicos, el punto isoeléctrico se corresponde con la media de los 2 pK`s a ambos lados de la especie con carga neutra (pK1 y pKR en ácidos, y pK2 y pKR en básicos).

A pH próximo al punto isoeléctrico, la concentración del tercer grupo es muy baja, y no la tenemos en cuenta. Aquí, al igual que antes, en pH cercano al p.i., la forma neutra predomina, las de los lados están en equilibrio, y la otra se desprecia.

Todo esto es importante desde el punto de vista fisiológico ya que la actividad de muchas proteínas dependen del estado en el que se encuentren sus aminoácidos (disociados) así como las estructuras tridimensionales de las mismas.