Bioquímica I - Clase 1

BIOQUIMICA IProf. Ana Ma. Camero

bioquimica.farmaciausm@gmail.com

OClases dinámicas y participativas

OInvestigarOSeminariosOHerramientas de internetOEvaluacion contínua, 2 parciales y una nota final ponderadaO(asistencia, ortografía y caligrafía)

QUE ES LA BIOQUIMICA?

O Ciencia que estudia desde el punto de vista químico la estructura y función de los seres vivos

O Rama de la ciencia que se ocupa del estudio de las sustancias que se encuentran en los seres vivos, y de las reacciones químicas fundamentales para los procesos vitales

O Ciencia que estudia la química de la vida, es decir, pretende describir la estructura, organización y funciones de la materia viva en términos moleculares

RAMAS DE LA BIOQUIMICA

O Bioquímica estructural: estudia la estructura de los componentes de la materia viva y su relación con la función biológica

O Metabolismo: area que estudia la totalidad de las reacciones químicas que ocurren en el organismo

O Enzimología: estudio y caracterización de las enzimas

“LOS AMINOACIDOS”

DEFINICION DE AAO Los aminácidos (aa) son compuestos sólidos,

incoloros, cristalizables, de sabor dulzón, elevado punto de fusión, hidrosolubles, con actividad óptica y comportamiento anfótero.

O Desde el punto de vista bioquímico, un aa es un ácido orgánico que lleva en su composición un grupo amino (NH2

+) y un grupo carboxilo (COOH)

O Son los componentes fundamentales de las proteínas

CONFIGURACION DE LOS AA

La configuración básica de un aa se muestra en la siguiente figura:

ESTRUCTURA GENERALLa estructura general de un α-aminoácido

se establece por la presencia de un carbono central α, unido a un grupo carboxilo (rojo en la figura), a un grupo amino (verde), a un átomo de hidrógeno (negro) y a una cadena lateral llamada “R”

PROPIEDADES FISICO-QUIMICAS

O PolaridadO Acidez-BasicidadO AromaticidadO Tamaño, flexibilidad de confrontaciónO Reactividad química. Capacidad de

unión a hidrógenoO Capacidad de formar enlaces

cruzados

POLARIDAD

Propiedad de las moléculas que consiste en distribuir uniformemente sus cargas eléctricas, propiedad intimamente relacionada con la solubilidad de la misma.

ACIDEZ- BASICIDADEn el interior celular, los aa predominan en su forma de ión dipolar (zwitterion, del alemán ión híbrido). En esta forma, el grupo carboxilo (COOH) se encuentra disociado (COO-) presentando carga negativa, y el grupo amino (NH2) se encuentra protonado (NH3

+) ofreciendo carga positiva; resultando en una molécula neutra.

ACIDEZ-BASICIDAD

Ej.: para la glicina, el pKa para el grupo carboxilo y amino respectivamente es 2,3 y 9,6. Esto significa que a pH inferior a 2,3 los grupos carboxilo y amino estarán protonados siendo la carga neta de la molécula positiva. A pH entre 2,3 y 9,6 el grupo carboxilo está desprotonado y el amino protonado, siendo la carga neta 0. A pH superior a 9,6 ambos grupos están desprotonados, siendo la carga neta negativa.

AROMATICIDAD

Propiedad de los hidrocarburos cíclicos conjugados en la que los electrones de los enlaces dobles, libres de poder circular alrededor de un enlace a otro sea doble o simple, confieren a la molécula una estabilidad mayor que la que tuvieran si dichos electrones permanecieran fijos en un enlace doble.

COMPORTAMIENTO EN SOLUCIONES

Por la característica anfótera de los grupos amino y carboxilo, los aa en disolución acuosa son capaces de ionizarse dependiendo del pH, pudiendo comportarse como ácidos cuando el pH es básico, como bases cuando el pH es ácido, o incluso cuando el pH es neutro se comportan como ácidos y bases a la vez. En este último caso adoptan un estado dipolar iónico conocido como ZWITTERION

COMPORTAMIENTO EN SOLUCIONES

CLASIFICACION

Los aa se clasifican en base a su cadena lateral, principalmente en base a su polaridad y a su capacidad de reaccionar con el agua a pH biológico.

AMINOACIDOS NO POLARES O HIDROFOBOS

O Son poco solubles en aguaO Su cadena lateral puede ser:

O Hidrocarburos alifáticos: alanina, valina, leucina, isoleucina, prolina

O Anillos aromáticos: fenilalanina, triptofano

O Azufrada: metionina

AMINOACIDOS NO POLARES

PROLINAO Se le dá atención particular por ser el único

aa con grupo amino secundario en lugar de primario, lo cual le otorga su carácter de “iminoacido”

O Su cadena lateral es cíclica y está compuesta por 3 unidades de metileno unidos al carbono α y al grupo “imino”

AMINOACIDOS POLARES SIN CARGA

O Relativamente más solubles en el aguaO Sus grupos “R” contienen grupos

funcionales polares sin carga que pueden establecer enlaces de H con el agua.

O Entre ellos encontramos:O Hidroxilados: serina, treonina, tirosinaO Amídicos: asparagina, glutaminaO Azufrados: cisteínaO Glicina

GLICINAO Recibe particular atención por ser el

aa más pequeño y el único no quiral de los 20 aa presentes en el organismo.

AMINOACIDOS POLARES SIN CARGA

AMINOACIDOS ACIDOS

O Tienen carga negativaO Llevan un segundo grupo carboxilo

completamente ionizadoO En este grupo se encuentran:

O Acido GlutámicoO Acido Aspártico

AMINOACIDOS ACIDOS

AMINOACIDOS BASICOS

O Poseen 6 átimos de carbonoO Entre ellos encontramos:

O LisinaO ArgininaO Histidina

AMINOACIDOS BASICOS

CLASIFICACION DE LOS AA

VALORACION DE AMINOACIDOS

Inicialmente, la separación cuantitativa y valoración de los aa se intentaba por los métodos clásicos de separación como la precipitación fraccionada, la cristalización o la destilación. Hoy en día, gracias a la aplicación sistemática de métodos cromatográficos y electroforéticos, se han alcanzado grandes avances en velocidad, precisión y sensibilidad, además de tener la gran ventaja de que están automatizados. Estos métodos se basan en el conocimiento de la solubilidad relativa y de la conducta acido-base de los aa.

METODOS DE VALORACION DE AMINOACIDOS

1. Cromatografía de reparto: separación de mezclas en contracorriente basada en los coeficientes de reparto específicos de los aa

2. Cromatografía de intercambio iónico: las moléculas de soluto se separan en base a sus diferencias de comportamiento

3. Cromatografía en capa fina: cromatografía de reparto perfeccionada.

4. Electroforesis: se basa en la capacidad de los aa de migrar hacia el polo con carga opuesta cuando son sometidos a una corriente eléctrica en una solución buffer a un pH determinado.

CURVAS DE VALORACIÓN

Los aa, por su carácter anfótero, pueden comportarse como ácidos o bases dependiendo del pH de la solución

Disociación ácida de la glicina:

CURVAS DE VALORACIÓN

O 1) Glicina protonadaO 2) Primer punto de inflexión: valoración del primer

protón de la glicina (ión híbrido)O 3) Ligera modificación del pHO 4) Segundo punto de inflexión: valoración del

segundo protón de la glicina (anión glicinato)

CONSTANTES DE DISOCIACION

O [H0] = concentración de protones a V= 0 ml

O [C0] = concentración inicial de glicina

CONSTANTES DE DISOCIACION

O Cuando las concentraciones del ión híbrido y el anión glicinato son iguales, se puede decir que:

O K2 = [H+]

O pK2 = pH

VALORACION DE AAO Valoración de la glicina con NaOH

0,2 M:

• 250 ml glicina (aprox. 0,04 M)

• 250 ml NaOH 0,2 M• 250 ml CH3COOH 0,04 M

1. Preparar una solución de glicina 0,04 M (aprox)

2. Valorar con adiciones de 2 en 2 ml desde la bureta conteniendo el NaOH 0,2 M

3. Calcular la concentración real de la sustancia problema:

4. V1 x M1 = V2 x M2

5. Calcular la [H+] a partir del pH inicial:6. -log [H+] = pH antilog pH = [H+]

7. Se sustituyen estos valores en la ecuación y obtenemos la primera constante de equilibrio

1. Para el cálculo del K2 partimos de que cuando la concentración del ión híbrido [gliH] iguala a la del ión glicinato [gli-], la constante de equilibrio K2 es igual a la concentración de protones [H+]:

2. pK2 = pH

3. Este punto corresponde al punto medio entre los dos puntos de equivalencia, y con ayuda de la curva vemos a qué pH corresponde

4. Conociendo el pH, aplicamos la fórmula y así obtenemos la segunda constante de equilibrio

pH ISOELECTRICOO Es el pH al que un polianfolito tiene

carga eléctrica = 0

O pI = pK1 + pK2

O 2

O A este valor de pH, la solubilidad de la sustancia es practicamente nula

LOS AA EN LA NATURALEZA

ACTIVIDADES O Elabore un breve ensayo sobre las

características fundamentales de los aa, su estructura química e importancia biológica de su polaridad y comportamiento ácido-base.

O Formato wordO Máximo 2 hojasO Pueden incluir imágenesO Vía de entrega: bioquimica.farmaciausm@gmail.com

O Tiempo de entrega: hasta el Lunes 28-4-14O Ponderación: 6% de su calificación parcial

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

O Lehninger Principios de Bioquímica. D.Nelson y M.Cox

O Bioquímica de Harper. R.Murray, P.Mayes, D.Granner y V.Rodwell

O Bioquímica. J.M.Berg, L.Strayer y L.Tymokzco

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