BIOQ121 AMINOACIDOS

1. Esquematice las estructuras de las cadenas laterlaes o grupos R de los 10

aminoácidos (Ala 1; Arg 2; Asn 3, Cys 4, Gly 5, Phe 6, Pro 7, Ser 8, Tyr 9 y Asp 10) en la lista siguiente. Relacione estas estructuras con el nombre del correspondiente aminoácido y con la descripción más apropiada de sus propiedades anotadas en la columna de la derecha:

Estructura de grupos R

Popiedades de los grupos R

(1)

a) Grupo R polar pequeño, que contiene un grupo hidróxilo. Este aminoácido es importante en el sitio activo de algunas enzimas.

(2) b) Proporciona la menor cantidad de

impedimento estérico.

(3) c) Grupo R tiene un pK ∼ 10.5 lo que le hace tener carga positiva al pH de la célula.

(4) d) Grupo R aromático, de naturaleza

hidrofóbica y neutro a todos los pH.

(5)

e) Cadena hidrocarbonada saturada, importante en interacciones hidrofóbicas.

(6)

f) El único aminoácido que tiene un grupo α-amino sustituído. Influencia el plegamiento de proteínas produciendo un doblez en la cadena.

(7) g) Grupo R tiene un pK cercano a 4 y entonces

está cargado negativamente a pH 7.

(8)

h)Un grupo R aromático capaz de formar uniones hidrógeno tiene un pK cercano a 10.

i).Forma uniones disulfuro entre cadenas

polipeptídicas el pK de su grupo funcional es alrededor de 8.

(9

j) Grupo R con pK ∼ 12, lo que le hace tener carga positiva a todos los pH. Su carga positiva es importante en algunas proteínas por unir grupos fosfatos cargados negativamente.

(10) k)Cuando este grupo polar pero no cargado es

hidrolizado, este aminoácido es convertido en otro aminoácido que tiene un grupo R con carga negativa a pH alrededor de 7

2. Glicina es usado para preparar soluciones tampones Ud. tiene 1 solución 0.1 M de clorhidrato de glicina (+NH3-CH2-COOHCl-) y otra 0.1 M de glicina (+NH3-CH2-COOH). ¿Qué volúmenes de estas 2 soluciones deben mezclarse para preparar 1 lt. de tampón glicina 0.1 M de pH 3.2?

3. Calcule el punto isoeléctrico (pI) y el pH al cual el número total de cargas

presentes en el aminoácido sea máxima para:

a) glicina b) ácido aspártico c) lisina 4. Una gota de solución que contiene una mezcla de glicina, alanina, ácido

glutámico, lisina, arginina, e histidina, fue colcada en el centro de una tira de papel y secada. El papel fue humedecido con un buffer a pH 6,0 y se le aplicó corriente eléctrica a los extremos de la tira.

a) ¿cuál (es) aminoácido (s) migra (n) hacia el anódo? b) ¿cuál (es) aminoácido (s) migra (n) hacia el cátodo? c) ¿cuál (es) permanece (n) en o cerca del origen? 5. Construye el gráfico que representa la titulación de una solución de glicina

(0.1 M a pH 1,72) con una solución de NaOH. Indique en el gráfico los puntos claves en la titulación que dan respuesta a cada una de las sentencias siguientes:

a) ¿en qué punto la carga neta promedio de la glicina es + 1/2? b) ¿en qué punto el grupo amino de la mitad de las moléculas de glicina está

ionizado (disociado)? c) ¿en qué punto el pH es igual al pK correspondiente a la ionización del

grupo carboxilo de glicina? d) ¿en qué punto el pH es igual al pK correspondiente a la disociación del

grupo amino protonado (-NH+) de glicina?

e) ¿en qué punto glicina tiene su máxima capacidad tamponante? f) ¿en qué punto la carga neta promedio de glicnina es cero? g) ¿en qué punto el grupo carboxilo de glicina ha sido completamente

titulado? h) ¿en qué punto la estructura de la especie predominante es H3N - CH2 -

COO-? i) ¿en qué punto las estructuras de las especies predominantes corresponden

a una mezcla 50% de H3N+-CH2-COO- y H2N-CH2-COO-? j) ¿cuál punto corresponde al punto isoeléctrico de glicna? 6. Las resinas de intercambio iónico son usadas en la separación de moléculas.

El principio de esta separación es el diferente comportamiento eléctrico de cada molécula, de acuerdo a las cargas que posee.

Para separar lisina de histidina en una columna de intercambio iónico conteniendo una resina intercambiadora de cationes, que pH eligiría en el tampón (4,8 ó 12). Explique.

7. Compare las estructuras de los grupos R de los aminoácidos que se indican a

pH fisiológico. Determine cuál miembro de cada par es hidrofóbico y cuál hidrofílico.

a) alanina, serina b) fenilalanina, triosina c) isoleucina, glutámico d) prolina, histidina

8. La figura muestra la curva de valoración de la histidina. Los valores de pKa para el grupo carboxilo, el grupo imidazol y el grupo amino son respectivamente 1.8, 6.0 y 9.3. a) Dibujar la estructura de la histidina en todos sus estados de ionización. b) Identificar los puntos de la gráfica que corresponden a cada una de las cuatro especies iónicas. c) Identificar los puntos en los que la carga neta media sea +2.0, +0.5, y -1. d) Identificar el punto en el que el pH sea igual al pKa de la cadena lateral. e) Indicar el punto que indica la titulación completa de la cadena lateral. f ) Indicar el(los) rango(s) en el que la histidina podría

9. La curva de titulación del aminoácido alanina muestra la disociación de dos

grupos funcionales con pK 2,34 y 9,69. La titulación de di-, tri-, y oligopéptidos de alanina, que contienen más de 4 residuos alanina, también muestran la disociación de solamente dos grupos funcionales, aunque los valores de los pK determinados experimentalmente son diferentes. Los valroes se resumen en la tabla siguiente:

Aminoácido o Péptido

pK1

pK2

Ala 2,34 9,69 Ala-Ala 3,12 8,30 Ala-Ala-Ala 3,39 8,03 Ala-(Ala)n-Ala n > 4 3,42 7,94 a) dibuje la estructura de Ala-Ala-Ala. Identifique los grupos asociados con

pK1 y pK2. b) el valor pK1 aumenta al ir desde Ala al oligopéptido de alanina. Explique a

que se debe este efecto. c) el valor de pK2 disminuye al ir desde alaina al oligopéptido de este

aminoácido. Proporcione una explicación para este hecho. 10. La hormona estimuladora de melanocitos, a -melanotropina, tiene la siguiente secuencia: Ser-Tyr-Ser-Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly-Lys-Pro-Val a) ¿Qué carga sería de esperar a valores de pH de 11, 5 y 1?

b) Estimar el punto isoeléctrico de la hormona. c) ¿Qué péptidos se generan cuando se fragmenta con bromuro de cianógeno o tripsina? d) la ß-melanotropina es otra hormona estimuladora de melanocitos. Cuando esta hormona se digiere con tripsina se producen tres péptidos (WGSPPK, DSGPYK, MEHFR) y ácido aspártico libre. Deducir la secuencia de la ß-melanotropina, suponiendo que la homología de secuencia es máxima. 11. El peso molecular de una proteína, en condiciones de pH y temperatura similares a las fisiológicas, determinado mediante equilibrio de sedimentación es de 140.000 g/mol. Cuando esta misma proteína es sometida a electroforesis desnaturalizante en geles con SDS en presencia de ß-mercapto etanol el resultado es similar al que aparece en el esquema. Describir la proteína nativa en lo relativo a tipos de subunidades y tipos de enlaces (covalentes y no covalentes) que existen entre las subunidades.

APENDICE

Valores de pK' para los grupos ionizables de algunos aminoácidos a 25ºC.

Aminoácido pK1

-COOH

pK2

-NH3

Grupo R

glicina 2,34 9,6

alanina 2,34 9,69 leucina 2,36 9,60 serina 2,21 9,15 treonina 2,63 10,43 glutamina 2,17 9,13 ácido aspártico 2,09 9,82 3,86 ácido glutámico 2,19 9,67 4,25 histidina 1,82 9,17 6,0 cisteína 1,71 10,78 8,33 tirosina 2,20 9,11 10,07 lisina 2,18 8,95 10,53 arginina 2,17 9,04 12,48