Aminoacidos

ESTRUCTURA GENERAL DE LOS AMINOACIDOS A pH FISIOLOGICO Todos los aminoácidos tienen, como mínimo, dos grupos titulables o ionizables, cada uno con un pKa característico y, por tanto, con dos zonas tampón de pH.

pH

En esta gráfica se representa, en ordenadas, la concentración de las distintas formas del aminoácido glicina y, en abcisas, valores de pH. Partimos de la forma más protonada yvamos añadiendo iones hidroxilo, con lo que el pH subirá y se irán desprotonando los grupos ionizables, partiendo del que tenga el pKa más bajo, en este caso, el grupo carboxilo que pasará de –COOH a –COO-. A un valor de pH que coincida con su pKa tendremos la mitad de forma con ambos grupos protonados y la mitad de forma zwiteriónica o ión híbrido (forma del aminoácido con carga neta cero). A unvalor de pH que coincida con el pI sólo habrá forma zwiteriónica.Cuando nos acerquemos al pKa del grupo alfa-amino comenzará a desprotonarse hasta el valor de pH que coincida con su pKa que habra mitad de forma zwiteriónica y mitad con ambos grupos desprotonados. Si seguimos subiendo el pH sólo tendremos forma del aminoácido con ambos grupos deprotonados. Podeis observar que la carga neta delaminoácido glicina va cambiando a medida que subimos el pH, en la próxima figura vamos a hacer una curva de titulación de dicho aminoácido.

Forma zwiteriónica

Fracción de glicina

Ambos grupos desprotonados

Ambos grupos protonados

+1

0

-1
Partiendo de la forma más protonada, la carga neta del aminoácido varía desde +1 hasta -1, pasando por todos los valores intermedios.

Curva detitulación de la glicina

El punto isoeléctrico es el valor de pH en el que la carga neta del aminoácido es cero. Se calcula matemáticamente como la semisuma de los pKas entre los que está comprendido el ión híbrido o zwiterión (foma del aminoácido con carga neta cero).

pI = (pKa1 + pKa2) / 2 pI = (2,34 + 9,60)/2 = 5,97

Aparte de los dos grupo ionizables que tienen todos los aminoácidos,algunos de ellos tienen un tercer grupo ionizable que está indicado con un círculo azul. Sólo son siete.

Valores típicos de pKa de los grupos ionizables en las proteínas

Grupo
Grupo α-carboxilo terminal

Acido

Base

pKa típico* 2,0

Acido aspártico Acido glutámico

4,0

Histidina

6,0

Grupo α-amino terminal

9,0 8,0 10,0

Cisteína Tirosina

Lisina

11,0Arginina

12,0

*Los valores de pKa dependen de la tª, de la fuerza iónica y del microambiente del grupo ionizable.

[-COOH] pH = pKa-2 pH = pKa-1 0 0 0 0 0

[-COO-] -0,01 -0,1 -0,5 -0,9 -0,99

α-COOH y R-COOH

En estas tablas se indican las cargas que tendrían los distintos grupos ionizables de los aminoácidos en valores de pH próximos al pKa. Dos unidades de pH por debajo del pKa estaríatodo el grupo protonado (-COOH, -SH, -OH y -NH3+) y dos unidades de pH por encima del pKa estaría todo el grupo desprotonado (-COO-, -S-, -O- y –NH2). Hay que tener en cuenta que, lejos del pKa de cada grupo ionizable, va a predominar una de las formas (protonada o desprotonada) y no habrá que hacer ningún cálculo matemático. Por lo tanto, para calcular carga neta de cada aminoácido a un pHdeterminado sólo tenemos que hacer los cálculos de la cantidad de forma protonada y desprotonada de los grupos ionizables con un valor de pKa próximos a ese pH.

pH = pKa pH = pKa+1 pH = pKa+2

[-SH]/[-OH] pH = pKa-2 pH = pKa-1 pH = pKa pH = pKa+1 pH = pKa+2 0 0 0 0 0

[-S-]/[-O-] -0,01 -0,1 -0,5 -0,9 -0,99

[-NH3+] pH = pKa-2 pH = pKa-1 pH = pKa pH = pKa+1 pH = pKa+2 +0,99 +0,90 +0,50 +0,10+0,01

[-NH2] 0 0 0 0 0

α-NH3+ y R-NH3+

+1

0

-1

-2
En el caso del glutamato, tenemos tres grupos ionizables y tres pKas distintos. Partimos de la forma más protonada y vamos titulando dicho aminoácido. La carga neta irá desde +1 hasta -2, con todos los valores intermedios.

Curva de titulación del glutamato
El punto isoeléctrico será la semisuma de los pKas entre los que está...