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PROTEÍNASPROTEÍNASLlamadas biomoléculas, biopolímeros o poliamidas de Llamadas biomoléculas, biopolímeros o poliamidas de elevado peso molecular que por hidrólisis dan unidades elevado peso molecular que por hidrólisis dan unidades llamadas alfa aminoácidos.llamadas alfa aminoácidos.
Los Los αα-aminoácidos se encuentran enlazados en -aminoácidos se encuentran enlazados en cadenas largas a través del grupo amino básico y el cadenas largas a través del grupo amino básico y el grupo carboxilo ácido mediante enlaces peptídico.grupo carboxilo ácido mediante enlaces peptídico.
Las proteínas se hallan presente en todo organismo Las proteínas se hallan presente en todo organismo viviente y desempeñan notables importancias en las viviente y desempeñan notables importancias en las estructuras y funciones de las células: estructuras y funciones de las células:
– Estructurales.- Estructurales.- piel, pelo, uñas y tendones (queratina, piel, pelo, uñas y tendones (queratina, colágeno).colágeno).
– Enzimática.- Enzimática.- replicación y reparación del ADN (ADN replicación y reparación del ADN (ADN polimerasa).polimerasa).
– Transporte.- Transporte.- transporte de oxígeno a las células transporte de oxígeno a las células (hemoglobina).(hemoglobina).
– Contractiles.- Contractiles.- contracción de los músculos (miocina, contracción de los músculos (miocina, actina).actina).
– Protectoras.- Protectoras.- compleja las proteínas extrañas compleja las proteínas extrañas (anticuerpos).(anticuerpos).
– Hormonales.- Hormonales.- regula el metabolismo de la glucosa regula el metabolismo de la glucosa (insulina).(insulina).
– Toxinas.- Toxinas.- incapacita a las presas (veneno de las incapacita a las presas (veneno de las serpientes)serpientes)
Las cadenas con menos de 50 Las cadenas con menos de 50 αα--aminoácidos se denominan aminoácidos se denominan péptidospéptidos y las y las proteínasproteínas propiamente dichas presentan propiamente dichas presentan cadenas más largas, de allí su elevado cadenas más largas, de allí su elevado peso molecularpeso molecular
PéptidoPéptido ProteínaProteína
Estructura y estereoquímica de los Estructura y estereoquímica de los αα--amoniácidosamoniácidosTodos los aminoácidos de las proteínas Todos los aminoácidos de las proteínas son ácidos son ácidos αα-aminocaboxílicos que -aminocaboxílicos que contienen un grupo ácido y un grupo contienen un grupo ácido y un grupo amino.amino.
Al estado sólido, cristalino y seco existen como iones Al estado sólido, cristalino y seco existen como iones dipolares o zwitterión o ion zwitter (del alemán “ión dipolares o zwitterión o ion zwitter (del alemán “ión dipolar”, “híbrido”).dipolar”, “híbrido”).En esta forma el grupo carboxilo está presente como ión En esta forma el grupo carboxilo está presente como ión carboxilato (COOcarboxilato (COO--) y el grupo amino como ión amonio ) y el grupo amino como ión amonio (NH(NH33+).+).
H3O+ -OH
Son anfóteros, dependiendo de la solución acuosa ácida Son anfóteros, dependiendo de la solución acuosa ácida o de la solución acuosa básica en que se encuentren, o de la solución acuosa básica en que se encuentren, reaccionando como ácidos o bases. Así en solución reaccionando como ácidos o bases. Así en solución acuosa ácida, el ión dipolar de un aminoácido es una acuosa ácida, el ión dipolar de un aminoácido es una base que acepta un protón para formar la parte catiónica base que acepta un protón para formar la parte catiónica y en solución acuosa básica, el ión dipolar de un y en solución acuosa básica, el ión dipolar de un aminoácido es un ácido que pierde un protón para aminoácido es un ácido que pierde un protón para formar la parte aniónica. formar la parte aniónica.
H3N+ - CH - COO- + H3O+ H3N+ - CH - COOH + H2O
R R
H3N+ - CH - COO- + -OH H2N - CH - COO- + H2O
R R
En solución ácida
En solución básica
Poseen puntos de fusión altos y constantes dieléctricas Poseen puntos de fusión altos y constantes dieléctricas elevadas.elevadas.Predominan dentro de las células a pH 7.3 Predominan dentro de las células a pH 7.3 Con excepción de la glicina, todos los Con excepción de la glicina, todos los αα-aminoácidos -aminoácidos son quirales, de configuración (S) en el carbono alfa y son quirales, de configuración (S) en el carbono alfa y pertenecen a la serie (L), teniendo la misma pertenecen a la serie (L), teniendo la misma configuración relativa que el L(-) gliceraldehído, con el configuración relativa que el L(-) gliceraldehído, con el grupo amino a la izquierda en la proyección de Fischer. grupo amino a la izquierda en la proyección de Fischer. Por su estereoquímica similar a la del L(-)-Por su estereoquímica similar a la del L(-)-gliceraldehído, a los (S)-aminoácidos naturales se les gliceraldehído, a los (S)-aminoácidos naturales se les clasifica como L-aminoácidos.clasifica como L-aminoácidos.La nomenclatura (D) y (L) , como la del sistema (R) y La nomenclatura (D) y (L) , como la del sistema (R) y (S), se refieren a la configuración del átomo de carbono (S), se refieren a la configuración del átomo de carbono asimétrico. El signo de la rotación óptica (+) o (-) se asimétrico. El signo de la rotación óptica (+) o (-) se determina experimentalmente.determina experimentalmente.
C
COOH
H2NCH3
H
C
CHO
HOCH2OH
H
C
COOH
H2NR
H
COOH
H2N H
CH3
(S)- alanina(L-alanina)
H
L-(-)-gliceraldehído
COOH
H2N H
L-aminoácidoconfiguración (S)
CH2OH
HO
CHO
R
Por poseer el grupo ácido y el grupo amino, tienen Por poseer el grupo ácido y el grupo amino, tienen propiedades químicas semejantes a los ácidos propiedades químicas semejantes a los ácidos carboxílicos y las aminas.carboxílicos y las aminas.Poseen cadenas laterales (simbolizadas por R) Poseen cadenas laterales (simbolizadas por R) sustituidas en el átomo de carbono alfa.sustituidas en el átomo de carbono alfa.Existen 20 aminoácidos diferentes que forman parte de Existen 20 aminoácidos diferentes que forman parte de las proteínas y son alfa-aminoácidos que constan de un las proteínas y son alfa-aminoácidos que constan de un grupo grupo aminoamino, un grupo , un grupo carboxilocarboxilo, un hidrógeno y un , un hidrógeno y un grupo grupo RR, unidos a un mismo carbono denominado , unidos a un mismo carbono denominado carbono-alfa. El carbono-alfa recibe este nombre por ser carbono-alfa. El carbono-alfa recibe este nombre por ser el carbono adyacente al carbono del grupo carboxilo, y el carbono adyacente al carbono del grupo carboxilo, y el grupo diferenciador de los distintos aminoácidos (R) el grupo diferenciador de los distintos aminoácidos (R) se denomina se denomina cadena lateralcadena lateral. .
CLASIFICACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOSCLASIFICACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOSAminoácidos con cadena lateral alifática:Aminoácidos con cadena lateral alifática:
Aminoácidos con cadena lateral aromática:Aminoácidos con cadena lateral aromática:
En la prolina la cadena lateral está unida tanto al carbono alfa como al En la prolina la cadena lateral está unida tanto al carbono alfa como al nitrógeno del grupo amino. nitrógeno del grupo amino.
Prolina, Pro, P Prolina, Pro, P
Aminoácidos con presencia de átomos de Aminoácidos con presencia de átomos de azufre:azufre:
Cisteina, Cys, C Cisteina, Cys, C Metionina, Met, M Metionina, Met, M
Aminoácidos con cadenas alifáticas Aminoácidos con cadenas alifáticas hidroxiladas:hidroxiladas:
Serina, Ser, S Serina, Ser, S Treonina, Thr, T Treonina, Thr, T
Aminoácidos básicos:Aminoácidos básicos:
Lisina, Lys, K Lisina, Lys, K Histidina, His, H Histidina, His, H Arginina, Arg, R Arginina, Arg, R
Aminoácidos ácidos y sus amidas:Aminoácidos ácidos y sus amidas:
Ácido aspártico, Asp, D Ácido aspártico, Asp, D Asparagina, Asn, N Asparagina, Asn, N
Ácido glutámico, Glu, E Ácido glutámico, Glu, E Glutamina, Gln, Q Glutamina, Gln, Q
Los derivados correspondientes del ácido aspártico y del ácido glutámico son Los derivados correspondientes del ácido aspártico y del ácido glutámico son la asparagina y la glutamina que contienen un grupo amida terminal en lugar la asparagina y la glutamina que contienen un grupo amida terminal en lugar del carboxilo libre. del carboxilo libre.
Los aminoácidos son designados por abreviaturas, Los aminoácidos son designados por abreviaturas, así: glilcina (Gly), alanina (Ala), valina (Val), leucina así: glilcina (Gly), alanina (Ala), valina (Val), leucina (Leu), isoleucina (Ile), fenilalanina (Phe), triptofano (Leu), isoleucina (Ile), fenilalanina (Phe), triptofano (Trp), etc. (Trp), etc. Los aminoácidos que no pueden ser sintetizados por Los aminoácidos que no pueden ser sintetizados por el ser humano son llamados el ser humano son llamados aminoácidos esenciales aminoácidos esenciales y ellos son: arginina, treonina, lisina, valina, y ellos son: arginina, treonina, lisina, valina, fenilalanina, triptofano, metionina, histidina, leucina e fenilalanina, triptofano, metionina, histidina, leucina e isoleucina.isoleucina.Las proteínas completas proporcionan los Las proteínas completas proporcionan los aminoácidos esenciales y se hallan en la carne, el aminoácidos esenciales y se hallan en la carne, el pescado, la leche y los huevos. Las proteínas de las pescado, la leche y los huevos. Las proteínas de las plantas generalmente son incompletas; el arroz, el plantas generalmente son incompletas; el arroz, el maíz y el trigo son deficientes en lisina. El arroz maíz y el trigo son deficientes en lisina. El arroz carece de treonina y el maíz de triptofano. Los carece de treonina y el maíz de triptofano. Los vegetarianos superan este inconveniente con una vegetarianos superan este inconveniente con una ingesta de diferentes tipos de plantas.ingesta de diferentes tipos de plantas.
Separación de aminoácidos por cromatografíaSeparación de aminoácidos por cromatografía
Una vez hidrolizada la proteína para separarla en su Una vez hidrolizada la proteína para separarla en su respectivos aminoácidos se procede al uso de la respectivos aminoácidos se procede al uso de la cromatografía en capa fina mono o bidimensional; cromatografía en capa fina mono o bidimensional; utilizando como revelador solución de ninhidrina 0.1% en utilizando como revelador solución de ninhidrina 0.1% en alcohol absoluto o el reactivo policromático que consta alcohol absoluto o el reactivo policromático que consta de dos soluciones:de dos soluciones:Solución A.-Solución A.- Ninhidrina 0.1g Ninhidrina 0.1g
Colidina 2mLColidina 2mLÁcido acético glacial 10mLÁcido acético glacial 10mLAlcohol absoluto 50mLAlcohol absoluto 50mL
Solución B.-Solución B.- Nitrato cúprico 0.5gNitrato cúprico 0.5gAlcohol absoluto 50mLAlcohol absoluto 50mL
Ambas soluciones se preparan en proporción de 50:3. Ambas soluciones se preparan en proporción de 50:3. Después con un spray se agrega el reactivo y luego se Después con un spray se agrega el reactivo y luego se somete al calor en estufa a 110º C por cuatro minutos.somete al calor en estufa a 110º C por cuatro minutos.
PUNTO ISOELÉCTRICO Y PUNTO ISOELÉCTRICO Y ELECTROFORESISELECTROFORESIS
Punto isoeléctrico (pPunto isoeléctrico (pII))
Es el pH en el cual el aminoácido no lleva carga iónica Es el pH en el cual el aminoácido no lleva carga iónica neta. Es decir que se refiere al pH en el que la neta. Es decir que se refiere al pH en el que la concentración del ión dipolar, está en su punto máximo y concentración del ión dipolar, está en su punto máximo y las concentraciones de las formas aniónica y catiónica las concentraciones de las formas aniónica y catiónica son idénticas. Esto depende de la basicidad del grupo son idénticas. Esto depende de la basicidad del grupo amino o de la acidez del grupo carboxilo. En soluciones amino o de la acidez del grupo carboxilo. En soluciones ácidas los aminoácidos presentan carga positiva (pH ácidas los aminoácidos presentan carga positiva (pH bajo) y en soluciones básicas carga negativa (pH alto). bajo) y en soluciones básicas carga negativa (pH alto). El pH intermedio de las dos formas de aminoácidos se El pH intermedio de las dos formas de aminoácidos se hallan en la misma proporción como hallan en la misma proporción como ión dipolar ión dipolar con con una carga neta de cero, conocida como punto una carga neta de cero, conocida como punto isoeléctrico.isoeléctrico.
El punto isoeléctrico depende de la estructura El punto isoeléctrico depende de la estructura del aminoácido.del aminoácido.
H2N - CH - COO-
R
pH isoeléctrico(neutro)
H+
-OHH3N - CH - COO-
R
H+
-OHH3N+ - CH - COOH
R
pH alto(aniónico en medio básico)
pH bajo(catiónico en medio ácido)
ElectroforesisElectroforesis
Es una técnica analítica utilizada para separar mezclas Es una técnica analítica utilizada para separar mezclas de aminoácidos utilizando, las diferencias de sus puntos de aminoácidos utilizando, las diferencias de sus puntos isoeléctricos. El equipo utiliza una capa de gel de isoeléctricos. El equipo utiliza una capa de gel de acrilamida o papel de filtro humedecido con una solución acrilamida o papel de filtro humedecido con una solución tampón. En el centro de la capa de gel o del papel de tampón. En el centro de la capa de gel o del papel de filtro se coloca una línea de una mezcla de aminoácidos filtro se coloca una línea de una mezcla de aminoácidos y en los extremos se colocan dos electrodos, al que se y en los extremos se colocan dos electrodos, al que se aplica un voltaje. Así, si se quiere separar una mezcla aplica un voltaje. Así, si se quiere separar una mezcla de aminoácidos de alanina, lisina y ácido aspártico a pH de aminoácidos de alanina, lisina y ácido aspártico a pH = 6 , la alanina no se mueve, la lisina se mueve hacia el = 6 , la alanina no se mueve, la lisina se mueve hacia el cátodo y el ácido aspártico hacia el ánodo. Los cátodo y el ácido aspártico hacia el ánodo. Los aminoácidos se separan después de un tiempo y luego aminoácidos se separan después de un tiempo y luego se raspa las bandas de gel o se corta el papel. El gel o se raspa las bandas de gel o se corta el papel. El gel o el papel se tratan con ninhidrina para visualizar el color e el papel se tratan con ninhidrina para visualizar el color e identificarlos comparando sus posiciones con los valores identificarlos comparando sus posiciones con los valores estándar.estándar.
Las proteínas por ser Las proteínas por ser macromoléculas, su macromoléculas, su peso molecular va peso molecular va desde miles a desde miles a millones. Así el millones. Así el virus virus de la influenzade la influenza (gripe) está formado (gripe) está formado por proteínas de un por proteínas de un peso molecular de 5` peso molecular de 5` 000, 000 cada una de 000, 000 cada una de las moléculas.las moléculas.
Factores que demuestran que las proteínas Factores que demuestran que las proteínas son poliamidas:son poliamidas:
1.1. Poseen escasas funciones aminas y Poseen escasas funciones aminas y carboxílicas libres titulables. El resto de carboxílicas libres titulables. El resto de funciones están comprometidas con enlaces funciones están comprometidas con enlaces peptídicos.peptídicos.
2.2. Los espectros de infrarrojo y ultravioleta, Los espectros de infrarrojo y ultravioleta, demuestran la ausencia de vibraciones demuestran la ausencia de vibraciones características de la absorción de grupos características de la absorción de grupos amino y carboxílo libres.amino y carboxílo libres.
3.3. Hay enzimas de actividad específica que han Hay enzimas de actividad específica que han demostrado este tipo de unión peptídica. demostrado este tipo de unión peptídica. Ejemplo: peptidasa, polipeptidasa, etc.Ejemplo: peptidasa, polipeptidasa, etc.
Productos intermedios liberados durante la Productos intermedios liberados durante la hidrólisis de una proteínahidrólisis de una proteína
Proteína desnaturalizadaProteína desnaturalizadaMetaproteínaMetaproteínaProteosasProteosasPeptonasPeptonasPolipéptidosPolipéptidosDipéptidosDipéptidosAminoácidosAminoácidos
Hidrólisis de proteínasHidrólisis de proteínas
Para verificar la hidrólisis ácida o alcalina de una Para verificar la hidrólisis ácida o alcalina de una proteína hasta aminoácidos se debe realizar la proteína hasta aminoácidos se debe realizar la prueba de prueba de BiuretBiuret, si la hidrólisis no es completa, , si la hidrólisis no es completa, las proteínas dan color violeta púrpura o azul las proteínas dan color violeta púrpura o azul que se atribuye a la presencia de enlaces que se atribuye a la presencia de enlaces peptídicospeptídicos múltiples en la molécula; si no da múltiples en la molécula; si no da coloración, indica que la hidrólisis es total. coloración, indica que la hidrólisis es total.
El proceso de hidrólisis de una proteína, se puede representar como la ruptura de El proceso de hidrólisis de una proteína, se puede representar como la ruptura de
una cadena polipeptídicauna cadena polipeptídica
N C C
H R O
H n
N C C
H R` O
H n`
N C C
H R`` O
H n``
HIDRÓLISIS
H +
H2N C COOH
R
H n
H2N C COOH
R`
H n`
H2N C COOH
R``
H n``
cadena polipeptídica
aminoácido aminoácido aminoácido
+ +
Tipos de hidrólisis de las proteínasTipos de hidrólisis de las proteínas
Hidrólisis ácida.-Hidrólisis ácida.- Utiliza ácido clorhídrico o Utiliza ácido clorhídrico o ácido sulfúrico de concentración o normalidad ácido sulfúrico de concentración o normalidad conocida.conocida.Hidrólisis alcalina.- Hidrólisis alcalina.- Utiliza hidróxido de sodio o Utiliza hidróxido de sodio o hidróxido de bario de concentración o hidróxido de bario de concentración o normalidad conocida.normalidad conocida.Hidrólisis enzimática.- Hidrólisis enzimática.- Utiliza compuestos Utiliza compuestos biológicos de naturaleza protéica: enzimas.biológicos de naturaleza protéica: enzimas.
Reacciones de la proteínasReacciones de la proteínas
1.1. Reacciones de coloración:Reacciones de coloración:Reacción de Biuret (violeta púrpura)Reacción de Biuret (violeta púrpura)Reacción xantoprotéica (amarillo a anaranjado)Reacción xantoprotéica (amarillo a anaranjado)Reacción de Millón (rojo)Reacción de Millón (rojo)Reacción de ninhidrina (violeta o púrpura)Reacción de ninhidrina (violeta o púrpura)
2.2. Reacciones de precipitación Reacciones de precipitación (con sales (con sales metálicas dan precipitados)metálicas dan precipitados)::
Nitrato de plata, sulfato de cobre, cloruro de Nitrato de plata, sulfato de cobre, cloruro de bario, bario, bicloruro de mercurio, acetato de plomo.bicloruro de mercurio, acetato de plomo.
3.3. Reacciones de coagulaciónReacciones de coagulación Con el calor: solución protéica más ácido acético Con el calor: solución protéica más ácido acético más calormás calorCon el alcohol etílico.Con el alcohol etílico.Reacción del anillo de Heller: 5mL HNOReacción del anillo de Heller: 5mL HNO33 más 5mL más 5mL de proteína agregado en zona, da un anillo blanco de proteína agregado en zona, da un anillo blanco en la zona de contacto.en la zona de contacto.
SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS
1.1. La reacción de La reacción de Hell Hell –– Volhard Volhard –– Zelinsky Zelinsky, es , es una reacción de sustitución (por una reacción de sustitución (por desprotonación) que se da en el átomo de desprotonación) que se da en el átomo de carbono adyacente al grupo carbonilo carbono adyacente al grupo carbonilo (aldehídos y cetonas), es utilizada para la (aldehídos y cetonas), es utilizada para la halogenación en la posición alfa de un ácido halogenación en la posición alfa de un ácido carboxílico. El ácido alfa halogenado carboxílico. El ácido alfa halogenado carboxílico tratado con exceso de amoníaco carboxílico tratado con exceso de amoníaco (amonólisis) genera un alfa aminoácido (amonólisis) genera un alfa aminoácido racémico.racémico.
Válido para: glicina, alanina, serina, treonina, valina, leucina,
nor leucina, fenilalanina
CH3
CCOOH
H HCH3
CCOOH
H BrH Br
Br2 + PBr3
CH3
CCOO
H NH3
25ºC
4 diasH2O
NH3
H Br
80%
56%
Rendimientos relativamente
bajos
R R
R
(SN2)
(R,S) – α - aminoácido
Aminación de α-halo ácidos Hell-Volhard-ZelinskyEs la forma más inmediata de introducir un grupo amino en a a un ácido
carboxílico
CH2
exceso1. Br2 PBr3 NH3
O
Br
CH3CHCH2CH2COH2. H2O
CH3 O
CH3CHCH2CHCOH
NH2
CH3 O
CH3CHCH2CHCOH
ácido 4-metilpentanóico ácido 2-bromo-4-metilpentanóico (R,S)-leucina (45%)
Ph
Br
CH2 COOH 1. Br2 PBr3
2. H2OCH2Ph CH COOH
CH2Ph CH COO-
excesoNH3
NH2
+NH4
(D,L)-fenilalanina (sal)(30 - 50%)
ácido 3-fenilpropanóico
CH3
2.2. Síntesis de Strecker.- Síntesis de Strecker.- Es un método que Es un método que consiste en obtener un alfa aminoácido a consiste en obtener un alfa aminoácido a través de dos etapas: través de dos etapas:
a)a) Tratando un aldehído con solución acuosa de Tratando un aldehído con solución acuosa de amoníaco en presencia de HCN ó KCN / NaCN.amoníaco en presencia de HCN ó KCN / NaCN.
b)b) El producto que se obtiene es un alfa-El producto que se obtiene es un alfa-aminonitrilo intermediario, que por hidrólisis da el aminonitrilo intermediario, que por hidrólisis da el alfa aminoácido racémico.alfa aminoácido racémico.
CHO + C
aldehído
R NH3 + HCN R
H
NH2
C N H+
H2OCR
H
NH3
COO-
+
alfa-aminonitrilo (R,S)-alfa-aminoácido
CCH3 +
O
H NH3 + HCN
acetaldehído
H2O CR
C
NH2
C
N
H3O+CCH3
COOH
NH3
H
+
alfa-aminopropionitrilo (R,S)-alanina(60%)
CH2CH
O
NH3 + HCN H2OCH2CH
NH
NH3 + HCN H2O
CH2CHC N
NH2H3O+
CH2CHCOH
NH2
O
fenilacetaldehído imina
alfa-aminonitrilo (R,S)-fenilalanina(53%)
3.3. Síntesis de Gabriel y Malónica.- Síntesis de Gabriel y Malónica.- La síntesisLa síntesis malónica es una reacción de alquilación del malónica es una reacción de alquilación del malonato de dietilo, con posterior hidrólisis y malonato de dietilo, con posterior hidrólisis y descarboxilación, generando un ácido acético descarboxilación, generando un ácido acético alquilado.alquilado.
CH
COOEt
H
éster malónico
-OEt
COOEtRX CH
COOEt
R
COOEt
H3O+ , calorCH
COOH
R
H
+ CO2
alquilado ácido acético alquilado
Para adaptar esta síntesis en la obtención de Para adaptar esta síntesis en la obtención de aminoácidos, se emplea el éster N-aminoácidos, se emplea el éster N-ftalimidomalónico que proviene de la reacción ftalimidomalónico que proviene de la reacción alfa-bromomalonato de dietilo con la ftalimida alfa-bromomalonato de dietilo con la ftalimida potásica; el que tratado con potásica; el que tratado con ––OEt / RX genera el OEt / RX genera el éster alquilado. En este caso el grupo amino éster alquilado. En este caso el grupo amino está protegido en forma de amida, el grupo está protegido en forma de amida, el grupo ácido está protegido como éster etílico y la ácido está protegido como éster etílico y la posición alfa está activada por el grupo éster posición alfa está activada por el grupo éster temporal del malonato de dietilo. Todo esto se temporal del malonato de dietilo. Todo esto se representa como si fuera la molécula de la representa como si fuera la molécula de la glicina:glicina:
CH2N
H
COOH
H
N C
COOEt
COOEt
H
glicina
ácido protegido
grupo amino protegido
grupo éster temporaldel malonato de dietilo
O
O
éster del N-ftalimidomalónico
La síntesis de Gabriel y Malónica, es un método La síntesis de Gabriel y Malónica, es un método general para la síntesis de aminoácidos, que general para la síntesis de aminoácidos, que combina la síntesis de Gabriel de aminas con la combina la síntesis de Gabriel de aminas con la síntesis malónica de ácidos carboxílicos síntesis malónica de ácidos carboxílicos alquilados. Ambas síntesis comienzan con el alquilados. Ambas síntesis comienzan con el éster N-ftalimidomalónico, que sirve de base éster N-ftalimidomalónico, que sirve de base para la síntesis de para la síntesis de αα-aminoácidos. El éster es -aminoácidos. El éster es alquilado y luego hidrolizado, así el grupo alquilado y luego hidrolizado, así el grupo ftalimido se hidroliza junto con los grupo éster. ftalimido se hidroliza junto con los grupo éster. El producto final es un ácido aminomalónico El producto final es un ácido aminomalónico alquilado que por descarboxilación da el alquilado que por descarboxilación da el αα--aminoácido racémico.aminoácido racémico.
CCO
CO
OEt
OEt
BrH
C
C
N
O
O
K
C
C
N
O
O
H
OEt
OEt
CO
COC
C
C
N
O
O
OEt
OEt
CO
COC Na
K Br
EtONa
C
C
N
O
O
OEt
OEt
CO
COC R
RX
X Na
85%
Vía síntesis de Gabriel2-bromomalonato de dietilo con ftalimida potásica
ftalimida potásicaftalimida potásica
derivado N-ftalimidaderivado N-ftalimida
d
C
C
N
O
O
OEt
OEt
CO
COC R
H2O
H3O
C
C
N
O
O OH
H
COC R
C
C
O
O
OHOH
H2O
H3O
Glicina (R=H)85%
CO2
Válido para muchos
aminoácidos.
H3N
O
H
COC R
C
C
N
O
O
OH
OH
CO
COC R
Vía síntesis de Gabriel
derivado N-ftalimidaderivado N-ftalimida
R
CHN
O
éster del N-ftalimidomalónico
O
COOEt
COOEt
(1) base
(2) R-XN
O
O
C
COOEt
COOEt
RH3O+
H3N C
COOH
COOH
R+ calor
H3N C
H
COOH
R+
CO2
alquilado hidrolizado aminoácido
+
C
CO2Et
N
CO2EtH
CH
CH3
O
1. Na+ -OEt2. BrCH2CO2Et
EtOCCH2
O
C
CO2Et
N
CO2Et
CH
CH3
O
H3O+
CalorHOCCH2CHCOH
O
NH2
Ácido (R,S)-aspártico(55%)
O
Acetamidomalónicodietílico
CHN
O
O
COOEt
COOEt
(1) NaOEt
(2) Cl - CH2CH2SCH3N
O
O
C
COOEt
COOEt
CH2CH2SCH3H3O+
calorH3N C
H
COOH
CH2CH2SCH3+
D,L metionina(50%)
Resolución de aminoácidos (R) (S)Resolución de aminoácidos (R) (S)
La síntesis de Gabriel y Malónica, como la La síntesis de Gabriel y Malónica, como la síntesis de Strecker, realizada a partir de síntesis de Strecker, realizada a partir de sustancias aquirales, producen mezclas sustancias aquirales, producen mezclas racémicas de racémicas de αα--aminoácidos (mezcla de partes aminoácidos (mezcla de partes iguales de compuestos (S) y (R). La resolución iguales de compuestos (S) y (R). La resolución de aminoácidos es factible transformándolos en de aminoácidos es factible transformándolos en diasteroisómeros y posteriormente en sus diasteroisómeros y posteriormente en sus enantiómeros correspondientes. También de enantiómeros correspondientes. También de manera selectiva se pueden separar por manera selectiva se pueden separar por métodos biológicos.métodos biológicos.
RCHCOH
O
NH2
(CH3CO)2O
RCHCOH
N
CH
CH3
O
O
H2O
carboxipeptidasaC
C
R
HH2N
O OH
+ C
C
R
NHCCH3H
O OH
O
mezcla R,S mezcla R,S aminoácidos S aminoácidos R
A partir de amoniaco y carbohidratos (a-cetoácidos) se sintetizan en el organismo en presencia de enzimas reductoras
Síntesis de glutámico
-cetoglutarato
C
CO O
O
OO
C
CO
O
OO
H3N
H
Ac. glutámico
NH3
L-glutamato deshidrogenasa
CR OCOOtransaminasa
CR
COO
HNH3
L-aminoácido -cetoácido
Síntesis de aminoácidos
Aminoácidos esenciales:
Arginina, histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina,
fenilalanina, treonina, triptofano y valina.
Biosíntesis de aminoácidos
REACCIONES DE REACCIONES DE AMINOÁCIDOSAMINOÁCIDOS
1.1. Por el grupo amino.- Por el grupo amino.- Ante un agente acilante Ante un agente acilante transforma el grupo amino en una amida.transforma el grupo amino en una amida.
NNH
CH2
COOCHH3N
NNH
CH2
COOHCHHNCO
CH3
CO
CH3 O CO
CH3100ºC
2h
Histidina80%N-acetilhistidinaanhidrido acético
CH3
NH2
C COOH
H
+ CH3 C Br
O
CH3
NH2
C COOH
H
O
C CH3
+ HBr
alanina bromuro de acetilo N-acetilalanina
2.2. Por el grupo carboxilo.- Por el grupo carboxilo.- Al igual que los ácidos Al igual que los ácidos carboxílicos monofuncionales, con exceso de alcohol y carboxílicos monofuncionales, con exceso de alcohol y HCl gaseoso como catalizador, generan ésteres que HCl gaseoso como catalizador, generan ésteres que actúan como derivados protectores; siendo los más actúan como derivados protectores; siendo los más importantes los ésteres metílicos, etílicos y bencílicos y importantes los ésteres metílicos, etílicos y bencílicos y se les aisla por cristalización como clorhidratos. El se les aisla por cristalización como clorhidratos. El grupo amino protonado (-NHgrupo amino protonado (-NH33
++) del aminoácido no ) del aminoácido no interfiere en la reacción. Así mismo, el éster en un interfiere en la reacción. Así mismo, el éster en un medio ácido regenera al aminoácido libre.medio ácido regenera al aminoácido libre.
CH2 CHCOO
NH3 Cl
CH2 CHCO
NH3
OCH3CH3OH
HCl
Fenilalanina
90%
Éster metílico de la fenilalanina
H2C HCl
CHPh - CH2 - OH
CH2N O-
O
CH2
CH2
+
prolina
H2C
CH CH2N O
O
CH2
CH2
+
éster bencílico de la prolina(90%)
CH2Ph
Cl-
H3N
CH2 - Ph
CH
COOH
C+
OCH2CH3
O
H3O+H3N
CH2 - Ph
CH C+
OH
O
+ CH3CH2 - OH
éster etílico de la fenilalanina fenilalanina