AMMINOACIDI
struttura primaria dei polipeptidi
il punto isoelettrico (PI)
polipeptidi
la struttura secondaria dei polipeptidi
tabella dei valori di punto isoelettrico
d) amminoacidi basici: il gruppo R contiene gruppi basici
a) amminoacidi non polari: gruppo R è apolare
dissociazione degli amminoacidi
alfa-amminoacidi e polipeptidi
c) amminoacidi acidi: il grippo R contiene gruppi acidi
dissociazione degli amminoacidi
b) amminoacidi polari: gruppo R polare
derivati dell'acido carbonico
ac. carbammico monoammide
urea diammide
alchilcarbonato estere dell'ac. carbonico
carbammati o uretani
ac. carbonico
dell'ac. carbonico (instabile)
esteri
dell'ac. carbammico (stabili)
dell'ac. carbonico
carbodiimmide
HN=C=NH
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ione guanidina
guanidina
(immina dell'urea)
base molto forte
(forma protonata
della guanidina)
fortemente stabilizzato per effetto +R
gli alfa-amminoacidi
costituiscono
i "mattoni"
di costruzione
del materiale proteico
la contemporanea presenza
di di un gruppo acido
e di uno basico
determina
una salificazione
interna con formazione
di un anfione
con proprietà saline
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b) tutti
c) le soluzioni acquose
a) indipendentemente
dal gruppo R,
tutti gli amminoacidi
sono solubili
in H2O
gli amminoacidi
sono alto-fondenti
degli amminoacidi
conducono la corrente
il centro chirale (C2)
degli alfa-amminoacidi
naturali
ha quasi sempre
configurazione relativa L
(assoluta S)
( vedi lezione stechiometria, (diasteroisomeri schema 11))
eventuali amminoacidi
di serie D
sono presenti
in tossine
gli alfa-amminoacidi
presenti
nelle proteine
sono solo 20
(di cui 8 essenziali,
cioè da assumere
con la dieta)
che, a seconda
della struttura
del gruppo R,
si suddividono
in 4 gruppi
isoleucina; ile; I
valina; val; V
leucina; leu; L
prolina; pro; P
fenilalanina; pha; F
triptofano; trp; W
alanina; ala; A
metionina; met; M
glicina; gly; G
glutammina; gln; Q
seria; ser; S
asparagina; asn; N
treonina; thr; T
ac. glutammico; glu; E
cisteina; cys; C
ac. aspartico; asp; D
tirosina; tyr; Y
istidina; his; H
arginina; arg; R
lisina; lys; K
gruppi guanidinio
protonato a ph=7
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alfa-COOH + H2O <----> alfa-COO- + H2O+
analogamente,
il gruppo carbossilico
degli alfa-amminoacidi
(alfa-COOH)
è più acido
dei normali
acidi carbossilici
a causa dell'effetto -I
del gruppo ammonio
adiacente
K alfa-COOH= ([alfa-coo-] [H3O+])/ [alfa-COOH]
circa uguale a 10 alla -2,19
quindi il pKa= 2,19
valore medio
(il valore effettivo
varia in funzione
del gruppo R)
l'acidità del gruppo ammonio
(alfa-NH3+)
è aumentata,
rispetto ai
normali sali ammonio,
a causa dell'effetto -I
del gruppo carbossilato
adiacente
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alfa-
K alfa-MH3+ = ([alfa-NH2] [H3O+]) / [alfa-NH3+]
alfa-NH3+ + H2O <------> alfa-NH2 + H3O+
circa uguale 10 alla -9,47
quindi pKa= 9,47
valore medio
(il valore effettivo
varia in funzione
del gruppo R)
in conclusione,
in un alfa-amminoacido
coesistono 2 acidi deboli
(alfa-COOH e alfa-NH3+)
il cui grado di dissociazione
dipende dal pH
del solvente
(in genere H2O)
in cui sono disciolti
la relazione di H-H
la determinazione quantitativa
R-CH(legato a N(+)H3)-C (legato con doppio legame a O e singolo a OH) ---(+OH-)--> e <---(-H+)-- ---(+OH-)--> e <---(- H+)-- R-CH (legato a NH2)-C (legato con doppio legame a O e singolo a O-)
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pertanto,
al variare del pH
del mezzo solvente,
varia il grado
di dissociazione
dei gruppi acidi,
la carica totale
posseduta
della specie
e la direzione
di migrazione
sotto l'azione
di un campo elettrico
per valori di pH < (min)7:
b) e la specie migra
a) aumenta la %di acidi coniugati
indissiociati
verso il catodo
per valori di pH 7:
per valori do pH > (mag) 7:
a) la specie
b) la specie
è in forma anfi-ionoica
non migra
a) aumenta la %
b) la specie migra
di basi coniugate
dei 2 acidi
verso l'anodo
delle concentrazioni
delle varie specie
ad un determinato valore
di pH è possibile
usando la relazione
di Henderson-Hasselbalch (H-H)
che regola
gli equilibri
degli acidi deboli
permette di calcolare
il rapporto
[A-]/ [HA],
qualora siano noti
i pKa degli acidi
che dissociano
ed il pH del mezzo
esempio:
distribuzione delle
varie specie
al variare del pH
per un amminoacido ideale
in cui:
il valore del pI
si definisce
il pI di un amminoacido
ciò vale
pertanto,
se esaminiamo
la tabbela precedente
(vedi tra le foto)
si osserva
che le concentrazioni
delle specie
in un amminoacido ideale
a pH=6 sono:
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1)
2)
a pH=6
la carica totale è=0,
e sotto l'azione
di un campo elettrico
(elettroforesi),
l'amminoacido
non migra
nè all'anodo
nè al catodo
per un amminoacido ideale,
ma in quelli reali
il gruppo R modifica,
caso per caso,
i pKa dei 2 acidi deboli
per cui il valore
di pH al quale
la carica totale =0
varia da amminoacido
ad amminoacido
punto isoelettrico (pI)
di un alfa-amminoacido
il valore di pH
al quale l'amminoacido
è in forma
completamente anfionica,
la carica totale
è=0
e non si ha
migrazione
in un campo elettrico
dipende dagli
effetti +/ -I e +/ -R
del gruppo R
e può essere calcolato
usando la reazione
apolare
o polare
è dato dalla
media dei pKa
dei 2 centri acidi
noti i pKa
dei 2 centri acidi
è possibile calcolare
il pI di qualsiasi
amminoacido
apolare
o polare
nella tabella
nota bene:
nel caso di amminoacidi
acidi
o basici,
il pI è determinato
anche dal pKa
della funzione acida
(o basica)
aggiuntiva
in questi casi
il pI si ottiene
facendo la media
tra i 2 pKa più piccoli
(per gli amminoacidi acidi)
o tra i 2 pKa
più grandi
(per gli amminoacidi basici)
(vedi foto)
i 4 dopo
i 4 dopo
i primi 8
i 3 finali
sono non polari
polari
acidi
basici
formazione di un tripeptide
sono dei polimeri
di policondensazione
derivanti da
reazioni di SNac
(sostituzione nucleofila acilica)
tra le funzioni
amminiche
e quelle carbossiliche
degli alfa-amminoacidi
(poliamidi)
avvengono però
nel peptide finale
tali reazioni
sono impossibili
per via chimica
biologicamente
con la mediazione
di opportuni sistemi
enzimatici
l'amminoacido
N-terminale
e quello C-terminale
si salificano
tra loro dando luogo
ad una struttura
anfionica
con un suo punto isoelettrico
è determinata da
2 aspetti peculiari:
1)
2)
la configurazione S del C*
ne consegue
la geometria planare
del legame peptidico
(ibridazione sp2 dello N (azoto))
che costringe
6 atomi
a giacere
sullo stesso piano
degli amminoacidi
(tutti di serie L)
una struttura spaziale
a zig-zag
nella quale:
b) i gruppi R
filamento beta (beta-strand)
a) i carbonili
e i gruppi NH
puntano alternativamente
sopra
e sotto
la catena
legati al C*
si situano alternativamente
da parti opposte
della catena
c) ovviamente
i piani di giacenza
del legame peptidico
possono ruotare
l'uno rispetto all'altro
è determinata
si divide in 2 forme:
dagli intensi
legami-H intramolecolari
che si formano tra
i gruppi HN (donatori)
e i gruppi CO (accettori)
all'interno
del beta-strand
1)
lo scheletro del peptide
la struttura secondaria
più comune
è alfa elica
che si forma
quando un certo numero
di piani consecutivi
di giacenza del legame
peptidico
formano angoli
di legame
compresi fra -60° e -45°
risulta strettamene
arrotolato attorno
ad un asse centrale
immaginario,
mentre
i gruppi laterali R
dei residui amminoacidici
sporgono radialmente
all'esterno
dell'elica
2)
all'interno di alfa-elica
ogni legame peptidico
partecipa
ad un legame-H
tra lo N-H e il C=O
del quarto residuo
amminoacidico
successivo
dunque ogni giro l'elica
è unito a quelli adicenti
da 3 o 4 legami H,
il che rende
particolarmente stabile
la struttura
alfa-elica della alanina:
O= rosso
N= blu
C= nero
H= bianco
i gruppi R
i foglietti beta
altra struttura secondaria
comune sono
i foglietti beta (beta-sheets)
che si formano
quando più beta-strand
si dispongono
uno accanto all'altro
e si collegano
tra loro
mediante
3 o più legami-H intramolecolari
che formano
una struttura planare
molto compatta
si dispongono alternativamente
"sopra"
e "sotto"
il piano del beta-sheet
sono uniti
l'uno all'altro
da beta-hairpins (o beta-turns)
costituiti
da segmenti di 2-5
residui amminoacidici,
tra i quali figurano
solitamente
una glicina
ed una prolina,
che sono in grado
di assumere
gli angoli diedri
necessari
per disporsi a U