Aminoacizii și Proteinele

1. Aminoacizii

1.1 Structura de bază de aminoacizilor

Aminoacizii sunt compuşi care au o grupare carboxi la un capăt şi o grupare amino la atomul de carbon de lângă gruparea carboxi, aşa-numita α-carbon. Mai multi aminoacizi conţin grupuri suplimentare de acid sau de bază.

Gruparea carboxi va dona un proton la gruparea amino, astfel încât un aminoacid (în absenţa altor acizi sau baze) va avea atât o sarcina negativă cât şi o sarcină pozitivă, făcând ca întreaga moleculă sa apară neacoperită (zwitter-ion).

Cea mai simplă grupare de aminoacizi este glicina, unde R este un atom de hidrogen. Deoarece α-carbon desfăşoară numai 3 liganzi diferiti (grupa carboxi, grupa amino şi hidrogen), nu este enantiomerică. Astfel, glicina nu este chiral, spre deosebire de alti aminoacizi care transportă 4 liganzi diferiti pe α-carbon. Se disting astfel D- şi L-aminoacizi, acizii L-amino apar doar în proteine şi în metabolismul mamiferelor. D-aminoacizi se găsesc în pereţii celulelor bacteriene (murein).

1.2 Punctul izoelectric

De la lecţii dumneavoastră de chimie ştiţi că pentru a determina pK a a unui acid sau a unei baze, pH-ul este perceput ca fiind jumătate din molecule. Un compus care poate acţiona atât ca acid cât şi ca bază (cum ar fi un aminoacid) are o altă proprietate importantă: pi, punctul izoelectric, care este pH-ul la care numărul de sarcini pozitive asupra moleculei este acelaşi cu numărul de sarcini negative. La pi molecula ar părea, prin urmare, neacoperită. La acest pH, capacitatea compusului de a interacţiona cu molecule de apă este mică, şi, prin urmare si solubiliatea sa.

Cum putem ajunge la punctul izoelectric? Privind la curba de titrare a glicinei vom vedea că pK1 este molecula ce poartă o sarcină pozitivă la grupa amino, iar grupul carboxi este neacoperit.

pK2 este invers, grupul carboxi poartă o sarcină (negativă) şi grupul amino este neacoperit. Chiar în mijlocul dintre pK1 şi pK2 există un punct de inflexiune în curba de titrare, acesta fiind pi.

Astfel, ne amintim: Într-un produs chimic care are în componentă un acid şi o bază, pI este media valorilor celor două pK:

pI =½* (pK1 + pK2)

Dar cum o facem atunci când există trei sau mai multe grupuri ionizabile?

Mai întâi scriem diferitele forme ale moleculei, cu valorile pKa corespunzătoare între ele. Apoi tinem cont de sarcinile pozitive şi negative de pe fiecare formular şi se identifică cu cel electric neutru. pi poate fi calculat ca medie între pK pentru fiecare parte a acesteia, aşa cum se face pentru molecule care au doar 2 grupe ionizabile.

Acidul glutamic, de exemplu, la pH foarte scăzut poartă doar o sarcina pozitivă la grupa amino. Pe măsură ce creşte pH-ul dincolo de 2,19 protonii sunt mai multi şi mai pierduti din grupul carboxi pe C’. Acest formular poartă o sarcină pozitivă şi o sarcină negativă, fiind astfel neutră. Dincolo de pH-ul 4,25 al doilea proton este pierdut din grupa carboxi (având 3 forme, o sarcină pozitiva si două sarcini negative) şi dincolo de pH-ul 9,67 un proton este pierdut din grupa amino (a 4-a clasă, nu are sarcini pozitive ci 2 sarcini negative). Astfel, pi se calculează ca medie dintre 2,19 şi 4,25 care este 3,22.

Similară este si cu histidina. Formularul electric neutru este al 3-lea şi pi este media dintre 6,00 şi 9,17 adica 7,59.