Universidad de Alcalá Departamento de Bioquímica y Biología Molecular Bioquímica. 2º de Farmacia. Curso 2010/11 PROBLEMAS DE IONIZACIÓN DE AMINOÁCIDOS
1. Escribir la forma que presenta cada uno de los siguientes aminoácidos a pH 7: isoleucina (Pka: 2,36 y 9,68), tirosina (Pka: 2,2; 9,11 y 10,07), treonina (Pka: 2,11; 9,62 y 13,6), glutámico (Pka: 2,19; 9,67 y 4,25) y arginina (Pka: 2,17; 9,04 y 12,48).
Ile, Tyr y Thr: carga neta cero. Glu: carga neta negativa. Arg: carga neta positiva. 2. 4.- a) Escribir los posibles estados de ionización de los siguientes aminoácidos: • Ácido glutámico • Histidina • Serina b) Calcular el punto isoeléctrico de cada uno de ellos. c) Elegir un aminoácido que tampone adecuadamente a pH=2, 4, 6, 9 y 13. d) Indicar qué estado de ionización de la serina predominará a pH=1, 3,7 y 11.
b) Glu pI = 3,22
His pI = 7,59
Ser pI = 5,65
c) Tampone a pH = 2,4 el Glu Tampone a pH = 6,9 la Ser Tampone a pH = 13 ninguno, ningún pKa está próximo a ph =13 e) a pH = 1 carga positiva a pH = 3,7 carga positiva a pH = 11 carga negativa 3. Escribir los diferentes estados de ionización de la histidina dependientes del pH (Pka: 1,82; 9,17 y 6,0). Dibujar la curva de titulación e indicar en ella (del I al XI) la forma del aminoácido: I) Predominantemente protonada. II) Con carga neta media +1. III) La mitad de los grupos amino están ionizados. IV) El pH es igual al pKa del grupo carboxilo. V) El pH es igual al pKa del grupo amino lateral VI) Máxima capacidad tamponante.. VII) Carga neta media igual a cero. VIII) El 50% carga neta media cero y el 50% tiene carga neta media -1. IX) Molécula totalmente ionizada. X) Punto isoeléctrico. XI) Peores regiones de tamponamiento.
9,17
6
1,82
VI//VIII III//VII//X//XI V//VI II//IX//XI IV//VI
I//XI 4. Dado el siguiente tripéptido: Asp-Lys-Ala a) Escribir las diferentes formas de ionización b) Indicar la estructura que predomina a pH 4. c) Calcular el pI d) Indicar la carga del péptido a pH 1, 4, 8 y 12. e) ¿Serían iguales los péptidos Asp-Lys-Ala y Ala-Lys-Asp?. ¿Por qué?. f) Explique razonadamente algún tratamiento por el cual se obtenga, en un único paso, un dipéptido y un aminoácidos libre. DATOS: Considerar los siguientes valores de pKa: 2,2; 3,8; 9 y 10.
a)
H +
O
H3N- CH-C-N-CH-C-N-CH-COOH CH2 O (CH2)4 H CH3
(1)
COOH NH3+ pKa = 2,2 H +
O
H3N- CH-C-N-CH-C-N-CH-COOCH2 O (CH2)4 H CH3 COOH NH3+
pKa = 3,8
(2)
H +
O
H3N- CH-C-N-CH-C-N-CH-COOCH2 O (CH2)4 H CH3
(3)
COO- NH3+
pKa = 9 H
O
H2N- CH-C-N-CH-C-N-CH-COOCH2 O (CH2)4 H CH3
(4)
COO- NH3+
pKa = 10 H
O
H2N- CH-C-N-CH-C-N-CH-COOCH2 O (CH2)4 H CH3
(5)
COO- NH2
b) (3) c) pI = 6,4 d)
pH=1 2+
pH=4
pH=8
cero y +
cero y -
pH=12 2-
e) No f) Tripsina: Asp-Lys + Ala 5. Se preparó un tampón 30mM a pH semejante al que existe en el interior de la célula hepática (6,65), para lo cual se utilizó histidina. Se pregunta: a) ¿Cuántos gramos de histidina son necesarios para preparar el tampón? (pm=155,2) b) ¿Cuáles son las concentraciones de las especies iónicas presentes en la solución tampón?
His2+
His0
His+ pK1=1,82
pKR=6
HisPK2=9,2
a) 30 mM = 4,65 g b) Aplicando Henderson-Haselbach. A pH = 6,65 tengo el equilibrio, utilizo His+ y His0 His0 [A-] pH = pKa + lg
y sabiendo que [His0] + [His+] = 30 mM
His+ [AH]
[His+] = 5,5 mM [His0] = 25,5 mM 6. Se llevó a cabo una electroforesis sobre papel de una mezcla de Gly, Ala, Glu, Lys, Arg. Indicar su estado de ionización y su movilidad electroforética a pH=2, pH=6 y pH=9.
Gly pI = 6,1 a) pH = 2 Gly+ Ala+
Ala pI = 6,1
Glu+/o
Glu pI = 2,3
Lys pI = 10
Arg pI = 10,75
-
Arg+ Movilidad: ⊕ Glu – Gly/Ala – Lys – Arg
Lys+
b) pH = 6 Glyo Alao
Glu-
Lys+
Arg+
Movilidad: ⊕ Glu – Gly/Ala – Lys – Arg
-
c) pH = 9 Gly- Ala-
Glu-
Lys+
Arg+
Movilidad: ⊕ Glu – Gly/Ala – Lys – Arg
-
7. A una resina de intercambio iónico cargada positivamente se le añade una mezcla de Lys, Arg, Asp, Glu, Tyr y Ala a pH=10. Predecir el orden de elución de los aminoácidos por tratamiento de la resina con disoluciones a pH sucesivamente decrecientes.
Orden de elución de mayor pI a menor pI: 1º Arg – 2º Lys/Tyr – 3º Ala – 4º Glu – 5º Asp 8. De un hidrolizado proteico se han separado los siguientes péptidos, de los que se han valorado los pKa de sus grupos ionizables, obteniéndose los siguientes valores: Asp-Gly (2.2; 4.5;9.1) Ala-Lys-Ala (3.3;8.0;10.6) Gly-Glu-Lys-Ala (3.3;4.1;8.2;10.5) Calcular su pI e indicar el pH al que debería realizarse una electroforesis para separarlos
a) Asp-Gly pI = 3,3 b) Ala-Lys-Ala pI = 9,05 c) Glu-Glu-Lys- Ala pI = 6,2 Separar a pH = 6, Ala-Gly (carga -) (carga 0)
Ala-Lys-Ala (carga +)
Glu-Glu-Lys- Ala
