PROTEINAS Y AMINOACIDOS

 

Las proteínas son los más característicos compuestos químicos hallados en la célula viva. Son los más polímeros de peso molecular elevado, formados de unidades monómoras de un grupo de aproximadamente 20 pequeñas moléculas conocidas con el nombre de aminoácidos.

El término “proteína” (derivado del griego “proteius” que significa ocupar el primer lugar), fue introducido por el bioquímico holandés Mulder en el año de 1838, para designar las sustancias de las cuales dependen las funciones básicas de la vida. En verdad, no se conoce ninguna forma de vida que no este constituida por proteínas.

Muchas proteínas contienen todos los 20 o 251 aminoácidos, y por lo tanto solo difieren una de otra, por el número y la secuencia de sus aminoácidos constituyentes, y también respecto a su configuración, y además respecto de su configuración tridimensional. En los últimos años se han alcanzado grandes avances en la investigación de las complejas estructuras de este grupo de macromoléculas, lo cual ha permitido establecer relaciones importantes entre las propiedades físicas y químicas de los proteínas con sus importantes funciones biológicas.

Los aminoácidos son compuestos químicos que contienen en su moléculas un grupo carboxilo (- COOH) ácido, y un grupo amino (-NH₂ ) básico. Los aminoácidos comunes tienen todos la estructura general:

 

 

                             H

                              |

                   R       C       COOH

                              |

                            NH₂

 

En el cual, el grupo -NH_2, el H y el grupo – R, están unidos  al átomo de carbono α – aminoácidos. Además si R es diferente al H, el C – α es asimétrico, lo que hace que se presente entre ellos actividad óptica, es decir, isómeros ópticos. Si se toma como estandar al D – Gliseraldehiclo, se ha hallado que todos los aminoácidos presentes en proteínas naturales, son de configuración opuesta o sea, L – aminoácidos:

 

                   CHO                                                    COOH

                      |                                                       |

                   CH-OH                                             H2N – C - H

                      |                                                       |   

                   CH₂OH D (-)Gliceraldehido                      C  L – Aminoácido

 

 

Las propiedades físicas y químicas que los aminoácidos tienen en común sin duda alguna se debe a que todos  (a  excepción del pro o OH pro) tienen idéntica disposición espacial de los grupos de α -NH₂ y α COOH, en tanto que las propiedades únicas y particulares de cada aminación individual se explican por la presencia en cada una de diferentes grupos –R.

 

En 1806 se asiló el primer aminoácido – la asparagina –(amida del ácido aspártico) de jugo de espárragos:

 

O       H

         ||     |

     H₂N-C-CH₂-C-COOH                  ASPÁRAGINA

                   |

                   NH₂

 

 

En 1820se aíslo el primer aminoácido de fuente proteínica: la proteína gelatina se hidrolizo con ácido dilvido, y en el producto del compuesto se separó su principal componente, el cual se identifico como un aminoácido que tenía la siguiente estructura:

 

                       H

                        |

                   H-C-COOH

                        |

                      NH₂

 

Y al que se le dio el nombre de glicina (o glicocola) a causa de su sabor dulce. Entre 1920 y 1935, año en que se aíslo el aminoácido treonina a partir del hidrolizado de la proteína fibrina, se obtuvieron por digestión hidrolítica de proteínas 18 aminoácidos individuales. Los nombres ordinarios o triviales que sus descubridores dieron a los diferentes aminoácidos, prevalecen y tienen mayor uso en el lenguaje bioquímico que los respectivos nombres químicos sistemáticos.

 

 

                      H

                       |

         CH₃-CH-  C - COOH               TREONINA

                     |     |

                 OH  NH₂

 

Los aminoácidos son compuestos incoloros, que tienen en general aspecto de polvo blanco. Las formas cristalinas son muy características, variando desde haces de agujas delgadas (TIR) a gruesas placas hexagonales (CIS). El sabor varían desde dulce azucarado (GLI), (ALA), pasando por el insípido (TIR) hasta el amargo (ARG). Se requieren para el crecimiento óptimo de todas las especies de mamíferos, aves, y peces, los 10 aminoácidos que se señalan con asterisco.

 

ESTRUCTURA Y CLASIFICACION DE AMINOACIDOS COMUNES A PROTEINAS NATURALES

 

La siguiente tabla sumariza los 20 aminoácidos comunes hallados en proteínas, con sus nombres triviales, y entre paréntesis las abreviaturas de las tres letras usadas para indicarlos. Se escribe también en la tabla la estructura química y se hace una clasificación por la cadena lateral (Grupo -R) característico.

Cadena lateral característica	Estructura química	Nombre y abreviatura del a-a
ALIFATICOS NO POLARES	H         | H – C – COOH         |           NH2	GLICINA (GLI)
	H             | CH3 – C – COOH             |               NH2	ALANINA (ALA)
	H CH3--             |            CH – C – COOH CH3--            |                        NH2	VALINA (VAL)
	H CH3--                       |            CH – CH2 – C – COOH CH3--                      |                                    NH2	LEUCINA (LEU)
	H                                  | CH3 - CH2 – CH – C – COOH                          |       |                       CH3 NH2	ISOLEUCINA (ILE)
ALCOHOLICOS ALIFO – AROMATICOS
	H                          |      OH - CH2 - C – COOH                          |                         NH2	SERINA (SER)
	H                                |          CH3 – CH – C – COOH                        |       |                     OH  NH2	TREOTINA (TRE)
AROMATICOS
	H                                |  OH         - CH2 – C – COOH                                |                              NH2	TIROSINA (TIR)
	H                                |                 - CH2 – C – COOH                                |                              NH2	FENILALANINA (FEN)
ACIDOS
	O                    H      \                   |        C – CH2 – C – COOH       /                   | HO                  NH2	ASPARTICO (ASP)
	O                       H      \                      |        C – (CH2)2 – C – COOH       /                      | HO                    NH2	GLUTAMICO (GLU)

 

 

 

AMIDAS
	O                       H      \                      |        C – CH2 – C – COOH       /                      | H2N                    NH2	ASPARGINA (AspNH2)
	O                       H      \                      |        C – (CH2)2 – C – COOH       /                      | H2N                    NH2	GLUTAMINA (GLUNH2)
BASICOS
	H                            |  H2N – (CH2)4 – C – COOH                            |                           NH2	LISINA (LIS)
	H                                               |   H2N – C  – NH – (CH2)3 – C – COOH               |                               |           H2N                            NH2	ARGINA (ARG)
	H                                         | H – C = C  – CH2 – C – COOH         |      |                        |       N    NH                    NH2              /          C           |          H	HISTIDINA (HIS)

 

 

 

 

 

CON AZUFRE
	H                        |   HS – CH2 – C – COOH                        |                       NH2	CISTEINA (CIS)
	H                        |   HS – CH2 – C – COOH                        |                       NH2                                   H                        |   HS – CH2 – C – COOH                        |                       NH2	CISTINA (CIST)
HETEROCICLICOS
	H                                               |               ––––––C   – CH2 – C – COOH                            ||                 |                           CH             NH2                        N                     |                    H	TRIPTOFANO (TRI)
IMINOACIDOS
	CH2             CH2                    CH2                  C - COOH                           N                          |                         H	PROLINA (PRO)

 

CLASIFICACION DE LOS AMINOACIDOS BASADA EN LA POLARIDAD DE LAS CADENAS LATERALES (Grupos R)

 

Este criterio de clasificación es quizá el más lógico, pues pone de presente los posibles papeles funcionales que pueden jugar en las proteínas los diferentes aminoácidos. Se clasifican en los siguientes grupos:

 

1.     Aminoácidos con grupos de R’ no polares o hidrófobos: Ala, Val, Leu, Ile, Pro, Fen, Tri, Met.

Como grupo, estos aminoácidos son menos solubles en agua que los polares. El menos hidrófobo de esta clase es el Ala.

 

2.    Aminoácidos con grupos R polares pero sin carga: Gli, ser, tre, cis, tir, asn, gln.

Son más solubles en agua que los anteriores pues sus grupos R pueden establecer enlaces de H con el H₂O.

La polaridad de ans y gln a sus grupos amidicos, y la de cis, al grupo –SH.

El as y tir tienen las funciones más polares de esta clase, pues los grupos tiol y fenólico, exhiben mayor tendencia a ionizar protones que los grupos R de los otros aminoácidos, aunque es bueno anotar que solo están ligeramente ionizados a PH 7.0.

 

3.   Aminoácidos con grupos R cargados negativamente (ácidos): Asp y Glu. A PH neutro sus grupos carboxílicos β Ɣ han ionizado su protón y portan una carga neta de –1.

4.    Aminoácidos con grupos R cargados positivamente (básicos): Lis, Arg, e his. Los dos primeros a PH 7.0 llevan carga neta de +1, no así la his que debido a su grupo imidazol debilmente básico (pka = 6.0) a ese PH solo menos de un 10 % del aminoácido lleva carga +1. La his es el único aminoácido que tiene un protón disociable a rangos de PH neutros: Es una característica que permite a ciertos residuos de his jugar importante papel en la actividad catalítica de ciertas enzimas.

 

 

AMINOACIDOS RAROS DE CIERTAS PROTEINAS

 

Además de los 20 aminoácidos acabados de nombrar, constituyentes comunes de proteínas, existen otros pocos en número que se han aislado de hidrolizados de unas cuantas proteínas típicas, de función especializado. Tales a –as poco frecuentes se sintetizan a partir de los aminoácidos bormales, que obran así como sus precursores, por introducción de modificaciones en sus estructuras, una vez que han sido colocadas en las cadenas peptídicas correspondientes.

Como se derivan de aminoácidos corrientes no tienen cordones que los codifiquen por lo que genéticamente puede predecirse que su número será reducido y su presencia se limitará únicamente a cierta clase de proteínas.

 

 

Entre otros están los siguientes:

 

Nombre del a - a	Estructura química	Ocurrencia o importancia Biológica
4 – OH polino	OH - CH2             CH2                           CH2                   C - COOH                                  N                                 |                               H	Se deriva de la prolino, se aisló en cierta cantidad de hidrolizados de la proteína fibras colágeno y de algunas proteínas de plantas
5 – OH lisina	H                      |   H2N–CH2–CH  – (CH2)2 – C – COOH              |       |            OH   NH2	Presente también en el colágeno
Desmosina	LIS                         LIS                               N-LIS                             LIS	Presente en la elastina, que difiere de as otras proteínas fibrosas que puede soportar esfuerzos de estramiento en dos direcciones diferentes. Tanto este como la isodesimosina, aislado también de hidrolizados de la elastina, se suponen que resultan de la condesación de 4 moléculas de lisina, que unen sus grupos R para formar un anillo sustituido de piridina. Tal conformación permite en ambos  a – as la unión de 4 cadenas peptídicas en disposición radical.
Isodesmosina	LIS               LIS                                                  N - LIS                             LIS
Fosfoserina	H                               | PO3H2 - O - CH2 - C - COOH                               |                              NH2	Presente en caseina y en general en proteínas tratadas con agentes fosforilantes

 

 

AMINOACIDOS NO PROTEICOS

 

Fuera de los 20 L – aminoácidos constituyentes comunes de las proteínas y el pequeño grupo que son poco frecuentes en las mismas, se tiene noticia de unos 150 aminoácidos diferentes, presentes en células y tejidos en forma libre o combinada, los cuales nunca se han encontrado en proteínas.

 

Muchos son derivados de µ - aminoácidos, pero los hay también que son b,d,ɤ - aminoácidos, y otros que poseen la configuración D.

 

En hongos y en plantas superiores se han hallado aminoácidos con estructuras extrañas, cuyas funciones metabólicas aún se desconocen. Tienen algún interés hacer notar como algunos aminoácidos de origen vegetal, entre otros la canavanina, la b - cianoalamina, el ácido ayencólico, etc. Son veneno para ciertos organismos.

 

A continuación se dan algunos ejemplos de tales aminoácidos no proteicos, sus estructuras y su ocurrencia o importancia biológica.

 

Nombre del a -a	Estructura química	Ocurrencia o importancia biológica
b - alanina	NH2 - CH2  - CH2 - COOH	Constituyente de la vitamina ácido pantoténico.
D – Glutámico	HOOC - CH2 - CH2 - CH- COOH                                     |                                    NH2	Constituyente de cápsulas bacteriales y paredes de esporas.
Cantionina	HOOC - CH - CH2 - S - CH2 - CH- COOH                 |                                 |                NH2                          NH2	Presente en los antibióticos subtilina y nisina.
Ergotionina	HC   -   C - CH2 - CH    |         |                |   N       NH           N - (CH3)3          CH	En hongo de carnezuelo del centeno y en eritrocitos.
Azaserina	O           || H2N - C - O - CH2 - CH- COOH                                  |                                 NH2	Antibiótico y agente anticancerigeno.
ɣ - aminobutírico	H2N- CH2- CH2 - CH2 - COOH	En bacterias, levaduras, plantas verdes y cerebro. En la transmisión del impulso nervioso.
Ornitína	H2N- (CH2)3- CH - COOH                                |                               NH2	Intermediaria en biosíntesis de la urea
Citrulina	O                   ||         H2N- C - NH - (CH2)3- CH - COOH                                                |                                               NH2	Intermediaria en biosíntesis de la urea. Aislado de la patilla.
Homocisteina	HS- (CH2)2- CH - COOH                            |                           NH2	Intermediario en el metabolismo de la metionina.
Di – OH – Fenil Alanina o DOPA	CH2 - CH - COOH               HO                                 |                        |                            NH2                        OH	Intermediario en el metabolismo de φ alanina.
3,5 Diyodo tirosina	I             HO                        CH2 - CH - COOH                                                   |                      I                           NH2	En glándula tiroides.

 

Como se dejó en claro anteriormente, lo que proporciona la individualidad a cada aminoácido, es el grupo – R unido a la porción común de todos.

 

Estos grupos – R pueden ser o muy reactivos o químicamente inertes dependiendo de los átomos que contenga, así:

 

El grupo – SH hallado en la cistenía es altamente reactivo, pues interviene en al reacción o mejor formación de enlaces disulfuro ( -S – S -) de muchos péptidicos y proteínas.

Los - COOHb y Ɣ del aspártico y el glutámico dan el carácter ácido de los mismos y reaccionan además con sustancias básicas para dar los enlaces sal.

El segundo grupo – NH₂  de la lisina o el amino sustituido de la argina son responsables de la naturaleza básica de tales aminoácidos.

Loa aminoácidos ácidos y básicos libres, presentan las reacciones características de ácidos y bases comunes. Una de tales reacciones de importancia biológica, es una interacción entre unidades amno y carboxilo contenidas entre el grupo – R de aminoácidos ácidos y básicos. El desplazamiento de un protón (H⁺) crea un fuerte enlace sal de importancia al determinar la estructura de la proteína.

 

 

ENLACE PEPTIDICO

 

Es el enlace cuyo propósito es unir aminoácido entre sí, para formar moléculas de péptidos y proteínas. Se presenta cuando un grupo – NH₂ unido al C - µ de un aminoácido, reacciona con el grupo – COOH unido al C - µ de un segundo aminoácido. Esta unión se acompaña por la eliminación de una molécula de H₂O:

 

 

 

El enlace peptído tiene pues esta estructura – C- NH- y resulta en su sentido más lato, de la unión de un carbonilo y un grupo amino.

 

Sin embargo, la unidad que se repite para la formación del péptido es:

 

 

El producto formado cuando dos aminoácidos a través de un enlace peptídico, se llama dipeptido. Al adicionar a éste, otras unidades de aminoácidos tendremos tripeptídos, tetrapeptídos, pentapeptídos,... polipeptídos, etc.

 

A todos los peptídos, con exepción de los más pequeños, se les llama polipéptidos. A medidad que va aumentando de tamaño se alcanza un punto en que el uso general sugiere que debe emplearse el término Proteína en lugar de polipéptido, la distinción entre uno y otro no es clara, pero en general todo péptido con más de 70 residuos de aminoácidos se denomina proteína.

 

 

EJEMPLOS DE PEPTIDOS CON INTERES BIOLOGICO

 

Hay muchos péptidos con interés biológico de ocurrencia natural. Entre otros tenemos los del siguiente cuadro:

 

PEPTIDO	RESIDUOS DE a - as	IMPORTANCIA BIOLOGICA
Glutatión	3	Ampliamente distribuido en plantas y animales. Se aisló del hígado. Es un agente reductor biológico.
Oxitocina (hormona)	9	Secretada en el hipotálamo y almacenada en el lóbulo posterior d la hipofisis. Eleva la presión sanguínea y disminuye la secreción urinaria.
Gramidicina A	10	Antibiótico
Bacitrocina	12	Antibiótico
MSH	18	Hormona estimluante de melanocitos, secretado por la porción media de la hipofisis.
Glucagón	29	Hormona secretada por células µ del páncreas. Hace aumentar niveles de azúcar sanguíneo (hiperglicemiante).
A C T H	39	Hormona adrenocortícotropica, secretada por el lóbulo anterior de la hipofisis. Estimula la actividad de la corteza de los cidrenales.
Insulina	51	Hormona secretada por las células β del páncreas. Interviene en el metabolismo de los carbohidratos.
Vasopresina (Hormona)	9	Secretada en el hipotálamo y almacenada por el lóbulo posterior de la hipofisis. Eleva la presión sanguínea y disminuye la secreción urinaria.

 

Enseguida se dibujan representaciones esquemáticas de algunso polipeptidos y proteínas.

 

 

CARÁCTER ANFOTERO DE AMINOACIDOS Y PROTEINAS

 

Muchas sustancias contienen simultáneamente grupos ácidos y básicos y reaccionan can álcalis y cieidos para formar sales. Tales sustancias son las llamadas anfolitos o anfoteras. Entre ellas son notables las proteínas y los aminoácidos, la acción de los aminoácidos en su papale de anfolitos puede estudiarse en el más simple de todos, la glicina:

 

En el cual el grupo – COOH es el grupo ácido o sea donador de protones (H⁴) y el grupo NH₂ es el grupo básico o aceptor de protones.

 

Se ha encontrado que loas minocicictos en estado cristalino, existen como sales internas, zwitteriones o iones dipolares, como el resultado de que los iones H⁺ pasan por el grupo – COOH al grupo –NH₂:

 

CADENAS

 

El zwitterion posee ambas cargas, positiva (+) y negativa (-), pero su carga total es cero (0).

En solución del zwitterion se combina con los iones H⁺ para formar un cation.

 

REACCIONES

 

Debe tenerse en cuenta que el aminoácido isoeléctrico o zwitterion es el anfolito, pues al mismo tiempo es donar de protón (ácido) y aceptar de protón (base).

 

Si el cation se trata con base, el equilibrio se desplaza hacia la producción del anión.

 

REACCION

 

Más si el anión se desplaza con ácido, elequilibrio se desplaza en sentido opuesto, es decir, hacia la formación del cation.

 

REACCION

 

Así con NaOH se forma la sal de sodio, y con HCl el clorohidrato (Cloruro) del aminoácido:

 

ESQUEMAS

 

Tengamos 10 ml de solución 0.1N del clorohidrato de glicina y titulémoslo con NaOH .01 N. Pasa lo siguiente:

 

REACCION

 

Cuando hayamos agregado 5 ml. de NaOH 0.1N. se nos verifico en la ecuación de PH arriba que:

 

                   (ZWITTERION)  =   (CATION)

                            Sal              ácido  

 

En otras palabras, el primer protón (del grupo –COOH, o sea, el ácido más fuerte) esta titulado en 50%, cumpliéndose entonces:

 

                                               50% de cation +1

         PH = PK₁ = 2.35      A PK,      +

                                               50% del zwitterion 0

 

Al continuar agregando NaOH, con 5 ml. más, es decir, un total de 10 ml. NaOH, habremos neutralizado el otro 50% que faltaba del primer H⁺, estando el aminoácido en un 100% en la forma zwitteiron:

El siguiente gráfico nos da una idea más clara de lo que sucede al titular con NaOH:

 

 

 

Siguiendo el curso de la titulación, al tener agregados un total de 15 ml. de NaOH 0.1N, en virtud del equilibrio y ecuaciones siguientes:

 

REACCIONES

 

Se verifica que (anion) = (zwitterion)

SAL     ACIDO

 

Es decir, el segundo protón (el grupo –NH₃⁺) esta titulada en un 50%, cumpliendose entonces en la ecuación de PH correspondiente que:

 

 

                                                        50% del zwitterion 0

         PH = PK₂ = 9.78      a PK₂ = 9.78    +

                                                        50% del anion –1

 

Al completar los 20ml. de NaOH, se tendrá todo el aminoáciod en forma de glicenato sódico, pues en ese punto se habrá completado la titulación del otro 50% restante, del segundo ión H.

 

Al examinar determinadamente la gráfica anterior, vemos que se ha obtenido un valor particular de PH, llamado punto de osoeléctrico o abreviadamente pI, intermedio entre los valres PK₁ y PK₂, en el cual la carga neta total del aminoácido (o de la proteína) es cero y por tanto no migra en un campo electrico. Además, en el pI, la especie química que predomina es el zwitterion (aminoácido o proteína isoeléctrica) pues en tal valor se debe cumplir que:

 

 

 

                            (zwitterion) = 100%, será máxima, y

         En el pI 

                            (catión) = (anión) = 0 y será mínima

 

 

por tanto el pI de la glicerina será:

 

         pI = ½(PK₁ + PK₂) = ½(2.35 + 9.78) = 6.06

 

También puede calcularse en la siguiente forma, a partir de las dos constantes de disociación K₁ y K₂ :

 

 

K₁ = (H⁺) x (Zwitterion) ;  K₂ = (H⁺)x(anión)

         (cation)                            (zwitterion)

 

 

Multiplicando K_1, y K₂, y teniendo además en cuenta que el punto isoélectrico (catión) = (anión)²; se tendrá:

 

         K₁xK₂ = (H⁺) x (zwitterion)  x  (H⁺) x (anión)       ; K₁xK₂ = (H⁺)²; tomando log:

                            (catión)                   (zwitterion)

  2log (H⁺) = logK₁ + logK₂; log(H⁺) = ½ (logK₁ + logK₂); multiplicando x – 1

 

 -log (H⁺) = ½ (-log K₁) + (-logK₂)  pHI o pI = ½ (pK₁ + pK₂)

 

Para continuar la discusión que se interrumpió en el punto que se empezó a explicar la titulación del aminoácido con soda, diremos que por lo general las fuerzas, ácida y básica del zwitterion con diferentes, y así se tiene que una solución del aminoácido puro en agua no es neutra.

 

                            NH₃⁺    ACIDO  H⁺

                                                  l           (1)

                            CH₂     

                              l      

                            COO^-    BASE   H⁺

                                       (2)

 

En la fórmula de arriba, el grupo NH₃⁺ del zwitterion actua como un ácido, cediendo iones H⁺ al agua y formando aniones H₂N-CH₂-COO, en tanto que el grupo – COO  actua como base, tomando H⁺ de la solución y formando cationes NH₃⁺-CH₂-COOH.

 

Si la solución (1) excede a (2) la solución es ácida, pero si (2) excede a (1) la solución es alcalina según la ley de acción de las masas, el proceso (1) puede ser reprimida por adición a la solución de iones (H⁺) (disminuyendo el PH por adición de ácido), en tanto que el proceso (2) puede reprimirse añadiendodose iones OH^- (aumento el PH) para remover iones H⁺.

 

En algún valor de PH definido, (1) iguala a (2), lo cual significa que las acciones del anfolito como ácido y como base son iguales. Este es el llamado punto isoiónico, que se define como el PH en el cual el número de protones que disocian del aminoácido (o de la proteína), es igual al número de protones que se une al aminoácido (o a la proteína).

 

En algunos casos, anfolitos en solución con otras sustancias, se combinan con iones diferentes del ion H⁺, lo cual influencia las cargas sobre los varios componentes, modificando por ejemplo los equilibrios entre anfolito y el zwitterion y las especies catónica y aniónica. Anfolitos grandes y complejos, en particular moléculas de proteína, al disolverse en soluciones salinas o en buffers, pueden unir preferencialmente a su molécula varios iones pequeños, neutralizando particularmente algunos de sus cargas. Si a una proteína en su punto isoélctrico, se añade una solución salina, la carga neta sobre la molécula puede no ser cero debido a la unión selectiva de los iones de la sal. Por ejemplo, albúmina cérica pega iones Cl^- y no iones Na⁺, al colocarse en solución de NaCl, lo que da como resultado un cambio en la carga neta total de la molécula. SE requerería en este caso un cambio en el PH para alcanzar el punto isoeléctrico.

 

Como se ve, el punto isoélectrico será diferente para la proteína en agua pura, que para la proteína en solución salina.

 

Solo en agua pura, en solución salina, en donde ninguno de los otros iones presentes están ligados en la proteína, los puntos isoeléctricos o isoiónicos coinciden; en general en bioquímica, para propósitos prácticos, tales términos son equivalentes. Sim embargo, el punto isoiónico se determina por titulación de la proteína y el punto isoélectrico, hallando el PH al cual no ocurre migración en un campo eléctrico.

 

Es importante recordar que el zwitterion o anfolito reacciona como un ácido, a valores de PH o pI dando aniones, y reacciona como base a valores de PH o pI, formando cationes.

 

 

CATION (+) migra      al  reaccionar como base  pI  reaccionar como ácido ANION (-) migra al polo.

POLO (-) o CATODO              PHs<pI                                 PH>pI                     (+)  o                     ANODO

 

 

En el caso de aminoácido se presentan 3 valores de PKs, el criterio que se sigue se ilustra en los siguientes ejemplos, en los cuales como se verá, solamente se toman en consideración los PKs entre los cuales se hallan las especies isoélectricas o zwitteriones.

 

CASO DE LA L – ARGININA

 

Presenta los siguientes PKs:

                                      PK₁ = 2.17

                                      PK₂ = 9.04

                                      PK₃ = 12.48

 

HALLAR EL PI?

 

 

 

 

 

ENTONCES:

 

EN PK₂ = 9.04    50% CATION +1               LUEGO

                       50% ZWITTERION 0           

                                                              PI = ½ (PK₂ + PK₃)

                                                              PI = ½ (9.04 + 12.48) = 10.76

EN PK₃ = 12.48   50% ZWITTERION 0

                        50% ANION –1                     EN PI = 10.76 HAY

                                                                  (ZWITTERION) = 100%

                                                                  ANION = CATION

 

CASO DE LA L – HISTIDINA

 

Presenta los siguientes pKs:

 

         Pk₁ = 1.82; Pk₂ = 6.00; Pk₃ = 9.17

 

HALLAR EL PI ?

 

 

 

 

ENTONCES:

 

EN PK₂ = 6.0      50% CATION +1               LUEGO

                       50% ZWITTERION 0           

                                                        PI = ½ (PK₂ + PK₃)

                                                        PI = ½ (6.0 + 9.17) = 7.59

EN PK₃ = 9.17    50% ZWITTERION 0

                       50% ANION –1                      EN PI = 7.59 HAY

                                                        (ZWITTERION) = 100% MAXIMA

                                                        ANION = CATION

 

CASO DEL L – GLUTAMICO

 

Presenta los siguientes pks:

  Pk₁: 2.19; pk₂: 4.25; pk₃; 9.67.

 

 

 

 

 

ENTONCES:

 

EN PK₁ = 2.19    50% CATION +1                LUEGO

                       50% ZWITTERION 0           

                                                        PI = ½ (PK₁ + PK₂)

                                                        PI = ½ (2.19 + 4.25) = 3.22

EN PK₂ = 4.25    50% ZWITTERION 0

                       50% ANION –1                      EN PI = 3.22 HAY

                                                        (ZWITTERION) = 100%

                                                        ANION = CATION = MINIMO.

PROBLEMA

 

Calcular el volumen de (a) KOH 0.2 M Y (b) 0.1 M requeridos para titular completamente 200 ml. del ácido aspártico isoeléctrico (zwitterion) 0.15 M.

 

 

 

 

PARA PASAR

 

         1 mol zwt (0) a ANION (-2)   Se requieren          2 moles de OH

         0.03 Moles                                         X

        

         X = 0.03 x 2 = 0.06 Moles de OH^-

         Lt x Molaridad = Moles de OH^-

                Lt x 0.2 = 0.06 ; Lt = 0.06 ÷ 0.2 = 0.30 Lts.

 

 

PARA PASAR

 

         1 mol zwt (0) a cation (+)   se  requieren              1 mol de H⁺

         0.03 moles                                          x

 

         X = 0.03 x 1 = 0.03 moles de H⁺

                Lt x Molaridad = Moles de H⁺

                Lt x 0.1 = 0.03 ; Lt = 0.03 ÷ 0.1 = 0.3 Lts.

 

 

 

Vale la pena observar, que entre más ácido sea el aminoácio o la proteína (o sea que exhiba bajos PKs), menor será el PI y entre menos ácido sea (es decir que tenga PKs con valores altos), mayor es el PI.

 

VALORES DE PKs DE LOS GRUPOS α – NH₂ y α – COOH EN AMINOACIDOS Y PROTEINAS

 

PK se define como el valor de PH en el cual un 50% del aminoácido o de la proteína (o de la sustancia anfotera que se trate) lleva protón y el otro 50% esta sin proton.

 

Si se conoce el PK  de un grupo, haciendo uso de la ecuación de Henderson Hesselbach, cuya expresión matemática es:

 

 

         PH = PK + Log (a –a desprotonado)                ;    SAL

                            (a – a protonado)                             ACIDO  

 

Puede calcularse la proporcón de sustancia que lleva protón, y la porción de sustancia que no lleva protón, a cualquier valor de PH.

 

El PK  del grupo α – NH₂ de un aminoaácio libre es 9.5

 

         PK = 9.5;    NH₃⁺                     -NH₂

                                               50%                      50%

 

Lo que significa que tal grupo tiene carácter básico y puede unirse a un ion H⁺ para dar el grupo -NH₃⁺ a PHs < 9.5. Por el contrario, a PHs> 9.5 el grupo se desoprotoniza y queda sin carga.

 

El PK de un grupo – COOH de un aminoácido libre es 2.3

 

         PK = 2.3;   -COOH                          -COO^-

                                               50%                      50%

 

Lo que significa que tal grupo tiene carácter ácido. Entonces, a PHs > 2.3 tiene tendencia a ceder protón H⁺, quedando el grupo –COO^- (con carga); por el contrario a PHs < 2.3 el grupo –COOH no tiene tendencia a ceder su prtón, quedando por tanto como tal, es decir, sin carga.

 

A PH neutro (PH = 7.0), el grupo α – NH₂  porta carga (+) como NH₃⁺, y el grupo  - COOH porta carga negativa estando como –COO-. Estos grupos son los que confieren a los aminoácidos las propiedades de anfoterismo.

 

En péptidos y proteínas, un aminoácido esta unido al siguiente y este a los demás a través de enlaces peptídicos entre –COOH_S- y –NH_2S  en la siguiente forma:

 

 

 

Por eso los grupos α – NH₂ y α – COOH interiores están bloqueados formando, los enlaces péptidicos y por consiguiente no llevan carga solamente el NH₂ libre del aminoácido con que empieza la cadena, y en algunos grupos pertenecientes a las cadenas laterales de los aminoácidos, son los únicos que aportan cargas de péptido.

 

 

En la proteína se tiene el PK del grupo – COOH términal esta entre 3 y 3.2, es decir aprox. Una unidad más alta que el valor de PK de α – COOH en el aminoácido libre (entre 1.8 a 2.3), esto se debe a que estos valores ácidos de PH, el aminoácido libre tiene la configuración que se muestra a la derecha, con una carga (+) cerca al –COOH, lo cual vuelve a este grupo más ácido, pudiendo ceder su protón H⁺ a un PH más bajo.

Como esta situación no se presenta en la proteína, debido a que no ha ninguna carga (+) sobre el –NH₂ vecino, por estar loqueado formando un enlace peptídico, entonces el –COOH terminal irá a ceder su protón a un PH más alto que el del aminoácido libre.

 

En la proteína, el PK del grupo –NH₂ terminal entre 7.6 y 8.4 aprox. Una unidad más baja que el PK del α – NH₂ del aminoácido libre (entre 9.0 x 9.6). Esto se debe q que PHs básicos, el –COOH del aminoácido libre

 

ha perdido su protón así carga (-) que tiende a estabilizar  (o amarrar)  la carga (+) sobre el –NH3+, lo que hace que tienda a ceder su protón a PH mas alto. En la proteína, cerca al grupo – NH3+ terminal no hay ningun – COO- por estar comprometido en el enlace peptídico y no hay nada que estabilice la carga (+) del –NH3+, pudiendo por tanto ceder su ion H+ a PH más bajo.

 

 

LAS PROTEINAS COMO POLIELECTROLITOS

 

 

Las proteínas, que son los polímeros de los aminoácidos, poseen un gran número de grupos iónicos, siendo por tal virtud, moléculas altamente polivalentes. Son así mismo anfolito, es decir, reaccionan con ácidos y bases, u en su carácter de electrólitos, migran en un campo eléctrico. La dirección de su migración esta determinada por la carga neta que parte la molécula, estando influenciada tal carga neta por el PH de la solución.

 

Para cada proteína existe un valor de PH para el cual su carga neta es cero. En tal condición la proteína no migra en un campo eléctrico y se dice que esta en su punto isoeléctrico PI, los valores de PI son constantes importantes de las proteínas, muy útiles en su caracterización. En la siguiente tabla se dan los PI de algunas.

 

PROTEINA	PI
CASEINA	4.6
AVIDINA	10.0
LISOZIMA	11.0
PEPSINA	2.7
CITOCROMO C	9.8
TOXINA TETANICA	5.1
SEROALBUMINA	4.8
SEROGLUBULINA	5.4
ECLESTINA	6.9

 

En las ilustraciones de arriba se explica como las proteínas análogamente a los aminoácidos en el PI, son iones dipolares o zwitteriones v. Gr., la suma de las cargas positivas iguala la suma de las cargas negativas y la carga neta es cero. Sin embargo, la carga total sobre una molécula de proteína, o sea, la suma de las cargas (+s) y (-s) puede ser máxima en el PI.

 

El número real de cargas (+s) y (-s) puede medirse por titulación de la proteína. El número de grupos ionizados en ácidos polivalentes simples, como por ejemplo los ácidos fosfóricos o cítrico, se determina por el número de equivalentes de iones H⁺ que puede disociar cada molécula de ácido. Igual cosa se hace con las proteínas: al titular desde el PI, el consumo de base total corresponde al número de grupos carboxilos libres, y el consumo de ácido total representa el número de grupos básicos.

 

Así, en el peptido siguiente, se ve que en primera aproximación puede decirse que la capacidad total de ligamiento a ácidos, debe ser igual a la suma de los residuos de lisina, arginina e histiclina del péptido, y que la capacidad total de ligamiento a bases, debe ser igual a la suma de los residuos de aspártico y glutámico. Hay que tener en cuenta sin embargo, que algunos de estos últimos pueden esta como sus amidas asparagina y glutamina respectivamente. En tales casos se procede del siguiente modo:

 

Se estima el contenido amida de la proteína, determinando la cantidad de NH₃ liberado por hidrólisis ácida suave. El número de grupos carboxilos libres, debe ser entonces equivalente a la suma de los residuos de aspártico y glutámico presentes, menos el número de carboxilos combinados con NH3 en enlace amida.

 

 

 

En general, la concordancia entre las sumas de ácido y base calculados y observados es razonablemente satisfactoria. Para algunas proteínas, el consumo de ácido y base observado, es significativamente mayor que los valores calculados a partir de los pesos moleculares, asumiendo la presencia de un solo grupo amino y solo grupo carboxilo libres en dos extremos terminales de la cadena peptídica. Para explicar la presencia de grupos ionicos adicionales, es necesario asumir la existencia de tales proteínas de más de una cadena peptídica.

 

El cuadro que se copia acontinuación registra el número de grupos titulares de algunas proteínas.

 

PROTEINA	GRUPOS TITULARES ACIDOS	GRUPOS TITULARES BASICOS
OVOALBUMINA	82	91
INSULINA	130	101
ZEINO	30	18-21
CASEINA	-	76-90
ECLESTINA	-	127-134
ALBUMINA SERICA	135	144
HEMOGLOBINA EQUINA	13	148

 

 

En seguida tenemos los PKs de los grupos en la superficie de una molécula de una proteína que lleva cargas:

 

PK     α

3.0     α - COOH                                - COO^- α - CARBOXILO TERMINAL

3.7     β - COOH                                - COO^- β - CARBOXILO (A. ASP.)

4.3     Ɣ - COOH                               - COO^- Ɣ - CARBOXILO (A. GLU.)

 

 

 

 

 

EJERCICIOS

 

Explicar a que PH se obtendrá  la separación más rápida de los peptidos Ay B, mediante el proceso de electroforesis, y por que en base a los siguientes datos:

 

 

         PK

3                 µ - COOH            - COO^-

3.37                              ß – COOH             - COO^-

4.3                                   Ɣ - COOH            - COO^-

10.5             Ʃ – NH₃⁺               - NH₂

8.0              µ - NH₃⁺                        - NH₂

 

 

A.  NH₂ – Gli – Asp – Tri – Val – Lis Ala –Pro – COOH

 

ß                 COOH

 

B.   NH₂ – Tri – Ser – Asp – Fen – Glu - COOH

 

B         COOH   Ɣ    COOH

 

Observando los valores de PK dados llegamos a concluir que el PH debe estar entre 4.3 (Valor de PK del µ - NH₃). Por encima de 4.3, los grupos carboxilos estarán en forma –NH₃⁺, luego

 

4.3 < PH < 8   

                                         4.3        6.15       8                                      

 

 

Luego PH = 12 x 3  =  6.15

                   2

 

A PH 6.15, los grupos carboxilos as Asp y Pro estarán en forma COO^- y los grupos amino de Gli y Lis estarán en forma NH₃^-, indicado esto que carga de  (A) = 0 y no migra.

 

Efectuando el mismo análisis en (B), concluimos que al PH indicado éste actúa como ANION  (-2) migra al ánodo  (grupo amino de Tri estará NH₃: grupos carboxilos de Asp Y Glu en forma – COO^-, resultando carga neta (-2)).

 

a)Escribir la formula desarrollada del siguiente péptido: ARG - GLI - ASP - HIS

 

b)Escribir las estructuras de las varcas forma ionicas del peptido anterior da PHs 11 y 1

 

PH = 11

c) Deducir a qué PH el péptido anterior eta en su punto isoeléctrico, es decir. Pueto en un campo eléctrico no migra.

A PH 7.0, el péptido mostrara las siguientes cargas:

 

- NH3 terminal	+ 1	+ 2
Grupo Guanido (org)	+ 1
COOH (asp)	- 1	+2
COOH Terminal	- 1
Grupo imidazol (his)	0	0

 

3)  
Escribir la fómula desarrolado del péptido: Ala – Lis- Gli –Tir-Arg.

a)

 

 

b) Deducir las cargas netas totales a PHs 2.6, 10 y hallar el valor de PI.

 

PH = 2                 +                                   -1                     + 3

PH = 6                 +                                                               + -    2

PH = 10       +                                                               + -       1

PH = 10.5    +1                              -                          + -       1

 

 

 

4)    Utilizando la ecuación de Henderson Hasselbach. Dado PK = 3, hallar concentración de ácido y de sal en un PH = 2.9

 

A PK = 3 α – COOH                         COO^-

(A)                                        (B)

 

2.9 = 3 + log (S)/(A)       ;  - log (S)/(A) = 3.0 – 2.9

log (A)/(S) = 0.1  (A)/(S): Antilog 0.1 ; (A)/(S) = 1.26;

((A)= (S) x 1.26) / ((A) + (S) = 100%) ; (A) = 100 x (S)

 

1.26 x (S) + (S) = 100; (S) = 100/2.26  (S) = 44.75

(A)= 100 x (S) = 100 – 44.25 = 55.75 (A) = 55.75

 

2.0              91.0             9.0

2.2              86.4             13.6

2.9              55.75           44.25

3.0              50 %            50 %

3.1               - COOH       - COO^-

                   44.24           53.76

3.7              16.06            83.4

4.0              0.0              100.0

 

 

En tanto que los PKs observado por titulación, contituyen evidencia para la naturaleza zwiterionica, de aminoácidos en solución; las propiedades físicas de los aminoácidos sólidos indican que son también zwiteriones al estado sólido, siendo así facilmente solubles en agua y mostrando puntos de fusión altos.

 

El zwitterion es en esencia una sal interna con alto punto de fusión y fácil solubilidad en agua.

Evidencia adicional para la naturaleza dipolar de aminoácidos, se obtiene por titulación de los mismos en solución de formol – dehido, este reacciona con el grupo amino sin carga, para dar una mezcla de mono y dihidroxi – metil derivados, así:

 

 

Tales compuestos corresponden respectivamente a aminas secundaria y terciaria. Esto se manifiesta en la curva de titulación por una disminución del valor de PK para el grupo α – NH2, en presencia de formaldehido.

 

CLASIFICACION DE PROTEINAS:

POR SU ESTRUCTURA	1.     Prot. Fibrosas:     2.    Prot: Globulares:	Colageno, queratina del pelo, fibrina de la seda. Albuminas, huevo, suero, etc.
POR SU SOLUBILIDAD EN EL AGUA	1.     Albuminas 2.    Globulinas   3.   Glutelinas diluidos 4.    Prolaminas   5.    Histonas       6.    Protaminas	Solubles en agua Solubles en soluciones salinas Soluble en ácidos y alcalis Solubles en alcohos del 70 – 80% Básicas solubles en ácidos y alcalis diluidos Ej: Globina de la hemoglobina. Básicas. Son las proteínas más pequeñas. Solubles en amoniaco y en ácidos y alcalis diluidos. Ej: Esperma del salmón.
POR SU COMPOSICION	1.     Simples         2. Conjugadas	Son las que por hidrolis producen solamente aminoácidos o sus derivados Poseen un grupo prostético (no proteínico) Poseen un grupo protético (no proteínico)ligado a la parte proteíca.
CONJUGADAS POR SU GRUPO PROSTEICO (SE USA TODAVIA)	1.     Nucleoproteínas:         2.    Glucoproteínas:   3.   Fosfoproteínas:   4.    Lipoproteínas:       5.    Cromoproteínas:	Son aquellas en que el ácido nucleico ( el grupo protético) Se halla ligado a proteínas. Su grupo protético: carbohidratos. Su punto prostético: PO4 Su punto prostético es un lipido, tal que como lecitina, sefalina, ácido graso. Son proteínas pigmentadas a causa del grupo prostético no proteíco. Ej: Hemoglobina, cuyo grupo prostetico es el Hem.
Moderadamente, para clasificar proteínas, se acude a criterios como:
POR SU LOCALIZACION (según donde se hallen )	1.      Proteínas de la sangre. 2.     Proteínas de la leche. 3.    Proteínas de semillas vegetales.
SEGÚN SU FUNCION BIOLOGICA	1.     Enzima – proteínas 2.    Hormona – proteínas 3.   Proteínas estructurales 4.   Proteínas contractiles
PROTEINAS DE LA SANGRE	ALBUMINAS                   FIBRINOGENO         CLOBULINAS     HEMOGLOBINAS             HORMONAS                     ENZIMAS	55% del la proteína total, controla presión osmótica, y ayuda a regular el PH. Su peso molecular es 67.000. Típicas proteínas globulares, baja configuración hélica. Considerables estructura terciaia. 6.5% de la proteína total, interviene en mecanismos de coagulación sanguinea. Α,β, y ɣ  globulinas: anticuerpos, peso molecular = 160.000 15% de la proteína total. Es la proteína respiratoria. Cuatro grupos Hemes unidos a cuatro globinas: 2α y 2β. Peso molecular: 65.000 Se halla en los tejidos y fluidos de bajas concentraciones. SU papel regulatorios no esta totalmente dilucidado, pero se conoce que es de importancia en el mantenimiento del orden en las relaciones metabólicas.

 

 

REACCIONES QUIMICAS DE AMINOACIDOS

 

 

Las reacciones características de aminoácidos son aquellas mostradas por sus grupos funcionles, v, gr, reaciones de los grupos α – NH₂, α – COOH, así como también las que presentan los grupos funcionales presentes en las cadenas laterales.

Las reacciones de formación de amidas, esteres y haluros de acil que presentan los α – COOH de todos los aminoáciods, no se detallan quí porque más bien son de importancia en la sisntesis de polipéptidos en el laboratorio.

 

REACCIONES DEL GRUPO α – NH₂

 

El grupo α – NH₂ de los aminoácidos puede acilarse por tratamiento con haluros o anhidria de ácido; este procedimiento se utilizo corrientmente para proteger el grupo α – NH_2.  Cuando las acilaciones se verifican en estados suaves, se conserva la integridad estereoquímica del átomo de carbono; en condiciones drásticas, por ejemplo al aplicar calor, puede producirse la racemización del aminoácido.

 

1.     Con HNO₂

 

El grupo amino de un aminoácido reacciona con el fuerte agente oxidante HNO₂, para liberar N₂, esta reacción es estequiometrica y es muy importante en la estimación de grupos – amino en aminoácidos péptidos y proteínas. Los aminoácidos prolina e OH – prolina no reaccionan, en tanto que el E – NH₂ de la lisina reacciona pero a velocidad mucho menor. La reacción es esta:

 

Los productos son el correspondente α – OH – ácido y N₂ (gas), el cual puede medirse manométricamente.

 

 

2 REACCION CON NINHIDRINA

 

Es una de las reacciones más características del grupo α – NH₂,  empleada a menudo para la estimación cuantitativa de aminoácidos en muy pequeñas cantidades.

Calentando un aminoácido con dos equivalentes de ninhidrina, resulta un producto intensamente coloreado. Todos los aminóacidos y péptidos que tienen un α – NH₂ libre, dan un ninhidrina un color azul, mientras que la prolina y la hidroxiprolina, en los cuales el grupo α – NH₂ esta sustituido, dan diferentes derivados con un color amarillo característico.

La reacción se puede explicar con los siguientes 3 pasos:

 

 

a.   
Paso inicial de oxidación – reducción α– iminoácidos + ninhidrina reducida:

         AMINOACIDO   NIHIDRINA OXIDADA      α AMINOACIDO    NIHIDRINA REDUCIDA        

 

b.    Hidrólisis seguida de descarboxilación:

 

 

c.   
Reacción de NH₃⁺ ninhidina reducida + ninhidrina oxidada  ---α complejo azul púrpura, cuya intensidd es proporciona a la cantidad de aminoácido presente:

 

 

NIHIDRINA OXIDADA                                        NIHIDRINA REDUCIDA

 

Van Slyke utilizó la reacción, midiendo manometricamente el CO₂ que se produce en el paso (b). La reacción puede seguirse midiendo la intensidad del calor complejo formado, o determinando el CO₂ liberado en ambos. El NH₃, muchas aminas, péptidos, etc, Dan un color azul a púrpura con la ninhidrina sin embargo, a menos que halla  un grupo α – COOH vecino al α – NH₂, no se producirá CO₂.

 

Como atrás se mencionó, los iminoácidos se condensan con ninhidrina dando color rojo que rápidamente pasa a amarillo. En este caso la reacción se detiene extrayendo con Benceno los complejos formados con  los iminoácidos, pues los otros compuesto de color azul quedan insolubles en benceno.

 

2.    REACCION CON FLUOR – DINITRO 2,4 BENCENO (FDNB) (REACTIVO DE SANGER)

 

Introducida por Sanger (premio Noble por su trabajo sobre secuencia de aminoácidos de la hormona insulina) para la determinación de grupos –NH₂ en aminoácidos y péptidos.

 El resultado de Sanger es muy útil en la identificación de aminoácidos, exatamente en la identificación del grupo – NH₂ del aminoácido de uno de los extremos de una cadena polipeptídica, según se explica a continuación.

 

 

La hidrólisis ácido que se hace enseguida de la adición del FDNB, libera el DNB derivado del aminoácido terminal más aminoácidos libres, por ruptura de todos los enlaces peptídicos. De la mezcla, los DNB derivados se extraen con el cloroformo y se identifican por cromografía con patrones.

 

El reactivo de Sanger también reacciona con el grupo E – NH₂ de la lisina, pero el DNB – lis puede diferenciarse fácilmente de los demás DNB derivados, por métodos cromotagráficos. Si la lisina esta al principio de la cadena, se forma un di – DNB – Lis.

 

3.   REACCION DEL CLORURO DE DANSYL

 

Este reactivo es el 1 dimetil – amino nanftalén 5 sulfonil cloruro, cuya reacción con el grupo α – NH₂ de aminoácidos es como sigue:

 

 

 

Puesto que el cloruro es altamente fluorescente, los dansyl derivados de aminoácidos pueden detectarse y medirse por método fluorométricos.

 

5. REACCIONES CON EL FENIL – ISOTIOCIANATO (REACTIVO DE EDMAN)

 

Esta reacción también se ha utilizado para identificar el residuo N – terminal; es más útil para análisis de péptidos pequeños por que los aminoácidos pueden separase uno a otro de la posición N – terminal. Las reacciones son como sigue:

 

 El fenil – tiohidantonía derivados de aminoácidos son incoloros se separan y se identifican fácilmente por técnicas de cromotográficas.

Usada en propósitos degradativos para identificación de residuos aminoácidos NH₂ – terminales, la reacción de Edman sigue estas líneas generales:

 

 

El péptido reacciona con el fenil – isotiocianato para formar un fenil tricarbonil derivado del mismo. Tratado este último con ácido de no}itrometano, se produce la ciclización y se obtiene la fenil – tiohidantan derivado del aminoácido términal. Durante la ciclización el aminoácido NH₂  terminal se escinde del resto continuo. Las condiciones de ciclizción y ruptura son tan moderadas, que los otros enlaces péptidicos no son atacados, los productos de ciclización son: fenil tiohidantoina derivado del 1° resto aminoáciod del peptido.

 

La degradación de Edman resulta de ser de carácter sustractivo y puede ser aplicada repetidamente para determinar la secuencia aminoácida completa de los péptidos. Esta es la base de un aparato secuenciador, equipo automático para analizar la secuencia de aminoácidos en péptidos largos.

 

6.    BASES DE SCHIFF

 

EL grupo α – NH₂ de aminoácidos reaccionan irreversiblemente con aldehidos para formar las bases de schiff. Estos compuestos parecen ser los intermediarios en algunas reacciones con enzimas en que intervienen α – aminoácidos como sustratos:

                                                                                     BASE DE SCHIFF

 

Las principales reacciones mostradas por grupos –R de aminoácidos son: las del grupo – SH de la cisteina, las del grupo fenol de la tirosina y las grupo guanido de la arginida. Aunque las reacciones de estos grupos son utiles aveces para identificación cualitativa, los aminoácidos se reconocen y determinan mejor a concentraciones muy bajas, por cromátografia en el papel o mediante cromátografia de intercambio iónico.

 

TEST CUALITATIVOS PARA PROTEINAS Y AMINOACIDOS

 

 

REACCION	OBSERVACIONES
BIURET	SO4Cu en el NaOH diluido. Color azul a violeta debido a interacción del ión Cu++ y el enlace peptídico.
MILLON	Hg(NO3)2 en NH2. Produce un color rojo debido a reacción con grupos fenólicos.
XANTOPROTEICA	HNO3 concentrado, seguido por adición alcali. Hoy nitración de anillos aromáticos heterocíclicos que se forman sales de color naranja al alcalizarse.
HOPKINS – COLE	Acido glioxílico CHO – COOH en H2SO4 concentrado. Da color violeta por reacción del glioxilato con anillo indol del triptofano.
NITROPRUSIATO	Na2(NO)Fe(CN)5 . H2O en NH3 diluido produce color rojo en presencia de sulfidrios libres.
SAKAGUCHI	α – Naftanol + NaClO. Da color rojo por reacción con grupo guanido de la argina.
AZUFRE – LABIL ALCALI	Pb(AcO)2 en solución alcalina. Precipitandose en SPb del S de cisteina cuando se calientan los reactivos.

 

GRUPO – SP DE CISTEINA

 

Se comporta como un ácido débil y presenta estas reacciones:

 

a.    La cisteina expuesta a concentraciones mínimas de ciertos iones metálicos (Ag⁺, Hg⁺⁺ etc.) forma mercáptidos:

 El grupo – SH de restos de cisteina es componenete importante del centro de muchas enzimas. El tratamiento de tales enzimas con sales de metales pesados la inactiva para formar los correspondientes mercáptidos.

 

b.    El grupo tiol, se oxida fácilmente, especialmente en presencia de sales de hierro, transformandose en el disulfuro, en este proceso la cisteina se oxida a cistina.

 

 

La cistina desempeña papale importante como medio para formar enlaces en cruz en la extrucura de proteínas, pues ya se dijo que dos residuos de cistina se unen entre sí mediante el enlace covalente disulfuro.

c.    Los enlaces –S-S- pueden construir puente intracatenario (dentro de una cadena polipéptida, tal como sucede por ejemplo en la cadena A de la insulina), o pueden formar enlaces cruzados entre cadenas peptídicas adyacentes. Este enlace disulfuro puede romperse por agentes reductores, por ejemplo mercapto etanol, tal como se indica a continuación, caso en el cual los grupos slfidrilos resultantes deberan ser estabilizados por alkilación para prevenir reoxidación:

 

 

REACCIONES

 

O por oxidación con ácido perfórmico (HCOOOH)  que convierte los dos restos de residuos en ácido cistetico muy estable, así:

 

 

 

REACCIONES PARA EL RECONOCIMIENTO DEL GRUPO α – COOH TERMINAL

 

a.    CON HIDRAZINA (HIDRACINOLISIS)

 

Si un péptido se trata con hidrazina (H₂N – NH₂), todos sus enlaces peptidicos se rompen convirtiendose el componente carbonilo en la hidrazida correspondiente.

 

 El residuo del aminoácido terminal que aporta el grupo –COOH libre no podrá formar la hidrazida, por consiguiente después de la hidranólisis, el aminoácido que permanece

                                                                  a.a. terminal   HIDRAZINA      HIDRAZINA

                                                                  en el - COOH LIBRE

inalterado es el terminal, que puede entonces separarse y reconocerse con patrones por cromátografia. Este método ha probado ser el más útil entre los métodos químicos para reconocer el a – a terminal.

 

b.    REDUCCION AL AMINO ALCOHOL

 

El grupo  α – COOH de un aminoácido o un péptido tratado con borohidruro de sodio se reduce al amino – alcohol respectivo así:

 

 

Amino alcohol derivado del terminal a.a.

 

Si el amino – alcohol derivado del péptido se hidroliza completamente; todos los enlaces peptídicos se escinden, produciendo aminoácidos libres más el camino alcohol derivado del aminoácido terminal, que puede separarse facilmente e identificarse con patrones por cromatografia.

 

c.    CON LA CARBOXIPEPTIDASA (Sintetizada por  el páncreas)

 

Esta enzima hidroliza especificamente en enlace peptídico adyacente a un grupo α – COOH libre, con la única posible excepción del enlace peptídico en que participa el aminoácido glicina, así:

 

 

 

 Tiene este método el inconveniente de que la enzima después de separa el aminoácdio terminal. Ataca el nuevo enlace peptídico, adyacente α – COOH que ahora queda libre. Lo que se hace entonces es ir midiendo la velocidad de liberación de aminoácidos del péptido, con el objeto de poder identificar el aminoácido con el grupo α – COOH terminal, de modo inequivoco.

 

FRAGMENTACION DE CADENAS PEPTIDICAS MEDIANTE METODOS DE HIDRÓLISIS PARCIAL

 

Las cadenas peptídicas larga pueden fragmentarse en péptidos menores por medio de hidrolisi parcial, la hidrólisis parcial de polipeptídos entre diferentes pares de amnoácidos no difieren lo suficientemente como para que lleguen a ser suceptibles a al hidrólisi ácida o básica.

 

a.    HIDRÓLISIS ENZIMATICA

 

La hidrólisis con enzimas debido a la especificidad de las mismas permite por el contrario la fragmentación de la cadena grande en peptídos menores.

Así, la tripsina, enzima producida por el páncreas y secretada al intestino delgado en forma de su precursor tripsinógeno, hidroliza enlaces peptídicos en que la función – c^=o- es aportada por los aminoácidos básicos lisina y arginina, con independencia de la longitud o la secuencia aminoácida de la cadena. El número de fragmentos peptidicos y de aminoácidos libres, puede entonces predecirse por el número total de residuos de lis o arg presentes en la cadena original.

Tripsina: R₁ - Lis, ARG.

Quinotropsina: R₁ = Fen, Tri, Tir

Muestra también hidrólisis lenta de otros muchos enlaces peptidicos.

PEPSINA: R₁           FEN, TRI, TIR, LEU, ASP, GLU, CIS.

R₂

 

 

 En el análisis de secuencias de aminoácidos, la cadena peptídica original debe fragmentarse al menos pro dos métodos diferentes, de modo que los fragmentos menores resultantes de uno de los procedimientos, se superpongan con los fragmentos peptídicos resultantes con el otro método. Si se utiliza tripsina para la primera ruptura, para la segunda puede usarse otra enzima proteolítica, tales como, quimotripsina (producida en el páncreas como el precursor) o la pepsina (secretada como pepsinógeno por la mucosa gustrica).                                                                                                    O

             ||

La quimotripsina hidroliza enlaces peptídicos en el que el  - C – es apartado por el aminoácido aromático ϕ – alanina, triptófano, tirosina.                    O

                                                                                                ||

La pepsina hidroliza aquellos enlaces paptídicos en que l NH o el –C- pertenecen a aminoácidos aromáticos ϕ – alanina, triptófano, tirosina, la leucina, los aminoácidos ácidos, aspártico y glutámico, además de cis y cist.

 

b.    HIDRÓLISIS QUIMICA

 

 

1.    

O   ǁ -C-

BrCN

 

Escinde aquellos enlaces peptídicos en que la función          pertenece a residuos de metionina. El resto de metionina se transforma en una lactona de la hanoserina, así:

 

 

 

2.    Con HCl 10 N a 30° C

 

R2 = SER, TRE.

Enlaces peptídicos en el grupo –NH- es aportado por serina a treonina, se escinden preferencialmente durante la hidrólisis de una proteína con HCl 10 N a 30° C. La roptura es asistida por el vecino grupo – OH de la cadena lateral, mediante una transposición que facilita la hidrólisis.

 

            SER O TRE

 

 

 

ETAPAS PARA LA DETERMINACION DE LA SECUENCIA DE AMINOACIDOS DE UAN PROTEINA

 

En principio se basaba en el trabajo introducido por Sanger para la determinación de la secuencia de aminoácidos de la insulina, que le valió en 1935 el premio Nobel. Desde tal época se han inventado nuevas técnicas, que naturalmente han facilitado la solución de la secuencia aminoácida de proteínas, problema que por los tiempos de Sanger era casi insoluble. Cada péptido a analizar debe hallarse por supuesto libre de aminoácidos o peptídos contaminantes.  Cada proteína encara procedimientos particulares; sin embargo, las siguientes son las etapas del método general:

 

1.     Primero que todo debe procederse a la identificación de reconocimiento de los aminoácidos terminales que portan los grupos α – COOH libres.

2.    La cadena intacta entera se rompe enseguida en varios péptidos menores, por tratamiento con tripsina.

3.   Los fragmentos peptídicos resultantes de la etapa 2, se separan por electroforesis o cromatografía. Muestras separadas de cada uno de los fragmentos se hidrolizan por completo y se determinan su contenido de aminoácidos.

4.    En seguida se determinan los aminoácidos terminales en cada fragmento obtenido en el paso 2, que son los que llevan los grupos α – NH₂ y α – COOH libres. Hata aquí, podrá conocerse la secuencia de fragmentos que son dipéptidos o tripéptidos. En los demás, se conocerán los aminoácidos terminales, más no se sabrá la secuencia.

5.    Los fragmentos peptídicos de mayor longitud obtenidos en 2, pueden someterse entonces a la degradación secuencial de Edman, lo que dará la secuencia completa.

6.    Otra muestra intacta de la cadena original, se hidroliza parcialmente por un segundo método, parra fragmentar la cadena de puntos diferentes a los del primer método de hidrólisis parcial. Pueden usarse entonces  quimiotripsina, pepsina, BrCN o hidrolisi con HCl  10 N 30°C. Los fragmentos resultantes, se separan y analizan según los pasos 3 y 4.

7.    Por comparación de la composición de aminoácidos y las identidades de los aminoácidos terminales de las series de fragmentos peptídicos, especialmente donde la segunda serie de trozos se superpone sobre los sitios de ruptura de los trozos de la primera serie, puede obtenerse la ordenación de los fragmentos petídicos en la secuencia correcta.

 

EJEMPLO

 

1.     Se analizan los aminoácidos de un péptido y dio los siguientes 10:

Arg, Fen, Lis, Ala, Ser, Tri, His, Met, Pro, Leu.

        

Para la determinación de aminoácidos terminales tanto en el péptido total como en los péptidos menores obtenidos por hidrólisis parcial se usaron estos métodos:

 

Método 1: Con FDNB

Método 2: Con hidrazina

 

Sobre el peptido total el análisis de a –as terminales dio estos resultados:

 

PEPTIDO TOTAL	Método 1: DNB – Leu
	Método 2: a- a libres: Ser

La hidrólisis del péptido total con tripsina dio tres péptidos : A, B, C.

 

PEPTIDO A CON 2 a -as	Método 1: DNB – Leu
	Método 2: a- as libres: Arg

 

 

PEPTIDO B CON 4 a -as	Método 1: DNB – Pro
	Método 2: a- a libre: Ser

 

 

PEPTIDO C CON 4 a -as	Método 1: DNB – His
	Método 2: a- as libres: Lis

 

El peptido C se trata con BrCN y se  obtuvo el peptido D

 

 

PEPTIDO D CON 3 a -as	Método 1: DNB – His
	Método 2: a- a libre: Met

 

El péptido B se trata con reactivo de Edman y en su orden dieron las fenil – tiohidantoinas derivadas de los aminoácidos siguientes:

         1°, Pro, 2° Ala, 3° Tri.

 

Con todos los datos  anteriores, deducir la secuencia del péptido original.

 

DESARROLLO

 

Se procede en la siguiente forma:

 

Se escriben primero diez número (del 1 al 10) correspondientes al número total de aminoácidos encontrados:

 

Con FDNB ----- DNB –Leu     (Primer a - a)                  1.

Con Hidraz ----- Ser               (última a - a)

 

                                                 DNB - Leu

                            A; (2 a-as)     Hidraz:       Arg

Péptido Tripsina                          DNB – Pro            2.

                            B; (4 a-as)   Hidraz:        Ser

                                                DNB - His

                            C; (4 a-as)   Hidraz:        Lis

 

C(4 a-as)   BrCN   D; (3 a-as)  DNB – His

                                                 Hidraz: Met    3.

 

B       R. de Edman           Feniltiohidantoínas     1° Pro; 2° Ala; 3° Tri       4.

                                      Dereivadas de:

 

 

 

 

 

 

VITAMINAS Y COENZIMAS

 

Qué son las Vitaminas:

 

 

Considerando la escala más baja de la pirámide de los organismos vivos, vemos que los microorganismos más elementales sintetizan la mayoría de los nutrientes que requieren, y exigen pocas materias primas ya confeccionadas, de su medio ambiente. Alguna porción de esta facultad para sintetizar sus requerimientos, se ha permitido sin embargo en plantas superiores y animales. El hombre depende enteramente de otros organismos para el suministro de muchos de los constituyentes vitales de su dieta, y esto es particularmente cierto en el caso de una clase de compuestos que solamente son requeridos en mínimas cantidades: las vitaminas. Las funciones positivas de las vitaminas se han buscado y hallado indirectamente, pues se sabe de su importancia por las dolencias carenciales que ocasionan su ausencia o su deficiencia. Hay que decir sin embargo que la investigación apenas esta descubriendo las acciones primariamente fisiológicas de las vitaminas.

De modo general, las vitaminas se consideran reguladores del metabolismo, cuya presencia en la dieta diaria de animales incluyendo al hombre, es indispensables para el crecimiento normal y la conservación de la vida. Inicialmente los conceptos sobre vitaminas no tuvieron totalmente en cuenta todos los requerimientos para las distintas especies animales, por ejemplo el curi, hombre y primates no pueden sintetizar vitamina C, son por lo tanto susceptibles a una enfermedad carencial – escorbuto- por lo que requieren la vitamina C en la dieta, la rata en cambio si puede sintetizarla, por lo tanto no la necesita en la dieta. S e anota que los reguladores metabólicos que son sintetizados en el cuerpo, particularmente en las glándulas endocrinas consideradas como hormonas. No debe sorprender por otra parte, que lo que es vitamina K y la mayoría de las del complejo B en el intestino, y la formación incidental de la vitamina D sobre la piel por mediación de la luz ultravioleta, no deben considerarse como procesos de síntesis de los tejidos del animal. Ciertas vitaminas (nicotinamida y rivoflavina por ejemplo), participan como partes esenciales (coenzimas) de sistemas enzimáticos.

Las vitaminas muy probablemente no proporcionan ni energía, ni las unidades o bloques de construcción al organismo. Consecuentemente, la colina que se activa solo cuando esta presente en cantidades más o menos grandes, lo que sugiere que intervienen proporcionando unidades de construcción, se acostumbra clasificarlo como vitamina apenas en forma tentativa.

 

Como se nombran las vitaminas

 

La aparente confusión en la nomenclatura de las vitaminas, solo es explicable si se hace una pequeña reseña histórica del desarrollo de las mismas. Des hace mucho tiempo se sabia que el escorbuto se prevenía, incorporando en la dieta frutas y vegetales frescos; esta es la razón que movía a los ingleses a dotar a los tripulantes de sus navíos con abundante provisión de frutas principalmente cítricas (limas, naranjas, limones, etc.)  Tokk, (1882) eliminó el beriberi en la marina japonesa, alimentado a sus marineros con mayores cantidades de carne, cebada y frutas.

Desde finales del siglo XIX se reconocía ya el valor del aceite de hígado de bacalao en la cura del raquitismo.

ErjKman(1897) medico holandés, indujo el beriberi experimentalmente en aves, dándoles raciones de arroz pulido. Se observó que se conseguía su curación, suministrándoles las puliduras de arroz. Se sostuvo entonces que la cascarilla de arroz contenía algo que contrarrestaba “la toxina del beriberi” presente en el arroz pulido.

Hopkins (1906) demostró que los alimentos normales contenían en adición a los nutrientes entonces reconocidos – carbohidratos, proteínas, grasas minerales y agua – pequeñas cantidades atrasadas de otras sustancias esenciales para la salud, que denominó primeros factores accesorios.

 

Los noruegos Holst y Frölich (1907) indujeron escorbuto en guineapings, alimentandolos con cereales “deficientes en verdes”.

 

Funk (1911) creyendo que el factor antiberiberi que había desarrollado en las puliduras de arroz, era un camino, para enfatizar el hecho de que tales factores eran esenciales en la vida y no meramente de carácter accesorio con relación a otros nutrientes, propuso acoger el nombre de vitaminas para todo el grupo. Este investigador fue el autor no solo del nombre, sino también de la primera hipotesis probada experimentalente, acerca de que las  vitaminas son sustancias químicas definidas cuya carencia da origen a enfermedades. De fracciones de su “factor antiberiberi”, posteriormente aislo el aácido nicotinico, precursor de la niacina o nicotina, que fue bautizado con el nombre de “factor p.p”, es decir, factor preventivo de la pelagra.

 

Osborne y Mendel (1915) sugirieron la clasificación por solubilidad, después aconsejado por McCollum y Davis. Así, el factor (A) soluble en grasas, que curaba la enfermedad del ojo causada por desnutrición se diferencia del factor (B) soluble en agua, que prevenía el beriberí en palomas. Sin embargo, estos investigadores rechazaron el término vitamina después de haber encontrado que el factor (A) soluble en grasas, le faltaba el grupo amina.

 

En 1920 Drummond propuso usar la palabra vitamín como término genérico, denominando el factor antixeroftálmico vitamín A, el factor antiberiberico Vitamín B, añadiendo un tercer factor, el antiescorbutico o Vitamín C. A medida que se caracterizaban y asilaban nuevas vitaminas, se les iban designando letras sucesivas del alfabeto, aunque algunas letras se asignaban sin orden alguno, por ejemplo: la vitamina K se llamó así por la palabra escandinava “Koagulation” y la vitamina H por la palabra alemana “Haut” que significa piel. También llego a ser evidente que la vitamina B original, no era una vitamina sola sino un grupo de vitaminas, y entonces a la letra B se le fueron poniendo subíndices para identificar factores separador a medida que se iban aislando. No obstante, esto introdujo confusión. Las cosas se complicaron todavía más al introducirse nombres de vitaminas que hacen referencia a factores de crecimiento para ciertos organismos de ensayo en el laboratorio.

 

La tendencia actual es hacia los nombres químicos; así la vitamina B₁ se le conoce mejor como tiamina, la vitamina B₂ como riboflavina, la B₆ como piridoxina, etc. La vitamina C sin embargo se tomo en nombre de ácido ascórbico, para relacionarla así a su función antiescorbática.

 

Vitaminas Liposolubles.

 

Como su nombre lo indica, son las asociadas a lípidos u solubles en ellos; incluye las siguientes: A,D,E,K.

 

Vitaminas Hidrosolubles.

 

Son vitaminas solubles en agua. Este grupo comprende: todas la vitaminas del complejo B y la vitamina C.

 

Las vitaminas del complejo B son:

 

1.     Tiamina – B₁, factor antineurítico.

2.    Acido lipoico.

3.   Riboflavina – B₂, factor de crecimiento o vitamina G.

4.    Miacina – Factor p.p, previene la pelagra.

5.    Piridoxina – B₆, factor antidermatítico.

6.    Acido Pantotéico.

7.    Biotina, factor anticlara de huevo.

8.   Inosito, factor antialopecico del ratón.

9.   Colina.

10.  Acido para – amino benzoico (PABA).

11.   Acido fólico.

12.  Vitamina B₁₂, factor ananemia perniciosa.

13. Carnitina.

 

De las anteriores no todas se consideran vitaminas para humanos: sin embargo se incluyen en la clasificación general, porque desempeñan papeles, de vitaminas en ciertos animales.

 

Las que constituyen el complejo B, no son afines entre sí ni química ni fisiológicamente. Si alguna relación puede haber, es que algunas de ellas forman parte de coenzimas, cuyo papel es esencial en el metabolismo.

 

Antes de la invención de las sulfas, antibióticos y otros potentes agentes quimioterapeuticos, era poco menos que imposible causar en animales de experimentación, deficiencias vitamínicas, con el fin de estudiar las posibles enfermedades que se producían por tales carencias. Por ejemplo: si se da a un rumiante una ración desprovista de piridoxina, no significa que no pueda hallar en su organismo dicha vitamina, porque como sabemos las bacterias del rumiante pueden sintetizarla a través de precursores. Hoy, adicionando agentes bacterrostáticos, sí se puede causar enfermedades imputadas a carencias vitamínicas en la dieta.

 

Para el estudio de las vitaminas del complejo B, tendremos en cuenta su función bioquímica de acuerdo con los siguientes grupos:

 

 

Vitaminas implicadas en el metabolismo del H:	Niacina Riboflavina, B2.
Vitaminas implicadas en el metabolismo de 2 carbonos (acetato activo)	Tiamina, B1. Acido Lipoico. Acido Pantotenico.
Vitaminas implicadas en el metabolismo de 1 Carbono	Biotina (Carboxilaciones). Piridoxina, B6. Acido Fólico Cianocobalamina, B12.

 

Hay tatradistas que acostumbran a clasificar las vitaminas del complejo B en dos grupos a saber:

 

1.     Vitaminas que no tienen que ver con la liberación de energía de los alimentos. Son: nicotinamida, riboflavina, tiamina, ácido pantoténico y biotina.

2.    Vitaminas que intervienen en la formación de glóbulos rojos de la sangre, denominadas por ello vitaminas hematopoyéticas: ácido fólico y cianocobalamina.

La pirodoxina por su función, cabe en cualquiera de los dos grupos anteriores.

 

NICOTINAMIDA

 

         Nombre oficial: Niacina, que puede estar como:

 

Ocurrencia: Ampliamente distribuida en tejidos animales y vegetales: la carne es una excelente fuente. Las formas de sus coenzimas son:

Sus estructuras y papeles fisiológicos se conocieron desde 1935, aunque solo en 1937 Elvenjem (Univ. De Wisconsin) estableció su naturaleza y la considero como vitamina.

 

Diferencia. En el hombre se produce la enfermedad llamada pelagra, caracterizada por dermatítis de áreas expuestas a la luz del sol, estomatitis, lengua magenta, incapacidad de digerir alimentos y diarrea. Es probablemente que la pelagra refleje no solamente diferencias de Niacina, sino también de otros miembros del complejo B, y de proteína dietaria. Los primeros síntomas se acompañan con alteraciones nerviosas, insomnio, irritabilidad, rigidez del cuerpo, entumecimiento de las extremidades hasta parálisis. La pelagra descuidada totalmente puede conducir hasta la locura, y en general la enfermedad se particulariza como dolencia de las 3D: Dermatitis, Diarrea, Demencia.

 

Es muy probable que una dieta pobre en vitaminas pueda conducir a síntomas de pelagra. Por que se conoce que el triptófeno es un aminoácido que sirve como precursor de la Niacina.

En perros, la principal manifestación de la deficiencia de Niacina es la sí llamada lengua negra, acompañada de pérdida de apetito, deshidratación marcada, salivación abundante y diarrea con sangre.

 

Toxicidad: Para tratamiento se prefiere la amida. El ácido es vasodilatador, no es tóxico, pero molesta al paciente porque el sitio donde se inyecta se enrojece, rasca y se percibe la sensación de calor, posiblemente porque aumenta el flujo sanguíneo intracraneal.

El tratamiento con nicotinamina de una deficiencia primaria de la vitamina, produce alivio aun en 24 horas.

En humanos, otras causas pueden conducir a la deficiencia de Niacina, como son: alcoholismo, enfermedades en general.

 

Función Bioquímica:

 

Los piridín son conezimas de enzimas dehidrogenasas, que catalizan reacciones de óxido reducción. Por ejemplo, alcohol, desindrogenasas que catalizan la siguiente reacción:

Así, K aparentemente depende de (H⁺) por que produce un ión H⁺ en la reacción.

La reacción de izquierda a derecha se favorece a bajas concentraciones de H⁺, o sea, alto PH:  en cambio la reacción de derecha a izquierda se favorece a altas concentraciones de H⁺, es decir, bajo PH.

 

Vamos a explicar porque se produce H⁺ en las reacciones catalizadas por piridín – nucleotido deshidrogenasas, tomando el ejemplo de la reacción anterior:

 

                                                                                               O

                                                                                                ||

AL OCURRIR LA OXIDACIÓN DEL CH3 – CH2 –OH     [Ø]    CH₃ - C

           |

          H

 

Se remueven los dos H.

Esta remoción puede interpretarse como:

1.     Remoción de 2 e ^-  y dos protones (H⁺) en pasos separados, o:

2.    Remoción de un ion hidruro (H^-) y un H⁺.

El anillo de piridina presenta dos formas de resonancia, con la corga positiva usualmente colocado en el N.

Como arriba se presenta, en la posición 4 hay un centro electrolifico  (+), sitio al cual se va a unir el ion hidruro (H^-) dejaría un H⁺ que se va a liberar al medio para propositos de neutralidad eléctrica. Es de importancia recalcar, que existen dos modos generales de acción de las enzimas que requieren piridín – nucleotidos. Son estos:

I. 1.DPN⁺ o TPN⁺ catalizan oxidaciones de:

a.    Alcoholes primarios y secundarios.

b.    Aldehidos

c.    Acidos α,β hidroxi – carboxilicos

d.    α – Aminoácidos.

 

Reacciones que en general son reversibles fácilmente:

 

2.    En otros casos el valor de la constante de equilibrio determina que bajo condiciones fisiológicas la reacción prosiga solamente en una reacción, que conduce bien a la reducción o bien a la oxidación del piridín – nucleótido.

 

A causa de lo anterior, los piridín – nucleotidos pueden con facilidad aceptar electrones directamente de un sustrato oxidado, en consecuencias que se conocen con el nombre de reacciones acopladas, así:

 

 

 

II. La otra manera de reaccionar los piridín es en la reducción de las flavin – coenzimas. Estas son grupos protéticos de enzimas también deshidrogenasas – que verifican la oxidación o reducción de sustratos orgánicos.

 

Tal reproducción proporciona pues un enlace o puente entre piridín – nucleótidos y esos sustratos. Por ejemplo: reducción del glutation oxidado, por agencia de la enzima glutatión – reductasa, cuyo grupo prostético contiene FAD.

El cofactor FAD escrito como un compuesto separado, realmente se encuentra firmemente unido a la parte de la enzima glutation – reductosa.

Otros compuestos que también son reducidos por piridín – nucleótidos en presencia de enzimas que contienen FAD o FMN como grupos protéticos son: el ión NO₃ por la nitrato – reductosa y el citocromo C por la citocromo C – reductosa.

 

Los piridín – nucleótidos y sus deshidrogenasas han sido el tema favorito para el estudio de la cinética y los mecanismos de acción enzimáticos. A esto ha ayudado el hecho de que hace algún tiempo se ha podido contar con hidrogenasas en forma altamente purificado como proteínas cristalizadas.

Existe un excelente método para distinguir entre piridín – nucleotidos reducidos y oxidados, basados en la observación de Warburg de que las coenzimas reducidas DPNH y TPNH absorben luz frecuentemente a una λ = 340 nm, y que las coenzimas oxidadas DPN⁺ y TPN⁺ no, además de que la absorción molar (am) para dos coenzimas oxidadas y reducidas sigue siendo la mismo. Por ejemplo en la reacción: (figura del lado izquierdo).

 

Entonces, midiendo el cambio de absorción de la luz a 340 nm, en una reacción en que intervengan piridín – nucleotidos es posible seguir el curso de la reducción u oxidación de la coenzima. Por ejemplo en la reacción:

 

GRAFICAS

 

Si se representa absorción a 340 mn en ordenadas, contra el tiempo en minutos en abscisas, se obtendrá la figura del lado derecho de esta página, que indica la reducción del DPN⁺ en presencia de etanol y alcohol deshidrogenasa. En tal representación se observa lo siguiente: después de alcanzar el equilibrio donde no hay más formación de DPNH a los 7 minutos, se añade CH₃-CHO. Entonces el equilibrio de derecha a izquierda y algo de DPNH se reoxida a DPN⁺, lo que se indica por una disminución de la absorción. SI al alcanzar de nuevo el equilibrio, digamos a los 9 minutos, agregamos en esta ocasión CH₃-CH₂OH, el equilibrio procede a ajustarse otra vez reduciéndose algo de DPN⁺, lo que se traduce en un aumento de la absorbencia.

 

 

RIBOFLAVINA (Vitamina B₂)

 

Esta constituida por un polialcohol: el D – ribito (obtenido mediante la reducción del azúcar D - ribosa), unido a un anillo de isoaloxazino sustituido, así:

La vitamina se detecto como un “factor de crecimiento de las ratas”. Se obtiene comercialmente a partir del medio de cultivo de ciertos microorganismos, los cuales se sintetizan en buena producción.

 

La vitamina se presenta en la naturaleza casi exclusivamente en la forma de dos flavín – cofactores: FMN Y FAD cuyas estructuras son:

Los factores FMN Y FAD podemos representarlos tal como se muestra:

 

 

Una sus más importantes propiedades químicas es esta reacción:

 

El mecanismo de su función bioquímica se ilustra entonces así:

 

 

La reducción consiste pues en la adición de dos átomos de H a la forma oxidada.

 

Hay evidencia que indica que la reducción de flavín – coenzimas ocurre en dos pasos separados. Si la reacción se verifica por adición de Le^- con su protón (H⁺) en cada paso, se obtiene un compuesto semireducido como intermediario: una semiquinona, así:

 

Algunas del as flavoproteínas son complejas, pues además del FMN y FAD, contienen metales como el Fe o Mo. Estos son susceptibles de ser alternativamente oxidados y reducidos, aunque sa no sería su única función. La forma semiquinona de los coenzimas de reboflavina, a causa de la muy posible existencia de diferentes formas resonantes, se espera que sea razonablemente estable, más estabilidad, las estructuras de semiquinona poseen un electrón no pareado, el cual puede compartir con electrones sin parear comúnmente presentes en iones metalicos.

En contraste a las enzimas piridín – nucleótidos deshidrogenasas, los cofactores FMN y FAD están fuertemente pegados al componente proteico de enzimas, tanto que así permanecen durante la purificación de la enzima.

 

Los flavín cofactores solo se separan de la epoenzima, por tratamiento en frío con ácido o quizas por ebullición. La ebullición es inconveniente porque la proteína se desnaturaliza, y su separación del grupo prostético llega a ser irreversible. Con ácido en frio la separación es reversible, pues mezclado el grupo flavín separado, a la epoenzima,se tiene de nuevo la enzima activa.

 

Es difícil generalizar, puede afirmarse que el papel bioquímico de las flavín – enzimas es:

 

1.     Aceptar átomos de H de piridín – nucleotidos reducidos (se vieron ejemplos con la vitamina niacina).

2.    Intervenir en otra reacción oxidativa: remoción de dos átomos de H de átomos de C adyacentes, para crear un doble enlace. Ejemplo:

 

Con el fin de comprobar la reacción, esta se puede acoplar poniendo como oxidante final (aceptar de hidrógenos y electrones), una sustancia colorante que cambie el color al reducirse, tal como el zul de metileno:

 

La reacción debe hacerse en anaerobiosis, cubriendo la mezcla de reacción con una capa de aceite mineral inerte, que sella e impide el acceso de aire. En el capitulo de enzimas, se vio que la reacción anterior puede inhibirse agregando cantidades crecientes de ácido malónico, que como análogo estructural de ácido succínico ( sustrato natural), opera inhibidor competitico de la deshidrogenasa succínica.

 

Ocurrencia.

 

La riboflavina se halla en tejido de plantas y animales, buena fuente de la misma son el hígado, riñón, leche y levaduras. Se ha sintetizado en el laboratorio, y una cantidad se produce en el organismo humano por la fibra intestinal.

 

Deficiencia

 

En ratas: experimentalmente se ha comprobado la intervención de la riboflavian en la convesión de:

 

                   Triptófano  -----  Nicotinamida.

 

Su deficiencia en al dieta de ratas se manifiesta principalmente por lesiones oculares o dermatológicas.

En humanos: lesiones en comisuras de los labios, seborrea, dermatitis, descamasiones en la piel escrotal. Casos avanzados muestran vascularización de la cornea, conjuntivitis, lacrimación, fotofobia, glositis (inflamación de la lengua con desarrollo de las pupilas y color magenta).

Las lesiones seborreicas se presentan en nariz, mejillas, mentón y lóbulos de las orejas.

Pueden acumularse reservas de riboflavina en el higado y en el riñon, pero se pierden rápidamente por excreción en orina y heces. Una dieta deficiente en riboflina es casi inevitablemente deficiente en las demás vitaminas del complejo B.

 

TERAPIA

 

La pelagra (deficiencia de niacina) esta casi siempre acompañanda por deficiencia de riboflavina, por lo que se recomienda entonces una terapia combinada: los síntomas desaparecen en pocos días y las lesiones en pocas semanas. No es tóxica: por un período de cuatro meses se han dado 10 mg/kg de peso de ratas, y 25 mg/kg de peso de perros, y no han demostrado signos de intoxicación. Los requerimientos mínimos diarios son:

 

                   Adultos.................... 1.2 mg.

                   Niños....................... 0.9 mg.

                   Bebes....................... 0.6 mg.

 

 

Su formula química es: 2 metil, 4 amino, 5 metil piramidina

VITAMINA B₁

Esta constituida pues por:

                                      1 anillo piramidíco, y

                                      1 anillo tiazólico

 

En el tejido animal y levaduras esta principalmente como su coenzima tiamina pirofosfato, TPP, cuya estructura establecida por Lohman en 1937 es la siguiente:              

 

FUNCION QUIMICA

 

La tiamina juega un papel en la intervencion de

 

                   Triptófano           Nicotiamida

 

La TPP actúa como coenzima de los siguientes sistemas enzimáticos:

1.     α- ceto ácido descarbocilasas

2.    α- ceto ácido oxidasas

3.   Transcetolasas (ciclo de las pentosas fosfato)

4.    Fosfocetolasas

 

En todas las anteriores, el sitio de acción es el C- 2 del anillo tiazólico. El átomo de H en

este sitio ioniza fácilmente como protón (H⁺), originando un carbanión.

                                               TIAZOL                        CARBANION

 

Como papel principal de la TPP es la descarboxilación oxidata de α - cetoácidos, vamos a ilustrar este tipo de acción pero con la reacción catalizada por la enzima oxidasa - pirúvica, en la que el ácido pirúvico (un cetoácido)es convertido en acetil - CoA: esta reacción, una descarboxilación oxidata, requiere la presencia de 6 cofactores:

 

                   Acido lipoico

                   Acido pantoténico en la CoA- SH

                   Nicotiamida en el DPN⁺ (NAD⁺)

                   Riboflavina en el FAD

                   Mg⁺⁺

                   Tiamina en el TPP

 

La reacción total comprende las siguientes etapas:

 

1.     El α - cetoácido es descarboxilado en presencia de Mg⁺⁺, TPP y la enzima, dando el complejo acetol-TPP:

Mg⁺²

α - cetoácido + TPP                  CO₂ + Complejo Acetol - T.P.P.

                                      En 2

 

2.    En la segunda etapa el complejo acetol-TPP reacciona con ácido lipoico, danco carbanion TPP mas complejo acetil-lipoico:

 

Complejo acetol - TPP + Acido Lipoico             TPP + Complejo Acetil - Lipoico

 

 

3.   En el tercer paso el complejo acetil-lipoico reacciona con CoA-SH, dando acetil-ScoA y ácido lipoio reducido:

 

 

Complejo Acetil - Lipoico + CoA - SH               Acetil - ScoA + Acido Lipoico       reducido

 

4.    Acido lipoico reducido mas FAD-Enz, dando lepoico oxidado mas FADH₂-Enz:

 

Acido lipoico reducido + FAD - EN2                          Acido lipoico + FADH₂ - EN2

                                                                           OXIDADO

5.    FADH₂ - EN2 + NAD⁺                           FAD - EN2 + NADH₂

 

La suma de las reacciones incluidas en los pasos 1,2,3,4, y 5 de la reacción total:

 Los pasos siguientes se detallan en la siguiente secuencia de reacciones:

 

 

·         Esta flavoproteina tiene un potencial redox más negativo que las FAD-Enzimas, así puede transferir H al NAD⁺.

 

OCURRENCIA

 

La tiamina se halla principalmente en plantas, pero en forma inferior como levaduras, hongos y bacterias. En buena cantidad esta libre en granos cereales, y en hojas y en pastos tal como espinacas y heno. El steak de cerdo y el hígado son buenas fuentes. La síntesis bacterial de tiamina se presenta en el intestino, pero no es fuente muy confiable en humanos.

 

DEFICIENCIA:

 

La falta de la vitamina en el hombre produce la enfermedad carencial denominada  beriberi (común en el lejano oriente), que en general se caracteriza por acumulación de ácido pirúvico y láctico, particularmente en el corriente sanguíneo y cerebro, y deterioro del sistema cardiovascular y gastrointestinal.

 

En el lejano oriente esa enfermedad endénica, a causa de la dieta prevalente en esa área basándose en arroz descorticado. En Europa y USA donde las dietas proporcionan más alimentos que contienen tiamina, rara vez se configura el cuadro dínico de la enfermedad salvo en casos de alcoholismo. Se presentan sin embargo, casos de deficiencia moderada crónica.

 

El beriberi se presenta en dos formas: húmeda y seca. La primera se caracteriza por edema y trastornos cardiovasculares, la segunda por neuritis periféricas, parálisis y atrofio muscular. Si la deficiencia de tiamina es aguda, puede darse el colapso cardiovascular y finalmente la muerte.

El edema de beriberi húmedo empieza en las piernas, pero su característica primaria es falla congestiva del corazón. El beriberi seco exhibe polineuritis, flojedad del músculo de la pantorrilla, seguida por perdida de sensibilidad a la vibración y a la anestesia; en estados avanzados hay una atrofia de movimientos musculares y con función mental.

 

TERAPIA

 

Para optima nutrición se requiere un suministro más o menos constante de la vitamina, porque su almacenamiento en el hígado y otros tejidos es limitado.

Es sintetizado por bacterias en los tractos intestinales de varios animales.

El beriberi se haya asociado frecuentemente con pelagra; por eso el tratamiento más seguro es hacerlo con todas las vitaminas del complejo "B" en lugar de adelantarlo con una sola. Por terapia adecuada con vitamina, las lesiones agudas de su deficiencia, aún en casos severos, se corrigen en pocos días, los efectos neurales avanzados o falla cardiaca pueden requerir semanas o meses para su curación o en otros casos pueden ser ireversibles.

 

TOXICIDAD

 

La tolerancia de tiamina es rara. Se han administrado dosis tan altas como 500 mg/diarios por un mes y no se han reportado intoxicaciones.

 

REQUERIMIENTOS

 

Se cree que aumenta en proporción al consumo calórico y pueden esta influenciados por el 1% de carbohidratos en la dieta.

 

                   Adultos......................... 1 mg/ diario.

                   Niños de 1 a 5 años...... 0.50mg / diarios

                   Infantes......................... 0.25 mg/ diarios

 

ACIDO LIPOICO

 

En este momento no esta clasificado como vitamina, pues todos los animales pueden sintetizarlo. Sin embargo lo vemos aquí por su carácter metabólico en conexión con la tiamina y el ácido penténico.

 

Bacterias lo necesitan para su desarrollo, por lo que se considera factor de crecimiento microbial.

Ligado a proteína, el ácido lipoico se libera por tratamiento con ácido, base o hidrólisis proteolítica.

Sólido es  mas o menos estable. Si esta en solución ácido lipoico al calentarse o por exposición a la luz polimeriza rápidamente.

 Hidrólisis cuidadosa de complejos  lipoil - proteína libera ácido lipoico ligado a lisina como:

Lipoil - Epsilon - Lisina

Esta se parece al complejo Biomitil - En lisina llamado Biocitocina.

 

FUNCION BIOQUIMICA

 

Lipoil enzimas son destilizadores importantes para:

 

a.    Generar grupos acil.

b.    Transferencia de acil.

c.    Transporte de eléctrones con átomos de H⁺.

 

 

 

LAS ENZIMAS

 

 

1.     Oxidosa pirúvica (ya vista en conección con el TPP)

2.    Oxidosa del ácido α - ceto glutaárico, que catalizan oxídación de α - ceto ácidos  a acilos, son grandes complejos lipoil-proteína

 

Descarboxilación oxidata del ácido α - ceto glutárico ( ánalogo a la descarboxilación oxidata del piruvirato) requiere los mismos factores de la oxidasa pirúvica.

 

 

ACIDO PANTOTENICO (B₃)

 

Vitamina así llamada por su amplia ocurrencia.

 La vitamina es la unión en enlace amido de la β- ala con el ácido pantóico.

Se halla principalmente como CoA - SH, en tejidos de animales, plantas y microorganismos, Su estructura es:

 

 Panteteína P, Adenosina 3,5 d₁ P diferente CoA - SH.

La panteteína se reporte también como: factor de crecimiento de bacilos búlgaros.

Lipmann (1945) (U. De Harvard) aisló y determino la estructura de la CoA - SH Khorana (1959) (U. De Winsconsin) hizó la síntesis química completa.

 

El nombre de CoA (A = Acetato) se debe a que desde el principio se le reconoció como factor de acetilación, pues su papel esta relacionado con la biosintesis de fragmentos de dos carbonos, correspondientemente a lo que se conoce como acetato activo.

 

Se probo qué: suministro de acetato radioactivo a plantas o animales conduce a la aparición de radioctividad en grasas, esteroides, terpenos, aminoacidos y carbohidratos (CHOS).

 

Experimentos invitro en el laboratorio de Lipmann relacionaron la CoA - SH a amplia variedad de mecanismos biosintéticos, por ejemplo: acetilación de aminas aromáticas, acetilación de colina e/ Histamina, sintésis de: Acido cítrico (a partir de axalacetato + piruvirato), sintésis de ácidos grasos y fosfolípidos.

 

También la transferencia del "succinil" se le atribuye a la CoA-SH y es particularmente importante esta reacción, pues postula que la succinil - CoA interviene en la síntesis del anillo pirrólico del grupo.

 

Hem de la hemoglobina.

 

De bacterias y plantas se ha aislado también la ACP-SH, proteína estable al calor, de peso molecular bajo, que se verá en conección con la síntesis de ácidos grasos.

 

En la ACP -SH se tiene esta situación: Proteína portadora del grupo -SH.

 

4' Fosforil panteteina, unida covalentemente a un residuo de serina de la cadena peptídica de la proteína.

 

 El grupo - SH es el que porta el componente acil como un tióester.

 

Función Química del Coa - SH.

 

Los esteres oxígenados muestran estas dos formas de resonancia:

 

 Sin embargo el s del tióester R - CH₂-C-S CoA no libera fácilmente sus electrones para la formación del doble enlace, y por lo tanto los tiósteres no exhiben las formas resonantes que muestran los ésteres de oxigeno. Más bien exhiben un marcado carácter carbonílico.

Sitio electrofilico atacado por nucleofilos: Aminas, NH3, H2O, H3PO4,R-SH. Los cuales desplazan el grupo S - CoA.

Sitio nucleofilico atacado por electtrofilos: CO2, Acil, CoA, Biotinil, complejos

 

 

 

 

 

Como el C carbonílico queda con una carga fraccional (+) fórmula de la izquierda, el átomo de hidrogeno del C - α tiende a separarse como protón (+), dejando una cargafraccional (-) (sitio nucleofilico) sobre el C-α  adyacente al C carbonílico.

Suficiente es decir, que la mayoría si no todas las reacciones de la CoA - SH puede explicarse sobre la base de esta reactividad dual mostrada por los Acil - Tioésteres.

 

Según lo anterior las reacciones del Acetil - CoA pueden ser:

 

1.     Reaciones del grupo tio - ester

2.    Reacciones del grupo metilo o en el caso de homólogos superiores, del grupo α - metileno.

 

1.     Del grupo tio - ester: reemplazo de un átomo de hidrogeno de un alcohol o amina por el acil.

 

2.    Del grupo metilo:

 

El C - en el acetil - CoA tiene una carga residual (-) poe el enlace tioester y se une con el átomo de C parcialmente (+) del grupo carbonilo del oxal - acético.

 

Su naturaleza esencial se estableció por su papel como:

 

a) Factor del crecimiento de ciertas bacterias.

 

b) Factor contra lesión de la clara de huevo.

 

Eso último se refiere a que protege a los animales contra los efectos tóxicos de elevadas concentraciones de clara de huevo cruda en la dieta.

La clara de Huevo cruda contiene una proteína  - avidina- que muestra gran afinidad por la biotina o sus derivados.

 

A 25° C la constante de afinidad es aproximadamente 10²¹.

 

La avidina es así inhibidor muy efectivo de sistemas que requieren biotina y se usa en el laboratorio para probar reacciones en las cuales es posible que participe la biotina.

 

Biotina + Avidina produce BIOT - AVID : Complejo estable de la vitamina inactivada, que no se absorbe del tracto gastrointestinal.

 

Biotini - n - Lisina que se obtienen por la hidrólisis de complejos biotin proteinas.

Ocurrencia: Biotina se halla en levaduras y en hígado. De preferencia esta ligada a proteína, constituyendo el complejo:

A causa de su unión con proteínas a través de enlaces peptidicos (covalentes), ni la biotina ni el ácido lipoico se liberan de la parte proteica por dialisis técnica muy empleada para remover grupos fáciles de desprender, como sucede con los piridin - nucleotidos.

 

No hay pues enzimas que puedan reactivarse añadiendo biotina a la apoenzima. La vitamina no es tóxica.

 

Requerimientos humanos adultos no se conocen, pero pacientes con deficiencia experimental de biotina se recuperan en 3 a 5 días por administración de  75 a 300 microorganismos diarios.

 

Función bioquímica

 

Su papel esta vinculado a la fijación del CO₂ en reacciones de Carboxilación:

Por ejemplo en la reacción

	EN 2

 

Acetil - CoA + Co₂                                       Malonil - CoA

 

La cual requiere ATPN U Mn⁺⁺ y que se puede explicar en las stus. Dos

 

Etapas:

 

a)   

BCCP = BIOMITIL - Proteína portadora de grupos carboxi, con pm = 20 mil. Esta constituida por 1 molécula de Biotina unida covalentemente a la proteína a través de un puente de lisina.

Etapas de activación del CO₂:

b)    Etapa de α  Carboxilación

 

 

Hay evidencia experimental que apoya el supuesto de que el complejo carboxibiotinil - proteína es la propia unidad carboxilante que dona el CO₂ a la molécula aceptora. En todos los sistemas de carboxilación se halla un componente semejante al BCCP que contiene biotina.

La biotin - carboxilasa y la trans - corboxilosa son proteínas especificas libres de biotina.

Cualquiera de las 3 formas se considera como vitamina B₆, pues todas exhiben actividad vitaminica.

Las 3 formas de la B₆ se encuentran ampliamente distribuidas en plantas y animales. Los cereales son especialmente ricos en ella. El piridoxal y la piridoxamina se hallan también como fosfatos, formas que son las coenzima de la vitamina.

Las formas fosfoliladas principalmente el piridoxal (P) figuran como coenzimas de numerosas enzimas que:

 

1.     Remueven grupos carboxilicos de aminoácidos.

2.    Transfieren grupos amino de un compuesto a otro

3.   Remueven grupos sulfidrilo de compuestos que contengan azufre.

La piridoxina también tiene papel importante en:

4.    Conversión de: tri  a derivados de ácido nicotínico.

5.    Utilización de ácidos grasos esenciales.

 

El antagonista metaboico 4 - deoxi-piridoxina bloquea la mayoría de las reacciones anteriores a excepción de la reacción en que hay remisión de grupos -SH.

 

SIGNOS DE AVITAMINOSIS

 

Ratas alimentadas con dietas deficientes en B₆, inicialmente desarrollan severa dermatitis.

Deficiencia extrema de la vitamina, ocasiona en animales convulsiones parecidas a la epilepsia, y profundas perturbaciones en el sistema nervioso central.

Las diferentes B₆ son así mismo factores de crecimiento de muchas bacterias.

 

Función Bioquímica

 

El piridoxal (P) es un derivado de la B₆ muy versátil en su función bioquímica, pues interviene en la catálisis de varias reacciones importantes del metabolismo de aminoácidos como son:

 

a)    Transaminación.

b)    Descarboxilación.

c)    Racemización.

 

a)    Transaminación:

	EN 2

 

Aminoacidos + CetoAcido                       AminoAcido₂  +  CetoAcido ₁

 

En la transferencia de un grupo amino desde un aminoácido a un cetoácido produciendo un nuevo aminoácido y un nuevo cetoácido.

En tejidos de mamíferos hay dos trasaminasas muy activas: la GOT  y la GPT.

Se sabe que existe alguna actividad de trasaminasa para casi todos los aminoácidos, de modo que este sistema ofrece una manera de convertir todos los aminoácidos a sus cetoácidos correspondientes.

El mecanismo de la reacción incluye la participación de un complejo piridoxal - P - enzima, que al reaccionar con el aminoácido produce una base de schiff:

 

 

 

 

Como se observa, el proceso ocurre en dos etapas:

1.     El complejo piridoxal - P - enzima acepta un grupo amino del aminoácido, (donador de grupos amino), con formación del complejo piridoxamina P - enzima, lo cual ocurre mediante dos bases de schiff ( I u II) intermedias, y la producción de α - cetoácido.

 

 

2.    El complejo piridoxamina P - Enzima, forma ahora base de schiff con el α - cetoácidos (aceptor de grupos amino), el que enseguida cede el grupo amino.

Por oscilación entre las dos formas aldehido y amina, la coenzima actúa como un transportador de grupos amino desde un aminoácido, hasta un cetoácido.

 

b.    Descarboxilación

c.    Racemización

Cada una de las reacciones a),b) y c) es catalizada por una enzima diferente y específica, pero en cada paso el piridoxal - P  funciona como la coenzima respectiva.

 

ACIDO FOLICO

 

(Acido pteroil glutámico)

 

Esta constituido por 3 bloques estructuales característicos :

 

1.     Un residuo de pterina sustituida.

2.    Un residuo de Paba (ácido p-amino benzoico)

3.  
Un residuo de ácido glutámico.

Ocurrencia

 

Se halla ampliamente distribuido en la naturaleza en forma libre o conjugada.

Son ricos en vitamina: vegetales de hojas verdes (se descubrió en las espinacas), en hígado, riñón y levaduras. En humanos, la síntesis bacterial es buena fuente.

Su deficiencia en mamíferos se manifiesta por falta de crecimiento y por varias formas de anemia.

 

Algunos organismos no necesitan para crecer la molécula completa del ácido fólico, sino solamente una porción PABA. El síntoma bioquímico más característico de la deficiencia de ácido fólico es la incapacidad de sintetizar purinas y la pirimidina TIMINA.

 

El propio ácido fólico (es decir la vitamina) no pose actividad de coenzima, pero su producto de reducción al ácido tetrahidrofólico es muy activo. Se obtiene así:

 

El enzima dihidrofólico reductosa es notable porque se inhibida especialmente y de modo competitivo por análogos estructurales sintéticos, llamados por agentes antiácidos fólico: AMINOPTERINA Y AMETOPTERINA

 

 

La afinidad de la enzima por estos análogos es tan grande, que no son fácilmente desplazados por concentraciones intracelulares del sustrato normal el ácido FH₂. Entonces tales agentes impiden la síntesis normal de coenzimas tetrahidrofólicas a partir del hidrofolato. Se usan en clínica para determinar el desarrollo de celulas cancerosas de rápido crecimiento, sobre todo en leucemias.

Como la conversión de hidrofolato a tetrahidrofolato se requiere para la sínteis del ácido timidílico y por lo tanto de los ácidos nucleicos, en particular el DNA, el crecimiento de tales células resulta muy retardado cuando se inhibe la enzima hidrofolato reductosa por alguno de los agentes antiácido fólico.

El ácido fólico y sus derivados desempeñan la función general de la transferencia de compuestos de un átomo C (grupos formil, DH metil, formimino), según se explica en las siguientes reacciones:

Los compuestos que figuran como coenzimas son metilen N^5-10 FH₄  y

	ISOMERASA

 

Formil  N¹⁰ FH₄                                            Formil N⁵ FH⁴

La posición N⁵ se utiliza para transportar cierta clase de compuestos monocarbonados: el grupo formino:

 

 

 A continuación se da 1 ejemplo de intervención del ácido fólico:

 

 

 

 

 

En resumen de metabolismo de unidades de 1C, relacionando con el ácido fólico es el siguiente:

VITAMINA B₁₂

 

En 1926 Minet y Murphy descubrieron que comer hígado curaba a pacientes que padecían anemia perniciosa.

En 1929 Castle sugirió que el jugo gástrico contiene un así llamado  FACTOR INTRINSECO, el cual, junto con otro factor presente en la sangre denominado FACTOR INTRINSECO, constituyen el principio que causa la maduración normal de los eritrocitos que de otra parte se almacena en el hígado.

 

En 1948 se consiguió aislar el factor presente en el hígado en forma de cristalina, se llamo vitamina B₁₂, se le identifico como el factor intrínseco, atribuyéndosele además el espectacular efecto curativo sobre la anemia perniciosa, enfermedad que se caracteriza por una drástica disminución del número de eritrocitos, ocasionada por la perturbación en la maduración de las células rojas de la sangre.

 

El factor intrínseco es un constituyente de la mucoproteína gástrica que se halla en las cardías y el fundus pero no en el píloro. Trabajo reciente sugiere que el factor intrínseco se une con la vitamina B₁₂, en presencia de iónes de calcio, y la protege durante su transito hasta el ileón (intestino delgado), lugar donde solamente se verifica su absorción. Allí, un sitio de ligamiento altamente especifico libera la vitamina B₁₂ de dos factores intrínsecos en la presencia de calcio, y permite a la vitamina entrar a la célula de la pared mucosa para su absorción. El porcentaje de absorción es más alto con dosis pequeñas que con dosis grandes. La vitamina absorbida se almacena en el hígado. Es transportada en la corriente sanguínea por al menos dos proteínas - transcobalaminas I y II - entre las cuales la última es fisiológicamente más importante.

 

La anemia perniciosa es realmente una deficiencia de vitamina B_12,, causada  por un defecto en la obsorción de la vitamina contenida en el alimento que ingiere, debido a la ausencia en el jugo gástrico de la mucoproteína que contiene el factor intrínseco.

 

Esta es la razón por la que tomada oralmente no ejerce mayor efecto. Sin embargo inyectada, restablece el cuadro normal del recuento de glóbulos rojos y mejora los efectos causados en el sistema nerviosos central por la anemia perniciosa.

 

La vitamina se presenta en forma de cristales rojos oscuros, higroscópicos, solubles en agua y alcohol, pero insolubles en acetona, cloroformo o éter. Su estructura  química solo vino a establecerse de modo concluyente hasta el año 1957, tras el empleo de técnicas analíticas que combinan métodos químicos y critalográficos con rayos x.

 

La B₁₂ está pues constituida de los componentes principales:

 

1.     La parte más característica de la molécula es un núcleo o anillo llamado CORRIN, que guarda relación al de las parafinas altamente reducido pero con un átomo central de cobalto.

2.    El necleotido:

 

El anillo CORRIN contiene el Co divalente en el centro, unido por enlaces de coordinación a los átomos de N de 4 anillos pirrólicos de los cuales, dos anillos pirrolicos están unidos entre sí directamente (Cα D).

 

El cobalto se une a la parte nucleotida a través de un N de la base 5,6 dimetil benzi-imidazol en enlace α - glicosídico con una D - Ribosa (en lugar del enlace β - glicosídico presente en la mayoría de nucleótidos), unida a su vez a un grupo P en la posición 3 etc.

 

En lugar de R, el Co esta unido a un ión CN^-, el cual se dice que es artificio resultante del procedimiento de asilamiento.

 

Toda la estructura sin contar el CN^- se llama COBALAMINA;  con el CN^- la vitamina se llama a veces CIANOCOBALAMINA.

 

El CN^- puede estar sustituido por OH^-, NO₂^-,Cl^-,SO₄⁼, etc, casos en los cuales se llama respectivamente hidroxi, nitrito,cloruro, o sulfato cobalamina.

La vitamina B₁₂ no tiene por sí misma actividad de coenzimas. Si  se reemplaza en CN^- de la cianocobalamina por el grupo 5 deoxi-adenosil  a través de su carbono 5', se tiene la coenzima B₁₂ llamada COBAMINA.

 

La coenzima es muy inestable. En presenca de luz o un CN^- la reemplaza en su enlace con el Co, dando OH- Cobalamina ó cianocobalamina:

Función Química:

 

El mecanismo de acción de la coenzima se desconoce. Sin embargo las reacciones donde interviene la coenzima B₁₂ puede agruparse en 4 tipos generales descritos en sistemas con bacterias.

 

1.     Rompimiento del enlace C-C. Ejemplo:

 

 

Esta reacción es la única de este tipo reportada también en célula animal.

En pacientes con anemia perniciosa la reacción es defectuosa y excretan en la orina grandes cantidades de ácidos metilmalónico y propiónico.

 

Del mismo tipo de la anterior se obtiene la que sigue, la cual solo se reporta en bacterias (clestridium - tetranomorphum):

Las reacciones que siguen, se verifican únicamente en sistemas bacteriales.

 

2.    Rompimiento del enlace C-O. Ejemplos:

 

 

 

3.   Rompimiento del enlace C-N:

4.    Activación del grupo -CH₃:

Fuente:

 

A pesar de su amplia distribución en la naturaleza, la vitamina esta presente solo en pequeñisimas cantidades en la mayoría de los organismos. Por ejemplo la sangre contiene solo 2 x 10^-4 mg/ml. Las fuentes más ricas del B₁₂ son: aguas de desecho, estiercol de abono, fango, etc. En donde viven bacterias anaerobias que la sintetizan.

 

En productos animales, el hígado, el riñón, son excelente fuente de la vitamina. Se produce principalmente por bacterias, pero no se halla en material de plantas. EN bovinos, los microorganismos del rumen producen cobalaminas; en humanos, existe pequeña síntesis bacterial, que en todo caso debe ser suplementada por suministro dietario.

 

Requirimiento:

De 3 a 5 mg/día.

Su velocidad de desnutrición y/o excreción es lenta: en humanos tiene un periodo mínimo de vida aproximado de 1 año.

 

Inyectada es efectiva en pequeñas dosis. Los métodos de suministro oral en altas dosis inclusive con factor intrínseco, no son muy confiables. En el paciente tratado exitosamente con la B₁₂ vía intramuscular, la respuesta ocurre dentro de más o menos los dos primeros días de iniciado el tratamiento, la que se manifiesta por intensa sensación de bienestar y aumento del apetito.

 

 

 

 

 

VITAMINA C ó Acido Ascorbico

 

ESTRUCTURA:

 

 

Ocurrencia:

 

Plantas y animales, excepto guinea pigs, primates y el hombre, sintetizan ácido ascorbico a partir de la D- Glucosa, la enzima que falta en las especies que son incapaces de producir la vitamina es la L - Gulono Oxidasa, que convierte la L - Gulono Lactona a 3 ceto L - Gulono lactona:

Función bioquímica:

 

La ausencia del ácido ascórbico en la dieta da lugar a escorbuto: manifestaciones hemorrágicas, retardo en la cicatrización y el saneamiento de tejidos suaves y huesos fracturado, edema, gingivitis (inflamación de las encías), ablandamiento de dientes, emanación, debilidad general. Principalmente en marinos, quienes hallaron que frutas frescas prevenían el escorbuto.

 

Característica primaria del escorbuto: cambio del tejido conectivo. Se requiere ácido ascórbico para formación del colágeno normal, proteína que constituye la infraestructura del tejido conectivo, óseo, dentina, etc.

Guinea pigs y niños con deficiencia de ácido ascórbico, con dieta rica en fenil, alamina y tirosina, secretan orina oscura debido a la producción de sustancias fenólicas; ello principalmente se debe a incapacidad de oxidar cadena de la tirosina, se corrige rápidamente con administración de vitamina C.

También interviene en hidroxilación de ácidos grasos.

 

Hay relación entre niveles de áido ascorbico y la actividad de la corteza adrenal, se liberan hormonas adrenocorticales y bajan niveles de ácido ascorbico. En general su reacción bioquímica.

 

1.     Síntesis de colágeno.

2.   
Metabolismo de aminoácidos aromáticos: Fenilalanina y Tirosina, así: velocidad de hidroxilación esta muy reducida en deficiencia de ácido ascórbico. Terapia con ascórbico restablece la velocidad de hidroxilación.

3.  

Su forma oxidada ácido L() dehidro oscorbico es reducida por agentes reductores por ejemplo Glutation

Su papel bioquímico sin duda esta ligado a la propiedad de ser buen agente reductor; propiedad que se debe a su estructura en ene-diol, así:

En plantas con una Cu - enzima, la ácido ascórbico oxidasa que cataliza la reacción:

 

4.    Es posible que la vitamina C, sea miembro de un sistema transte de electrones.

5.    Participa en biosintesis de hormonas corticoesteroide: corticosterona, 17 cortiesterona, aldosterona, etc.

 

En el caso de la formación del colágeno, el ácido ascórbico puede funcionar como reductor externo que se requiere para conversión prolina a hidroxiprolina.

Es posible que la función bioquímica del ácido ascórbico se relaciona a su participación en reacciones de oxidación en la célula.

 

Requerimientos: 60 mg/día para adulto.

Respuesta asombrosa particularmente en niños: su mejoría se palpa en 24 - 48 horas después de iniciado el tratamiento.

 

Toxicidad: No se reportan signos de toxicidad.

Dosis de 6 gr/día son tolerados por humanos.

 

 

VITAMINA D

 

 

3 anillos de ciclohexano (A,B,C) condensados con la ordenación propia del fenanatreno.

La vitamina D difiere de las demás liposolubles A,E,K en que es un derivado ESTEROIDE. Esta vitamina se presenta en realidad en varias formas químicas o VITAMEROS, derivados todos de alclo-penteno perhidrofenantreno:

El más conocido de los esteroides es el COLESTEROL, cuya estructura es:

En plantas existe un esterol precursor de la vitamina D₂: ERGOSTEROL (provit. D₂), de ña cual se obtiene la D₂, así:

 

El ergosterol se halla presente en plantas criptogamas

La de origen animal se deriva del 7 dehidrocolesterol (presente en el hígado de diferentes peces, por ejemplo bacalao), la cual irradiada da la D₃:

 

 

Tanto la D₂ como la D₃ se producen por ruptura del anillo β entre los Cs 9 y 10. El modo de acción de las vitaminas D no se conoce. Desempeña sin embargo, papel importante en el desarrollo de la estructura ósea y dental de animales jóvenes en crecimiento. La enfermedad producida por su deficiencia es: RAQUITISMO en niños y OSTEOMALACIA en adultos.

 

En el raquitismo hay una deficiencia en la calcificación de los huesos y un amuento en excreción de minerales  de modo que tal que buena proporción de materiales de la dieta que contribuyen a la formación del hueso (Ca⁺⁺. PO₄^≣ etc) no se retiene por el organismo. Por tal causa desciende niveles de Ca y P del contenido mineral en huesos y dientes produce cambios en sus estructuras, por ejemplo lleva a su arqueo de sus piernas o a costillas en forma de rosario, y una mala dentadura.

 

Cuando la O₃ se suministra al paciente o animales raquíticos, aumenta la permeabilidad de las células de la membrana intestinal al ión Ca, aparentemente por cambio del carácter de la membrana celular a la permanencia del Ca.

 

Se ha demostrado recientemente que la D₃ induce la síntesis de una proteína específica que liga el calcio a su molécula en la mucosa intestinal. Tal proteína se ha aislado y purificado; peso molecular = 24 mil, une un átomo de Ca por molécula de proteína.

 

Rapidamente se esta acumulando evidencia en el sentido de que la vitamina D se comporta más como una hormona que como el factor de la enzima. Esto es, su efecto es controlar la producción de la proteína ligadura del Ca, más bien que influenciar directamente la actividad de una enzima especifica. Evidencia reciente a comprobado concluyentemente que la D₃ sufre dos modificaciones químicas, la primera, en el hígado, la segunda en el riñón antes de la forma modificada sea transformada al tejido que la necesite.

Toxicidad: Dosis excesivas de la vitamina D producen movilización de Ca y P desde tejidos óseos y su redeposición en tejidos blandos, específicamente paredes de vasos sanguíneos, tubulos renales, bronquios y corazón.

 

Signos de intoxicación son: Anorexia, sed, micción, vomito y diarrea.

 

Existe amplio rango de susceptibilidad entre individuos para soportar diferentes dosis: unos muestran síntomas de intoxicación a dosis de 50 ml. unidades de C diarias por pocas semanas. Calificación peligrosa del parenquima renal ocurre con dosis de 3000 a 500 ml. unidades de vitamina D/ diarias, en tratamiento continuado.

 

VITAMINA A

 

Proviene de sustancias CAROTENOIDES, que se consideran entonces sus precursores. Los CAROTENOS son hidrocarburos consituidos por dos anillos de trimetil ciclo hexanilo (o anillos β-IONONA) unidos por una cadena lineal de unidades de ISOPRENO (-CH=CH-C=CH-metil 2, butadieno 1,3) que se repiten.

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CH₃  

 

Sus moléculas por lo general tienen dobles enlaces conjugados, a menudo en configuración TRANS, a pesar de que la isomerización ocurre con gran facilidad.

 

A la presencia de los dobles enlaces se le atribuye.

 

1.     Fuerte absorción de luz.

2.    Que sean colores vivos.

3.   Existencia de isómeros geométricos.

Las siguientes son las estructuras químicas de los principales carotenos.

 

 

Ocurrencia: Los caretones se hallan ampliamente distribuidos en especies inferiores y mayores de vegetales.

También en tejidos de animales vertebrados e invertebrados, particularmente en depósitos de grasas, leche y tejido ocular; en el intestino delgado se cree que los carotenos son degradados oxidante hasta vitamina A₁.

 

Entonces los pigmentos amarillos de frutas y vegetales - carotenos, y criptoxantina son los precursores más importantes de la vitamina A.

 

Hígados de peces de mar: ricos en ésteres de vitamina A₁.

Hígados de peces de rio: ricos en ésteres de vitamina A₂.

 

Función Bioquímica:

 

George Wald (U. De Harvar) hizo la contribución más importante a la compresión del papel de la vitamina A₁ en el proceso visual.

La retina de la mayoría de los vertebrados esta contituida por dos clases de receptores de luz: BASTONES y CONOS. Los bastones son los responsables de la visión con la luz de penumbra; los conos son los responsables de la visión con luz viva (intensa) y en color.

El diagrama siguiente aclara los resultados de Wold.

 

La sensibilidad a la luz de los bastones de la retina se debe a que estan formados de un pigmento visual llamado  RODOPSINA, constituida de una proteína OPSINA y del pigmento carotenoide A " - Cis RETINENO₁.

 

 

El A " - Cis RETINENO₁ es el aldehido correspondiente al A  - Cis Vitamina A₁"

Wold describió la síntesis invitro de la rodopsina en un sistema con:

 

1.     Vitamina A₁ (Precurosr del retinenor)

2.    Opsina

3.   Alcohol deshidrogenosa de hígado.

 

La luz brillante reduce drásticamente las reservas de rodopsina en los bastones.

Esto explica el hecho conocido de que un individuo tenga dificultad de ver al entregar a un cuarto oscuro o penumbroso al venir de un sitio bien iluminado.

Después de unos pocos minutos, tiempo durante el cual se sintetiza la redopsina, la visión mejora y ya puede distinguirse objetos en la oscuridad.

En cuarots de fluoroscopia, los médicos usan gafas rojas unos 5 -10 minutos antes del examen de pacientes con objeto de dilatar la pupila y asegurar la retina suficiente rodopsina para optima visión durante el examen fluoroscópico. La explicación es  esta:

 

Al chocar la luz el pigmento visual, ocurre la isomerización del A " - Cis RETINENO₁ al TODO TRANS retineno; entonces el complejo proteína - pigmento cartenoide se disocia en opsina y todo - trans  - retineno, y este último no puede unirse a la proteína para regenerar el complejo, porque el carotenoide de este es el isómero A " - Cis.

 

El TODO-TRANS-Retineno, con NADH y retineno reductosa, puede reducirse en el tejido de la retina a TODO - TRANS - Vitamina A₁.

En el ciclo de la radopsina la luz tiene un segundo papel: facilita la asociación de A " - Cis RETINENO₁ con la opsina para regenerar la rodopsina.

 

Él A " - Cis RETINENO₁ puede ser regenerado por dos vías: bien por isomerización directa del TODO - TRANS retineno₁ con la retineno isomerasa,  o bien por la oxidación de la A " - Cis Vitamina A₁ (con NAD⁺ y alcohol deshidrogenasa) la cual a su turno se forma del TODO - TRANS Vitamina A₁ por isomerización.

 

De primera importancia es el problema de cómo la acción de la luz sobre la rodopsina resulta en una exitación nerviosa que lleva a la visión.

Se ha sugerido que así como el:

Puede también "descorchar" una reacción enzimatica o de otro orden responsable del real mecanismo de la visión.

 

OTRAS FUNCIONES DE LA VITAMINA A:

 

Avitaminosis A en ratas, se caracteriza por la perdida lenta de peso, anormalidades del esqueleto y perturbaciones en los procesos sexuales.

Con dietas carentes de vitamina A, animales retardan y defienden sus desarrollo, El mecanismo se desconoce; quizá se debe a la comprobada relación de la vitamina A con el desarrollo de los tejidos epiteliales.

Con la carencia aparecen modificaciones en epitelios de: glándulas salivales, lengua, tracto respiratorio, urogenital, ojos y ciertas glándulas de secreción interna.

 

Cambios primarios: atrofia epiterial y formación de epitelio querantinizado - estractificado.

En ratas: ojos y párpados se alargan, hay inflamación de la conjuntiva, seguida por cambios de la córnea que conducen a ceguera.

En humanos: ceguera nocturna o nictalopía.

Severa deficiencia en niños produce queratomalacia y xeroftamia: los párpados se pegan con descargas de pus, aparecen ulceraciones de la cornea y vascularizaciones que llevan a ceguera.

Nictalopía es común en hambrunas. Esta condición se estudia midiendo en un aparato (biofotómetro) la capacidad de un individuo para adaptarse a la iluminación de penumbra, luego de mirar luz brillante.

En humanos: la vitamina A, produce en general sequedad y piel áspera, por reducción y supresión gradual del funcionamiento de las glándulas sudoríferas, también queratosis de los folículos del cabello.

Todo lo anterior esta diciendo que la vitamina A tiene además otras funciones diferentes a las del proceso visual. Parece que interviene en biosíntesis de mucopolisacaridos.

 

TOXICIDAD:

 

Hipervitaminosis A(principalmente en niños) producen comezón de la piel, descamación, cabello áspero y ralo, dolos de cabeza por presión intracraneal aumentada, dolores gastrointestinales, ictericio, hepatomegalia.

 

Signos de toxicidad aparecen en niños en sobredosis de 350 mi. Unidades. En adultos con varios millones de unidades o con dosis excesivas administradas por 6 o más meses.

 

REQUERIMIENTO:

 

 

Adultos: 4000 unidades/ día.

Niños: 1500 a 3000 unidades / día.

 

VITAMINA E (factor estéril)

 

Ocurrencia: En hojas verdes y aceites de plantas. Buenas cantidades en la fracción no saponificable de aceite de germen de trigo y aceite de maíz. De estas fuentes EMERSON y EVANS aislaron ciertas sustancias que llamaron TOCOFEROLES (del griego tokus = partos: fhero = llevar, ol = alcohol)

En animales los tocoferoles están en la grasa. En el corazón parece que todo el tocoferol esta catalizado en las mitocondrias.

 

PROPIEDADES: Con las vitaminas A y D, la E es también liposoluble. Se oxida fácilmente y se destruye por radiación ultravioleta. La vitamina E se absorve fácilmente del intestino delgado y se almacena en cierto grado en tejido grasoso, musculoso, etc.

 

ESTRUCTURA QUIMICA

Los 3 tocoferoles se consideran derivados del hidrocarburo CROMANO.

POTENCIAS BIOLOGICAS RELATICAS

 

α TOCOFEROL = 100              Se sabe que la presencia de los tres

β TOCOFEROL = 25                CH₃ unidades es indispensable para

Ɣ TOCOFEROL = 19                plena actividad.

 

 

FUNCION

 

Su papel más importante, observando su sistema invitro es su fuerte actividad antioxidante. (Agente reductor). Se ha sugerido que su actividad bioquímica es su capacidad de proteger los sensibles sistemas mitocondriales de la inhibición irreversible causada por peroxidos líquidos.

Así, en mitocondias de animales deficientes en tocoferol, se observa un marcado deterioro de la actividad mitocondrial debido a la peroxidación de ácidos grasos altamente insaturados; normalmente presente en estas partículas (esta peroxidación es catalizada por hematina), la adición de tocoferol previene es deteriorización actuando como un antioxidante para la perioxidación.

 

Musculos deficientes en vitamina E, muestran altamente consumos de O₂ la administración de tocoferol a animales deficientes, en el baja el consumo de O₂ al nivel normal en deficiencia con vitamina E hay:

 

1.     Perdida de integridad de las membranas

2.    Hermolisis de glóbulos rojos.

3.   Fosforilazación oxidata (disminuida)

4.    Lipogenesis disminuida.

5.    Deficiencia en la respiración.

 

En ratas machos se presenta destrucción del epitelio germinativo de testículos. En ratas hembras hay ovulación y aun fertilización pero se presenta muerte del feto y su reabsorción. Esto se corrige dando en la dieta vitamina E.

 

BENZOQUINONAS: UBIQUINONA PLASTOQUINONA

 

ESTRUCTURAS

 

 

Ocurrencia:

 

Ubiquinonas en mitocondrias de: bacterias y células de tejido animal.

 

R es: n = 10 en células de tejido animal.

R es: n = 6 a 9 en organismos inferiores.

 

Plastoquinonas: en cloroplastos y tejidos vegetales.

 

R es: n = 9

 

A PH 7.4 y 25° C el potencial redox de los dos benzoquinonas es 0.098 volts.

 

La cadena lateral R isoprenoide no tiene efecto sobre el potencial redox - estándar.

 

FUNCION BIOQUIMICA:

 

La ubiquinona (CoQ₁₀) es intermediar en la cadena de transporte de electrones en mitocondria. La plastoquinona es intermediaria en el transporte de electrones en el cloroplasto.

 

 

 

NAFTOQUINONAS: VITAMINA K

 

DAM (1934) describió una enfermedad hemorrágica en pollos, debido a ausencia de la dieta de un factor necesario por la coagulación.

 

La vitamina K de una manera aun no conocida, controla la síntesis de protombina y de por lo menos otros 3 factores necesarios por la coagulación de la sangre.

 

ESTRUCTURAS:

 

 

 

Las características esenciales de  las vitaminas K derivadas de las naftoquinonas son:

1.     Grupo CH₃ esta siempre en posición 2.

2.    Contiene un anillo bencénico no sustituido.

3.   El sustituyente alifatico en posición 3 es especifico.

 

Se oxidan y reducen con facilidad, pero son estables como quinonas. Por la luz se inactivan rápido e irreversiblemente.

 

Aún la 1,4 nafto quinona muestra ya actividad de vitamina K.

El Ftiocol se asiló como pigmento de bacilo tuberculoso por Anderson. Exhibe también ligera actividad antihemorrágica.

 

LA MENADIONA (metil 2, 1 - 4 naftoquinona): es la que más se usa como ANTIHEMORRAGICA. Insoluble en agua, se suministra con sales biliares. Estas tiene doble potencia que las vitaminas K₁  o K₂.

 

El ganado a veces sufre deficiencia de vitamina K porque en praderas ingiere trébol dulce (causa la enfermedad de los ovinos llamada carretan dulce del ganado) que contiene el ánalogo estructural de la vitamina K (el dicumaral), cuyo efecto es causa de hipoprotrombinemia, que alarga excesivamente el tiempo de coagulación de la sangre.

 

 

FUNCION QUIMICA.

 

Ningún papel claro se le ha hallado de la vitamina K en sistemas enzimáticos desde el punto de vista fisiológico se le han asignado funciones bien definidas, por ejemplo: en la coagulación sanguínea.

 

En los primeros estados de la coagulación, un activador - la tromboplastina, se libera de células de tejido herido a de las plaquetas de la sangre. EL macanismo sería en resumen este: