Departamento de Química Física Facultad de Ciencias

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Claudia Gómez Lagos
hace 7 años
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1 Interacciones electrostáticas.

2 Interacciones electrostáticas. Los fenómenos de interacción con el disolvente y cosolventes.

3 Interacciones electrostáticas. El origen de las cargas en proteínas. Fuentes de cargas eléctricas en proteínas. Es necesario distinguir entre : - Cargas netas bajo condiciones fisiológicas. - Cargas parciales del grupo peptídico y de cadenas laterales. - Cargas sobre grupos prostéticos en aquellas proteínas particulares que los tengan.

Es necesario distinguir entre : - Cargas netas bajo condiciones fisiológicas.

4 Interacciones electrostáticas. El origen de las cargas en proteínas. Fuentes de carga + Fuentes de carga - O H O +H 3 N C N C C N COO - Lisina, pk: CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -NH 3 Arginina, pk > 13 H R H Ácido Aspártico PK: O -CH 2 -C O - NH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -NH-C + Histidina (ph = 6) PK: NH 2 Ácido Glutámico PK: CH 2 -CH 2 -C O O - -CH 2 -C NH + HC N H CH

4 + -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -NH 3 Arginina, pk > 13 H R H Ácido Aspártico PK: 4.0 4.

5 Ionización de grupos moleculares en aminoácidos, peptidos y proteínas. Para valores de ph fuera del intervalo fisiológico encontraremos grupos moleculares, no incluidos en la clasificación anterior, que son fuentes de carga neta como consecuencia de los procesos de ionización. Es necesario, por consiguiente, conocer como son estos procesos en aminoácidos, péptidos y proteínas. HA H Conceptos básicos del Equilibrio de ionización : La reacción de ionización está gobernada por la constante de disociación ácida: + + A Interacciones electrostáticas. El origen de las cargas en proteínas. K a = a H + a a HA Que suele expresarse en forma logarítmica como: A a i son las actividades de las diferentes especies. Cuando las concentraciones son pequeñas las actividades coinciden en valor numérico con las concentraciones y podemos usar la constante de equilibrio aparente: K a = + [ H ][ A ] [ HA] pk a = log( Ka )

ionización. Es necesario, por consiguiente, conocer como son estos procesos en aminoácidos, péptidos y proteínas.

6 Interacciones electrostáticas. El origen de las cargas en proteínas. Conceptos básicos del Equilibrio de ionización (Continuación): La constante de disociación está relacionada con la energía libre estándar de disociación: 0 G i G = RT ln 0 i K a es la diferencia de energía de Gibbs entre los productos (H + y A - ) y los reactivos (HA) cuando ambos están en sus estados estándar (1 M en disolución acuosa). Si las concentraciones no son las que corresponden al equilibrio el cambio de G para la reacción será: G i = G 0 i + RT ln + [ H ][ A ] [ HA] Cuando se alcanza el equilibrio el segundo término del segundo miembro es 0 G i y Gi se anula.

= RT ln 0 i K a es la diferencia de energía de Gibbs entre los productos (H + y A - ) y los reactivos (HA) cuando ambos están en sus estados estándar (1 M en

7 Interacciones electrostáticas. El origen de las cargas en proteínas. Acoplamiento de una interacción con el proceso de ionización: G int Si llamamos al cambio de G debido a la interacción, el cambio total de G en un proceso de ionización con una interacción acoplada será: G Total = G int + G 0 i + RT ln + [ H ][ A ] [ HA] Si el grupo ácido está semiprotonado y en equilibrio la concentración de hidrogenoiones será: ( Gint + Gi ) RT [ H + ] 1 = e y el pka aparente será: pk = log[ H ] Gint + G 2.303RT * a 1 = 2 0 i En ausencia de interacción el pka sería: pk a = 0 Gi 2.303RT En consecuencia la variación de energía libre de la interacción será: G int = * 2 303RT ( pk a pk a )

con una interacción acoplada será: G Total = G int + G 0 i + RT ln + [ H ][ A ] [ HA] Si el grupo ácido está semiprotonado y en equilibrio la concentración de

8 Interacciones electrostáticas. El origen de las cargas en proteínas. Ionización de los grupos amino y carboxilo terminal en aminoácidos libres. Aquellos aminoácidos en los que la cadena lateral no contiene grupo ionizable corresponden al caso general de un ácido diprótico. Como consecuencia las curvas de valoración potenciométricas correspondientes serán bifásicas presentando dos puntos de mínima pendiente en los respectivos pk a. Veamos los ejemplos de Glicina y Ala:

Aquellos aminoácidos en los que la cadena lateral no contiene grupo ionizable corresponden al caso general de un

9 Interacciones electrostáticas. El origen de las cargas en proteínas. Ionización de los grupos amino y carboxilo terminal en aminoácidos libres (continuación). Curva de titulación potenciométrica de la Alanina, con: pk(α-cooh) = 2 35 y pk(α-nh3+) = 9 69

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