Estructura Y Nombre De Aminoacidos Y Aminas

Estructura Y Nombre De Aminoacidos Y Aminas

Estructura general de un aminoácido

La estructura general de un aminoácido se establece por la presencia de un carbono central unido a: Un grupo carboxilo (rojo), un grupo amino (verde), un hidrogeno (negro) y la cadena lateral (azul).

Donde “R” representa la cadena lateral, específica para cada aminoácido. Técnicamente hablando, se les denomina Alfa-aminoácidos, debido a que el grupo amino (NH2) se encuentra a un atomo de distancia del grupo ácido (COOH). Como estos dos grupos poseen H en sus estructuras químicas, son grupos susceptibles a los cambios de pH, por eso, en el pH de la célula, prácticamente ningún aminoácido se encuentra de esa forma, sino que se encuentra ionizado.

Los aminoácidos a pH bajo se encuentran mayoritariamente en su forma catiónica (con carga positiva), y a pH alto se encuentran en su forma aniónica (con carga negativa). Sin embargo, existe un pH especifico para cada aminoácido, donde la carga positiva y la carga negativa se encuentran en equilibrio, vale decir, en un estado neutro. En éste estado se dice que el aminoácdio se encuentra en su forma de Zwitterion.

Los aminoácidos se clasifican habitualmente según las propiedades de su cadena lateral:

Neutros polares, hidrófilos o (polares): Serina (Ser), Treonina (Thr), Cisteína (Cys), Asparagina (Asn), Tirosina (Tyr) y Glutamina (Gln). Neutros no polares, apolares o hidrófobos: Glicina (Gly), Alanina (Ala), Valina (Val), Leucina (Leu), Isoleucina (Ile), Metionina (Met), Prolina (Pro), Fenilalanina (Phe) y Triptófano (Trp). Con carga negativa, o ácidos: Ácido aspártico (Asp) y Ácido glutámico (Glu). Con carga positiva, o básicos: Lisina (Lys), Arginina (Arg) e Histidina (His). Aromáticos: Fenilalanina (Phe), Tirosina (Tyr) y Triptofano (Trp)

 Según su obtención  [editar]A los aminoácidos que necesitan ser ingeridos por el cuerpo para obtenerlos se les llama esenciales, la carencia de estos aminoácidos en la dieta limita el desarrollo del organismo, ya que no es posible reponer las células de los tejidos que mueren o crear tejidos nuevos, en el caso del crecimiento. Estos son:

Valina (Val)

Leucina (Leu)

Isoleucina (Ile) Fenilalanina (Phe)

Metionina (Met)

Treonina (Thr)

Lisina (Lys)

Triptófano (Trp)

Histidina (His)

Arginina (Arg)

A los aminoácidos que pueden ser sintetizados por el cuerpo se les conoce como No Esenciales y son:

Alanina (Ala)

Prolina (Pro)

Glicina (Gly)

Serina (Ser)

Cisteina (Cys)

Asparagina (Asn)

Glutamina (Gln)

Tirosina (Tyr)

Ácido aspártico (Asp)

Ácido glutámico (Glu)

Los datos actuales, en cuanto a numero de aminoacidos (aa) y de enzimas de ARNt sintetasas, contradicen hasta el momento, puesto que se ha comprobado que existen 22aa distintos

que intervienen en la composicion de las cadenas polipeptidicas y que las enzimas ARNt sintetasas que no son siempre exclusivas para cada aa. El aa numero 21 es la SELENOCISTINA que aparece en eucariotas y procariotas y el numero 22 la PIRROLISINA, que aparece solo en procariotas.

Aminoácidos no proteicos Hay aminoácidos que no se consideran proteicos y aparecen en algunas proteínas. Son derivados de otros aminoácidos, es decir, se incorporan a la proteína como uno de los aminoácidos proteicos y, después de haber sido formada la proteína, se modifican químicamente; por ejemplo, la hidroxiprolina.

Algunos aminoácidos no proteicos se utilizan como neurotransmisores, vitaminas, etc. Por ejemplo, la beta-alanina o la biotina.

Los aminoácidos que están codificados en el genoma de la mayoría de los seres vivos son 20: alanina, arginina, asparagina, aspartato, cisteína, fenilalanina, glicina, glutamato, glutamina, histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, prolina, serina, tirosina, treonina, triptófano y valina.

Sin embargo, hay algunas pocas excepciones. En algunos seres vivos el código genético tiene pequeñas modificaciones y puede codificar otros aminoácidos. Por ejemplo: selenocisteína y pirrolisina.[1] [2] [3]

AMINAS DE INTERES

Compuestos químicos orgánicos derivados del amoniaco (v.) por sustitución de sus átomos de hidrógeno por radicales alquilo o arilo. Según que el número de átomos de hidrógeno sustituidos sea uno, dos o tres, resultan las a. primarias, secundarias o terciarias, respectivamente. Son a. aromáticas aquellas en que al menos uno de los radicales unidos al nitrógeno es aromático. Las restantes son a. alifáticas (V. COMPUESTOS QUÍMICOS II; HIDROCARBUROS I).

Nomenclatura. Las a. sencillas se nombran añadiendo el sufijo -amina a los nombres de los radicales unidos al nitrógeno. Si se repite un mismo grupo, se emplea el prefijo adecuado (di-, tri-). En estructuras más complejas se nombra el grupo amino como sustituyente. La a. aromática más sencilla, el aminobenceno o fenilamina, C6145-NH2, se llama corrientemente anilina (v. fig. 1). Sus homólogos con grupos metilo unidos al anillo aromático se llaman toluidinas (orto-, meta- y para-). Sin embargo, si el grupo metilo está unido al nitrógeno, el compuesto se llama N-metilanilina.

Propiedades. Las tres metilaminas y la etilamina son gases sofocantes e inflamables. Los términos superiores son líquidos o sólidos. Las a. alifáticas inferiores son bastante solubles en agua y tienen olores desagradables característicos, que recuerdan al amoniaco y al pescado poco fresco. De hecho, en la descomposición del pescado se libera trimetilamina, mientras que en la descomposición de la carne se producen la putrescina (1,4-diaminobutano) y la cadaverina (1,5-diaminopentano). Como el amoniaco, las a. tienen propiedades básicas, formando con los ácidos sales de amonio sustituido (V. AMONIACO). Las alifáticas son de basicidad mayor que el amoniaco; las aromáticas son, por el contrario, menos básicas, disminuyendo su basicidad al aumentar el número de grupos arilo unidos al nitrógeno (v. ÁCIDOS i).

Caracterización. Las a. primarias se distinguen de las demás porque, calentadas con cloroformo e hidróxido sádico, forman carbilaminas o isonitrilos (fig. 2; V. NITRILOS), de olor penetrante muy desagradable. Los tres tipos de a. se distinguen químicamente por su distinto comportamiento frente al ácido nitroso (fig. 2).

Las a. primarias desprenden nitrógeno de manera cuantitativa (puede ser un procedimiento para su valoración), originando una mezcla de productos orgánicos. Las a. secundarias se convierten en N-nitrosoderivados (N-nitrosoaminas), que son aceites amarillos, insolubles en ácidos diluidos. Las a. terciarias sólo reaccionan con el ácido nitroso para dar sales (nitritos) solubles en agua. Constituyen una excepción las a. terciarias aromáticas, pues dan nitrosoderivados, con el grupo nitroso sustituido en el anillo, que suelen ser compuestos coloreados.

Otro reactivo que sirve para diferenciarlas es el cloruro de bencenosulfonilo (o el de para-toluenosulfonilo) (v. ÁCIDOS vi) en presencia de un álcali. Las a. primarias conducen a N-alquilbencenosulfonamidas, solubles en exceso de álcali (el hidrógeno que queda unido al nitrógeno ha adquirido carácter ácido por la presencia del resto sulfonilo). Por acidificación reprecipita la sulfonamida, que, por ser sólida, se puede usar para caracterizar a la a. por su punto de fusión (fig. 2). Las a. secundarias originan N,N-dialquilbencenosulfonamidas sólidas, que son insolubles en exceso de álcali. También estas sulfonamidas son útiles para la caracterización de a. Las a. terciarias no reaccionan con el cloruro de benceno-sulfonilo.

En estas reacciones se basa el método de Hinsberg para separar las tres clases de a. La mezcla se trata con un cloruro de arilsulfonilo y se alcaliniza. La a. terciaria se separa por destilación en corriente de vapor; el ‘residuo se filtra: el sólido es la sulfonamida de la a. secundaria; del liquido precipita, por acidificación, la sulfonamida de la a. primaria. Las a. se liberan de sus sulfonamidas por calefacción con ácidos minerales acuosos.

Métodos generales de síntesis. Se dividen en dos categorías: 1) Métodos generales que conducen simultáneamente a las tres clases de a. 2) Métodos específicos que originan sólo un tipo de ellas. Al utilizar los métodos de la primera categoría, se pueden variar a veces las condiciones de reacción para conseguir un máximo de la clase particular que se desee. A esta categoría corresponden los siguientes métodos:

a) Método de Ho f mann. Consiste en la alquilación del amoniaco o de las a. por calefacción con un halogenuro de alquilo (v. HALOGENUROS ORGÁNICOS) o con alcoholes en presencia de un catalizador. En primer término se forma la sal de alquilamonio primario (fig. 3). Esta, por reacción ácido-base con el amoniaco, origina la a. primaria libre, que puede sufrir una nueva alquilación. Por el mismo mecanismo se llega a la a. secundaria y terciaria y a la sal de amonio cuaternario. Empleando un gran exceso de amoniaco se puede obtener preferentemente la a. primaria. El método tiene importancia industrial para la preparación de las a. alifáticas inferiores. Las mezclas de a. se separan preferentemente por destilación fraccionada, o por el método de Hinsberg. Si bien los halogenuros aromáticos no dan normalmente esta reacción, la anilina se puede preparar calentando clorobenceno y amoniaco a presión y temperatura muy elevadas (fig. 3).

b) Aminación reductora de aldehídos y cetonas (fig. 3). Se trata directamente una mezcla de amoniaco (o la a.), el compuesto carbonílico y el catalizador de níquel o platino, con hidrógeno a presión y temperatura elevadas. La a. primaria formada en un principio puede reaccionar de manera análoga para dar la a. secundaria, y ésta a su vez puede originar la terciaria.

Una variante de este procedimiento consiste en calentar el aldehído o cetona con formiato amónico. Se obtiene así la a. primaria. Si se parte de un formiato de alquilamonio se obtiene la a. secundaria. Partiendo de un formiato de dialquilamonio, la terciaria. Este proceso recibe el nombre de reacción de Leuckart.

Síntesis específicas de aminas primarias. Las a. primarias se pueden preparar por reducción de diversos tipos de derivados de nitrógeno insaturados (fig. 4). Entre ellos se encuentran los nitroderivados (v.), nitrilos (v.), oximas (v. ALDEHÍDOS; CETONAS) y amidas (v.). Las condiciones experimentales de estas reducciones varían bastante: puede precisarse el empleo de la hidrogenación catalítica (catalizador de níquel Raney, platino o cromito de cobre, presión y temperatura elevadas) o de agentes químicos (hidruro de litio y aluminio, sodio y etanol, estaño o hierro y ácido clorhídrico). Las condiciones óptimas dependen del derivado que sufre la reacción. Las a. primarias aromáticas se preparan en la industria casi exclusivamente por reducción de los nitroderivados, dada la facilidad con que se obtienen éstos. Un método muy útil de preparar a. alifáticas primarias consiste en el tratamiento de un halogenuro de alquilo con ftalimida potásica (sal potásica de la ¡mida o amida secundaria del ácido ftálico, v. fig. 4). También se obtienen a. primarias en la degradación de Hofmann de las amidas (v.) con bromo en medio alcalino.

Reacciones de las aminas. Algunas reacciones de las a., como la formación de sales, la N-alquilación, la formación de isonitrilos, la reacción con ácido nitroso y la reacción de Hinsberg, se han citado ya. Otras reacciones importantes son:

a) Acilación. Las a. primarias y secundarias reaccionan con los halogenuros de ácido, anhídridos de ácido y ésteres para formar N-alquilcarboxamidas y N,N-dialquilcarboxamidas, respectivamente (v. AMIDAS). Tales derivados, por tener puntos de fusión definidos y característicos, son muy útiles para la caracterización de las a. líquidas. Las a. terciarias no sufren estas reacciones al no tener átomos de hidrógeno sustituibles unidos al nitrógeno. La N-acilación se emplea como medio para proteger o bloquear los grupos amino cuando se desea realizar una serie de síntesis que deban afectar sólo al resto de la molécula.

b) Oxidación. Las a. alifáticas resisten bien la oxidación, en especial en soluciones ácidas debido a la formación de sales; pero las a. aromáticas se oxidan con facilidad; se oscurecen espontáneamente debido a la oxidación producida por el oxígeno atmosférico. Si se emplean agentes de oxidación más fuertes, la anilina se convierte en una mezcla compleja de productos de oxidación, formando unas sustancias polímeras de constitución poco conocidas, tal como el colorante negro-azabache llamado negro de anilina (v. COLORANTES Y TINTES).

a oxidación de las a. terciarias alifáticas o aromáticas con peróxido de hidrógeno acuoso da los N-óxidos de a.: R3N+H202 —} R3NO-Oe+H20 óxido de amina terciaria.

El óxido de trimetilamina se ha aislado del pulpo.

c) Formación de sales de diazonio. Cuando las a. aromáticas primarias se tratan con ácido nitroso, en presencia de un ácido inorgánico fuerte, a temperaturas bajas (por debajo de 0° C), no pierden nitrógeno, sino que forman unos compuestos del tipo “Ar-N N : Cle” llamados sales de diazonio, que son estables en solución acuosa por debajo de 0° C. La reacción se conoce como diazotación de la a. aromática. Las sales de diazonio al estado de sólidos secos son inestables y explotan cuando se calientan o sufren choques mecánicos. En consecuencia, se utilizan siempre en solución acuosa o en forma de pastas húmedas.

reacciones de las sales de diazonio. Se dividen en dos clases, dependiendo de que los átomos de nitrógeno del grupo diazonio se pierdan o queden retenidos formando parte del producto (v. fig. 5):

a) Sustitución del grupo diazonio. El ácido hipofosforoso, H 3 PO 2, así como otros agentes reductores, originan la sustitución del grupo diazonio por hidrógeno. Cuando se calienta una solución de una sal de diazonio, se libera nitrógeno y se forma un fenol (v.). Normalmente esta reacción se efectúa en medio ácido para evitar la copulación de la sal de diazonio con el fenol obtenido. De manera similar, la calefacción de las sales de diazonio en presencia de un exceso de alcohol, conduce a la formación de ésteres (v.) alquilarílicos.

Los cloruros y bromuros de arilo se pueden preparar calentando la solución de la sal de diazonio con cloruro o bromuro cuproso o en presencia de cobre metálico finamente dividido. Si se utiliza el cianuro cuproso se obtiene el cianuro de arilo (v. NITRILOS). Por calefacción de los fluorboratos de diazonio se obtiene los fluoruros de arilo. También se puede sustituir el grupo diazonio por un grupo nitro, tratando el fluorborato de diazonio con nitrito sódico. Si se trata con arsenito sódico se obtiene el correspondiente ácido arilarsénico, Ar-As O 3 H 2?, de importancia en la fabricación de ciertos medicamentos. b) Reacciones de reducción (fig. 5). La reducción de las sales de diazonio con cloruro estannoso-ácido clorhídrico o con sulfito sódico, conduce a la formación de arilhidrazinas.

c) Reacciones de copulación. Las sales de diazonio reaccionan con las a. aromáticas y los fenoles para formar los azoderivados, productos de intensos colores. Al depender de la sustancia reaccionarte, estos procesos de copulación se efectúan en medio ácido, neutro o alcalino, realizando el catión diazonio un ataque a la posición para, del fenol o amina. Si la posición para se encuentra ya ocupada, se produce entonces la sustitución en la posición orto. Estas reacciones constituyen el fundamento de la obtención de los azocolorantes o coloratltes azoicos (fig. 5).

Aminas de mayor interés. La metilamina es un gas que se emplea en circuitos de refrigeración. Las a. ali}áticas de cadena larga, preparadas por reducción catalítica de los nitrilos (que se obtienen a partir de los ácidos grasos naturales) se emplean como antioxidantes, esterilizantes y agentes de flotación. Las diaminas de mayor interés son la tetrametilendiamina.

HZN-(CHZ)aNH2, o putreseina, la pentametilendiamina, HZN(CH2)SNH2, o cadaverina, y la hexametilendiamina, H2N(CH2)6NH2, empleada en la fabricación del nilón. Las dos primeras se forman en la descomposición de los aminoácidos (v.) correspondientes y se encuentran entre los productos de putrefacción del intestino. La acción del óxido de etileno, (CH2)20, sobre el amoniaco da lugar a las etanolaminas. La trietanolamina, (HOCH 2 CH 2?)3N, forma jabones con los ácidos grasos que son solubles en disolventes orgánicos y sirven para preparar emulsiones de aceites en agua.

Las a. más importantes son las aromáticas y de ellas la de mayor significación es la anilina. Se obtuvo primero por destilación del índigo (v. COLORANTES Y TINTES), de cuya palabra castellana (añil, de origen árabe) deriva su nombre. Actualmente se prepara por reducción del nitrobenceno (v. NITRODERIVADOS), tratándolo con hierro y ácido clorhídrico, o por reducción catalítica en fase gaseosa, utilizando cobre como catalizador.

La anilina es un líquido incoloro que se oscurece al ponerlo al aire, poco soluble en agua y de olor débil característico. Es venenosa, produciendo vértigo y cianosis. Como base, forma sales con los ácidos, muy solubles en agua. Su disolución acuosa da color violeta con los polvos de gas y color azul con el dicromato potásico. La anilina es materia prima para la obtención de centenares de productos intermedios en la industria de los colorantes.

El grupo NH2 determina una gran reactividad de los hidrógenos en posición orto y para. Así, incluso con el agua de bromo, la anilina forma la 2,4,6-tribromoanilina (fig. 6). Tratada la anilina con yoduro de metilo (o una mezcla de CH 30 H?, HCl a presión) forma la N-metilanilina y la N,N-dimetilanilina, productos intermedios valiosos en la obtención de colorantes. La segunda se emplea en la obtención del verde malaquita, violeta cristal y auramina, entre otros.

La anilina (y las demás a. aromáticas primarias) reacciona con el sulfuro de carbono formando tiocarbanilida, que se utiliza como acelerador en la vulcanización del caucho (v.). Calentando la anilina con los ácidos orgánicos (también sus anhídridos o cloruros de acilo) se forman las anilidas. La acetanilida, llamada antifebrina, se usó hasta hace poco tiempo como analgésico y antipirético, sustituyéndose actualmente por la fenacetina, paraetoxi-acetanilida, (C 2 H 50?-J-_Zk\NHCOCH3), que es menos tóxica. Las a y a-naftilaminas pueden formarse por acción del amoniaco (amonólisis) sobre los naftoles. La a-naftilamina puede también obtenerse por nitraci6n del naftaleno y reducción del a-nitronaftaleno que se forma. Son muy empleadas en la industria de colorantes.


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