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Chiralidad de aminoácidos

Chiralidad de aminoácidos

Los aminoácidos (excepto la glicina) tienen un átomo de carbono quiral adyacente al grupo carboxilo (CO2-). Este centro quiral permite estereoisomerismo. Los aminoácidos forman dos estereoisómeros que son imágenes especulares entre sí. Las estructuras no se pueden superponer entre sí, al igual que sus manos izquierda y derecha. Estas imágenes especulares se denominan enantiómeros.

Convenciones de nomenclatura D / L y R / S para la quiralidad de aminoácidos

Hay dos sistemas de nomenclatura importantes para los enantiómeros. El sistema D / L se basa en la actividad óptica y se refiere a las palabras latinas. diestro por derecho y laevus para izquierda, que refleja la izquierda y derecha de las estructuras químicas. Un aminoácido con la configuración dexter (dextrorotario) se nombraría con un prefijo (+) o D, como (+) - serina o D-serina. Un aminoácido que tenga la configuración de laevus (levorotario) estaría precedido por una (-) o L, como (-) - serina o L-serina.

Estos son los pasos para determinar si un aminoácido es el enantiómero D o L:

  1. Dibuje la molécula como una proyección de Fischer con el grupo de ácido carboxílico en la cadena superior y lateral en la parte inferior. (El grupo amina no estará en la parte superior o inferior).
  2. Si el grupo amina está ubicado en el lado derecho de la cadena de carbono, el compuesto es D. Si el grupo amina está en el lado izquierdo, la molécula es L.
  3. Si desea dibujar el enantiómero de un aminoácido dado, simplemente dibuje su imagen especular.

La notación R / S es similar, donde R significa latín recto (derecha, propia o recta) y S significa latín siniestro (izquierda). El nombramiento de R / S sigue las reglas de Cahn-Ingold-Prelog:

  1. Localice el centro quiral o estereogénico.
  2. Asigne prioridad a cada grupo en función del número atómico del átomo unido al centro, donde 1 = alto y 4 = bajo.
  3. Determine la dirección de prioridad para los otros tres grupos, en orden de prioridad alta a baja (1 a 3).
  4. Si el orden es en sentido horario, entonces el centro es R. Si el orden es en sentido antihorario, entonces el centro es S.

Aunque la mayor parte de la química se ha cambiado a los designadores (S) y (R) para la estereoquímica absoluta de los enantiómeros, los aminoácidos se denominan más comúnmente utilizando el sistema (L) y (D).

Isomerismo de aminoácidos naturales

Todos los aminoácidos encontrados en las proteínas ocurren en la configuración L sobre el átomo de carbono quiral. La excepción es la glicina porque tiene dos átomos de hidrógeno en el carbono alfa, que no se pueden distinguir entre sí, excepto a través del etiquetado de radioisótopos.

Los D-aminoácidos no se encuentran naturalmente en las proteínas y no están involucrados en las vías metabólicas de los organismos eucariotas, aunque son importantes en la estructura y el metabolismo de las bacterias. Por ejemplo, el ácido D-glutámico y la D-alanina son componentes estructurales de ciertas paredes celulares bacterianas. Se cree que la D-serina puede actuar como neurotransmisor cerebral. Los D-aminoácidos, donde existen en la naturaleza, se producen a través de modificaciones postraduccionales de la proteína.

Con respecto a la nomenclatura (S) y (R), casi todos los aminoácidos en las proteínas están (S) en el carbono alfa. La cisteína es (R) y la glicina no es quiral. La razón por la que la cisteína es diferente es que tiene un átomo de azufre en la segunda posición de la cadena lateral, que tiene un número atómico mayor que el de los grupos en el primer carbono. Siguiendo la convención de nomenclatura, esto hace que la molécula (R) en lugar de (S).